航班延誤沿網路的傳播機理及可靠性研究

《航班延誤沿網路的傳播機理及可靠性研究》是依託南京航空航天大學，由吳薇薇擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：航班延誤沿網路的傳播機理及可靠性研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：吳薇薇
• 依託單位：南京航空航天大學

項目摘要

考慮到運行成本最小化和資源利用最大化的目標，航空公司的運行計畫安排就會更為緊湊，冗餘度低。一旦出現隨機擾動因素的影響，機場會發生航班延誤並通過飛機路線、機組連線或旅客連線向網路中其他機場節點傳播，網路運行可靠性隨之降低。本課題對產生及影響航班延誤及傳播的擾動因素進行分析，基於copula函式研究因素之間的相關性並建立多因素航班延誤及傳播模型；建立航班延誤沿網路傳播過程中網路運行可靠性和運行效率多目標最佳化模型並提出粒子群算法研究；圍繞著機場容量、旅客服務時間、飛機路線與機組的緩衝時間等一系列指標確定描述網路運行狀態的可靠性，並針對網路結構、機場、時刻等不同特徵對網路運行可靠性進行Monte-Carlo仿真分析。根據仿真結果提出相應的最佳化策略及可靠性策略，為航空運輸對象在有效率地利用好其資源的同時保障計畫運行的彈性及可靠性具有重要的指導意義

結題摘要

考慮到運行成本最小化和資源利用最大化目標，航空公司的運行計畫安排較為緊湊，一旦出現航班延誤，延誤影響很大程度會波及後續航班，延誤的直接危害是導致旅客滯留、機場及航空公司資源調配失衡。因此航班延誤沿網路的傳播機理及可靠性問題是本項目主要研究內容。 項目研究中首先構建了航班運營數據集，並對延誤航班的延誤因素進行分類統計。基於Copula函式比較分析了不同延誤因素造成的連續航班延誤之間非線性相關性和尾部相關性，採用離差最大化法對航班延誤進行風險分級。 針對延誤波及問題研究，基於貝葉斯網路構建了修正延誤波及樹模型（DPT-BN），該模型一方面反映了根延誤如何通過共享飛機資源、機組資源而銜接起來的航班計畫網路向後傳播，另一方面考慮了延誤波及樹中各機場節點不同時段隨機因素對延誤的影響。 針對網路運行可靠性問題研究，基於copula函式分析共享飛機資源的連續航班中前航到達延誤與後航出發延誤的一致性程度來衡量航班計畫運行可靠性；在此基礎上提出了安全性、可靠性及經濟性指標，建立了網路運行可靠性綜合評價指標體系，並構建航班延誤多策略最佳化模型。模型中涉及到計畫裕度調整策略、資源調度策略以及航班取消策略。 針對航線網路拓撲結構對航班延誤傳播影響的研究，建立了航線網路延誤傳播模型，仿真結果揭示了拓撲結構對航線網路穩定性的內在影響。考慮網路運行的風險因素，建立了Mean-Risk網路模型，通過網路層面的最佳化設計，提升網路運行時的穩定性。 研究中進一步考慮到航班延誤對旅客出行影響，基於SP試驗最優設計方法，構建旅客出行的多項Logit離散選擇模型。分析表明航班延誤對旅客航空出行選擇行為會產生一定影響。 本項目著重研究了航班延誤沿網路的傳播機理。從延誤的發生源頭、延誤的傳播及控制機理等方面展開研究。初始延誤向後傳播的延誤波及網路是一個多物流網路，網路中各邊權涉及到飛機資源、機組資源、旅客出行等諸多方面的銜接。延誤的產生是隨機不確定的，延誤的傳播是沿著多物流在網路中傳播的；網路中各機場節點又具有自身屬性，因此延誤傳播問題是一個典型的隨機最佳化問題，該問題的研究基於機率論表述隨機變數取值的機率規律更為恰當。所以本項目研究的方法論是確實可信的，從機場、航空公司、旅客的角度分別評估其運行可靠性，提出相應的延誤控制思路及策略，對航空公司在有效率地利用好其資源的同時保障計畫運行的彈性及可靠性具有重要的指導意義。