突发情况下应急运力调度理论与方法研究

摘要

突发情况下应急运力调度是指在日常航班计划的运营过程中，发生了突发事件需要航空公司所进行应急运力调度、剩余运力调度和运力回归三个阶段的运力资源配置工作。首先，航空公司运行控制中心（SOC）临时安排相应的运力资源去完成处突任务。其次，在抽调了应急飞机和机组运力后，航空公司必须调整剩余的运力对剩余的航班计划进行资源配置工作，以期能够尽量挽回由于应急运力调度造成的损失。在应急任务完成后，航空公司同时根据实际情况安排应急运力回归到正常航班计划的执行过程中。安全和成本两个方面一直是飞机和机组的运力资源调度工作的主要要求。在应急飞机运力调度过程中首要考虑的必定是安全因素，执行航班飞行任务的飞机必须按照相关法律法规完成检修工作；而应急机组调度过程中同样需要考虑机组成员的飞行资质、飞行时间和值勤时间等相关规章要求。在确保安全的基础上，就需要考虑航空公司航班计划执行的运行成本问题，优化航班计划运行过程中的运力利用率。应急运力调度过程对航空公司提高应急运力调度能力，快捷、有效和经济地满足国家应急和国家安全需要的同时满足了航班正常运行和提高运营效益的需求。
　　本文在详细分析我国突发事件应对机制、国内外相关学术研究的现状和国内航空公司运营特点的基础上，重点研究突发情况下应急运力调度三个阶段中飞机运力和机组运力的排班问题。出于降低问题复杂性，提高应急运力调度的效率的考虑，根据顺序研究的方法，本文将突发情况下应急运力调度问题分解成应急运力调度问题、剩余运力调度问题和应急运力回归三个子问题进行研究。本文的主要研究工作包含了以下几个部分：
　　关于应急运力调度问题，本文分析列举应急运力调度过程中所需要满足的关键原则和主要约束要求，分别构建应急调度流程中飞机和机组两种运力的时空网络图，提出应急飞机调度模型和应急机组调模型。根据应急飞机调度模型的集合划分特点，采用列生成算法进行求解。同时用粒子状态解来表示优化机组路径子集合，采用了模拟退火算法来求解应急机组调度模型。最后通过算例分析来说明应急运力调度技术能够尽量减少突发情况下航空公司的运营损失，两种算法的运行时间和稳定性能够满足应急运力调度的实际要求。
　　关于剩余运力调度问题，本文通过启发式搜索算法在构建的剩余飞机调度网络图中，生成剩余飞机路径集合，以便能够高效地进行剩余飞机调度计划的编排。引入了符合航班航段集合划分约束的启发式方法生成可行的飞机路径，减少了列生成算法的子问题求解过程中路径反复迭代生成流程和合法性检查，通过相应的启发式策略却能够有效避免了传统的列生成算法需要通过网络图中生成最短路径算法的不断迭代过程，最后通过算例说明算法的有效性。在剩余机组运力调度过程中，通过采用启发式处理的遗传算法生成相应的种群，有效避免了剩余机组调度解空间规模的扩大。通过算例分析，说明剩余机组调度生成剩余运力调度方案的实时性也能够得到保证。
　　关于应急运力回归问题，本文分别分析应急飞机运力回归问题和应急机组回归问题，分别建立应急飞机运力回归模型和应急机组回归模型，作为集成一体化回归问题的研究基础。在此基础上，给出了应急运力集成一体化回归问题的描述和数学模型，通过设计的分支定界策略的使用和启发式列生成算法对模型进行求解。最后用实例分析和验证了算法的有效性，说明该方法的实时性，能够为航空公司提供有效的决策支持。

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缩写词

第一章绪论

1.1研究目的及意义

1.2相关概念

1.3主要研究内容

1.4研究方法和采取的技术路线

第二章国内外研究现状

2.1飞机排班问题相关研究

2.2机组排班问题相关研究

2.3其它相关研究现状

2.4本章小结

第三章应急运力调度模型

3.1应急飞机调度问题

3.2应急机组调度问题

3.3本章小结

第四章剩余运力调度模型

4.1“不确定时间窗”概念

4.2 剩余运力调度问题描述

4.3剩余飞机调度

4.4剩余机组调度

4.5本章小结

第五章应急运力回归调度模型

5.1问题描述

5.2应急运力回归一体化优化问题

5.3本章小结

第六章总结与展望

6.1全文工作总结

6.2未来的工作展望

参考文献

致谢

在学期间研究成果及发表的学术论文