基于航班纯度的鲁棒性机型指派问题研?/p>
?/p>
要:机型指派问题
(FAP)
是指根据飞机舱位能力、运营成本、潜在收益及飞机可用性,将具有不同舱?/p>
容量的飞机指派给各定期航班的问题?/p>
它是飞机?/p>
机组排班问题的基础?/p>
是整个航班计划中的最核心环节?/p>
然而,单独的机型指派最优对整个航班计划而言,可能是次优的,甚或是不可行的。本文针对国内航班计
划特点,从航班的角度,定义了航班纯度概念,并建立基于航班纯度的机型指派模型。最后,以国内某?/p>
空公司干线网络为实例,表明该研究具有很大的理论意义和实践价值?/p>
关键词:
航班计划;机型指派;航班纯度
The Research on Robust Fleet Assignment Problem Based on Flight Purity
ZHU Xing-hui, ZHU Jin-fu, GAO Qiang
(College of Civil Aviation, Nanjing University of Aeronautics & Astronautics, Nanjing 210016, China)
Abstract:The airline fleet assignment deals with assigning aircraft types to the scheduled flight legs
based on aircraft capabilities, operational costs, potential revenues and aircraft availabilities. An airline
?/p>
s
fleet assignment decision is essential component of its overall scheduling process. However, an optimal
solution for the fleet assignment is not necessarily optimal for the entire flight scheduling system, and can
even yield an infeasible input to the subsequent processes, such as aircraft maintenance routing. This
paper
presents
the
notion
of
flight
purity
and
builds
fleet
assignment
model
subjected
to
flight
purity
according to the characters of domestic airline network and flight scheduling. At last, the instance with 48
aircrafts and 1786 flight legs were testified, and the computational results reveal that theoretical value
and practical significance of the research.
Key words:flight scheduling; fleet assignment; flight purity
1
引言
机型指派问题
(Fleet Assignment Problem:FAP)
是指根据不同机型具有不同的舱位数量,
运行成本和潜
在收益,指派不同的飞机类型给定期航班?/p>
1
?/p>
。它是航空公司航班计划的核心内容之一,机型指派的优劣
不仅影响到航空公司的成本和收益,也影响到航班之间的衔接、飞机维修路径、机组排班以及登机口、停
机位指派等后续环节?/p>
在国外,航空运输发达,机型指派研究资料很充分,但主要集中于枢纽航线网络和日航班计划?/p>
Hanif
?/p>
1
?/p>
等对机型指派问题的模型及求解算法进行了综述研究?/p>
机型指派基本模型有链接网?/p>
?/p>
2
?/p>
(Connection
Network)
和时空网络[
3
?/p>
(Time-space Network)
模型。为减少机型指派问题规模?/p>
Hane
?/p>
4
]对时空网络
提出了节点缩?/p>
(Node
Aggregation)
和孤?/p>
(Island)
等预处理方法?/p>
Rexing
?/p>
5
]等将航班时刻综合考虑?/p>
建立了基?/p>
?/p>
时间?/p>
?/p>
的机型指派模型?/p>
Barnhart
?/p>
6
]和
Jonathan
?/p>
7
]分别从旅客行程结构和网络效应构
建了机型指派模型。在国内,定量研究不多,孙宏?/p>
8,9
]等对飞机排班问题进行了比较详细的研究,但其
问题规模相对较小;朱星辉?/p>
10,11
]等对竞争环境下航班频率和针对国内航线网络和航班计划特点的周?/p>
型指派模型进行了研究。在机型指派鲁棒性方面,国内尚未见公开发表的文献;国外
Barry
?/p>
12
]等从机
场纯?/p>
(Station Purity)
的角度,
建立了鲁棒性机型指派模型,
即要求每种机型涉及的机场尽量集中?/p>
本文?/p>
鉴他的思路,从航班的角度,建立基于航班纯度的鲁棒性机型指?
模型?/p>
国内航班计划均以周为单位周期进行编排,航班纯度的概念即要求对一个周期内具有相同航班号不?/p>
天的航班
(
每天航班的离港时间点往往相同
)
尽可能指派同一种机型。机型指派是飞机、机组排班的基础?/p>
航班纯度考虑不仅有利于不正常航班情况下飞机的调整、方便停机位安排,而且有利于维护飞行员飞行?/p>
务的稳定性等。因此,机型指派航班纯度的提高,能极大地改善机型指派的鲁
棒性?/p>
2
模型建立
与连接网络相比,时空网络更方便航班之间衔接,因此本文选择建立时空网络
G(Nk,Ak)
?/p>
10
?/p>
,节?/p>
Nk
表示机场与时间轴的二维时空点,弧
Ak
表示航班段。对于同一航班号上的不同天航班,本文定义一?