基于大數(shù)據(jù)挖掘的航空器預(yù)位時間分析與應(yīng)用

周得博，蔡思思

基于大數(shù)據(jù)挖掘的航空器預(yù)位時間分析與應(yīng)用

周得博，蔡思思

（杭州蕭山國際機場飛行區(qū)管理中心，浙江 杭州 311207）

針對大型運輸機場現(xiàn)有保障流程中存在保障資源等待閑置的問題，基于大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對航空器預(yù)位時間進行分析，考慮到保障資源派工提前量過大會導(dǎo)致資源閑置、提前量過小會帶來航班延誤風(fēng)險的問題，引入“效能系數(shù)”計算資源派工提前量標(biāo)準(zhǔn)建議值，最后采用實際運行數(shù)據(jù)進行算例驗證，結(jié)果證明了此方法具有可行性。

大數(shù)據(jù)挖掘；航空器預(yù)位時間；機場地面保障；資源調(diào)度優(yōu)化

近年來，隨著大型運輸機場航班量的快速增長，航班地面保障日趨復(fù)雜，保障資源趨緊，對地面保障資源的調(diào)度提出了更高的要求。傳統(tǒng)的地面保障資源按照航空器預(yù)計到達著陸時間（預(yù)達時間）前固定時間內(nèi)到位等待[1]，而航空器經(jīng)由地面滑行進入機位后，保障單位才真正開始保障工作。如果資源派工提前量過大，勢必會造成不必要的資源等待閑置。準(zhǔn)確預(yù)計航空器到達機位的時間（預(yù)位時間），合理安排派工提前量，對于優(yōu)化資源調(diào)度、提高地面保障效率有著重要作用。當(dāng)前，數(shù)據(jù)是第一生產(chǎn)力，通過大數(shù)據(jù)技術(shù)分析和挖掘機場的航班地面保障數(shù)據(jù)可以更好地對地面保障環(huán)節(jié)進行管理，從而提高機場的保障效率[2]。

本文針對現(xiàn)有地面保障流程中資源等待閑置的問題，分析地面保障資源調(diào)度與航空器預(yù)位時間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，基于大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對航空器的預(yù)位時間偏差進行統(tǒng)計分析，考慮到保障資源派工提前量過大會導(dǎo)致資源閑置、提前量過小會帶來航班延誤風(fēng)險的問題，引入“效能系數(shù)”計算資源派工提前量標(biāo)準(zhǔn)建議值，最后采用實際運行數(shù)據(jù)進行算例驗證，以證明本文方法的可行性。本文的工作有助于對地面保障流程進行精細(xì)化管理，能夠為大型運輸機場實現(xiàn)運行高效化、管理精細(xì)化、服務(wù)個性化提供有益借鑒和參考。

1 問題描述與數(shù)學(xué)模型

1.1 數(shù)學(xué)模型

航空器預(yù)位時間分析過程包含三個重要的時間參數(shù)：①預(yù)達時間，即航班預(yù)計到達機場跑道的著陸時間；②預(yù)位時間，即航班預(yù)計滑入機位上輪擋的時間；③進港可變滑行時間，即從跑道落地滑行到機位所需的平均滑行時間。

三個變量之間滿足如下關(guān)系式：=+。

由于航空器實際到達時間與預(yù)達時間一般會存在偏差，而且航空器落地后從跑道頭滑行至指定機位還需一定時間，受地面保障條件的限制，實際入位時間與預(yù)位時間之間往往也存在偏差。

本文分析航班落地后預(yù)位時間偏差的概率分布情況，采用1表示實際落地時間與預(yù)達時間的偏差，2表示實際入位時間與預(yù)位時間的偏差，1=實際落地時間－預(yù)達時間，1＜0表示落地時間提前，1＞0表示落地時間推后。2=實際入位時間－預(yù)位時間，2＜0表示入位時間提前，2＞0表示入位時間推后。

現(xiàn)行機坪運行管理規(guī)定航空器提供保障作業(yè)的資源（人員和車輛）應(yīng)在航空器落地前分鐘（一般為10 min）到達指定位置，進行作業(yè)準(zhǔn)備工作。因此依據(jù)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)可以計算出地面保障人員的等待時間：

