机场停机位分配问题研究

机场停机位分配问题研究
作者：鲁文俊
来源：《中国科技博览》2016年第28期
[摘 ;要]随着国民经济的迅速发展，我国对民航的需求量也不断增长，各航空公司的飞机数量也随之扩大，这为机场业带来广阔的发展空间，同时对机场的运行保障能力面临着考验。

机场地面实际运行中停机位资源是运行的基础，停机位怎样分配关系着航班的保障车辆设备及相应保障人员的调度，停机位的分配方案也对机场和各航空公司的运行效率有着直接影响，因此对停机位如何分配的问题进行优化研究有着重要的实际应用价值。

本文根据机场的实际运行等相关因素，基于动态分配的原则，对于有利于机场廊桥地利用率提升，从而对机场航班的运行效率有着积极地作用。

[关键词]机位资源 ;运行效率 ;动态分配
中图分类号：TU857 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）28-0152-02
引言
机场停机位的分配就是在多制约性因素（机型大小、机位大小、航班性质、航线性质）的条件下，在一定的时段区间内，为进港航班完成相应的预分配工作。

机场停机位的分配通常有对机位预分配、机位实时分配两种形式;机位预分配是指在航班生产运行系统信息明确的条件下，对一定时段范围内的进港航班进行预分配;机位实时分配是指在机位预分配的基础上，由于航班延误、机械故障、空管流控等因素导致预分配的机位不能正常执行，从而要对进港进行相应的机位调配，保障进港航班的机位正常，减少航班的延误。

机场地面实际运行中停机位资源是运行的基础，机位的分配结果影响着其航班的旅客及其保障人员，停机位的分配对机场经济效益及其旅客满意度都有直接影响。

机位资源的分配是机场运行指挥中心的核心业务之一，其分配中要考虑航空公司的指廊分配原则、航班的性质、机型、机位限制、过站的时间、航班密度等多方面因素。

合理的机位分配不仅能减少航班延误，也能减少旅客从机位到进站口的步行时间和距离，提高旅客满意度。

目前，民航的高速发展，机场的基础设施明显不足，限制了机场运营规模的提升，停机位的优化分配是一个重要的研究问题。

1 机位分配的问题描述
机位分配问题属于经典的分配问题，其中被安排者是机位，任务是待安排机位的航班。

机位分配的特殊之处：有一些被分配者没有完成某些任务，任务比被分配者多，任务和被分配者
是跟随时间变化的。

机位分配中分配的航班是有明确时间规定的，而经典分配问题是没有任务完成的确定时间段的，因而机位分配相比较而言，更为复杂。

机场的机位分配的结果一般用甘特图显示，如图1所示，一个机位上所停放的全部航班在一行上全部显现出来，时间刻度用横轴显示，黄色条形图对应航班在对应机位的时间长度。

1.1 机位分配的影响因素
机位分配过程中需要考虑多因素条件如：机位的可使用机型;航线的性质（国际、国内、
半国际）;航班的性质（正班、加班、补班、货运、调机）;航班的所属公司;同机位的安全时间间隔。

在机场资源实际运营中，生产运行系统反应分配机位的基本信息有航班号、航线、航班性质、降落时间、起飞时间等航班信息，仅凭以上信息对航班自动进行机位的分配可行性比较低。

由于机场航班起降架次量大;一个进港航班的适用机位有多个，自动分配只能理论分配出
一个;机位有远机位、近机位，实际分配中近机位优先的原则;航班同时存在突发状况（备降、返航）。

1.2 机位分配的约束条件
依据上述机位分配的因素，对每一个进港航班分配一个具体的机位，此时间段从进港航班落地时刻开始至该航班出港起飞为此，其分配的约束条件主要如下：航班依据指廊分配原则（航班在对应的区域停靠）;国际航班只能停靠国际机位;货班只能停靠货机机位;同一时间段一个机位只允许停靠一架飞机;航班的机型只能停靠匹配的机位上;对于过站2小时以上的航班停靠远机位。

2 机位分配模型的构建及算法设计
机位分配的目标是对于进港的所有航班分配相应机位，确保航班之间没有冲突，同时提高廊桥利用率，故建立其机位分配模型的数学模型，定义如下变量：
机场可用机位的集合;
当日所有航班的集合;
近机位总数;
待分配机位的航班总数;
表示其机位的大小类型，用对应的参数表示其机位的限制，确定该航班是否能占用该机位;
表示其航班使用的机型大小，用对应的参数表示其机型的大小，确定其航班是否能占用该机位;
2.1 机位分配模型目标函数
根据上述机位分配因素的描述，以优先分配机场近机位提高廊桥利用率和旅客满意度构建其目标函数;
其中
2.2 机位分配模型约束条件的构建
依据上述机位分配问题的描述，机位分配模型的构建函数如下：
1）每个航班同一时刻只允许一个机位;
2）机位只能停靠允许的机型的飞机;
2.3 机位分配的算法设计
机位分配是考虑限制因素及相关约束条件下对航班的一种指派任务，研究中通常采用的搜索方法：贪心算法、遗传算法、模拟退火算法、禁忌搜索算法等。

本文提出一种基于贪心算法的机位分配算法，航班是根据计划到达时间排序，而贪心算法的搜索过程也是有先后顺序，不同的航班排序影响着机位分配的方案，机位分配的贪心搜索过程如下：
1）对所有待分配机位的航班进行排序，本文采用航班的计划达到时间排序方法，从而生成近机位的最早停靠时间，为所有近机位的最早停靠时间的集合，为待分配机位的航班的总量，设;
2）如果其航班的到达时间比晚，而且在中是最大的，则将其航班分配到近机位;
3）判断是否成立，如果成立停止运算，如果不成立转（4）;
4）使，更新所有近机位的最早的可停靠时间，转（2）;
3 机位分配的实例验证
本文采用武汉天河国际机场2016年10月8日的航班时刻为实例，选取14：00至15：30所有进港航班进行机位分配。

本机场有两座候机楼，其中近机位18个，远机位37个，根据其限制因素及相关约束条件分配如图2所示，
根据分配原则对其选其航班进行分配，得出如下分配方案：
4 结论
本文针对天河机场的特性设计贪心算法来机位分配，针对航班动态的时效性，实时性对该机位分配进行测试，证明此算法在某一种程度可以提高指挥员的机位分配效率，提高机场廊前利用率及其旅客满意度，为大型机场的机位分配提供有意义的参考作用。

国内大多数机场的机位资源的未能进行充分利用，需要进行对机位分配进行相应的优化研究，采用科学智能方法机位分配的决策支持系统，帮助机场指挥员能在短时间内得到机位分配的最优方案，提高机场运营的效率有着实际意义。

参考文献
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作者简介：
鲁文俊，1988-，女，湖北省武汉市人，汉，职称：助理工程师，学历：本科，研究方向：机场运行指挥。