基于多主体协同的航班干扰管理决策优化建模方法研究

The consideration of cooperation of airline and passengers in the optimization research of airline disruption management will reverse the undesirable situation of preferring short-term benefit to long-term development, concerning interests of company but passengers’ demands, and emphasizing explicit cost but recessive cost during airlines’ flight rescheduling, and thereby reduce dual losses of airlines and passengers. In this project, based on analysis of behavior characteristics of each agent and the effect of multi-agent cooperation on airline disruption management, computational methods of subjective and objective losses of airline and passengers are presented using theories of disruption management firstly. Secondly, time-band selection network and a bi-level optimization model for two-agent cooperative recovery are constructed. Then a multi-stage hybrid intelligent optimization heuristic is designed based on the fast efficiency of actual flight rescheduling rules and high precision of intelligent optimization algorithms. It provides a new thought for resolving the airline disruption management problem considering two-agent cooperation. Finally, an auxiliary decision support system is developed and the application research is carried out on the platform of operational control center in Air China. This project will further enrich theory of airline disruption management, will have a perspective impact on airlines’ operating decision, and will create more convenience for passengers’ travelling.

在航班干扰管理优化研究中，引入航空公司和旅客的协同作用，将改变以往航空公司在航班调整时“重短期轻长远”、“重公司轻旅客”以及“重显性轻隐形”的不良局面，进而降低航空公司和旅客的双重损失。本项目首先从各主体的行为特征分析及主体之间协同作用对航班干扰管理影响分析出发，运用干扰管理理论思想，提出航空公司和旅客主观和客观受扰损失的度量方法；其次创建时段选择网路，构建双主体协同恢复的双层优化模型；然后基于实际航班调整规则的快速有效性和智能优化算法的高精度特点，设计分阶段混合智能优化启发式算法，为基于双主体协同的干扰管理问题求解提供新思路；最后开发辅助决策支持系统，以中国国际航空公司运行控制中心为平台展开应用研究。本项目不仅进一步丰富航班干扰优化理论，也将对航空公司的运营决策产生前瞻性的影响，为旅客出行创造更多方便。

近年来随着我国居民生活水平的不断提高，民众选择航空出行的需求越来越高。然而由于全球极端恶劣天气以及空中管制等众多干扰因素的频发，航班时常出现延误起飞或取消等情况，给航空公司和旅客都带来了巨大损失。以往航空公司在制定干扰恢复方案过程中，通常只站在自身角度进行考虑，这使得恢复方案对旅客不利，招致大量旅客投诉，给航空公司声誉和收益都造成不良影响。因此，为了提高航空公司干扰管理水平，有必要从航空公司和旅客协同的视角，着重研究航空公司相关资源和旅客的一体化干扰恢复问题。该研究的主要内容包括双主体行为分析、恢复模型方法构建、决策支持系统设计三个方面。具体展开如下：.1）双主体行为分析：针对干扰事件对旅客心理损失以及行为的影响，该研究运用正交实验法设计了几种典型的干扰情境，通过发放问卷的形式获取旅客相关数据，并运用多元回归以及logit模型来研究受干扰旅客心理损失与行为规律；针对航空公司运作管理行为，主要是通过贝叶斯网络分析机场容量大小在航班延误波及中的作用，为航班干扰恢复提供决策支持。.2)模型方法构建：主要是针对飞机与旅客行程的恢复问题，构建飞机流网络、旅客转移网络，并将受干扰旅客行为嵌入两个网络之中，生成最终时空选择网络，并建立了考虑双主体协同的干扰恢复模型；同时考虑到该问题的NP-hard性质，该研究设计了GRASP、随机变邻域搜索等启发式优化算法对问题进行求解；并以一家大型航空公司的数据为例，从模型优越性以及方法优越性等多个视角依次验证该研究中模型和算法的有效性。.3）决策支持系统设计：该研究设计了考虑航空公司和旅客协同的航班干扰管理决策支持系统框架，为系统开发奠定框架基础。.综上，基于航空公司面临的现实背景和已有研究，该研究将为我国航空公司提高其干扰管理水平提供理论指导与决策支持。