CN105574665A - 适用于枢纽机场的航班时刻资源配置及优化方法 - Google Patents
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Abstract
一种适用于枢纽机场的航班时刻资源配置及优化方法。其包括建立数据库；计算“一类时刻资源”数量；“一类时刻资源”优化；计算“二类时刻资源”数量；“二类时刻资源”一次优化；一次实时模拟仿真并调节冲突；“二类时刻资源”二次优化；二次实时模拟仿真并调节冲突等阶段。本发明可使多方受益，实现社会效益最大化。对于旅客而言，合理的航班时刻能够大大减少航班延误的发生率，从而能够享受到更为优质的航空运输服务；对于机场而言，有助于枢纽机场优化机场管理制度、扩大国际市场份额、提升机场竞争力；对于航空公司而言，有助于航空公司构建构造中枢辐射式航线网络、保证航班服务质量，从而提升航空公司知名度。
Description
技术领域
本发明属于空管自动化技术领域，特别是涉及一种适用于枢纽机场的航班时刻资源配置及优化方法。
背景技术
航班时刻在国内通常也称起飞时刻、起降时刻，是指向某一航班提供或分配的在某一机场的某一特定日期的到达或起飞时刻，具有稀缺性和独占性的特点。
2012年国务院发布了《关于促进民航业发展的若干意见》，第一次从国家层面明确指出“民航业是我国经济社会发展重要的战略产业”，并对我国枢纽机场建设提出具体要求：“着力把北京、上海、广州机场建成功能完善、辐射全球的大型国际航空枢纽”，由此可见枢纽机场建设的重要性。新世纪以来，国内航空运输市场蓬勃发展，民航飞机数量和航空运输量逐年增加，空中交通日益繁忙。然而，随着民航运输的高速发展，我国许多机场都面临着容量饱和或者即将饱和的问题，尤其是北京、上海、广州等极度繁忙的枢纽机场，其起降架次屡创新高，因此有限的航班时刻资源与快速增长的航空市场需求之间的矛盾愈显突出，航班时刻“一刻”难求。与此同时，航班时刻的不合理使用对民航运输的影响越来越明显，这将直接导致航班延误的产生，从而大大降低了航空运输效率和服务质量，并严重制约着我国机场的建设和民航事业的发展。因此，如何有效地配置和优化航班时刻资源已成为航空运输业甚至是社会各界共同关心的重点。
机场航班时刻配置分为宏观和微观两个层面。宏观配置是指相对每条航线的时刻资源的配额；微观配置是指一个机场具体的时刻表。目前，我国现行的航班时刻管理办法的依据是2007年民航局颁布的《民航时刻管理暂行办法》以及2010年民航局发出的《关于进一步做好航权航班和时刻管理工作的通知》。与欧盟等绝大多数国家一样，我国施行的航班时刻配置模式属于世界航空运输协会(IATA)模式，其是按照固定的优先顺序进行行政性分配，这种模式的核心概念是“祖父权利”，即每航季所需要重新分配的航班时刻数量被减至最低，这种配置方法的缺点是不符合经济规律，容易造成航班时刻使用效率低下。另外，全球民航领域内存在的另一种时刻配置模式是美国模式，其采用行政分配与市场分配相结合的混合配置模式。然而，由于我国不允许买卖、租赁与抵押航班时刻，因此美国模式引入的市场化手段并不符合中国国情，可借鉴的经验相对较少。再者，枢纽机场因其繁忙复杂的特点、打造大型国际枢纽的目标以及构造中枢辐射式航线网络的需求，其航班时刻资源配置机制与其他机场有所不同，然而目前国内并没有对枢纽机场的航班起降时刻资源配置机制加以区分。
