一种优化吞吐量的实时弹性的停机位调度方法及调度系统技术方案

本发明专利技术公开了一种优化吞吐量的实时弹性的停机位调度方法及调度系统，包括S1初始化停机位占用甘特图；S2接收进场航班信息维护待分配停机位航班队列，进行多优先级排序；S3判断待分配停机位航班队列是否为空，若否，选择当前待分配停机位的航班；若是，结束；S4判断当前待分配停机位的航班是否有可用的停机位时段分配；若是，选择一个停机位分配给当前待分配停机位的航班，接入离场航班信息，并更新停机位占用甘特图；若否，分配远机位，或重新加入待分配航班队列等待近机位；S5重复执行步骤S2‑S4，直到待分配停机位航班队列为空，停机位分配结束。本发明专利技术实现了停机位的实时动态调度、并可弹性地调整分配方案。

A Real-time Elastic Stop Location Scheduling Method and Scheduling System for Optimizing Throughput

【技术实现步骤摘要】
一种优化吞吐量的实时弹性的停机位调度方法及调度系统
本专利技术涉及机场场面资源调度
，特别涉及一种优化吞吐量的实时弹性的停机位调度方法及调度系统。
技术介绍
随着全球经济的高速发展，空中交通流量急剧增长，对整个空中交通管理的容量和效率提出了新的要求。机场作为整个空中交通管理的重要一环，其容量限制的约束已经对空中交通系统的容量和效率产生了不利影响。使得机场成为瓶颈的因素有很多，在理论上主要分为两类：一是物理限制因素，指机场的物理设施，包括占用停机位和跑道的数量，机场布局等。二是运行限制因素，指机场资源的低效使用。机场运行涵盖跑道、滑行道、停机位等场面资源的调度，以及地面服务资源的调度等。其中停机位容量是影响机场容量的重要瓶颈，尤其是在繁忙机场。在前期调研中，北京首都国际机场等充分表达了机场资源的紧张，特别提出了提升停机位调度的需求，主要问题在于机位容量不够、人工分配效率低等。停机位调度问题的主要特点在于航班是实时到达，常常不是按计划到达的。这样一来，针对提前一天已知的静态航班计划预先分配的调度方案在实际运行中基本起不到应有的作用。那么停机位分配方法首先应该是动态的，能够针对动态达到的航班实时分配停机位。且在航班执行有变动的情况下，比如不利条件、专机到达、异常情况等，能够弹性地调整机位分配。另外，整个过程应该实行自动化，但又能包含人工干预，加入机位分配席位管理员的意见。在目前机场资源紧张、容量亟待提升的前提下，停机位调度方法的首要目标应该是提升吞吐量。在机位资源够用的情况下，才有空间去优化其他更精细的目标。其他目标例如减少旅客步行距离：在资源不够用的情况下，首先需要解决的应该是让航班有机位可停，对比不能到达目的地的损失，摆渡车地面交通的时间成本应该可以接受。其他目标例如时间相邻的航班分配的停机位之间距离的远近：空中交通管理局希望远一点，便于滑行推出等管理。地面服务提供方希望近一点，减少地面服务的地面交通时间。这样的权衡也需要在机位充足的情况下考虑。现有的停机位调度方法主要存在以下不足：一是优化目标的重点不突出。现有的优化目标主要是：旅客步行距离最小、航班占用停机位数目最小等。二是静态分配方法为主。部分方法通过使预先分配方案变动最小，来间接解决预先分配方法不能满足实时要求的问题。三是以启发式算法为主，没有性能保证，满足不了实际应用实时性的要求。
技术实现思路
专利技术目的：提供一种优化吞吐量的实时弹性的停机位调度方法及调度系统，以解决现有技术方法中，静态分配方法、启发式算法不能满足运行实时性的要求、优化目标的设计不能满足机场资源紧张现状的要求的问题。技术方案：为实现上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：一种优化吞吐量的实时弹性的停机位调度方法，包括以下步骤：(1)初始化停机位占用甘特图为空；其中，停机位占用甘特图表征停机位占用的状态，甘特图纵轴上的条目是每一个停机位，横轴是时间，甘特图中的进度条表示一个航班占用停机位的起止时间；(2)接收进场航班信息维护待分配停机位航班队列，并进行多优先级排序，得到待分配停机位航班的多优先级队列；(3)判断待分配停机位航班队列是否为空，若否，则结合当前时间和待分配停机位航班的多优先级队列，选择一个航班作为当前待分配停机位的航班；若是，直接执行步骤(5)；(4)判断当前待分配停机位的航班是否有可用的停机位时段分配；若是，则选择一个停机位分配给当前待分配停机位的航班，接入离场航班信息，并更新停机位占用甘特图，然后返回步骤(2)；若否，则分配远机位，或则重新加入待分配停机位航班队列等待近机位，然后返回步骤(2)；(5)当前无请求停机位的航班，停机位分配结束。