[发明专利]单步航班时刻表优化

说明书

技术领域

本发明涉及创建航空公司航班时刻表。

背景技术

航空公司调度和航线(ASR)问题是航空公司在为单一的混合机型机队(heterogeneous aircraft fleet)创建航班时刻表时面临的问题。航班时刻表可包括将由单一飞机飞行的一系列航班(即，航线)和每个航段的起飞时间和到达时间(即，调度)。有效且效能成本合算的ASR问题解决方案可能对航空公司极其重要，因为给定时刻表确定航空公司的全部成本中的相当大部分成本，包括每架飞机的固定成本、燃油成本、维护成本、和被委派运行航空公司的最终航班时刻表的机组人员的成本。

假定航空公司具有固定数目的在任意给定时间运行的飞机，并且增加和运行额外的飞机的固定成本很高，则航空公司按照最有效的方式利用其现有飞机资源是势在必行的。由于不同的航班时刻表导致航空公司的成本和收益变化，因此通过生成最佳或近似最佳的航班时刻表能够获得显著的成本降低和收益增长。不过，由于极其大量的可能航班时刻表和必须服从的众多运行和管制限制的缘故，ASR问题是一个高度复杂的、要求使用复杂数学建模和求解算法来生成最佳解决方案的问题。

发明内容

一般而言，本文描述为航空公司生成优化的航班时刻表的系统和技术。如前所述，航班时刻表可指示飞机飞行的一系列航班(即，飞机航线)和每个航段的起飞时间和到达时间(即，航班调度)。在确定用于规定航空公司飞行的航班的最终航班时刻表时，航空公司可以针对包括在最终的航班时刻表中的飞机航线，考虑许可的机组配对(例如，服从合同约束、管制约束或实际约束，允许机组飞行的一系列的一个或多个航班)。

优化的航班时刻表可以用作航空公司面临的上述航空公司调度和航线(ASR)问题的解决方案。在一种实现中，ASR问题可被分成三个子问题：生成优化的航班时刻表、生成优化的飞机航线、和生成优化的机组配对。这三个子问题可以分别解决。例如，航空公司可以生成优化的航班时刻表，随后生成优化的飞机航线，最后生成优化的机组配对。不过，分别解决这三个子问题可能不能获得整体最佳的解决方案。

在第一方面，描述了这样的实现方式，其中通过把这三个子问题的解决方案组合成单一优化步骤来解决ASR问题。可根据已考虑了飞机航线的许可机组配对的飞机航线，生成优化的航班时刻表。

例如，可以生成许可的航空公司航线，从而在许可的航空公司航线的生成中，考虑许可的机组配对。随后，可从许可的航空公司航线中选择优化的航空公司航线。因此，在优化的航班时刻表中使用的优化的航空公司航线将已与许可的机组配对关联。

在另一方面，描述了这样的实现，其中向时刻表优化器中增加约束，以致代表航空公司行动的用户能够指定特定数目的可选航班包括在最终的航班时刻表中。例如，航空公司可能具有一些航班，不管成本和/或收入，航空公司都将飞行，以例如保证该航空公司维持在市场中的存在或者不丧失在航空公司航空港的停机位或起降时刻(slot)。航空公司可把这些航班视为将总是时刻表的一部分的“强制性”航班。

相反，可选航班不是强制性的，不必总是航班时刻表的一部分。例如，当分析新的目的地或者现有航线之间的航班的新频率时，航空公司可把一些航班指定为可选的。例如，如果航空公司在考虑航线的两个新目的地时，航空公司的用户可把新的目的地选为可选的。

在一些实现中，时刻表优化器能够根据诸如收入、成本和网络的整体可行性(例如，设备和人员的可用性)，选择是否在航班时刻表中包括零个、一个或两个新的目的地。另外，时刻表优化器可以不仅允许用户规定是否把可选航班包括在最终的航班时刻中，而且允许用户指定包括在航班时刻表中的可选航班的最大或最小数目。

例如，对于特定航线(例如，达拉斯/沃尔思堡到休斯敦)，航空公司可具有六个可能的可选航班。在无用户输入的情况下，时刻表优化器可返回包括所有可选航班、不包括任何可选航班、或者包括其中某一数目的可选航班的航班时刻表。不过，用户也可规定时刻表优化器设法返回至少三个可选航班并且不超过五个可选航班。时刻表优化器随后可在用于生成航班时刻表的优化过程中，使用这些附加约束。