一种不停航维护作业与航班运行协同管控方法

本发明涉及资源调度，尤其涉及一种不停航维护作业与航班运行协同管控方法。

背景技术：

1、机场普遍部署了a-cdm（airport collaborative decision making，机场协同决策系统）等协同决策系统，实现了航班保障节点的时间监控与动态信息共享。不停航维护指在不关闭整条跑道的条件下，利用航班低流量时段封闭局部区域施工。场务部门负责维护计划的编制与执行，运行及管制部门负责航班调度与跑道资源分配，维护作业所需的连续占用时段与航班起降对跑道的时间需求共用同一条跑道的时空资源，两者在联合运控平台框架内进行信息会商与运行协调。

2、维护作业要求一段连续跑道空闲期，其时长由工艺决定，例如某材料浇筑后需持续占用跑道40分钟方能达到通行强度。但跑道相邻航班之间的实际空闲间隔受进近排序、尾流间隔、机型脱离速度等多因素影响，始终处于动态波动之中，一段空闲间隔的时隙长度，只有在前机脱离跑道且后机占用跑道的计划时刻明确后才能准确获知。

3、a-cdm等系统能够实时推送航班动态信息，场务可在运控大厅获取当前航班位置与预计时刻，但“根据这些信息判断未来是否存在一段满足工艺时长要求的连续空闲期”这一决策环节仍依靠人工完成。场务人员需持续关注航班动态、自行估算间隔长度、再与维护计划比对。当实际运行态势偏离原计划时，人工难以快速且准确地在连续变化的航班序列中识别出符合刚性时长要求的可用窗口，原定维护计划与实际跑道空闲分布之间缺少一种自动化的量化匹配手段。

技术实现思路

1、为了解决以上技术问题，本发明提供了一种不停航维护作业与航班运行协同管控方法，包括：

2、获取航班跑道占用时段序列和施工时长；

3、根据所述航班跑道占用时段序列，获得每个时隙的时隙长度，再结合相邻航班的最小时间间隔，获得每个时隙的弹性域；

4、预设弹性有效阈值，根据所述弹性域，识别弹性连通区域，并标记候选插入点；

5、在所述候选插入点插入施工窗口，根据所述施工时长和所述候选插入点所在时隙的时隙长度，确定每个所述候选插入点的缺口时长，进而设置前后向压缩时长；

6、在所述弹性连通区域内，以所述弹性域和所述前后向压缩时长为约束，从所述候选插入点开始向前后分别执行时隙压缩和传播，获得每个所述候选插入点对应的最佳压缩方案；

7、获取所述最佳压缩方案的最大单时隙压缩量和压缩跨度，结合所述缺口时长，获得每个所述最佳压缩方案的综合代价，确定最终压缩方案，输出航班调整指令和施工窗口边界。

8、进一步地，预设弹性有效阈值，根据所述弹性域，识别弹性连通区域，并标记候选插入点，包括：

9、预设弹性有效阈值；

10、将连续满足所述弹性域大于所述弹性有效阈值的时隙区间标记为弹性连通区域，遍历所述航班跑道占用时段序列中的所有时隙，获得多个弹性连通区域；

11、将每个所述弹性连通区域内的所有时隙标记为候选插入点。

12、进一步地，确定每个所述候选插入点的缺口时长，之后还包括：

13、统计是否存在所述缺口时长小于或者等于0的所述候选插入点；

14、如果存在，则设置所述时隙长度最大的时隙作为最终插入点，并将所述时隙的起始时刻作为施工起始时刻；

15、如果不存在，则设置前后向压缩时长。

16、进一步地，设置前后向压缩时长，包括：

17、在所述弹性连通区域内，根据所述弹性域，获取所述候选插入点的前向可传播区间内的前向弹性总量和后向可传播区间内的后向弹性总量；

18、判断所述前向弹性总量和所述后向弹性总量的总和是否大于等于所述缺口时长；

19、如果是，则根据所述前向弹性总量和所述后向弹性总量，结合所述缺口时长，设置所述候选插入点对应的前后向压缩时长。

20、进一步地，在所述弹性连通区域内，以所述弹性域和所述前后向压缩时长为约束，从所述候选插入点开始向前后分别执行时隙压缩和传播，包括：

21、设当前剩余待压缩量初始等于所述前后向压缩时长；

22、在所述弹性连通区域内，从所述候选插入点开始向前后分别执行时隙压缩和传播，每个所述时隙的实际压缩时长为所述时隙对应的弹性域，直至当前剩余待压缩量小于所述时隙对应的弹性域时所述时隙的实际压缩时长为当前剩余待压缩量，传播停止。

