我国航空运输的发展历史及面临的问题

摘要随着我国民航运输的高速增长，一方面，年旅客运输量不断创造新高，空中交通流量显著增加，原有的空中交通管制系统已经不能满足日益增长的交通流量的需求。由此导致的航班延误已成各大机场离港调度中普遍存在的问题。另一方面，在众多造成航班延误的原因中航空公司的原因所占的比例最大，所以为了能够高效率的解决航班延误问题，我们必须从最主要的原因入手，来解决航班延迟这一问题。航空公司是航班运营最直接的负责人，对于航班公司来说，航班调度是其运营整个公司最主要的环节，同时也是最易产生航班延误的环节，而对于航班调度的优化可以减少航班延误的现象。因此本文基于航班时刻表对航班调度进行多目标优化。通过实现调度过程中总成本最小、总航班调整架次最小以及总航班延误架次最小这三个目标来优化航班调度。同时在本文的最后一章，笔者通过多目标模型提高航班时刻表的稳定性和灵活性，从而在前面优化的基础上进一步优化航班调度【关键词】空中交通航班延误航空时刻表优化多目标模型ABSTRACTWiththerapidgrowthofChina'scivilaviationtransportation,ontheonehand,theannualpassengertrafficcontinuetocreatenewhigh,airtrafficflowisasignificantincreaseintheexistingairtrafficcontrolSystemcannotmeettheneedsofthegrowingtrafficflow.Theresultingflightdelaysanditsimpactonthesurroundingenvironmenthasbecomeacommonprobleminthemajorairportdeparturesscheduling.Ontheotherhand,theairlineisthelargestproportionofthereasonsamongthemanycausesofflightdelays.Soinordertobeabletosolvetheproblemofflightdelaysefficiently,themainreasonwemuststarttoaddressflightdelaysproblem.Airlinesisthemostdirectpersoninchargeofflightoperations,fortheflightcompany,flightschedulingisitsmostimportantaspectsofoperationoftheentirecompany,butalsothemostpronetoflightdelayslink,andfortheoptimizationofflightschedulingcanreduceflightdelaysphenomenon.Thusthisarticlethatbasedontheflightscheduleconductthemulti-objectiveoptimizationforflightscheduling.Byimplementingthethreegoalstooptimizeflightschedulingofschedulingprocess,Include:thetotalcostoftheminimum,theminimumtotalflightmovementsandadjustthetotalflightdelayssortiesminimum.Whilethefinalchapterofthispaper,theauthorimprovethestabilityandflexibilityofflightschedulethroughmulti-objectivemodeltooptimizeflightschedulesfurther.【Keywords】AirtrafficFlightdelaysAirlinescheduleoptimizationMulti-objectivemodel第一章绪论第一节、研究背景一、我国航空运输的发展历史及面临的问题航空运输是使用飞机、直升机及其他航空器运送人员、货物、邮件的一种运输方式。具有快速、机动的特点，是现代旅客运输，尤其是远程旅客运输的重要方式；航空运输的发展与整个国民经济发展状况和国民收入水平高度相关。改革开放以来，随着我国国民经济长期、快速稳步的增长，我国航空运输业也一直保持着旺盛的增长势头。在1980年~2004年的24年时间内，我国航空运输周转量由不足5亿吨公里增至230亿吨公里，年均增长率为17.34%，运输总周转量在国际民航组织缔约国中的位次，由1978年的第37位上升到2004年的第三位。截止2004年底，我国定期航班航线达到1200条，其中国内航线（包括香港、澳门航线）975条，国际航线225条，境内民航定期航班通航机场133个(不含香港、澳门)，形成了以北京、上海、广州机场为中心，以省会、旅游城市机场为枢纽，其它城市机场为支干，联结国内127个城市，联结38个国家80个城市的航空运输网络。民航机队规模不断扩大，截止至2004年底，中国民航拥有运输飞机754架，其中大中型飞机680架，均为世界上最先进的飞机。2004年中国民航运输总周转量达到230亿吨公里（不包括香港、澳门特别行政区以及台湾省）。截止2005年底，全国共有民用运输机863架，民航机场135个，年运输总周转量居世界第二位，达到257.77亿吨公里（不含台湾、香港、澳门）。2007年1月份，全国民航运输总周转量，旅客周转量和货邮周转量同比分别增长14.7%、8.1%和24.2%。“十一五”期间，航空运输业又迎来了新的发展机遇，进入一个高速发展周期。