[发明专利]一种面向航空公司的空中交通延误分配公平性指标计算方法

说明书

本发明公开了一种面向航空公司的空中交通延误分配公平性指标计算方法，计算在延误分配中各航空公司的平均航班延误成本；计算各航空公司的延误成本占所有航空公司延误成本总和的比例和各航空公司的航班数量占所有航空公司航班总数的比例；基于各航空公司的延误成本比例和航班数量比例以及为航空公司所排的次序，分别计算累计延误成本比例和累计航班数量比例；构造洛伦兹曲线、绝对公平线和绝对不公平线；基于多边形分割近似求解空中交通延误分配中的公平性指标结果。本发明实现了空中交通流量管理技术领域内公平性概念的定量计算，计算方法简易可操作；且本发明能够真实反应系统整体的公平性水平，充分考虑了系统中每个元素对整体的影响。

技术领域

本发明属于空中交通流量管理延误分配的技术领域，具体涉及一种面向航空公司的空中交通延误分配公平性指标计算方法。

背景技术

空中交通流量管理(Air Traffic Flow Management,ATFM)主要用于平衡飞行流量需求与空域容量的关系，尤其是在空域容量出现急剧下降的情形，如雷雨天气、军航活动等，通过控制飞行流量，促进安全、高效和有序的航空运输活动。空中交通流量管理策略是空中交通流量管理的必要手段，为了评价不同策略的实施性能状况，国内外专家提出了不同的性能指标，用以分析和优化空中交通流量管理策略。随着协同决策(CollaborativeDecision Making,CDM)概念的引入，多元决策主体对空域资源分配的均衡性诉求越来越强烈，于是，公平性的性能指标开始得到关注。公平性能是一个难以定量化的指标维度，原因是其概念的理解千差万别。在空中交通流量管理中，按照追求公平主体的差异进行划分，公平性概念可分为“面向航班的公平性”和“面向航空公司的公平性”两类。面向航班的公平性(简称航班公平性)主要是考虑以单个航班为个体，追求航班个体间的公平，相似地，面向航空公司的公平性(简称航空公司公平性)是考虑以单个航空公司为个体，追求航空公司个体间的公平。在早期，大部分的公平性研究属于航班公平性的概念范畴，而在实际运作中，航班公平性指标与航空公司所关注的公平性内涵有所出入，反而航空公司公平性是空中交通流量管理策略制定者以及协同参与者真正关注的焦点。

对于空中交通流量管理来说，时隙资源是一种典型的空域资源，决策者分配时隙资源的过程其实就是在为各个航班分配延误，因此，探讨航空公司公平性的问题就是在研究每个航空公司应该分配多少延误才算公平。最初，协同决策小组的专家为空中交通流量管理定义了一种航空公司公平性的指标，即公平比例：一个航空公司所受到的延误成本占所有航空公司延误成本之和的比例除以其航班数量占所有航空公司航班数量总和的比例，计算方法如下公式(1)所示：

其中，A为所有航空公司的编号集合，dc_a表示航空公司a的总延误成本，∑_a∈Adc_a表示所有受影响的航空公司的总延误成本，q_a表示属于航空公司a的受影响航班数量，∑_a∈Aq_a表示所有受影响的航班数量。根据协同决策小组专家对该指标的公平性定义：当ρ_a＝1时，航空公司a得到了公平的资源分配；当ρ_a1时，航空公司a占得了优势资源；当ρ_a1时，航空公司a占得了劣势资源。所以该指标的公平性内涵为在一个空中交通流量管理策略中，受控航班数量越多的航空公司，所受到的总延误成本也应当越大，反之亦然。提出该指标的最大贡献在于它给出了一种能够普遍接受的以航空公司为对象的公平性内涵，但该指标在应用上存在一定的局限性，例如：该指标只能衡量一次延误分配中单个航空公司的公平性水平，却无法对整个延误分配的结果进行系统性评估，这也导致该指标常用作于事后分析，却无法用作事前延误分配的优化目标。