进一步的，步骤(2)包括以下步骤：(20)初始化待分配停机位航班的多优先级队列为空；(21)判断是否有进场航班信息到达，如果没有，执行步骤(24)；如果有，更新待分配停机位航班的多优先级队列，并判断进场航班信息属于以下哪一种情形：情形一：增加；新到达一个进场航班，则该航班拟加入待分配停机位航班的多优先级队列；情形二：修改；之前已经加入待分配停机位航班的多优先级队列的航班到达信息更改，则删除待分配停机位航班的多优先级队列中相应航班信息，新更改到达信息的航班和情形一一样，拟加入待分配停机位航班的多优先级队列；情形三：删除；之前已经加入待分配停机位航班的多优先级队列的航班取消，则删除待分配停机位航班的多优先级队列中相应航班信息；跳至步骤(21)起始处；(22)判断拟新加入待分配停机位航班的多优先级队列的航班的计划占用停机位的最小时间长度是否大于设定阈值，如果是，则给该进场航班分配远机位，执行步骤(21)；如果不是，执行步骤(23)；(23)给该进场航班分配优先级，加入相应的待分配停机位航班的多优先级队列，执行步骤(21)；单队列内部排序的基本原则是按请求占用停机位的开始时间从早到晚；(24)结束。进一步的，步骤(3)中从待分配停机位航班队列中选择当前待分配停机位的航班的方法为：(30)初始化基准时间为当前时间t加上分配停机位的时间提前量τ，则基准时间为t+τ；(31)接入不断更新的待分配停机位航班的多优先级队列信息，判断该多优先级队列是否为空，如果是，执行步骤(34)；如果不是，执行步骤(32)；(32)将基准时间t+τ在待分配停机位航班的多优先级队列上移动，判断基准时间t+τ附近的待分配停机位航班数量属于以下哪一种情形：情形一：多个；选择优先级高的航班作为当前待分配停机位的航班；情形二：1个；选择该航班作为当前待分配停机位的航班；情形三：0个；等待当前时间t移动，执行步骤(30)；(33)将已经选作当前待分配停机位的航班，从待分配停机位航班的多优先级队列删除，加入已分配停机位航班的多优先级队列，执行步骤(31)；(34)选择当前待分配停机位的航班结束。进一步的，步骤(4)中为当前待分配停机位航班分配停机位包括以下步骤：(40)获取当前待分配停机位的航班信息；(41)用当前待分配停机位的航班计划占用停机位的时间段[scurrent,ecurrent]，扫描停机位占用甘特图，判断该时间段相对停机位占用甘特图的位置；并判断符合以下条件停机位的个数：停机位的使用结束时间小于等于待分配停机位的航班的计划占用开始时间，且符合机型匹配的约束条件；情形一：符合上述约束条件的停机位个数大于等于2个；选择计划使用结束时间最早的停机位，分配给当前待分配停机位的航班；执行步骤(44)；情形二：符合上述约束条件的停机位个数为1个；选择该停机位，分配给当前待分配停机位的航班；执行步骤(44)；情形三：符合上述约束条件的停机位个数为0个，执行步骤(42)；(42)判断当前待分配停机位的航班的计划占用时间段[scurrent,ecurrent]，在停机位占用甘特图中间部分是否能插空放下：情形一：是；选择其中一个能放下的停机位，分配给当前待分配停机位的航班；执行步骤(44)；情形二：否；执行步骤(43)；(43)判断当前待分配停机位的航班的计划占用时间段[scurrent,ecurrent]，以及计划使用结束时间最早的停机位的最后一个航班计划占用时间段[spreempted,epreempted]之间的关系：情形一：scurrent∈[spreempted本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种优化吞吐量的实时弹性的停机位调度方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)初始化停机位占用甘特图为空；其中，停机位占用甘特图表征停机位