[发明专利]一种考虑旅客偏好的有限理性的航班恢复方法

权利要求书

1.一种考虑旅客偏好的有限理性的航班恢复方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：采集航空公司航班运营数据形成数据库；

所述的航班运营数据包括：飞机的集合P、飞机的机型集合K、航班的集合F、飞机集合中各飞机所属的机型k_p，k_p∈K、各类型飞机的数量、各类型飞机的载客量、各飞机的可用时间、各飞机初始所在机场、航班起飞降落机场、航班f_ai预计起飞时刻t_ai1与预计降落时刻t_ai2、航班延误或取消时的退票改签比率alpha、航班f延误时单位时间的延误成本delc_f、航班f被取消时的取消成本canc_f、每架飞机预计执飞的航班班次、各机场宵禁时间；

步骤2：获取原始航班方案X₀＝{N₁,N₂,...,N_n}；n为飞机总数；N_a为飞机p_a的航班序列，f_au为飞机p_a执行的第u个航班；n_a为飞机p_a执行的航班总数；

步骤3：当确认飞机的可用时刻发生变化后，更新数据库中各飞机的可用时刻；初始化多向随机变邻域搜索算法，包括初始化参数和构造初始解集；

所述的初始化参数包括改签比率alpha、最大延迟时间maxdelaytime、迭代终止条件、单个邻域的最大迭代次数iterationlimit；

所述的初始解集的构造方法为：

步骤3.1：采用自然延误方案构造初始恢复方案；

按照数据库中各飞机的可用时刻安排航班起飞时刻，后续航班执行自然延误调整；

若飞机p_a的可用时刻t_a早于该飞机对应的第一个航班f_a1的预定起飞时刻t_a11，则该飞机对应的所有航班可以按照原计划运行；

若飞机p_a的可用时刻t_a晚于该飞机对应的第一个航班f_a1的预定起飞时刻t_a11，则将该飞机对应的第一个航班f_a11的预定起飞时刻变为t_a，该飞机对应的第二个航班f_a2的预定起飞时刻变为t_a21+(t_a11-t_a)，对飞机p_a对应的其余全部航班执行自然延误调整，得到飞机p_a所执飞的所有航班的起飞降落时刻信息；若后续航班无法满足宵禁时间限制，将直接取消，飞机p_a由实体飞机转换为虚拟飞机；

步骤3.2：对初始恢复方案执行异构插入操作；若成功执行异构插入且得到的新的恢复方案可行，则将该恢复方案加入到初始解集中；

所述的异构插入为虚拟飞机和实体飞机的航班序列之间的插入过程；若实体飞机p_b的载客量不小于虚拟飞机p_a，对于虚拟飞机p_a的某一段航班环{f_ap,...,f_aq}，实体飞机p_b的航班序列中存在插入位置m，航班f_bm的降落机场与航班f_ap的起飞机场相同，且航班f_bm+1的起飞机场与航班f_aq的降落机场相同，则可执行异构插入；所述的航班环为一段连续的航班，航班环中第一个航班的起飞机场与最后一个航班的降落机场相同；

判断新的恢复方案可行的方法为：若新的恢复方案中实体飞机p_b被影响的航班中，各航班的起飞时间不早于该航班的原起飞时间，各航班的延误时间未超过最大延误时间maxdelaytime，且各航班的降落时间未超过宵禁时间，则判定新的恢复方案可行；

步骤4：从初始解集中随机选择一个解，并令邻域解集S为空；

步骤5：对选择的解进行邻域操作，包括异构插入、异构交换、同构插入和同构交换,将成功执行邻域操作得到的新的恢复方案加入邻域解集S中；设定第一目标函数L₁的权重W₁和第二目标函数L₂的权重W₂，选择邻域解集S中对应目标函数W₁L₁+W₂L₂值最小的恢复方案加入到最终解集S_final中；

所述的异构交换为虚拟飞机和实体飞机的航班序列之间的交换过程；若虚拟飞机p_a与实体飞机p_b的机型相同，虚拟飞机p_a的某一段航班序列{f_ap,...,f_aq}与实体飞机p_b的某一段航班序列{f_bm,...,f_bn}中，航班f_ap与航班f_bm的起飞机场相同，且航班f_aq与航班f_bn的降落机场相同，则可执行异构交换；当航班f_aq与航班f_bn分别为虚拟飞机p_a与实体飞机p_b的最后一个航班时，航班f_aq与航班f_bn的降落机场不同亦可执行异构交换；

所述的同构插入为两架实体飞机的航班序列之间的插入过程；若实体飞机p_a与实体飞机p_b的机型相同，对于实体飞机p_a的某一段航班序列{f_ap,...,f_aq}，实体飞机p_b的航班序列中存在插入位置m，航班f_bm的降落机场与航班f_ap的起飞机场相同，且航班f_bm+1的起飞机场与航班f_aq的降落机场相同，则可执行同构插入；

若实体飞机p_b的载客量不小于实体飞机p_a，对于实体飞机p_a的某一段航班环{f_ap,...,f_aq}，实体飞机p_b的航班序列中存在插入位置m，航班f_bm的降落机场与航班f_ap的起飞机场相同，且航班f_bm+1的起飞机场与航班f_aq的降落机场相同，则可执行同构插入；

所述的同构交换为两架实体飞机的航班序列之间的交换过程；若实体飞机p_a与实体飞机p_b的机型相同，实体飞机p_a的某一段航班序列{f_ap,...,f_aq}与实体飞机p_b的某一段航班序列{f_bm,...,f_bn}中，航班f_ap与航班f_bm的起飞机场相同，且航班f_aq与航班f_bn的降落机场相同，则可执行同构交换；当航班f_aq与航班f_bn分别为实体飞机p_a与实体飞机p_b的最后一个航班时，航班f_aq与航班f_bn的降落机场不同亦可执行同构交换；

所述的第一目标函数L₁为恢复方案的成本，由航班延误的成本和航班取消的成本构成；

其中，d_f为航班f的延误时间；

所述的第二目标函数L₂为恢复方案满足旅客的改签要求和意愿偏好的成本，由退票成本和意愿损失的成本构成；对于新的恢复方案中被取消的航班f，该航班f涉及的旅客人数为pi_f，则旅客中退票人数为pi_f*(1-alpha)，改签人数为pi_f*alpha；对于新的恢复方案中被延误的航班f，将被延误的航班f代入由历史数据生成的回归函数得到退票和改签总和比率ri_f，进而得到旅客中退票人数为pi_f*ri_f*(1-alpha)，改签人数为pi_f*ri_f*alpha；

其中，I为如期的旅客行程的集合，行程指一至两个航班；若为两个航班的行程，则前一个航班的降落机场为后一个航班的起飞机场；J为在恢复方案中旅客行程的集合；D_ik为改签到行程i的k型旅客的主观延误损失；B_ik为初始行程i的k型旅客的主观退票损失；a_ik为因行程i延误而欲离开行程i的k型乘客百分比；N_ik为行程i上属于k型的乘客人数；U_ik为属于k型且最初在行程i中的每位乘客的偏好实现失败的平均效用损失；t_ijk为属于k型的乘客数量从路线i重新分配到路线j；z_ik为最初在行程i中但最终被退款的乘客数量；

步骤6：判断是否满足迭代终止条件；如果满足迭代终止条件，则结束循环，从最终解集S_final中选择对应目标函数W₁L₁+W₂L₂值最小的恢复方案作为最优恢复方案输出；否则，返回步骤4。