留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

飞机和机组一体化恢复的约束规划模型

朱博 朱金福 高强

朱博, 朱金福, 高强. 飞机和机组一体化恢复的约束规划模型[J]. 交通运输工程学报, 2013, 13(1): 77-83. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2013.01.012
引用本文: 朱博, 朱金福, 高强. 飞机和机组一体化恢复的约束规划模型[J]. 交通运输工程学报, 2013, 13(1): 77-83. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2013.01.012
ZHU Bo, ZHU Jin-fu, GAO Qiang. Constraint programming model of integrated recovery for aircraft and crew[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2013, 13(1): 77-83. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2013.01.012
Citation: ZHU Bo, ZHU Jin-fu, GAO Qiang. Constraint programming model of integrated recovery for aircraft and crew[J]. Journal of Traffic and Transportation Engineering, 2013, 13(1): 77-83. doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2013.01.012

飞机和机组一体化恢复的约束规划模型

doi: 10.19818/j.cnki.1671-1637.2013.01.012
基金项目: 

国家自然科学基金项目 61079014

中国民航局软科学基金项目 MHRD201053

详细信息
    作者简介:

    朱博(1987-), 女, 江苏镇江人, 南京航空航天大学工学博士研究生, 从事空中交通管理研究

    朱金福(1955-), 男, 江苏常州人, 南京航空航天大学教授, 工学博士

  • 中图分类号: V355.2

Constraint programming model of integrated recovery for aircraft and crew

More Information
  • 摘要: 分析了飞机和机组运行计划的特点与异同, 以最小化恢复总成本为目标函数, 以飞机、航班、机组和机场的时空衔接、流平衡等为约束条件, 建立了飞机和机组一体化恢复的约束规划模型。针对一体化恢复问题的特点和模型结构, 利用混合集合规划方法设计搜索算法, 并进行了实例验证。计算结果表明: 对小规模问题, 约束规划模型与分阶段恢复方法得到的结果一致, 延误均为6 020 min; 对中大规模问题, 约束规划模型与分阶段恢复方法求得的延误分别为9 670 min和12 840 min, 约束规划模型比分阶段恢复方法减少约24.69%的延误; 分阶段恢复方法在约22.2%的情况下无法求得可行解。可见, 约束规划模型可行。

     

  • 图  1  航班衔接方式

    Figure  1.  Transfer mode of flight

    表  1  算例1的航班计划

    Table  1.   Flight schedules of example 1

    航班编号 起飞机场 降落机场 起飞时间 降落时间 飞机编号 机组编号
    101 上海虹桥 成都 08:20 11:40 1 1
    102 成都 上海虹桥 12:30 15:10 1 1
    103 上海虹桥 三亚 17:05 20:00 1 2
    104 三亚 上海虹桥 21:05 23:50 1 2
    105 上海虹桥 台北 09:20 11:00 2 3
    106 台北 上海虹桥 12:00 13:30 2 3
    107 上海虹桥 哈尔滨 14:25 17:05 2 3
    108 哈尔滨 上海虹桥 18:00 20:40 2 3
    109 上海虹桥 济南 21:30 22:25 2 3
    下载: 导出CSV

    表  2  算例1计算结果

    Table  2.   Calculation results of example 1

    航班编号 飞机编号 机组编号 起飞时间 降落时间
    101 1 1 08:20 11:40
    102 1 1 12:30 15:10
    103 1 2 17:05 20:00
    104 1 2 21:05 23:50
    105 2 2 11:10 12:50
    106 2 3 13:40 15:10
    107 2 3 16:00 18:40
    108 2 3 19:30 22:10
    109 2 4 23:00 23:55
    下载: 导出CSV

    表  3  算例2的航班计划

    Table  3.   Flight schedules of example 2

    航班编号 起飞机场 降落机场 起飞时间 降落时间 飞机编号 机组编号
    201 南京 首尔 08:15 10:15 3 5
    202 首尔 盐城 11:15 13:00 3 5
    203 盐城 首尔 13:40 15:10 3 5
    204 首尔 南京 16:10 17:50 3 5
    205 南京 广州 19:00 20:50 3 6
    206 广州 南京 21:55 23:55 3 6
    207 南京 厦门 08:00 09:40 4 7
    208 厦门 南京 10:30 12:10 4 7
    209 南京 西安 13:00 14:55 4 6
    210 西安 南京 15:55 17:35 4 6
    211 南京 北京 19:55 21:25 4 8
    212 北京 南京 22:15 23:45 4 8
    下载: 导出CSV

    表  4  算例2计算结果

    Table  4.   Calculation results of example 2

    航班编号 飞机编号 机组编号 起飞时间 降落时间
    201 3 5 15:00 17:00
    202 3 5 17:40 19:25
    203 3 5 20:05 21:35
    204 3 8 22:15 23:55
    205 取消
    206 取消
    207 4 7 15:00 16:40
    208 4 7 17:20 19:00
    209 4 6 19:40 21:35
    210 4 6 22:15 23:55
    211 取消
    212 取消
    下载: 导出CSV

    表  5  九个算例比较

    Table  5.   Comparison of nine examples

    算例编号 飞机数量 日航班数量 机组数量 飞机与机场故障数量
    3 2 12 4 1
    4 3 20 6 3
    5 4 26 8 3
    6 5 32 11 3
    7 6 36 13 3
    8 7 40 14 2
    9 8 46 16 3
    10 9 54 18 3
    11 10 62 18 3
    下载: 导出CSV

