基于多目标帝国竞争算法的进场排序与调度
2021-07-07张军峰游录宝杨春苇胡荣
航空学报 2021年6期
张军峰,游录宝,杨春苇,胡荣
南京航空航天大学 民航学院,南京 210016
空中交通需求的持续增长与可用空域资源的长期受限,给空中交通管理(Air Traffic Management,ATM)带来了新的机遇与挑战。以中国繁忙机场的终端区运行为例,完全依赖于管制员指令引导的方式,容易导致管制工作负荷激增、机场运行效率降低、环境影响问题突出。因此,如何有效地优化和调度时空资源,成为空中交通管理领域的研究热点,而进场排序与调度是该领域的典型问题。
进场排序与调度旨在不违反安全间隔的条件下,结合运行约束,合理高效地为进场航空器分配着陆跑道,提供最优着陆次序与时间,以期达到提升跑道容量、减少延误、缓解管制工作负荷的目的[1]。历经近30年,进场排序与调度的研究涵盖了静态优化[2]与动态优化[3],确定型优化[4]与随机型优化[5]、单阶段优化[6](直接优化着陆时间)与两阶段优化[7-8](先确定着陆次序再优化着陆时间)、是否提供相应管制建议[9](即优化时间的可达性)等方面,其求解工具或算法包括:CPLEX[1,7]、分支定界[5]、动态规划[6]、模拟退火[10]、遗传算法[11]、粒子群算法[12]等。
对于进场排序与调度问题,各利益相关方秉持不同的诉求:空管立足运行安全,航司着眼效率优先,机场注重容量增强,民众关切准点运行与环境影响。因此,近年来进场排序与调度的研究重点由单目标优化逐步转向多目标优化。Sam等[13]研究了具有不同目标函数的进场排序与调度问题,并考察了不同性能指标的解决方案之间的差异。……
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