占用的状态，甘特图纵轴上的条目是每一个停机位，横轴是时间，甘特图中的进度条表示一个航班占用停机位的起止时间；(2)接收进场航班信息维护待分配停机位航班队列，并进行多优先级排序，得到待分配停机位航班的多优先级队列；(3)判断待分配停机位航班队列是否为空，若否，则结合当前时间和待分配停机位航班的多优先级队列，选择一个航班作为当前待分配停机位的航班；若是，直接执行步骤(5)；(4)判断当前待分配停机位的航班是否有可用的停机位时段分配；若是，则选择一个停机位分配给当前待分配停机位的航班，接入离场航班信息，并更新停机位占用甘特图，然后返回步骤(2)；若否，则分配远机位，或则重新加入待分配停机位航班队列等待近机位，然后返回步骤(2)；(5)当前无请求停机位的航班，停机位分配结束。

【技术特征摘要】
1.一种优化吞吐量的实时弹性的停机位调度方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)初始化停机位占用甘特图为空；其中，停机位占用甘特图表征停机位占用的状态，甘特图纵轴上的条目是每一个停机位，横轴是时间，甘特图中的进度条表示一个航班占用停机位的起止时间；(2)接收进场航班信息维护待分配停机位航班队列，并进行多优先级排序，得到待分配停机位航班的多优先级队列；(3)判断待分配停机位航班队列是否为空，若否，则结合当前时间和待分配停机位航班的多优先级队列，选择一个航班作为当前待分配停机位的航班；若是，直接执行步骤(5)；(4)判断当前待分配停机位的航班是否有可用的停机位时段分配；若是，则选择一个停机位分配给当前待分配停机位的航班，接入离场航班信息，并更新停机位占用甘特图，然后返回步骤(2)；若否，则分配远机位，或则重新加入待分配停机位航班队列等待近机位，然后返回步骤(2)；(5)当前无请求停机位的航班，停机位分配结束。2.根据权利要求1所述的一种优化吞吐量的实时弹性的停机位调度方法，其特征在于，步骤(2)包括以下步骤：(20)初始化待分配停机位航班的多优先级队列为空；(21)判断是否有进场航班信息到达，如果没有，执行步骤(24)；如果有，更新待分配停机位航班的多优先级队列，并判断进场航班信息属于以下哪一种情形：情形一：增加；新到达一个进场航班，则该航班拟加入待分配停机位航班的多优先级队列；情形二：修改；之前已经加入待分配停机位航班的多优先级队列的航班到达信息更改，则删除待分配停机位航班的多优先级队列中相应航班信息，新更改到达信息的航班和情形一一样，拟加入待分配停机位航班的多优先级队列；情形三：删除；之前已经加入待分配停机位航班的多优先级队列的航班取消，则删除待分配停机位航班的多优先级队列中相应航班信息；跳至步骤(21)起始处；(22)判断拟新加入待分配停机位航班的多优先级队列的航班的计划占用停机位的最小时间长度是否大于设定阈值，如果是，则给该进场航班分配远机位，执行步骤(21)；如果不是，执行步骤(23)；(23)给该进场航班分配优先级，加入相应的待分配停机位航班的多优先级队列，执行步骤(21)；单队列内部排序的基本原则是按请求占用停机位的开始时间从早到晚；(24)结束。3.根据权利要求1所述的一种优化吞吐量的实时弹性的停机位调度方法，其特征在于，步骤(3)中从待分配停机位航班队列中选择当前待分配停机位的航班的方法为：(30)初始化基准时间为当前时间t加上分配停机位的时间提前量τ，则基准时间为t+τ；(31)接入不断更新的待分配停机位航班的多优先级队列信息，判断该多优先级队列是否为空，如果是，执行步骤(34)；如果不是，执行步骤(32)；(32)将基准时间t+τ在待分配停机位航班的多优先级队列上移动，判断基准时间t+τ附近的待分配停机位航班数量属于以下哪一种情形：情形一：多个；选择优先级高的航班作为当前待分配停机位的航班；情形二：1个；选择该航班作为当前待...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭佳，付胜豪，高海超，严勇杰，蒋伟煜，方前，陈曦，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十八研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32