基于时空贝叶斯网络的航班延误波及分析方法研究

Aviation safety is the eternal theme of the civil aviation industry. Flight delays bring huge risks to aviation safety. As for the causes and random influencing factors of flight delays and their propagations are various and they may lead to a huge social impact, flight delays become a pressing problem for the government and civil aviation industry. Flight delay propagated analysis is the priority. The previous studies did not consider the influce of flights capacity constraints and flights preferential priority to flight propagations. In view of this the project will carry on basic research on flight propagation methods based on the design of Time-space Bayesian Network model and the concept of generalized backup aircraft. The research contents include: (1) designing of Time-space Bayesian Network;(2)flight delay propagated analysis with flights capacity constraints;(3)distinguishing of key flights which influence propagations of the whole flights network;(4)research on flight delay propagation improving based on generalized backup aircraft arrangement. This project aims to propose a method for flight delays propagated analysis and flight delay propagation improving. It provides a theoretical support for the airlines to forcast and improve flight delay propagations.

航空安全是民航业永恒的主题，而航班延误给航空安全带来巨大隐患。由于航班延误的波及影响复杂、随机性影响因素多、社会影响巨大等特点，使航班延误成为政府和民航企业亟待解决的难题，对航班波及延误应对管理的研究成为重中之重。本项目针对以往研究未考虑机场的航班起降能力约束和航班起降优先政策对航班延误波及的影响等，基于时空贝叶斯网络模型的设计和广义备份机概念的提出，对航班延误波及分析方法进行基础性研究。具体内容包括：（1）时空贝叶斯网络模型设计；（2）航班起降能力约束下航班延误波及分析；（3）影响航班延误波及的关键航班分析；（4）基于广义备份机梯次备份的航班波及延误优化问题研究。本项目旨在形成一套航班延误波及分析和波及延误缓解的理论方法，为航空企业的航班波及延误预测和缓解提供理论支持。

航班延误一直是困扰民航企业的主要问题之一，民航业每年因为航班延误而付出巨额费用，同时，航班延误危及航空安全和旅客生命财产。为此，本课题针对航班延误预测和航班延误应对相关问题进行研究。首先，设计了一种描述航班计划和航班延误时间影响关系的网络流模型，即时空贝叶斯网络模型，以用作航班延误波及分析工具；其次，结合民航专家经验，分析并设计了航班优先序原则、字典序航班优先序策略，并分析了影响航班延误的关键航班。再次，将备份运力概念推广到广义备份运力，对航班保障主要运力之一——飞行员进行飞行员多阶段规划研究，构建多阶段飞行员规划模型并设计启发式算法；然后，基于国内某航空公司历史数据，构建了基于航班起降优先序的航班起降能力约束下航班延误波及分析模型并设计了多项式最优化算法进行求解。最后，对于航班延误应对模型与方法进行研究，基于航班起降优先序，构建数学规划模型并设计多项式最优化算法进行求解。所做研究和阶段成果，为我国民航企业航班延误波及分析、航班延误时长预测以及航班延误应对提供理论支持。