综上所述，我国目前实施的航班时刻资源配置机制已不适应当前航空运输的发展，亟需一种科学合理的航班时刻资源配置优化方法来提高机场及空域资源的利用率，减少空中交通冲突和拥堵，增加飞行流量和社会效益，但目前还没有专门针对枢纽机场的航班时刻资源配置及优化方法。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种适用于枢纽机场的航班时刻资源配置及优化方法。
为了达到上述目的，本发明提供的适用于枢纽机场的航班时刻资源配置及优化方法包括按顺序执行的下列步骤：
步骤1)建立数据库的S01阶段：从各大航空信息网站、机场相关工作人员在内的途径获取某机场的相关资料，建立数据库；该数据库包含该机场现行的航班时刻表、通航城市点及其航线数量、在该机场运营的航空公司及其所占市场份额、各航班客座率、全国高铁线路信息在内的数据；
步骤2)计算“一类时刻资源”数量的S02阶段：根据数据库中的资料数据，将因航空公司不擅经营而自动交回的时刻资源、航空公司因不符合相关规定而被收回的时刻资源、客座率低的航班、受高铁冲击较大的航班以及机型配备不合理的航班而导致的编排不科学的航班时刻进行削减、整合，由此“节省”出一部分航班时刻资源，由于此类航班时刻数量相对较少，因此将其作为“一类时刻资源”；
步骤3)“一类时刻资源”优化的S03阶段：由于“一类时刻资源”来源于被削减的航班时刻，此部分资源在进行调配时应采用航空公司“一对一交换”、航空公司内部协调或者机场群内部协调的方式，以减少矛盾、增加调配的成功率，同时需指定特有的“优先原则”；
步骤4)计算“二类时刻资源”数量的S04阶段：根据数据库中的资料数据，计算因信息技术的提高、新建机场或新修跑道在内的原因而产生的大量新增航班时刻资源，并将其作为“二类时刻资源”；S03阶段所述的“优先原则”同样适用于“二类时刻资源”的配置，另外在“优先原则”之外的同等条件下，可采用“先到先得”、“抽签”或“加权抽签”在内的方式；
步骤5)“二类时刻资源”一次优化的S05阶段：由于“二类时刻资源”数量庞大，贸然将所有时刻启动运行可能导致机场运营紊乱，因此先将“二类时刻资源”进行一次优化，即将“二类时刻资源”的50％按照国内现行的规定配置给各航空公司，加入到机场运行中；
步骤6)一次实时模拟仿真并调节冲突的S06阶段：针对上述已进行“一类时刻资源”调配优化和“二类时刻资源”一次优化后的机场航班时刻结果，运用SIMMOD仿真模型进行实时模拟仿真，找出冲突点，对有冲突的航班时刻资源进行进一步的协调；
步骤7)“二类时刻资源”二次优化的S07阶段：通过模拟仿真***协调冲突点后，对“二类时刻资源”进行二次优化，即将“二类时刻资源”剩余的50％按照国内现行的规定配置给各航空公司，加入到机场运行中；
步骤8)二次实时模拟仿真并调节冲突的S08阶段：按照步骤6)的方法再次进行实时模拟仿真并调节冲突，直到仿真***显示未发现冲突为止。
在S01阶段中，所述的数据库包含以下数据：
1.1)航班时刻表应包含以下信息：航班进港和出港的飞行计划号、飞行日期、机尾号、机型、航班任务、国际/国内、航空公司、应答机编码、航班号、起飞机场、目的地机场、计划起飞时间、预计起飞时间、实际起飞时间、计划到达时间、预计到达时间、实际到达时间、停靠机位、航路；
1.2)通航城市点及其航线数量由航班时刻表统计得出；
1.3)航空公司所占市场份额一般是指运力的市场份额，选取各航空公司在对应机场的飞行班次作为计算市场份额的指标；
1.4)客座率是反映航空公司运营效率的指标，各航班客座率是指某航班实际承运人数占可供座位数的比率。
1.5)全国高铁线路信息包含各线路起讫点及其距离。
