[发明专利]一种基于蒙特卡洛仿真优化的飞机离港推出控制方法

权利要求书

1.一种基于蒙特卡洛仿真优化的飞机离港推出控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)根据飞机滑行道的排队长度，按照三段法、四段法将飞机推出率划分，表达式如下：

公式(1)和公式(2)中，λ为推出率，ε₁、ε₂为分段区间参数，0≤ε₁≤ε₂≤1，精度取10^-1，a、b为推出率参数，0≤a≤b≤1，精度取10^-1；k为当前滑行道上飞机排队长度，K为滑行道排队长度阈值；

2)建立飞机离港推出控制模型，具体如下：

2-1)建立惩罚函数，惩罚系数的表达式如下：

公式(3)中，c为单位时间滑行燃油成本，t为滑行时间；

2-2)根据飞机滑行道滑行过程中耗费的燃油成本，以及飞机推出申请被拒于原停机位停留产生的惩罚费用，建立飞机推出总成本的目标函数，表达式如下：

s.t.0≤k≤K (5)

g_i≤G_max (6)

公式(4)、(5)和(6)中，N为时间窗内推出申请总数；i为飞机索引，i＝1，2，…，M；d为每架飞机平均每分钟消耗燃油成本；W_i为时间区间i内飞机的滑行道等待时间；β为惩罚系数；g_i为飞机i的停机位等待时间；G_max为飞机i的停机位等待时间限制，其中G_max＝30min；k为飞机i内滑行道当前排队长度，k_i＝1，2，…，K；K为滑行道排队长度阈值；

3)用网格搜索法的参数搜索步骤求解飞机离港推出的最优情况，设θ为SFPC参数，参数网格总数为l_max，在前提条件为30min的航班延误时间阈值下，将最大停机位停留时间G_max分别设定为15min、20min、25min和30min，具体求解步骤如下：

3-1)向仿真系统中输入飞机i申请推出请求集即初始化数据集；

3-2)初始化控制方法参数网格；

3-3)初始化滑行道排队长度阈值；

3-4)飞机i申请推出；

3-5)记录飞机申请推出时刻；

3-6)采用蒙特卡洛法判断k是否小于K，若为否，则执行步骤3-8)；若为是，执行步骤3-7)；

3-7)采用蒙特卡洛法判断R_i是否小于(1-k/K)，若为是，则执行步骤3-9)；若为否，执行步骤3-8)；

3-8)飞机i在停机位进行等待，一个尾流间隔时长后再次申请推出并更新申请推出的时间，将飞机在停机位上的等待时间更新为G_i；

3-9)将滑行道当前排队长度k值记录后再反馈至步骤3-6)，进而对滑行道排队时间进行计算；

3-10)判断G_i是否小于30min，若为是，则将排队长度更新为k+1，并跳转至步骤3-3)；若为否，执行步骤3-11)；

3-11)判断飞机序列i是否小于M，若为是，执行步骤3-12)；若为否，执行步骤3-13)；

3-12)将飞机序列更新为i+1，并对序列为i+1的飞机进行推出申请，跳转至步骤3-4)；

3-13)对当前飞机推出总成本的目标函数D_Tj进行计算；

3-14)判断队列阈值K_j是否小于30min，若为是，则跳转至步骤3-3)；若为否，执行步骤3-15)；

3-15)将当前最优的飞机推出总成本D_T*、最优的飞机索引W*、飞机最优的停机位等待时间限制G*、飞机在滑行道当前排队最优长度K*输出；

3-16)判断上限参数组索引S_k是否小于l_max，若为是，则将搜索网格索引k+1，跳转至步骤3-2)；若为否，执行步骤3-17)；

3-17)将全局最优D_T*、W*、G*、K*、ε*进行输出。