    表  6  两种计算结果对比

    Table  6.   Comparison of two calculation results

    算例编号 方法 取消航班数量 延误航班数量 加机组数量 延误/min
    3 S 0 5 0 1 220
    I 0 5 0 1 220
    4 S 0 11 0 2 680
    I 0 11 0 2 680
    5 S 4 0 0 2 120
    I 4 0 0 2 120
    6 S 无可行解
    I 2 7 0 2 235
    7 S 2 8 2 3 665
    I 0 9 0 2 075
    8 S 0 12 0 2 525
    I 0 7 0 1 350
    9 S 0 19 0 3 415
    I 2 14 0 3 025
    10 S 0 19 0 3 235
    I 2 16 0 3 220
    11 S 无可行解
    I 4 22 4 4 500
    下载: 导出CSV
  • [1] ABDELGHANY K F, ABDELGHANY A F, EKOLLU G. An integrated decision support tool for airlines schedule recovery during irregular operations[J]. European Journal of Operational Research, 2008, 185(2): 825-848. doi: 10.1016/j.ejor.2006.12.045
    [2] 白凤. 不正常航班的飞机和机组调度研究[D]. 南京: 南京航空航天大学, 2010.

    BAI Feng. Research on aircraft and crew rescheduling problems of irregular flight[D]. Nanjing: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, 2010. (in Chinese).
    [3] TEODOROVIC D, GUBERINIC S. Optimal dispatching strategy on an airline network after a schedule perturbation[J]. European Journal of Operational Research, 1984, 15(2): 178-182. doi: 10.1016/0377-2217(84)90207-8
    [4] TEODOROVIC D, STOJKOVIC G. Model for operational daily airline scheduling[J]. Transportation Planning and Technology, 1990, 14(4): 273-285. doi: 10.1080/03081069008717431
    [5] JARRAH A I Z, YU Gang, KRISHNAMURTHY N, et al. A decision support framework for airline flight cancellations and delays[J]. Transportation Science, 1993, 27(3): 266-280. doi: 10.1287/trsc.27.3.266
    [6] YAN Shang-yao, YANG D H. A decision support framework for handling schedule perturbation[J]. Transportation Research Part B: Methodological, 1996, 30(6): 405-419. doi: 10.1016/0191-2615(96)00013-6
    [7] ARGUELLO M F, BARD J F, YU Gang. A GRASP for aircraft routing in response to groundings and delays[J]. Journal of Combinatorial Optimization, 1997, 1(3): 211-228. doi: 10.1023/A:1009772208981
    [8] 唐小卫, 高强, 朱金福. 不正常航班恢复模型的贪婪模拟退火算法研究[J]. 预测, 2010, 29(1): 66-70. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YUCE201001010.htm

    TANG Xiao-wei, GAO Qiang, ZHU Jin-fu. Research on greedy simulated annealing algorithm of irregular flight schedule recovery model[J]. Forecasting, 2010, 29(1): 66-70. (in Chinese). https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YUCE201001010.htm
    [9] WEI Guo, YU Gang, SONG M. Optimization model and algorithm for crew management during airline irregular operations[J]. Journal of Combinatorial Optimization, 1997, 1(3): 305-321. doi: 10.1023/A:1009780410798
    [10] STOJKOVIC M, SOUMIS F, DESROSIERS J. The operational airline crew scheduling problem[J]. Transportation Science, 1998, 32(3): 232-245. doi: 10.1287/trsc.32.3.232
    [11] LETTOVSKY L, JOHNSON E L, NEMHAUSER G L. Airline crew recovery[J]. Transportation Science, 2000, 34(4): 337-348. doi: 10.1287/trsc.34.4.337.12316
    [12] TEODOROVIC D, STOJKOVIC G. Model to reduce airline schedule disturbances[J]. Journal of Transportation Engineering, 1995, 121(4): 324-331. doi: 10.1061/(ASCE)0733-947X(1995)121:4(324)
    [13] 刘德刚. 航空公司实时飞机和机组调配问题的研究[D]. 北京: 中国科学院, 2002.

    LIU De-gang. Aircraft rerouting and crew pairing repair during airline irregular operations[D]. Beijing: Chinese Academy of Sciences, 2002. (in Chinese).
    [14] 朱博, 朱金福. 飞机计划恢复的混合集合规划方法研究[J]. 小型微型计算机系统, 2012, 33(11): 2556-2560. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XXWX201211051.htm

    ZHU Bo, ZHU Jin-fu. Research on mixed set programming for aircraft schedule recovery[J]. Journal of Chinese Computer Systems, 2012, 33(11): 2556-2560. (in Chinese). https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-XXWX201211051.htm
    [15] VAN HENTENRYCK P, SIMONIS H, DINCBAS M. Constraint satisfaction using constraint logic programming[J]. Artificial Intelligence, 1992, 58(1/2/3): 113-159.
    [16] HOOKER J N. Logic, optimization and constraint programming[J]. INFORMS Journal on Computing Fall, 2002, 14(4): 295-321. doi: 10.1287/ijoc.14.4.295.2828
    [17] 霍佳震, 王新华. 基于约束规划求解车辆调度问题[J]. 物流技术, 2005, 24(1): 110-112. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-WLJS200509037.htm

    HUO Jia-zhen, WANG Xin-hua. Solving vehicle scheduling problem based on constraint programming[J]. Logistics Technology, 2005, 24(1): 110-112. (in Chinese). https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-WLJS200509037.htm
    [18] ZHOU Jian-yang. A note on mixed set programming[C]//IEEE. The 7th International Symposium on Operations Research and Its Applications. Zhangjiajie: IEEE, 2008: 131-140.
    [19] ZHOU Jian-yang. Introduction to the constraint language NCL[J]. The Journal of Logic Programming, 2000, 45(1/2/3): 71-103.
  • 加载中
图(1) / 表(6)
计量
  • 文章访问数:  803
  • HTML全文浏览量:  84
  • PDF下载量:  1040
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2012-08-18
  • 刊出日期:  2013-02-25

目录

    /

    返回文章
    返回