在S02阶段中，所述的将航班时刻进行削减、整合的方法是：将时刻资源利用率低于规定的80％、航班客座率低于60％、沿高铁线上的航程在500公里以内的航班取消，沿高铁线上的航程在500公里到1000公里范围内的航班频次减少，沿高铁线上的航程在1000公里以上的尽量不做调整；同时将同一航线上多频次使用中小机型转变为低频次使用大机型，小机型尽量放置在客流量较小的航班上。
在S03阶段中，所述的“优先原则”包括：旅客需求旺盛的航班优先、国际航班优先、基地航空公司优先、新兴航空公司优先、直飞航班优先、有助于机场打造中枢辐射式航线网络的航班优先、有助于航空公司打造航班波的航班优先。
在S06阶段中，所述的实时模拟仿真并调节冲突的方法是：以从已进行“一类时刻资源”调配优化和“二类时刻资源”一次优化后的机场航班时刻表结果得到的飞机尾流间隔、高峰小时容量、机场保障能力和管制员工作负荷在内的限制作为约束条件，以总延误时间作为总体目标，建立SIMMOD仿真模型，利用该仿真模型进行机场***的实时仿真。
本发明提供的适用于枢纽机场的航班时刻资源配置及优化方法具有以下优点：
1)本发明结合民用航空已有的时刻配置机制，有针对性地提出了一种适用于枢纽机场的航班时刻资源配置及优化方法，其具体实施方法符合民航***的要求与政策，并根据目前民航发展的实际情况进行了革新，能够更好地处理时刻资源异常紧张的大型繁忙枢纽机场的棘手问题。
2)本发明出于航班时刻资源配置复杂性和多样性考虑，在时刻容量评估过程中，站在多方利益相关者的角度，将各种影响因素考虑其中，如旅客需求、高铁竞争、飞机机型、通航城市点范围及其航线数量、机场的航空公司市场份额及其运营现状等，大大增加了航班时刻资源配置的合理性，从而能够减少航班时刻资源配置过程中的摩擦和冲突，有助于优化后航班时刻资源配置方案的顺利实施。
3)本发明给出了关于“一类时刻资源”与“二类时刻资源”的定义，这两个概念为本发明奠定了理论基础，它充分认识到了机场航班时刻资源内在的联系与区别，也直接影响到航班时刻资源优化方案的最终结果，从而能够将不同的时刻资源区分开来，并且采取不同的分配方式，以保证航班时刻资源分配的公平性、效率性和合理性。
4)本发明能够为航班时刻的协调管理提供直接帮助。按照本发明提出的具体实施方法来协调优化航班时刻，能够优化机场进离场航班时刻表，从而更加科学有效的对航班时刻分配机制和管理制度进行合理的配置，进一步实现资源的合理利用，保持民航运输的健康发展。
5)结合优点4)，本发明提出的适用于枢纽机场的航班时刻资源配置及优化方法可使多方受益，实现社会效益最大化。对于旅客而言，合理的航班时刻能够大大减少航班延误的发生率，从而能够享受到更为优质的航空运输服务；对于机场而言，有助于枢纽机场优化机场管理制度、扩大国际市场份额、提升机场竞争力；对于航空公司而言，有助于航空公司构建构造中枢辐射式航线网络、保证航班服务质量，从而提升航空公司知名度。
附图说明
图1为本发明提供的适用于枢纽机场的航班时刻资源配置及优化方法流程图。
图2为本发明提供的适用于枢纽机场的航班时刻资源优化原则示意图。
图3-1为本发明提供的适用于枢纽机场的航班时刻资源配置及优化方法中SIMMOD模拟仿真阶段的地面运行效果图。
图3-2为本发明提供的适用于枢纽机场的航班时刻资源配置及优化方法中SIMMOD模拟仿真阶段的进近运行效果图。
图3-3为本发明提供的适用于枢纽机场的航班时刻资源配置及优化方法中SIMMOD模拟仿真阶段的区域运行效果图。
图4为本发明提供的适用于枢纽机场的航班时刻资源配置及优化方法效果对比图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明提供的适用于枢纽机场的航班时刻资源配置及优化方法进行详细说明。
