[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

说明书

本发明公开了一种基于蒙特卡洛仿真优化的飞机离港推出控制方法，该方法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；然后建立飞机离港推出控制模型，再采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，通过控制飞机推出率来避免飞机长时间的滑行道排队等待，进而解决飞机在滑行道上排队等待过程中增加的燃油成本问题，得出相应的飞机推出率区间即可对推出率进行预测，对于推出率变动不太频繁的机场具有良好的适用性。

技术领域

本发明涉及机场场面调度与控制技术领域，具体是一种基于蒙特卡洛仿真优 化的飞机离港推出控制方法。

背景技术

飞机离港时，起飞前需要经历滑行阶段，从飞机推出进入滑行道一刻起，便 进行着燃油的消耗，由于滑行道资源紧张等原因，等待起飞的飞机通常需要在滑 行道上经历排队等待的过程，对于某些大型枢纽机场来说，特别是飞机离港高峰 期情况下，飞机通常要耗费更长的排队等待时间在滑行道上，这同时也意味着飞 机进行着更多“无谓的”燃油消耗，因此如何在不改变现有机场硬件设施(如新建 滑行道、扩建航站楼等)条件下，急需推出一种新型的推出控制方法，目的是减 少飞机在滑行道排队等待过程的燃油消耗。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，而提供一种基于蒙特卡洛仿真优化 的飞机离港推出控制方法，该方法通过对滑行道排队长度进行监测，从而得出相 应的飞机推出率区间即可对推出率进行预测，对于推出率变动不太频繁的机场具 有良好的适用性。

实现本发明目的的技术方案是：

一种基于蒙特卡洛仿真优化的飞机离港推出控制方法，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；