航空公司飞机航线调配问题研究

2020-03-31

中国科技纵横 2020年20期

关键词：架飞机调配航空公司

（沈阳航空航天大学，辽宁沈阳 110136）

0.引言

民航业高速发展的时代，机队调度统一化，飞机资源配置合理化的重要性已被各大航空公司所认可。本文以国内航班调配应以如何在产量饱和的民航产业氛围下提高收益或降低运行总成本作为制定飞机调配方案的主要研究方向。

1.基本概念及影响因素

1.1 飞机航线调配的基本概念及内容

飞机航线调配通常又被称为飞机排班，其本质是给所有飞行任务分配具体某架飞机。在实际的生产工作当中，飞机航线调配的主要内容为根据法规及相关影响因素粗略给出整套飞机排班计划[1]；再考虑机组执勤期、飞机突发故障所需维修裕度以及各站点飞机应急调换所需对计划进行调整，并将时刻等数据提供给市场部等部门；对新开航线时刻提供建议使得整体飞行计划有条不紊可以应对大部分突发情况。

1.2 飞机航线调配的影响因素

1.2.1 日利用率

在将航班日利用率最大化的同时需要考虑在机组超过最大执勤期之前或临近最大执勤期时停靠在具有公司分基地或者具备换组能力的机场，使飞机能够不受飞行人员影响继续执行航班任务，或者在无法调换人员时选择取消后续航班或在飞行开始前携带另一套机组执行后续任务，从而有效地将最优时间完全利用。

1.2.2 维修规则

根据民航总局规则，在每个三日周期内飞机必须在具备该机型维修能力的基地内进行一次过夜检修即“三日规则”，在飞机航线调配的过程中不仅要考虑如何提升公司飞机日利用率，也要在保证所制定的航班计划中所有飞机在不同的时间内，能够在基地内过夜维修使维修任务分配均衡化，以便当临时突发的紧急情况出现时，可以有充足人员进行临时维修任务并且不影响正常计划。

1.2.3 成本利益均衡化

飞机航线调配制定的主要意义是为提高航空公司效益使公司降低负债率并具备灵活调配裕度，目前使用方法有成本最小化和收益最大化，无论采用何种条件，保证在维修要求满足成本利益均衡化，才能够使飞机航线调配计划成为具备实际意义的计划方法。

2.模型构建及结果分析

2.1 模型构建思路

本文以提高航空公司效益作为目标，利用集合划分方程思想对每架飞机每日执飞航线进行优化选择，先利用算法求出满足条件的所有可行飞机航线调配方案[2]，继而根据所得可行飞机航线调配方案设计集合划分矩阵，矩阵中所有调配方案用行来表示，需执行所有航班用列来表示，最后从其中选择出满足维护需求、周转时间等要素的最优航班调配方案。基于集合划分思想提出数学模型，使用遗传算法[3]思想，进行航班串生成设计，对所生成的所有航班调配方案考量飞机使用均衡条件与利益最大化，求得以下数学模型。

集合：F=可行调配方案集合；R=可行航班串集合；

下标变量：i=需执行航班的下角标，i∈F；j=可行航班串的下角标，j∈R；

所需参数变量：C=该调配方案总运行成本；Q=该调配方案总收益；Qj=航班串j的总收益；Cj=航班串j的总运行成本；N=机队可用飞机数量；λ1=总效益所占权重；λ2=时间均衡度所占权重；K=当日所有任务航班总飞行时间；Tj=可行航班串j的飞行时间。

本文所设计航班串主要为验证航线调配模型[4]是否起到预期效益优化作用，所以仅以一日作为周期设计所有可行航班调配方案，在设计时仅需考虑针对航班调配周转要求。在进行航班串生成时利用手工编排的方法效率较低并且难免出现因人力限制无法得出大量航班下的所有可行航班或遗落部分可行航班串的情况出现，通过计算机编程可以高效的找出覆盖所有航班又满足周转等要求的可行航班串。

利用JAVA语言进行可行航班调配方案的生成，在编写代码时，采用集合划分思想，确保每日所有航班调配方案的所有可行航班串中只出现所有航班一次，被选中的航班无法在该调配方案中再次被选中。

2.2 仿真数据验证

利用DZ航空9架飞机34架航班作为基础，利用生成程序共生成34个航班调配[5]方案合计366个可行航班串，求得9架飞机下最优调配方案（见表1）。

表1 九架飞机下最优调配方案

通过JAVA语言编写的简易航班串生成软件解决了航班调配问题中的规划问题，所提出的均衡收益指数为可行航班调配方案优化选择提供了优化选择思想[6]。根据该公司九架飞机所执行的34班航班进行实际调配可发现在所有可行调配方案中9架飞机的最优调配方案拟合度为87.98%，属较高拟合范围内但该方案中存在运力剩余，后采用8架飞机进行调配经计算得出，8架飞机执行时最优方案拟合度为90.32%高于实际机队情况下最优方案，故可采用8架飞机执行。而该基地拥有的第9架飞机可进行其他训练任务或开辟新航线扩大每日航班班次增加收益，得出该模型具有实际可行性结论。