如图1所示，本发明提供的适用于枢纽机场的航班时刻资源配置及优化方法包括按顺序执行的下列步骤：
步骤1)建立数据库的S01阶段：从各大航空信息网站、机场相关工作人员在内的途径获取某机场的相关资料，建立数据库；该数据库包含该机场现行的航班时刻表、通航城市点及其航线数量、在该机场运营的航空公司及其所占市场份额、各航班客座率、全国高铁线路信息在内的数据；
步骤2)计算“一类时刻资源”数量的S02阶段：根据数据库中的资料数据，将因航空公司不擅经营而自动交回的时刻资源、航空公司因不符合相关规定而被收回的时刻资源、客座率低的航班、受高铁冲击较大的航班以及机型配备不合理的航班而导致的编排不科学的航班时刻进行削减、整合，由此“节省”出一部分航班时刻资源，由于此类航班时刻数量相对较少，因此将其作为“一类时刻资源”；
步骤3)“一类时刻资源”优化的S03阶段：由于“一类时刻资源”来源于被削减的航班时刻，此部分资源在进行调配时应采用航空公司“一对一交换”、航空公司内部协调或者机场群内部协调的方式，以减少矛盾、增加调配的成功率，同时需指定特有的“优先原则”；
步骤4)计算“二类时刻资源”数量的S04阶段：根据数据库中的资料数据，计算因信息技术的提高、新建机场或新修跑道在内的原因而产生的大量新增航班时刻资源，并将其作为“二类时刻资源”；S03阶段所述的“优先原则”同样适用于“二类时刻资源”的配置，另外在“优先原则”之外的同等条件下，可采用“先到先得”、“抽签”或“加权抽签”在内的方式；
步骤5)“二类时刻资源”一次优化的S05阶段：由于“二类时刻资源”数量庞大，贸然将所有时刻启动运行可能导致机场运营紊乱，因此先将“二类时刻资源”进行一次优化，即将“二类时刻资源”的50％按照国内现行的规定配置给各航空公司，加入到机场运行中；
步骤6)一次实时模拟仿真并调节冲突的S06阶段：针对上述已进行“一类时刻资源”调配优化和“二类时刻资源”一次优化后的机场航班时刻结果，运用SIMMOD仿真模型进行实时模拟仿真，找出冲突点，对有冲突的航班时刻资源进行进一步的协调；其中SIMMOD模型是美国联邦航空管理总局(FAA)开发的快速、事件驱动的仿真模型。
步骤7)“二类时刻资源”二次优化的S07阶段：通过模拟仿真***协调冲突点后，对“二类时刻资源”进行二次优化，即将“二类时刻资源”剩余的50％按照国内现行的规定配置给各航空公司，加入到机场运行中；
步骤8)二次实时模拟仿真并调节冲突的S08阶段：按照步骤6)的方法再次进行实时模拟仿真并调节冲突，直到仿真***显示未发现冲突为止。
在S01阶段中，所述的数据库包含以下数据：
1.1)航班时刻表应包含以下信息：航班进港和出港的飞行计划号、飞行日期、机尾号、机型、航班任务、国际/国内、航空公司、应答机编码、航班号、起飞机场、目的地机场、计划起飞时间、预计起飞时间、实际起飞时间、计划到达时间、预计到达时间、实际到达时间、停靠机位、航路等；
1.2)通航城市点及其航线数量由航班时刻表统计得出；
1.3)航空公司所占市场份额一般是指运力的市场份额，即ASK(AvailableSeatKilometers)，本发明选取各航空公司在对应机场的飞行班次作为计算市场份额的指标；
1.4)客座率是反映航空公司运营效率的指标，各航班客座率是指某航班实际承运人数占可供座位数的比率。
1.5)全国高铁线路信息包含各线路起讫点及其距离。
在S02阶段中，所述的将航班时刻进行削减、整合的方法是：将时刻资源利用率低于规定的80％、航班客座率低于60％、对沿高铁线上的航程在500公里以内的航班取消，对沿高铁线上的航程500公里到1000公里范围内的航班频次减少，对沿高铁线上的航程1000公里以上的尽量不做调整；同时将同一航线上多频次使用中小机型转变为低频次使用大机型，小机型尽量放置在客流量较小的航班上。