“十一五”规划明确指出：要“优先发展交通运输业”，统筹规划、合理布局交通基础设施，优化民用机场布局，计划总体改扩建37个机场，25个机场的航站区，9个机场的飞行区，迁建12个机场，新建40个机场，改造复航4个机场，实施军民合用12个机场。“十一五”前四年，年均增幅为13.4%。通用航空增长加速，截止2009年底，全行业完成运输总周转量、旅客运输量和货邮运输量为427.1亿吨公里、2.3亿人和445.5万吨，与1978年相比，年平均增长率分别为17.4%、16%和14.7%。同时拥有通用航空企业99家，飞机近1000架，完成作业飞行12.6万小时，比2008年增长13.5%。“十一五”期间，枢纽机场和支线机场建设也将齐头并进，内地机场建设总投资将达1400亿元。国家将加强航空枢纽建设，规划中明确要求将北京首都、上海浦东、广州新白云机场建设成为我国的三大航空枢纽港，成为我国连接世界的客、货集散中心。与此同时，国家将积极推进支线航空发展，加快中西部地区机场建设。由于西部地域广阔，随着经济的增长，对民用航空的需求将越来越大。为此，在“十一五”期间，民航将在西部地区新增机场37个，迁建机场6个，改扩建机场31个，新、迁、扩建机场总数达到74个。然而，随着航空运输得飞速发展，各种各样的问题也随着而来。航空业务需求的快速增加使得航空资源越来越紧张。空中交通拥挤现象相比其他国家要严重的多，但是空中交通流量与发达国家相差较远。机场系统容量不能满足越来越多的业务量，从而限制航空业的发展。作为航空运输至关重要的枢纽机场，一半以上已经进入超饱和或接近饱和的状态。同时因为影响航空运输因素的不确定性和不稳定性，使得航空调度的难度加大，从而使整个航空运输的灵活性变差，最终导致航班延误越来越严重。所以，如何提高航空调度的稳定性和灵敏性，优化航班调度算法以满足日益增长的航空运输需求，减少空中交通拥堵和航班延误现象是当前航空公司和交通管理部门亟待解决的问题。二、我国航班延误现状描述航班延误是指航班降落时间比计划降落时间（航班时刻表上的时间）延迟30分钟以上或航班取消的情况。准点率，又称正点率、航班正常率，是指航空旅客运输部门在执行运输计划时，航班实际出发时间与计划出发时间的较为一致的航班数量（即正常航班）与全部航班数量的比率，表征承运人运输效率和运输质量。航班准点率的计算方法是：在最近30天内，航班降落时间比计划降落时间（航班时刻表表定时间）延迟30分钟以上或航班取消的情况称为延误。将出现延误情况的天数除以30天内实际执行的航班数量得出延误率。准点率=100%-延误率。1、航班延误率有所下降，但准点率不稳定中国民航近年航班准点率如下，稍高于国际航协的航班平均正点率，在国际上处中上水平。中国民航2005年到2010年航班准点率如下：表1.12005-2009年我国航班准点率情况时间20052006200720082009201020112012准点率81.99%81.48%83.06%82.65%81.90%75．43%77.9%74.83%数据来源：《从统计看民航》从表1.1可以看出，随着我国民航运输事业的飞速发展，我国航班准点率水平一直处于较高的水平，在2005年到2007年的三年时间里航班准点率一直都处于80%以上而且持递增的趋势，航班延误情况有所减少。从2008年起航班正常率持续下降，从2007年的83.06%下降到2011年的77.9%，只不过2011年同2010年相比，略有回升。但是随着航班需求量的增大，航班延误情况仍然比较严重。2013年7月10日，从美国航空数据网站FlightStats获得的6月份数据显示，全球35个机场的平均准点率为69.26%，低于5月份的74.92%。其中，分列第34、35位的上海浦东机场和北京首都机场，准点率分别为28.72%、18.30%。包揽倒数两名。（FlightStats网站对准点航班的定义是，实际起飞时间在计划起飞时间之后的15分钟内。）根据FlightStats网站此前发布的数据，2013年1至6月，北京首都和上海浦东两个国际机场的准点率几乎都以不足40%的数据“牢牢霸占”着最后的几个座次。2、航班不正常率的投诉居高不下从2004年开始，民航总局每月对消费者投诉进行汇总，每个月向社会公布航空公司的航班正常率、消费者投诉情况，包括对航空公司的投诉情况、对机场的投诉情况以及对航空运输销售代理企业的投诉情况，为消费者选择航空公司提供参考。近年来，民航旅客投诉数量逐年下降，2011年的有效投诉数量比2004年下降20%，但关于航班不正常投诉的比例仍然非常高。表1.22004-2008年旅客对航空公司的投诉情况时间20042005200620072008200920102011有效投诉总数499364320255401219163220航班不正常投诉257211163104130605262所占比例（%）51.5057.9750.9440.7832.4227.4031.9028.18数据来源：《从统计看民航》（1998-2007）和《中国民航统计年鉴（1998-2007）》，以及“中国民用航空局“。从表1.2可以看出：我国的航班延误问题虽然逐年下降，但是航班延误总量仍然比较大，不仅严重影响航空运输系统的运行效率和经济效益，同时给顾客的利益带来严重的影响，所以航班延误成为需要急迫解决的公共问题。[1]三、国内外研究现状20世纪90年代开始，随着各国航空业的放松管制，航空运量不断上升，航班延误问题的升级，国内外学者对航班延误的理论和实证研究越来越多，并呈现出多学科、多层次和多角度化的特点。1、国际研究动态欧美国家航空运输的发展比中国要早一些，因此，对于航班延误和航班控制的研究成果更为丰富。美国高级航空发展中心的PaulTR．Wang和LisaA．Schaefer等人于2003年提出一个简单的分析模型，该模型可以明确把影响延误和延误波及的可控因素从在一定环境下的随机因素中分离出来，并且应用该模型可以更好地理解延误波及，尤其是用航班时刻表参数测量延误所得来的影响。YuengTU，MichaelO.B