不同于現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)，本文從預(yù)位時間入手，規(guī)定地面保障資源必須在預(yù)位時間分鐘之前到達保障現(xiàn)場，由此可以計算出該建議標(biāo)準(zhǔn)下地面保障人員的等待時間：

用△表示兩種標(biāo)準(zhǔn)下節(jié)約的時間成本△=1－2=min+min。

根據(jù)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)（預(yù)落前分鐘到位）可計算出滯后保障的概率為：1=（1＜0）=（－2＞+）。

根據(jù)建議標(biāo)準(zhǔn)（預(yù)位前分鐘到位）可得滯后保障的概率為：2=（2＜0）=（－2＞）。

綜合1與2可知，的取值只需考慮2的分布和的取值。

1.2 VTT的取值和預(yù)位偏差分布

進港可變滑行時間值是近2年來航空器在不同時間不同繁忙程度下從特定跑道頭滑至指定機位的滑行時間的采樣分布均值。2定義為實際入位時間與預(yù)計入位時間的差值，簡稱預(yù)位偏差，該隨機偏差服從正態(tài)分布。

1.3 節(jié)約時間成本與保障滯后風(fēng)險

1.4 效能系數(shù)的引入

本文將取得最大效能系數(shù)所對應(yīng)的值作為地面保障提前量標(biāo)準(zhǔn)值，即=（）。

2 算例分析

本文以杭州蕭山國際機場為例進行算例分析，假設(shè)在蕭山機場的06號跑道到停機位312之間執(zhí)行1 000個航班，進港可變滑行時間=6 min。采集蕭山機場2018年所有進港航空器的歷史運行數(shù)據(jù)，統(tǒng)計其實際入位時間與預(yù)位時間差值的分布情況，記為2的隨機樣本，并求得2的概率密度函數(shù)如下：

效能系數(shù)的計算過程是依次計算執(zhí)行1 000架次航班的延誤風(fēng)險架次、節(jié)約時間成本，從而確定出最優(yōu)的效能系數(shù)及其對應(yīng)的預(yù)位前資源派工提前量時間。

由于蕭山機場平均滑入時間為6 min，現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)（預(yù)達時間提前10 min）等價于=+=10+6=16 min[3]，節(jié)省時間成本=0。如果=15 min，則節(jié)省時間成本=（16－15）×24個保障主體單元×1 000架次/60=400 h。當(dāng)=14，13，12，11…時同理可求得相應(yīng)節(jié)省的時間成本。

求得各值對應(yīng)的效能系數(shù)，并繪制如圖1所示曲線。

圖1 效能系數(shù)分布圖

由圖1可知，=13時效能系數(shù)值最大，說明在該標(biāo)準(zhǔn)建議值下，單位風(fēng)險架次帶來的平均時間成本節(jié)省量最大，因此建議保障資源按照預(yù)位前13 min的標(biāo)準(zhǔn)到位保障。

3 結(jié)語

本文基于大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對航空器的預(yù)位時間進行分析，針對大型運輸機場現(xiàn)有保障流程中存在資源派工過早、保障資源等待閑置的問題，通過平衡保障資源利用率和航班延誤風(fēng)險水平之間的關(guān)系，對保障資源的提前派工時間進行量化計算，對于降低資源閑置、提高地面保障資源利用率有著重要意義。值得注意的是，在實際確定保障資源派工提前量時，需要采用專家評分法綜合各種影響因素來評判，專家評分可以考慮多重因素：夏天機坪高溫、冬天寒冷、旅客服務(wù)質(zhì)量、企業(yè)成本控制、航班正常性、多機備降和大面積航班延誤等情況。

［1］任子云.大型機場航班地面保障車輛協(xié)同調(diào)度研究［D］.天津：中國民航大學(xué)，2016.

［2］王堯.基于關(guān)聯(lián)規(guī)則的機場航班地面保障模式研究［J］.科技與創(chuàng)新，2017（2）：86-87.

［3］孫榮恒.概率論和數(shù)理統(tǒng)計［M］.重慶：重慶大學(xué)出版社，2000.

V351

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.17.017

2095－6835（2019）17－0040－02

周得博（1988—），男，研究方向為機場運行與正常性管理。蔡思思（1996—），女，研究方向為機場運行與管理、航空器場面運行優(yōu)化。

〔編輯：嚴(yán)麗琴〕