一种降低机场运营成本的行李拖板车优化方法

本发明涉及机场地勤车辆调度，尤其涉及一种降低机场运营成本的行李拖板车优化方法。

背景技术：

1、随着航空旅行需求的不断增长，世界各地的机场变得更加繁忙与拥挤，导致航班延误和经济损失严重。机场地勤服务作为整个机场系统运营中的关键环节，其运行效率直接决定了航班的流转效率。然而，许多机场的地勤服务错综复杂，缺乏统筹优化方案，导致货物装卸效率低下，地勤服务车辆运营成本高。目前，一个可行的策略是利用航班时刻表数据提高机场地勤服务的效率，实现科学的货物装卸服务。

2、目前，对机场地勤车辆的最佳调度研究较少，大多数研究基于经典车辆路由问题与时间窗口模型(vrptw)构建数学编程模型。然而，传统方法求解时间过长，只能通过启发式算法进行优化。地勤车辆调度优化问题能够自然地表述为vrp，但问题规模庞大，导致求解速度缓慢。由此，地勤车辆调度的研究大多集中在通过vrp构建调度优化模型并开发启发式算法来优化求解，较少研究从时空网络角度出发构建调度优化模型。

3、因此，本发明提供一种降低机场运营成本的行李拖板车优化方法，以能够动态满足地勤车辆调度需求，从而提高地勤服务效率并降低运营成本。

技术实现思路

1、本发明提供一种降低机场运营成本的行李拖板车优化方法，旨在为飞机装卸货任务统筹分配地勤服务，输出地勤车辆调度路径。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、本发明提供的降低机场运营成本的行李拖板车优化方法包括如下步骤：

4、s1、基础数据输入：

5、a1、读取机场基础数据；

6、a2、初始化每个车库的行李拖车数量与行李拖板数量；

7、s2、基础数据处理：

8、b1、识别货物运输任务中的潜在冲突；

9、b2、生成飞机货物运输时刻表；

10、b3、构建机场货物运输时空网络；

11、b4、生成行驶弧集合和静止弧集合；

12、s3、路径优化求解：

13、构建基于时空网络模型的机场行李拖板车调度优化的混合整数线性规划模型，优化目标为最小化行李拖板车运营成本和货运任务的延误惩罚，输出最优解，包括行李拖车服务路径以及各路径分配的行李拖车数量和拖板数量；

14、s4、结果可视化输出：

15、将优化后的行李拖板车服务路径展示在机场时空网络图中，并标注出所需行李拖板车数量较多的路径。

16、优选的，所述步骤s1中，所要读取的机场基础数据包括航站楼位置信息、停机坪位置信息、行李拖板车车库位置信息、机场航班服务时刻表、各航班随航运输的货物数量、货物运输任务的出发点—目的地、货物运输任务的允许装车时间和期望结束时间和最晚结束时间。

17、优选的，所述步骤s2中，基础数据处理具体包括：

18、识别货物运输任务中的潜在冲突：在行李拖板车执行任务时，从起始点到目的地存在一个理论上的最短运输时间，若货物运输任务所规定的完成时间低于这一最短运输时间，则该任务在实际操作中被视为不可行；

19、生成飞机货物运输时刻表，并对每个任务的开始—结束时间进行锚定：对货物运输任务始发地和目的地之间，根据货物运输任务的允许装车时间和期望结束时间和最晚结束时间，生成飞机货物运输时刻表，供后续路径优化选择做准备；

20、构建机场货物运输时空网络：根据机场基础数据，将特定集群的停机位构建成一个停机坪节点，每个停机坪节点的飞机容量为停机位的数量，同时纳入航站楼节点以及行李拖板车车库节点，构建机场货物运输时空网络；

21、生成行驶弧集合和静止弧集合：静止弧表示行李拖板车静止停放过程，每条静止弧均竖直向上，跨越一个时间步，利用双重for循环生成静止弧集合，行驶弧表示行李拖板车、行李在停机坪节点、航站楼节点之间的移动，每条行驶弧均指向斜上方，时间跨度与节点距离有关，利用带判断的双重for循环生成运动弧集合。

22、优选的，所述步骤s3路径优化求解中，路径优化模型目标函数包括：

23、构建基于时空网络模型的机场行李拖板车调度优化的混合整数线性规划模型，优化目标为最小化地勤车辆运营成本和货运任务的延误惩罚：

24、

25、其中，表示行李拖车在行驶弧a上行驶单位时间的成本，表示在行驶弧a上，拖拽单个行李拖板时行驶单位时间的成本，表示在行驶弧a上，拖拽单位行李包裹行驶单位时间的成本；

