[发明专利]基于航班时刻表的实时大型航空枢纽停车场规模预测方法

权利要求书

1.一种基于航班时刻表的实时大型航空枢纽停车场规模预测方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)确定研究对象，包括旅客、停车场和出行方式；其中，

所述旅客：

按航班类型划分为4种类型：国际到达旅客(A₁)、国内到达旅客(A₂)、国际出发旅客(A₃)和国内出发旅客(A₄)；

按出行目的划分为4种类型：公务出行旅客(B₁)、旅游出行旅客(B₂)、探亲出行旅客(B₃)和其他出行目的旅客(B₄)；

按出行年龄划分为3种类型：青年旅客(C₁)、中年旅客(C₂)和老年旅客(C₃)；

所述停车场按功能划分为2种类型：

社会公共停车场(Y₁)和出租车停车场(Y₂)；

所述出行方式为3种类型：私家车、出租车和公共交通；

2)生成旅客到离港时间统计表；包括：

定义T表示时间点集合，t表示时间段，每个时间段t的时长用Δt表示；将6个小时划分为一个时间段，每天划分为4个时间段，一周包括7*4＝28个时间段；

将t时间段离港、到港、转运的总旅客人数N^t表示为：

其中，t时间段离港旅客人数到港旅客人数转运旅客人数分别表示为：

分别表示t时间段第i架航班的离港、到港和转运航班上的旅客人数；

按时间段分别统计离港旅客人数到港旅客人数和转运旅客人数生成旅客到离港时间统计表；

将旅客航班时刻表与航空枢纽内部交通量状况的滞后性考虑进去，对起降航班统计表进行进一步修正，得到旅客到离港时间统计表，修正方法如下：

离港旅客到达航空枢纽时间为T′＝T_f-t₀；

到港旅客离开航空枢纽时间为T′＝T_f+t₁；

转运旅客由于不产生交通量，所以无需修正；

其中，T_f为实际飞机的起降时间，t₀为飞机离港前离港旅客平均等待时长，t₁为飞机到港后到港旅客的平均等待时长；

将到离港旅客期望到达时刻T′划分到所对应的时间段t′内，得到基于航班时刻表的旅客到离港总期望E^t′：

其中，和分别表示时间段t′内离港的旅客期望值和到港的旅客期望值；分别表示时间段t′内第i架航班的离港、到港航班上的旅客人数；

按时间段分别统计修正后的离港旅客人数修正后的到港旅客人数和转运旅客人数生成修正后的旅客到离港时间统计表；

3)确定不同分类方式下旅客出行方式的比例，是按航班类型确定或按出行目的确定或按出行年龄确定；

4)根据步骤3)得到了三种不同分类方式下的出行比例结果，选取最优旅客分类，包括：

调查M次旅客在时间段t′选择私家车、出租车和公共交通出行方式对应的人数其中，

按航班类型

其中，分别为第m次调查在时间段t′内国际到达旅客人数、国内到达旅客人数、国际出发旅客人数和国内出发旅客人数；分别表示国际到达旅客选择出租车出行、私家车出行和公共交通出行比例；分别表示国内到达旅客选择出租车出行、私家车出行和公共交通出行的比例；分别表示国际出发旅客选择出租车出行、私家车出行和公共交通出行的比例；分别表示国内出发旅客选择出租车出行、私家车出行和公共交通出行的比例；

按出行目的

其中，分别为第m次调查在时间段t′内公务出行旅客人数、旅游出行旅客人数、探亲出行旅客人数、其他出行目的旅客人数；分别表示公务出行旅客选择出租车出行、私家车出行和公共交通出行的比例；分别表示旅游出行旅客选择出租车出行、私家车出行和公共交通出行的比例；分别表示探亲出行旅客选择出租车出行、私家车出行和公共交通出行的比例；分别表示其他出行目的旅客选择出租车出行、私家车出行和公共交通出行的比例；

按出行年龄

其中，分别为第m次调查在时间段t′内青年旅客人数、中年旅客人数、老年旅客人数；分别表示青年旅客选择出租车出行、私家车出行和公共交通出行的比例；分别表示中年旅客选择出租车出行、私家车出行和公共交通出行的比例；分别表示老年旅客选择出租车出行、私家车出行和公共交通出行的比例；

采用误差计算公式分别计算每次预测的时间段t′选择出租车、私家车和公共交通的出行方式旅客数量与实际调查的时间段t′内旅客选择出租车、私家车和公共交通的出行方式旅客数量进行比较，误差计算公式如下：

最终通过计算结果，选择最小的误差值Δ所对应的分类结果作为最优旅客分类；

5)分别确定出租车和私家车的平均载客人数、停车比率，以及停车周转率，包括：

(5.1)确定出租车和私家车的平均载客人数，是对机场七天的到达车辆类型和每辆车的载客人数进行统计汇总，分别得到时间段t′出租车平均载客人数和私家车的平均载客人数其中，

其中，表示时间段t′内每辆私家车的载客人数，表示时间段t′内统计的总私家车数量；表示时间段t′内每辆出租车的载客人数，表示时间段t′内统计的总出租车数量；

因此时间段t′内出租车和私家车到达机场车辆数分别为：

其中，表示时间段t′内选择出租车出行方式旅客数量；表示时间段t′内选择私家车出行方式旅客数量；

(5.2)确定出租车和私家车的停车比率

对机场七天的出租车和私家车的数量和同时段对应的出租车和私家车停的车数量进行统计汇总，得到时间段t′出租车停车比率和私家车停车比率

其中，表示时间段t′内统计的总私家车数量；表示时间段t′内进入停车场的私家车数量；表示时间段t′内统计的总出租车数量；表示时间段t′内进入停车场的出租车数量；

时间段t′内出租车和私家车进入机场停车场车辆数分别为：

其中，分别为时间段t′内出租车和私家车到达机场车辆数；

(5.3)确定出租车和私家车的停车周转率，是对机场七天内进入停车场出租车和私家车数量进行汇总，并统计每辆车停留的时间长度，单位为小时；将停车时长超过6小时的出租车和私家车作为长期停车数单独进行统计；最终，分别得到时间段t′私家车长期停放比例时间段t′出租车长期停放比例以及时间段t′私家车的停车周转率时间段t′出租车的停车周转率公式如下：

