1.一种考虑空地运行限制的多机场战略航班时刻协同优化方法,其特征在于包括如下步骤:步骤一,读入所有待优化机场的航班计划信息和历史运行数据信息:步骤二,对步骤一读入的信息进行预处理,并基于历史运行数据信息挖掘各机场的走廊口容量值、从各机场到各航路点的飞行时间,以及不同类型飞机在不同等级机场的最大中转时间;步骤三,定义决策变量,并构建多机场协同优化目标函数以及空地一体化运行约束条件,利用混合罚函数法求解优化模型;所述步骤三中,设A为机场集合,T为时隙集合,F a 为机场a的航班集合,定义决策变量为:其中,a∈A,f∈F a ,t∈T;所述步骤三中,构建的多机场协同优化目标函数为:其中,w为航班偏移最大值与平均值的权重系数,A为机场集合,|A|为机场总数,F a 为机场a的航班集合,|F a |为机场a的航班数,C(f,t,a)表示机场a的航班f分配到时隙t的延误代价值, 为决策变量;所述步骤三中,空地一体化运行约束条件包括航班时隙唯一性约束、最大时隙搜索区间约束、各机场跑道容量包络限制、各机场走廊口容量限制、公共空域的航路点容量限制、连续航班的最小中转时间约束、连续航班最大中转时间约束以及机场延误代价的公平性约束;航班时隙唯一性约束:为了满足每个机场每个航班在一天中只能分配一个时隙,构建如下约束:最大时隙搜索区间约束:为了满足优化后的航班时刻与优化前的差值在航空公司可接受的范围,因此任意机场a∈A的航班f调整时隙范围为 其中 表示航班f优化前的时隙,t max 为最大可调整时隙;各机场跑道容量包络限制:保证每个小时进港航班量和离港航班量在机场进离港跑道容量包络约束范围内,构建如下约束:其中, 为机场a的出发航班集合, 为机场a的到达航班集合;α a,p 、β a,p 、λ a,p 为构成机场a进离港跑道容量包络线的系数;各机场走廊口容量限制:保证单位时隙每个机场每个走廊口的航班量不超过该走廊口的容量限制,构建如下约束:其中,C a,q 为机场a的走廊口q的最大容量,Q a 为机场a的走廊口集合;公共空域的航路点容量限制:保证单位时隙每个航路点的航班量不超过该航路点的容量限制,构建如下约束:其中, 为飞机从机场a飞到公共空域航路点k的期望飞行时间,Z k 为公共空域航路点k的最大容量,K为所有待优化机场公共航路点的集合;连续航班的最小中转时间约束:由于航班中转中,飞机需要进行加油,地面保障、上下客等流程,需要最小中转时间,构建如下模型约束:其中,P为连续航班对集合, 为连续航班f 1 和f 2 在机场a的最小中转时间;连续航班最大中转时间约束:为了保障飞机使用效率,减少在机场逗留时间,给连续航班设置一个最大的时间间隔约束,构建如下模型:其中, 为连续航班f 1 和f 2 在机场a的最大中转时间;机场延误代价的公平性约束:为了保证所有待优化机场的延误分布均匀,构建如下约束,使得每个机场的平均延误代价与所有机场的总平均延误在一个合理范围之内:其中,ε为控制参数,R a 表示机场a的总延误代价值。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于:所述步骤一中,所有待优化机场的航班计划信息包括机型、航班号、班期、起飞机场、计划起飞时间、落地机场、计划落地时间。
3.如权利要求1所述的方法,其特征在于:所述步骤一中,所有待优化机场的历史运行数据信息包括运营日、航班号、起飞机场、计划起飞时间、实际起飞时间、落地机场、计划落地时间、实际落地时间,以及执行该次航班的飞机注册号、四维航迹数据。
4.如权利要求3所述的方法,其特征在于:所述步骤二中,基于历史运行数据信息挖掘从各机场到各航路点的飞行时间的方法是:从历史运行四维轨迹数据信息,读取经由各机场起落的飞机在航路点的过点时间,将机型按照重量分为轻型机、中型机、重型机三种机型,统计不同类别的机型从每个机场过每个航路点的飞行时间,利用百分位法确定期望飞行时间。
5.如权利要求1所述的方法,其特征在于:所述步骤二中,对历史运行数据信息进行预处理的方法是:首先利用值分析方法对航班历史运行数据中的无效值和异常值进行分析,然后采用删除法对无效值进行处理,利用均值插补法对异常值进行处理。
6.如权利要求1所述的方法,其特征在于:所述步骤二中,基于历史运行数据信息挖掘各机场的走廊口容量值的方法是:按照历史运营日将历史运行计划分为周一到周日七组数据,再把每一组数据细分为进港和离港两组,再分别对进港和离港两组数据根据进港点或离港点类别进行划分;对历史所有运营日,统计每个走廊口每个时隙的流量,取各走廊口历史最大流量值作为容量值。
7.如权利要求1所述的方法,其特征在于:所述步骤二中,基于历史运行数据信息挖掘不同类型飞机在不同等级机场的最大中转时间的方法是:按照最小过站时间的规定,将飞机按照座位数分类,再将所有待优化机场按照年吞吐量划分机场等级;统计不同等级的机场不同机型的中转时间,利用百分位法确定最大中转时间。