26、表示行李拖车在静止弧a上停留单位时间的成本，表示行李拖板在静止弧a上停留单位时间的成本；

27、表示在行驶弧a上，对于任务j的延误成本，如果行驶弧a的终点在任务j的期望送达时间之后，则否则

28、优选的，所述步骤s3路径优化求解中，路径优化模型约束条件包括：

29、

30、

31、其中，d为车库(行李拖车和行李拖板指定存放点)集合，

32、m为航站楼集合；

33、p为停机坪集合；

34、为两种弧的并集(为简化，工作弧可以不考虑，认为装卸货很快完成)；

35、为静止弧集合；

36、为静止弧集合；

37、为装卸任务集合；

38、qj为任务j打包形成的包裹数量(每个包裹正好装上1个平板)；

39、rj,sj为任务j的出发点和到达点，且表示装货；且表示卸货；

40、为任务j的最早开始时间(允许装车)、期望结束时间(超出则会导致延误惩罚)、最晚结束时间(超出则不可接受)，并且，且应超过两地间行驶弧跨越的时间；

41、为车库d中初始存放的行李拖车数，行李拖板数；

42、p为一个头车最多拖拽平板车的数量；

43、其中，约束条件(1)确保满足地勤车辆在车库时空节点的流量守恒，(2)确保满足平板车在车库时空节点的流量守恒，(3)确保满足地勤车辆在航站楼和停机坪时空节点的流量守恒，(4)确保满足平板车在航站楼和停机坪时空节点的流量守恒，(5)确保满足行李包裹在航站楼和停机坪时空节点的流量守恒，(6)是保证行驶弧上，地勤车辆至多拖p个平板车，每个平板车装有一件行李。

44、优选的，所述步骤s4中，结果可视化输出具体为：

45、d1、输出路径优化结果，包括目标函数结果、优化后的地勤车辆和平板车路径路径；

46、d2、将优化后的行李拖车路径和行李拖板路径展示在机场时空网络图中。

47、与相关技术相比较，本发明提供的降低机场运营成本的行李拖板车优化方法具有如下有益效果：

48、本发明提供一种降低机场运营成本的行李拖板车优化方法，从保障机场航班装卸货任务的运营以及降低行李拖板车运营成本的角度出发，构建行李拖板车调度优化模型，在机场时空网络图中生成行李拖板车服务路径，对行李拖板车调度提供整体的统筹分配，有助于保障航班装卸货的正常运营，提高行李托运服务的运行效率。

技术特征：

1.一种降低机场运营成本的行李拖板车优化方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的降低机场运营成本的行李拖板车优化方法，其特征在于，所述步骤s1中，所要读取的机场基础数据包括航站楼位置信息、停机坪位置信息、行李拖板车车库位置信息、机场航班服务时刻表、各航班随航运输的货物数量、货物运输任务的出发点—目的地、货物运输任务的允许装车时间和期望结束时间和最晚结束时间。

3.如权利要求1所述的降低机场运营成本的行李拖板车优化方法，其特征在于，所述步骤s2中，基础数据处理具体包括：

4.如权利要求1所述的降低机场运营成本的行李拖板车优化方法，其特征在于，所述步骤s3路径优化求解中，路径优化模型目标函数包括：

5.如权利要求4所述的降低机场运营成本的行李拖板车优化方法，其特征在于，所述步骤s3路径优化求解中，路径优化模型约束条件包括：

6.如权利要求1所述的降低机场运营成本的行李拖板车优化方法，其特征在于，所述步骤s4中，结果可视化输出具体为：

技术总结
本发明涉及机场地勤车辆调度技术领域，公开了一种降低机场运营成本的行李拖板车优化方法。鉴于大型机场在高客流量情况下，行李拖板车面临的繁重工作量可能导致货物运输延误和潜在的运行冲突，本发明综合考虑了行李拖板的动态调度与行李拖车的整体协调。所述降低机场运营成本的行李拖板车优化方法包括如下步骤：基础数据输入、基础数据处理、路径优化求解、结果可视化输出。相较于现有技术，本发明能够有效提升大规模机场行李拖板车的调度效率，实现成本降低和客运服务的及时性，满足机场日常行李运输的需求，为机场行李拖板车调度的优化提供科学依据。

技术研发人员：沈煜,刘俊涛,郑玉靖,杜豫川
受保护的技术使用者：同济大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5