23、进一步地，从所述候选插入点开始向前后分别执行时隙压缩和传播之后，调整所述前后向压缩时长，从所述候选插入点开始向前后分别重新执行时隙压缩和传播，获得每个所述候选插入点对应的多个压缩方案。

24、进一步地，获得每个所述候选插入点对应的最佳压缩方案，包括：

25、针对每个所述候选插入点，获取每个所述压缩方案的最大单时隙压缩量和压缩跨度；

26、根据所述最大单时隙压缩量和所述压缩跨度，筛选每个所述候选插入点对应的最佳压缩方案。

27、进一步地，确定最终压缩方案，包括：

28、将所述综合代价最小值对应的所述最佳压缩方案，确定为最终压缩方案，并将所述最终压缩方案对应的所述候选插入点，确定为最终插入点。

29、进一步地，输出航班调整指令，包括：

30、根据所述最终压缩方案，获得前向压缩明细和后向压缩明细，所述前向压缩明细和所述后向压缩明细包括被压缩时隙的索引及其对应的实际压缩时长；

31、根据所述前向压缩明细和所述后向压缩明细，输出航班调整指令。

32、进一步地，所述施工窗口边界包括施工起始时刻和施工结束时刻，其中：

33、根据所述最终压缩方案对应的前向压缩时长，确定时延宽限；

34、将所述最终插入点对应时隙的起始时刻前移所述时延宽限对应的时刻作为施工起始时刻，将所述施工起始时刻后延施工时长对应的时刻作为施工结束时刻。

35、本发明具有如下有益效果：根据航班跑道占用时段，获得每个时隙的时隙长度，再结合相邻航班的最小时间间隔，获得每个时隙的弹性域；预设弹性有效阈值，根据弹性域，识别弹性连通区域，并标记候选插入点；在候选插入点插入施工窗口，根据施工时长和候选插入点所在时隙的时隙长度，确定每个候选插入点的缺口时长，进而设置前后向压缩时长；在弹性连通区域内，以弹性域和前后向压缩时长为约束，从候选插入点开始向前后分别执行时隙压缩和传播，获得每个候选插入点对应的最佳压缩方案；获取最佳压缩方案的最大单时隙压缩量和压缩跨度，结合缺口时长，获得每个最佳压缩方案的综合代价，确定最终压缩方案，输出航班调整指令和施工窗口边界。本发明将施工窗口嵌入转化为压缩需求沿时隙链逐级传播的定量分配，综合三个维度进行代价优选，输出航班调整指令与施工窗口边界。本发明实现从被动等待可用时隙到主动构造施工窗口的技术转变，为场务与管制协同提供了自动化决策手段。

1.一种不停航维护作业与航班运行协同管控方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的不停航维护作业与航班运行协同管控方法，其特征在于，预设弹性有效阈值，根据所述弹性域，识别弹性连通区域，并标记候选插入点，包括：

3.根据权利要求1所述的不停航维护作业与航班运行协同管控方法，其特征在于，确定每个所述候选插入点的缺口时长，之后还包括：

4.根据权利要求3所述的不停航维护作业与航班运行协同管控方法，其特征在于，设置前后向压缩时长，包括：

5.根据权利要求1所述的不停航维护作业与航班运行协同管控方法，其特征在于，在所述弹性连通区域内，以所述弹性域和所述前后向压缩时长为约束，从所述候选插入点开始向前后分别执行时隙压缩和传播，包括：

6.根据权利要求5所述的不停航维护作业与航班运行协同管控方法，其特征在于，从所述候选插入点开始向前后分别执行时隙压缩和传播之后，调整所述前后向压缩时长，从所述候选插入点开始向前后分别重新执行时隙压缩和传播，获得每个所述候选插入点对应的多个压缩方案。

7.根据权利要求6所述的不停航维护作业与航班运行协同管控方法，其特征在于，获得每个所述候选插入点对应的最佳压缩方案，包括：

8.根据权利要求1所述的不停航维护作业与航班运行协同管控方法，其特征在于，确定最终压缩方案，包括：

9.根据权利要求8所述的不停航维护作业与航班运行协同管控方法，其特征在于，输出航班调整指令，包括：

10.根据权利要求9所述的不停航维护作业与航班运行协同管控方法，其特征在于，所述施工窗口边界包括施工起始时刻和施工结束时刻，其中：