其中，表示时间段t′停车场内停放时间超过6小时的私家车辆数，表示时间段t′内停车场内停放时间超过6小时的出租车辆数；表示时间段t′内停车场内私家车停留时间；表示时间段t′内停车场内出租车车停留时间；

6)建立停车场排队系统模型；

所述停车场排队系统模型用M/M/C/k表示：泊松输入、负指数分布服务、C个服务台和系统容量为k的混合制系统；时间段t′内出租车到达率和时间段t′内私家车到达率表达式如下：

每个停车场入口对出租车和私家车的服务率均为μ，则整个停车场系统的服务率为Cμ；时间段t′内的出租车服务强度和私家车服务强度分别为：

时间段t′内出租车停车场空闲的概率

本发明将停车场中的泊位数C作为系统容量，则有k＝C；因此，出租车停车场空闲的概率变为：

时间段t′停车场有j辆出租车的概率为：

在对停车场规模确定前，需要确定损失率的值，本发明将最大损失率值设定为5％；

同理，得到时间段t′私家车停车场空闲的概率

本发明将停车场中的泊位数C作为系统容量，则有k＝C；因此，私家车停车场空闲的概率变为：

时间段t′停车场有j辆私家车的概率为：

7)求解停车场排队系统模型；

所述的求解停车场排队系统模型，是需要求解最佳泊位数C，使最佳泊位数C满足在时间段t′最大损失率小于5％的要求；步骤如下：

(7.1)：输入出租车车辆到达率、服务率、服务强度；令C＝1，并记为极小值C_min，计算的值；

(7.2)判断是否大于最大损失率值，若有则令C＝M，M是一个极大数，并将C记为极大值C_max，转到步骤(7.3)；否则，结束，输出C即为出租车停车场最佳泊位数；

(7.3)令计算若有则将C记为极小值C_min；若有则将C记为极大值；

(7.4)循环步骤(7.2)-(7.3)，若有C_max-C_min＝1，或已达到设定的最大迭代次数N_max，则结束循环，并输出C_max；此时C_max即为出租车停车场最佳泊位数。

2.根据权利要求1所述的基于航班时刻表的实时大型航空枢纽停车场规模预测方法，其特征在于，所述步骤3)进一步包括：

(3.1)按航班类型确定，包括：

将旅客按照航班类型划分为4种类型：国际到达旅客(A₁)、国内到达旅客(A₂)、国际出发旅客(A₃)、国内出发旅客(A₄)，4种类型旅客的比例通过前期机场问卷调查的方式统计，分别设定为和则时间段t′内国际到达旅客人数国内到达旅客人数国际出发旅客人数和国内出发旅客人数分别为：

其中，E^t′基于航班时刻表的旅客到离港总期望E^t′；

对航空枢纽旅客出行仅考虑3种方式，即出租车出行、私家车出行和公共交通出行，则时间段t′选择不同出行方式旅客数量分别用表示，方程式如下：

其中，分别表示国际到达旅客选择出租车出行、私家车出行和公共交通出行比例；分别表示国内到达旅客选择出租车出行、私家车出行和公共交通出行的比例；分别表示国际出发旅客选择出租车出行、私家车出行和公共交通出行的比例；分别表示国内出发旅客选择出租车出行、私家车出行和公共交通出行的比例，从而得到不同分类方式下旅客出行方式的比例；

(3.2)按出行目的确定，包括：

将旅客按照出行目的划分为4种类型：公务出行旅客(B₁)、旅游出行旅客(B₂)、探亲出行旅客(B₃)、其他出行目的旅客(B₄)，4种类型旅客的比例通过前期机场问卷调查的方式统计，分别设定为和则时间段t′公务出行旅客人数旅游出行旅客人数探亲出行旅客人数其他出行目的旅客人数分别为：

对航空枢纽旅客出行仅考虑3种方式，即出租车出行、私家车出行和公共交通出行，则时间段t′选择不同出行方式旅客数量分别用表示，方程式如下：

其中，分别表示公务出行旅客选择出租车出行、私家车出行和公共交通出行的比例；分别表示旅游出行旅客选择出租车出行、私家车出行和公共交通出行的比例；分别表示探亲出行旅客选择出租车出行、私家车出行和公共交通出行的比例；分别表示其他出行目的旅客选择出租车出行、私家车出行和公共交通出行的比例，从而得到不同分类方式下旅客出行方式的比例；

(3.3)按出行年龄确定，包括：

将旅客按照出行年龄划分为3种类型：青年旅客(C₁)、中年旅客(C₂)、老年旅客(C₃)，3种类型旅客的比例通过前期机场问卷调查的方式统计，分别设定为则时间段t′青年旅客人数中年旅客人数老年旅客人数分别为：

对航空枢纽旅客出行仅考虑3种方式，即出租车出行、私家车出行和公共交通出行，则时间段t′选择不同出行方式旅客数量分别用表示，方程式如下：

其中，分别表示青年旅客选择出租车出行、私家车出行和公共交通出行的比例；分别表示中年旅客选择出租车出行、私家车出行和公共交通出行的比例；分别表示老年旅客选择出租车出行、私家车出行和公共交通出行的比例，从而得到不同分类方式下旅客出行方式的比例。