航空公司飛機航線調配問題研究

（沈陽航空航天大學，遼寧沈陽 110136）

0.引言

民航業高速發展的時代，機隊調度統一化，飛機資源配置合理化的重要性已被各大航空公司所認可。本文以國內航班調配應以如何在產量飽和的民航產業氛圍下提高收益或降低運行總成本作為制定飛機調配方案的主要研究方向。

1.基本概念及影響因素

1.1 飛機航線調配的基本概念及內容

飛機航線調配通常又被稱為飛機排班，其本質是給所有飛行任務分配具體某架飛機。在實際的生產工作當中，飛機航線調配的主要內容為根據法規及相關影響因素粗略給出整套飛機排班計劃[1]；再考慮機組執勤期、飛機突發故障所需維修裕度以及各站點飛機應急調換所需對計劃進行調整，并將時刻等數據提供給市場部等部門；對新開航線時刻提供建議使得整體飛行計劃有條不紊可以應對大部分突發情況。

1.2 飛機航線調配的影響因素

1.2.1 日利用率

在將航班日利用率最大化的同時需要考慮在機組超過最大執勤期之前或臨近最大執勤期時停靠在具有公司分基地或者具備換組能力的機場，使飛機能夠不受飛行人員影響繼續執行航班任務，或者在無法調換人員時選擇取消后續航班或在飛行開始前攜帶另一套機組執行后續任務，從而有效地將最優時間完全利用。

1.2.2 維修規則

根據民航總局規則，在每個三日周期內飛機必須在具備該機型維修能力的基地內進行一次過夜檢修即“三日規則”，在飛機航線調配的過程中不僅要考慮如何提升公司飛機日利用率，也要在保證所制定的航班計劃中所有飛機在不同的時間內，能夠在基地內過夜維修使維修任務分配均衡化，以便當臨時突發的緊急情況出現時，可以有充足人員進行臨時維修任務并且不影響正常計劃。

1.2.3 成本利益均衡化

飛機航線調配制定的主要意義是為提高航空公司效益使公司降低負債率并具備靈活調配裕度，目前使用方法有成本最小化和收益最大化，無論采用何種條件，保證在維修要求滿足成本利益均衡化，才能夠使飛機航線調配計劃成為具備實際意義的計劃方法。

2.模型構建及結果分析

2.1 模型構建思路

本文以提高航空公司效益作為目標，利用集合劃分方程思想對每架飛機每日執飛航線進行優化選擇，先利用算法求出滿足條件的所有可行飛機航線調配方案[2]，繼而根據所得可行飛機航線調配方案設計集合劃分矩陣，矩陣中所有調配方案用行來表示，需執行所有航班用列來表示，最后從其中選擇出滿足維護需求、周轉時間等要素的最優航班調配方案?；诩蟿澐炙枷胩岢鰯祵W模型，使用遺傳算法[3]思想，進行航班串生成設計，對所生成的所有航班調配方案考量飛機使用均衡條件與利益最大化，求得以下數學模型。

集合：F=可行調配方案集合；R=可行航班串集合；

下標變量：i=需執行航班的下角標，i∈F；j=可行航班串的下角標，j∈R；

所需參數變量：C=該調配方案總運行成本；Q=該調配方案總收益；Qj=航班串j的總收益；Cj=航班串j的總運行成本；N=機隊可用飛機數量；λ1=總效益所占權重；λ2=時間均衡度所占權重；K=當日所有任務航班總飛行時間；Tj=可行航班串j的飛行時間。

本文所設計航班串主要為驗證航線調配模型[4]是否起到預期效益優化作用，所以僅以一日作為周期設計所有可行航班調配方案，在設計時僅需考慮針對航班調配周轉要求。在進行航班串生成時利用手工編排的方法效率較低并且難免出現因人力限制無法得出大量航班下的所有可行航班或遺落部分可行航班串的情況出現，通過計算機編程可以高效的找出覆蓋所有航班又滿足周轉等要求的可行航班串。

利用JAVA語言進行可行航班調配方案的生成，在編寫代碼時，采用集合劃分思想，確保每日所有航班調配方案的所有可行航班串中只出現所有航班一次，被選中的航班無法在該調配方案中再次被選中。

2.2 仿真數據驗證

利用DZ航空9架飛機34架航班作為基礎，利用生成程序共生成34個航班調配[5]方案合計366個可行航班串，求得9架飛機下最優調配方案（見表1）。

表1 九架飛機下最優調配方案

通過JAVA語言編寫的簡易航班串生成軟件解決了航班調配問題中的規劃問題，所提出的均衡收益指數為可行航班調配方案優化選擇提供了優化選擇思想[6]。根據該公司九架飛機所執行的34班航班進行實際調配可發現在所有可行調配方案中9架飛機的最優調配方案擬合度為87.98%，屬較高擬合范圍內但該方案中存在運力剩余，后采用8架飛機進行調配經計算得出，8架飛機執行時最優方案擬合度為90.32%高于實際機隊情況下最優方案，故可采用8架飛機執行。而該基地擁有的第9架飛機可進行其他訓練任務或開辟新航線擴大每日航班班次增加收益，得出該模型具有實際可行性結論。

3.結語

通過航線合理調配，增加公司運行收益，提高飛機日利用率。首先分析影響航空公司航線調配的影響因素，然后根據影響因素的限制，建立了航線均衡收益指數下飛機航線調配模型，加入航空公司實際數據，最后對實際均衡收益指數與理想收益指數進行分析，從所有可行航班調配方案中選擇擬最優解，證明該模型可行性。