[发明专利]过渡航路网络的建立方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种机场交通网络的建立方法，特别是一种过渡航路网络的建立方法。

背景技术

随着航空事业的发展，飞行流量的迅猛增长引起了越来越严重的终端区拥挤、航班延误等问题。虽然建立机场多跑道、优化调度进离场飞行流等措施可以部分缓解这些问题，但并未从根本上解决终端区的拥堵问题。研究表明，终端区航路结构的优化设计是解决上述问题的关键，其中终端区与高空航路之间的过渡航路网络结构的优化设计具有更为突出的作用。

目前，现有技术中终端区与高空航路之间过渡航路网络的设计是基于专家经验的人工设计。随着流量的增长，这种人工设计的过渡航路网络已经无法满足航空运输发展的要求，其主要缺陷体现在：飞机流量的增长导致高空航路与终端区衔接不畅；人工设计的网络结构无法保证飞行成本的最小化；未能均衡进出场流量，增加了管制员工作负荷；网络结构复杂，过渡航路运行的安全性降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种过渡航路网络的建立方法，通过建立优化的过渡航路网络有效解决终端区的拥塞及航班延误。

为了实现上述目的，本发明提供了一种过渡航路网络的建立方法，包括：

步骤1、获取终端区与高空航路之间过渡航路区的航空数据信息，所述航空数据信息包括节点信息和节点处飞机流量信息；

步骤2、根据所述节点信息和节点处飞机流量信息获取输入参数；

步骤3、根据所述输入参数对反映过渡航路网络性能的过渡航路网络规划模型进行处理，获得过渡航路网络拓扑结构。

所述过渡航路网络的节点信息包括节点类型信息、节点位置信息和节点间距信息。进一步地，所述节点类型信息包括航路节点信息、终端区入口节点信息和终端区出口节点信息。所述过渡航路网络的节点处飞机流量信息指进出节点的飞机流量需求信息。

所述过渡航路网络规划模型包括反映网络经济性指标、网络安全性指标和网络结构简单性指标的目标函数。所述过渡航路网络规划模型还包括反映过渡航路网络中边的容量限制、过渡航路网络边连接关系和进出过渡航路网络的飞机流量需求的约束条件。进一步地，所述网络经济性指标通过飞行总成本表征，所述网络安全性指标通过网络交叉点数目表征，所述网络简单性指标通过网络进出飞机流量均衡程度表征。

所述目标函数为：

所述约束条件为：

式中，f_ij为过渡航路网络的飞机流量矩阵F(N)中i行j列的元，表示航路节点i与终端区节点j之间过渡航路上的飞机流量；c_ij为过渡航路网络的容量矩阵C(N)中i行j列的元，表示航路节点i与终端区节点j之间过渡航路的容量；a_ij为过渡航路网络的邻接矩阵A(N)中i行j列的元，表示航路节点i与终端区节点j的连接关系；l_ij为过渡航路网络的距离矩阵L(N)中i行j列的元，表示航路节点i与终端区节点j之间过渡航路的距离；f_i1^R为过渡航路网络在航路节点的输入流量矩阵F^R(N)中i行的元，表示从航路节点i处飞入过渡航路网络的飞机流量；f_1j^T为过渡航路网络在终端区出口节点的输入流量矩阵F^T(N)中j列的元，表示终端区出口节点j处飞入过渡航路网络的飞机流量；N表示构成过渡航路网络的所有节点的数量，N＝N_r+N_t，N_r表示过渡航路网络中位于高空航路边界上的节点的数量，N_t表示过渡航路网络中位于终端区边界上的节点数量，N_t＝N_ti+N_to，N_ti为终端区入口点数量，N_to为终端区出口点数量；

过渡航路网络的飞机流量矩阵F(N)为：

其中前N_ti列的元f_ij表示航路节点i指向终端区入口节点j的过渡航路上的飞机流量，矩阵后N_to列的元f_ij表示终端区出口节点j指向航路节点i的过渡航路上的飞机流量；

过渡航路网络的容量矩阵C(N)为：