航空公司中枢辐射航线网络鲁棒优化设计问题研究

发布时间：2020-10-10 18:06

　　 航线网络是航空公司的生存之本,科学地构建航线网络是航空公司求得发展的重要手段。航空公司的其它工作如航班计划、运行控制、收益管理等都是在航线网络的基础之上,围绕着已经布局好的航线网络进行的,因此航线网络结构的合理与否对于航空公司的效益将产生深远的影响。随着航空运输业规模的不断扩大,能够充分体现规模经济的中枢辐射航线网络受到了越来越多地关注。以往对于中枢辐射航线网络的优化设计采用的都是确定型的方法,但是优化设计涉及的航空运输需求和成本往往具有不确定性,因此针对中枢辐射航线网络鲁棒优化的有关问题展开研究。 通过对点对点航线网络结构、严格的以及非严格的中枢辐射航线网络结构的定量化比较研究,得到了航线网络结构与市场规模的关系。当航空运输发展到一定规模时,中枢辐射航线网络结构能够充分发挥出自身的优势,印证了中枢辐射航线网络体现规模经济的特点。当中转衔接的两条航线的夹角小于一特定的临界值时,将中转运输的方式改为直达运输能够进一步增加航空公司的利润。 对不确定情形下枢纽机场选择问题采用偏差鲁棒优化方法进行了研究,提出了新的求解算法,将已有算法的复杂性由降低到. 针对航空运输需求和成本具有不确定性的特点,在需求和成本各种可能取值的概率分布未知的情形下,建立了多种中枢辐射航线网络的鲁棒优化模型。首先基于枢纽机场的选择,建立了严格的和非严格的中枢辐射航线网络鲁棒优化枢纽机场选择模型——S-HS-R-C p -Hub和NS-HS-R-C p -Hub;然后将开辟航线的成本考虑在内,在枢纽机场选定的情况下,建立了严格的中枢辐射航线网络鲁棒优化航线选择模型——S-HS-R-C p -Airline;最后基于枢纽边的选择,建立了严格的中枢辐射航线网络鲁棒优化枢纽边选择模型——S-HS-R-C q -Hub-Arc。 提出了上述中枢辐射航线网络鲁棒优化模型的求解算法。在枢纽个数较少的情况下,改进了基于最短路求解确定型模型S-HS-C p -Hub的算法用于S-HS-R-C p -Hub和NS-HS-R-C p -Hub的求解;在枢纽个数较多的情况下,基于禁忌算法,给出了S-HS-R-C p -Hub的求解算法。针对S-HS-R-C p -Airline,将Benders Decomposition算法进行改进,给出了模型具体求解的算法。将求解确定型模型S-HS-C q -Hub-Arc的枚举法加以改进,给出了求解S-HS-R-C q -Hub-Arc的算法。对于上述建立的中枢辐射航线网络鲁棒优化模型,在我国十五城市的基础上,分别进行了构建中枢辐射航线网络的实例分析,并验证了模型求解算法的有效性。
【学位单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2007
【中图分类】：F560
【部分图文】：

图 2.1 中的 A、B、C 表示枢纽机场，1、2 以及其它未标注的点表示非枢纽机场，实线表示干线，虚线表示支线。图2.1 单分配示意图与多分配示意图（4）按照航线或者枢纽机场是否有容量限制，可以分为有容量限制的中枢辐射航线网络优化设计问题和无容量限制的中枢辐射航线网络优化设计问题。所谓有容量限制，即在某一个时间段内通过某条航线或某个枢纽机场的客流有数量上的限制。对于无容量限制的中枢辐射航线网络优化设计问题，在枢纽机场和航线选定后，O-D 流可以按照最短路进行运输，具体的运输路径可以由最短路算法直接求得。当航线或者枢纽机场有容量限制时，O-D 流运输路径的安排将变得非常复杂，不再是简单地按照最短路进行运输。确定情形下，有容量限制的中枢辐射航线网络优化设计问题一直是航线网络规划研究方面的难点

络设计要求非枢纽机场之间不直接连接，非枢纽机场之间的航空客流需要经过枢纽机场进行中转运输。非严格的中枢辐射航线网络设计问题允许非枢纽机场之间进行直接连接。图2.2分别给出了严格的和非严格的中枢辐射航线网络示意图，图中的标识参见图2.1。图2.2 严格的单分配航线网络示意图与非严格的单分配航线网络示意图（3）按照是否将开辟航线的成本考虑在内，可以分为考虑开辟航线成本的中枢辐射航线网络设计问题和不考虑开辟航线成本的中枢辐射航线网络设计问题。考虑开辟航线成本的中枢辐射航线网络设计问题也可以称为选择航线的中枢辐射航线网络设计问题。此外，还可以按照中转的次数、运输成本与客流量是相对独立的还是依赖关系等对中枢辐射航线网络规划问题进行更细致的划分。2.2 本文研究的中枢辐射航线网络按照上述分类，下面给出本文所涉及的中枢辐射航线网络的具体定义。由于航空旅客运输的特殊性，旅客希望中转的次数越少越好，因此在本文研究的所有中枢辐射航线网络优化设计问题中，均要求每对O-D流经过枢纽城市中转的次数不超过两次。在已有的中枢辐射航线网络优化设计的研究中，一般都假设航空运输成本与距离成正比

择中枢辐射航线网络，航空公司2选择点对点航线网络将会达到本博弈的纳什均衡，这也说明了目前中枢辐射航线网络和点对点航线网络共存的现象。图4.2 以北京、上海、广州为枢纽的中枢辐射航线网络当纯策略纳什均衡不存在时，混和策略纳什均衡可以避免博弈双方利用对方对某一策略的倾向而在博弈中占上风。设航空公司1，2选择点对点航线网络的概率分别是11 21p ， p；选择中枢辐射航线网络的概率分别是12 22p ， p，11 12p ＋ p＝1 ，21 22p ＋p ＝1 ，则经过计算本博弈唯一的混和策略纳什均衡为：22 2111 22 12 2111b bpb b b b－＝＋ － －
【引证文献】

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2 葛伟;朱金福;吴薇薇;吴小欢;;基于无容量限制的p-枢纽中位问题的随机优化[J];系统工程理论与实践;2013年10期

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本文编号：2835408