一种面向大众化出行的民航航班时刻配置方法

本发明涉及民航航班时刻配置领域，尤其涉及一种面向大众化出行的民航航班时刻配置方法。

背景技术：

1、民航航班时刻配置的优化对于提高航班时刻利用效率、促进航班正常有序运行、保证航空承运人公平参与市场竞争，具有重要的意义。近年来，我国一直致力于推进航空服务的大众化，并不断加密机场网络建设，建立通达、通畅、经济、高效的航线网络。同时，我国积极发展支线航空，推动干支线航班的有效衔接，并推进低成本航空等差异化发展，全面实施基本航空服务计划，以确保老少边穷地区的航线网络基本通达。然而，现有的民航航班时刻配置方法在满足大众化出行战略方面存在一定的局限性。当前方法未能充分考虑大众化出行的需求，导致航班时刻配置无法充分激励支线航空和低成本航空等适应大众出行需求的航班时刻申请。因此，迫切需要一种新的航班时刻配置方法，该方法以大众化出行战略为考虑因素，能够更好地满足市场需求，并推动民航业的持续发展。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种面向大众化出行的民航航班时刻配置方法，以解决现有时刻配置模型未充分考虑大众化出行战略的问题。确定面向大众化出行的多维度权重体系，从旅客类型、航司类型、航线类型和时刻类型四个维度量化大众化出行的影响因素。根据航班时刻申请数据，计算出各航班在航班时刻偏移中的权重。以最小化带权重的时刻偏移总量为主要目标，建立一种面向大众化出行的航班时刻配置模型，以优化航班时刻表的安排，满足大众化出行的需求，并提高配置的效率和公平性。为求解建立的航班时刻模型，本发明运用了gurobi求解器在python环境下进行求解，以提供符合大众化出行要求、提升配置效率和公平性的航班时刻配置方案。

2、本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

3、一种面向大众化出行的民航航班时刻配置方法，包括以下步骤：

4、步骤1)，确定面向大众化出行的多维度权重体系，所述多维度权重体系包括旅客类型、航司类型、航线类型、时刻类型四个维度；根据航班时刻申请数据，计算各航班在旅客类型、航司类型、航线类型和时刻类型维度上的权重；

5、步骤2)，综合各个维度权重，评估航班对大众化出行的贡献程度，确定各航班在航班时刻偏移中的权重；

6、步骤3)，建立面向大众化出行的民航航班时刻配置模型，旨在最小化带权重的时刻偏移总量，并通过约束条件对民航航班时刻配置模型进行约束；

7、步骤4)，运用gurobi求解器在python环境下求解建立的航班时刻模型，得到面向大众化出行的民航航班时刻表。

8、作为本发明一种面向大众化出行的民航航班时刻配置方法进一步的优化方案，步骤1)中各航班在旅客类型维度权重的计算公式为：其中，表示航班m的旅客类型维度权重；表示航班m的经济舱座位数；m表示航班集合，由m索引；

9、各航班在航司类型维度权重的计算公式为：其中，表示航班m的航司类型维度权重；am表示航班m所属的航空公司；alcc表示低成本航空公司集合；afsc表示全服务航空公司集合；

10、各航班在航线类型维度权重的计算公式为：其中，表示航班m的航线类型维度权重；表示航班m'的航线是否为r，若是，则否则类似地，若航班m'的航线为航班m的航线rm，否则|dm'|表示航班m'的运行天数；r为航线集合，由r索引；

11、各航班在时刻类型维度权重的计算公式为：其中，表示航班m的时刻类型维度权重；th为小时集合，由th索引；为小时th一航季的平均起降架次；为航班m所在小时一航季的平均起降架次。

12、作为本发明一种面向大众化出行的民航航班时刻配置方法进一步的优化方案，步骤2)中航班在航班时刻偏移中的权重其中，ωm表示航班m在航班时刻偏移中的权重；α、β、γ分别表示旅客类型维度权重、航司类型维度权重、航线类型维度权重预设的权重系数，α、β、γ、α+β+γ∈[0,1]。

13、作为本发明一种面向大众化出行的民航航班时刻配置方法进一步的优化方案，所述步骤3)中面向大众化出行的民航航班时刻配置模型包括目标z1和z2，目标z1为最小化带权重的时刻偏移总量，目标z2为最小化航班时刻配置的基尼系数；

14、目标z1的计算公式如下所示：

15、

16、其中，t＝{0,1,...,n-1}表示时刻的集合，一天有n个时刻，由t索引；τm表示航班m申请的时刻；是0-1变量，如果航班m被分配到时刻t，则否则|dm|表示航班m的运行天数；

17、目标z2的计算公式如下：

18、

19、其中，ρa表示航空公司a在时刻配置中的公平性度量，u表示带权重的时刻偏移总量；ua表示航空公司a的带权重的时刻偏移量之和；|m|表示航班总数，|ma|表示航空公司a的航班数量；a表示所有航空公司的集合，由a索引；|a|表示航空公司的数量。

20、作为本发明一种面向大众化出行的民航航班时刻配置方法进一步的优化方案，步骤3)中通过以下约束条件对民航航班时刻配置模型进行约束：唯一性约束、机场容量约束、过站时间约束和最大时刻偏移量约束；

21、所述唯一性约束用于确保每个航班只能分配一个时刻，表达式为

22、所述机场容量约束用于规定起降需求不能超过机场滚动进场容量、离场容量和总容量，表达式为d∈d，式中，k＝{arr,dep,total}为航班运行类型的集合，包括三种运行类型，arr为进场，dep为离场，total为总和，由k索引；mk表示机场群内所有运行类型为k的航班集合；ts为时间间隔为s的时间段的集合；d为航季运行日集合，由d索引；表示在天d，时间间隔s内允许运行类型k的最大架次；表示航班m是否在天d运行，如果是，则否则

23、所述过站时间约束用于规定前后紧邻航班的最小和最大过站时间，表达式为式中，f为前后紧邻航班时刻对的集合，由(m,m')索引；tmin,f、tmax,f分别表示前后紧邻航班的最小和最大过站时间；

24、所述最大时刻偏移量约束用于规定每个航班的时刻偏移量不能超过设定的最大时刻偏移量，表达式为式中，fmax表示设定的最大时刻偏移量。

25、作为本发明一种面向大众化出行的民航航班时刻配置方法进一步的优化方案，所述步骤4)的详细步骤如下：

26、步骤4.1)，将目标函数通过“setobjectiven”方法输入到gurobi求解器中，以最小化带权重的时刻偏移总量为主要目标，最小化航班时刻配置的基尼系数为次要目标；

27、步骤4.2)，将约束条件通过“addconstr”方法输入到gurobi求解器中；

28、步骤4.3)，运行程序求解模型，得到面向大众化出行的民航航班时刻表。

29、本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

30、1.提升大众化出行评价的科学性和全面性。从旅客类型、航司类型、航线类型和时刻类型四个维度评价航班对大众化出行的贡献。通过综合考虑大众化出行的影响因素，更全面、科学地评价航班对大众化出行的促进作用；

31、2.平衡大众化出行战略与时刻配置的效率性和公平性。综合考虑各维度的大众化出行评价权重，确保航班的安排符合大众化出行的需求的同时，提高时刻配置的效率性和公平性；

32、3.高效准确的时刻配置求解。利用gurobi求解器在python环境下求解模型，代码结构简明清晰且执行效率高，能够快速获得精确的时刻配置结果。高效的求解过程将帮助时刻协调人快速生成科学和有效的航班时刻配置方案，提高时刻配置的准确性和可操作性。