在S03阶段中，如图2所示，所述的“优先原则”包括：旅客需求旺盛的航班优先、国际航班优先、基地航空公司优先、新兴航空公司优先、直飞航班优先、有助于机场打造中枢辐射式航线网络的航班优先、有助于航空公司打造航班波的航班优先。
在S06阶段中，所述的实时模拟仿真并调节冲突的方法具体是：以从已进行“一类时刻资源”调配优化和“二类时刻资源”一次优化后的机场航班时刻结果得到的飞机尾流间隔、高峰小时容量、机场保障能力和管制员工作负荷在内的限制作为约束条件，以总延误时间作为总体目标，建立SIMMOD仿真模型，并利用该仿真模型进行机场***的实时仿真；SIMMOD仿真模型的主要输入数据是对机场地面及空域的详细说明及空中交通情况的描述，输出数据包括飞行器行进时间、具体地理点的交通流量、单位时间的吞吐量、日发生延迟及延迟地点、延迟原因及油耗。
以北京首都机场为例执行本发明所提供的航班时刻资源配置及优化方法，在SIMMOD仿真模型中输入描述机场情况的基本信息(包括机场地面、空域以及空中交通情况的详细说明)，以及已进行“一类时刻资源”调配优化和“二类时刻资源”一次优化后的机场航班时刻表在内的仿真事件的相关信息，建立SIMMOD仿真模型，以对航班时刻对枢纽机场场面及终端区交通运行的影响进行分析，图3-1、图3-2、图3-3分别为SIMMOD模拟仿真的地面、进近和区域运行的情况。SIMMOD仿真模型运行后，将输出飞行器行进时间、具体地理点的交通流量、单位时间的吞吐量、日发生延迟及延迟地点、延迟原因及油耗等数据信息，这些数据能够直观地反应本航班时刻配置及优化方法的效果，进而可根据实时模拟仿真的结果将运行效率不佳的航班时刻进行进一步的调整。
在S08阶段中，所述的二次实时模拟仿真并调节冲突后的效果如图4所示，在本发明提出的航班时刻资源配置及优化方法下，北京首都机场的进离场航班延误总时间随着优化阶段的进行不断减少，尽管S06阶段航班正常率由于航班数量的大量增加而较S03阶段有所下降，但经过S08阶段的调整，最终航班正常率从初始的76.55％提高到最后的84.97％，由此证明了本发明提供的航班时刻资源配置及优化方法的可行性和优越性。
Claims (5)
1.一种适用于枢纽机场的航班时刻资源配置及优化方法，其特征在于：其包括按顺序执行的下列步骤：
步骤1)建立数据库的S01阶段：从各大航空信息网站、机场相关工作人员在内的途径获取某机场的相关资料，建立数据库；该数据库包含该机场现行的航班时刻表、通航城市点及其航线数量、在该机场运营的航空公司及其所占市场份额、各航班客座率、全国高铁线路信息在内的数据；
步骤2)计算“一类时刻资源”数量的S02阶段：根据数据库中的资料数据，将因航空公司不擅经营而自动交回的时刻资源、航空公司因不符合相关规定而被收回的时刻资源、客座率低的航班、受高铁冲击较大的航班以及机型配备不合理的航班而导致的编排不科学的航班时刻进行削减、整合，由此“节省”出一部分航班时刻资源，由于此类航班时刻数量相对较少，因此将其作为“一类时刻资源”；
步骤3)“一类时刻资源”优化的S03阶段：由于“一类时刻资源”来源于被削减的航班时刻，此部分资源在进行调配时应采用航空公司“一对一交换”、航空公司内部协调或者机场群内部协调的方式，以减少矛盾、增加调配的成功率，同时需指定特有的“优先原则”；
