运筹学在空中交通管理中的应用概述

摘 要：随着我国社会经济的发展以及科学技术的不断进步，我国的航天事业也取得了突飞猛进的发展。然而日益增多的飞行航班数量却也给空中交通的有效管理带来了严峻的挑战，如何探寻有效的管理方式，提升空中交通管理的安全性与有效性已成为一个亟待解决的重要问题。而运筹学作为管ฌ理、工程类的基础课程，因其能对生产和管理中存在的一系列问题进行有效处理，因而被广泛应用于各个经济建设与管理事务中，包括控制交通管理。本文在此处主要就运筹学中线性规划与整数规划在空中交通管理中的应用进行了具体分析与探讨，希望能为实际工作起到一定的指导作用。

关键词：运筹学；空中交通管理；应用

0. 引言

运筹学是一门应用性的实用科学，是用多种数学工具及逻辑判断方法来对 ☹系统中的人、财、物的组织管理及筹划调度等问题进行研究的一种管理学科，它能有效的对管理系统中的各种资源进行科学的规划与安排，并为相关决策者提供有价值的参考依据，有力促进效益最佳化的实现[1]。对于空中交通管理而言，能够运用到空中交通管理中的运筹学知识有很多，包括线性规划、整数规划、非线性规划、动态规划、排队论、网络分析以及对策论等等，而在这其中，运筹学内容中的线性规划以及整数规划中的等很多课程内容的设计都与空中交通实践过程不谋而合，能有力的起到提升空中交通管理安全性及管理效率的作用，因而对其在在空中交通管理中的应用做出仔细探究则显得尤为迫切与重要，现分析如下：

1. 在空中交通管理中线性规划的应用

1.1机场空侧容量评估优化中线性规划的应用

完善的机场空侧的容量评估体系能对机场航班的有效安排起到重要促进作用。一般情况下机场空侧容量评估体系主要由滑行道系统、停机坪系统以及跑道体统等三部分内容构成，而对这三方面不同内容的评估目的也有所差异，即依次为改良滑行道的路径、对停机位指派进行优化以及进港先服务、离港优先隔。将机场空侧容量评估的模型转化为多目标线性规划后，其目标函数则为经济成本函数与延误时间函数，约束条件既通过进港以及离港定位点的设定，来转化成节点的流量控制[2]。

统筹学中线性规划在地面等待问题的应用中一般情况下需要通过以下三个步骤才能进行有效解决。首先就是对影响地面等待的各个因素进行科学、仔细的分析，并确定出决策中的变量因素。其次就是将问题的解决的目的加以明确和定位，同时紧密结合决策变量来对目标函数进行确定。最后就是以机场的运行限制为重要依据，来决定约束的条件。通过以上三个步骤我们便可以将地面等待问题有效ฑ转换成线性规划问题，而在其中目标函数则是综合飞机延误时间的最小化，约束条件则包括机场在容量方面的约束、航班的到达约束、单位时间内机场的最大起驾次以及飞机起飞时间与次数方面连续性的约束。

2. 在空中交通管理中整数规划的应用

2.1整数规划在机位分配中的应用

整数规划除了在限制方面不同于线性规划外，其在原理、操作流程以及模型上都与线性规划在空中交通管理中的应用大体相似。在整数模型建立之后，运用单纯性的方法以及计算机的计算软件来进行求解，以促进机位分配最优化的实现，同时，在建立机位分配模型时，所选取的目标函数即为旅客转机路程最优、机位空闲时间均衡、航班等待延误时间最小等，其中可以将机位空闲时间均衡与航班等待延误时间进行整体的规划，使得机位分配模型将旅客与地面服务人员异动距离的最小化作为目标。其中决策参数即为机位作业时间以及机位最小间隔时间[3]。

2.2整数规划在机位分⌘配中的流程设置

将实时调配℃的流程设计应用于机场机位的分配中，能够有效的提升机位分配的有效性。同时，在进行停机位的指派时要将机位号、机型以及所属公司等飞机的属性匹配问题进行充分考虑。而其主要流程一般由以下七个步骤组成：第一步 ，对航班预期到达的时间进行仔细的确认；第二步，对航班所需要调整的时间段进行科学的设定；第三步，调整进港航班集合；第四步，将集合中的航班在机位预指派中进行取消；第五步，对和航班需要调整时间段有交集的极为空闲时间进行及时的更新；第六步，运用遗传算法对集中航班的机位进行合理的调配；第七步，以机位调配方案为重要依据，对机位空闲时间进行更新，实现调整方案的输出。另外，在对机位指派问题中的求解过程中可以采取以下几种方法：贪心算法、禁忌搜索算法、模拟退火算法、图着色算法、蚁群算法（ASP）、遗传算法以及Memet-ic 算法，同时，还可以对其中若干个算法进行组合来进行求解[4]。

3. 结语

总而言之，运筹学作为一门利用数学方法来解决生产、管理问题的重要学科，对于空中交通管理效率的提升而言，有着十分重要的战略指导意义。为此，相关管理人员应当加大对运筹学的学习与研究力度，并将运筹学有效应用于空中交通管理中，唯有如此，才能进一步促进公众交通管理在安全性与效益性方面的有效增长。

参考文献

[2]万健，李楠，李琦. 空中交通管理系统安全评价研究[J]. 北京航空航天大学学报（社会科学版），2013（01）

[4]黄圣国，吕兵，曹胜华. 随机高级Petri网在空中交通管理中的应用[J]. 南京航空航天大学学报，2012（S1）