步骤4)计算“二类时刻资源”数量的S04阶段：根据数据库中的资料数据，计算因信息技术的提高、新建机场或新修跑道在内的原因而产生的大量新增航班时刻资源，并将其作为“二类时刻资源”；S03阶段所述的“优先原则”同样适用于“二类时刻资源”的配置，另外在“优先原则”之外的同等条件下，可采用“先到先得”、“抽签”或“加权抽签”在内的方式；
步骤5)“二类时刻资源”一次优化的S05阶段：由于“二类时刻资源”数量庞大，贸然将所有时刻启动运行可能导致机场运营紊乱，因此先将“二类时刻资源”进行一次优化，即将“二类时刻资源”的50％按照国内现行的规定配置给各航空公司，加入到机场运行中；
步骤6)一次实时模拟仿真并调节冲突的S06阶段：针对上述已进行“一类时刻资源”调配优化和“二类时刻资源”一次优化后的机场航班时刻结果，运用SIMMOD仿真模型进行实时模拟仿真，找出冲突点，对有冲突的航班时刻资源进行进一步的协调；
步骤7)“二类时刻资源”二次优化的S07阶段：通过模拟仿真***协调冲突点后，对“二类时刻资源”进行二次优化，即将“二类时刻资源”剩余的50％按照国内现行的规定配置给各航空公司，加入到机场运行中；
步骤8)二次实时模拟仿真并调节冲突的S08阶段：按照步骤6)的方法再次进行实时模拟仿真并调节冲突，直到仿真***显示未发现冲突为止。
2.根据权利要求1所述的适用于枢纽机场的航班时刻资源配置及优化方法，其特征在于：在S01阶段中，所述的数据库包含以下数据：
1.1)航班时刻表应包含以下信息：航班进港和出港的飞行计划号、飞行日期、机尾号、机型、航班任务、国际/国内、航空公司、应答机编码、航班号、起飞机场、目的地机场、计划起飞时间、预计起飞时间、实际起飞时间、计划到达时间、预计到达时间、实际到达时间、停靠机位、航路；
1.2)通航城市点及其航线数量由航班时刻表统计得出；
1.3)航空公司所占市场份额一般是指运力的市场份额，选取各航空公司在对应机场的飞行班次作为计算市场份额的指标；
1.4)客座率是反映航空公司运营效率的指标，各航班客座率是指某航班实际承运人数占可供座位数的比率。
1.5)全国高铁线路信息包含各线路起讫点及其距离。
3.根据权利要求1所述的适用于枢纽机场的航班时刻资源配置及优化方法，其特征在于：在S02阶段中，所述的将航班时刻进行削减、整合的方法是：将时刻资源利用率低于规定的80％、航班客座率低于60％、沿高铁线上的航程在500公里以内的航班取消，沿高铁线上的航程在500公里到1000公里范围内的航班频次减少，沿高铁线上的航程在1000公里以上的尽量不做调整；同时将同一航线上多频次使用中小机型转变为低频次使用大机型，小机型尽量放置在客流量较小的航班上。
4.根据权利要求1所述的适用于枢纽机场的航班时刻资源配置及优化方法，其特征在于：在S03阶段中，所述的“优先原则”包括：旅客需求旺盛的航班优先、国际航班优先、基地航空公司优先、新兴航空公司优先、直飞航班优先、有助于机场打造中枢辐射式航线网络的航班优先、有助于航空公司打造航班波的航班优先。
5.根据权利要求1所述的适用于枢纽机场的航班时刻资源配置及优化方法，其特征在于：在S06阶段中，所述的实时模拟仿真并调节冲突的方法是：以从已进行“一类时刻资源”调配优化和“二类时刻资源”一次优化后的机场航班时刻表结果得到的飞机尾流间隔、高峰小时容量、机场保障能力和管制员工作负荷在内的限制作为约束条件，以总延误时间作为总体目标，建立SIMMOD仿真模型，利用该仿真模型进行机场***的实时仿真。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20160511 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |