考虑效率和公平的飞机滑行路径双目标规划研究

来源：交通运输系统工程与信息杂志2025年第1期北京时间：

作者：张轮, 侯雪晶, 吴凌霄, 徐博

单位：1. 同济大学，道路与交通工程教育部重点实验室，上海201804；2.香港理工大学，航空及民航工程学系，香港999077；3. 上海理工大学，管理学院，上海200093

摘要：飞机滑行路径规划是机场交通管理的重要问题，需要同时考虑效率(设计系统最优的路径方案)和公平(为航空公司提供公平的服务)两项指标。基于此，本文研究双目标的飞机滑行路径规划问题，同时考虑效率和公平，并纳入飞机安全间隔时间和时间窗等影响因素。以最小化所有飞机的总延迟，以及最小化最大平均公平的公平偏差为目标，建立双目标混合整数非线性规划数学模型。根据该模型的特点，提出一个带有初始解算法加速策略的ε-约束方法求解，生成的解方案不需要决策者阐明对所考虑目标的特别偏好，而提供关于竞争目标之间存在的权衡信息。基于广东白云机场的场景进行数值实验，验证了模型和算法的适用性和有效性。实验结果表明：本文提出的带有初始解算法加速策略的ε-约束方法，相比经典ε-约束方法的求解速度更快，且随着飞机数量规模越大，加速时间越显著。在追求航空公司间的公平性时，会以牺牲效率为代价，而为了尽可能地保证机场运转的流畅性，在相对不繁忙的时间段调整飞机滑行路径方案是一种更优的选择。

关键词：航空运输,效率和公平,ε-约束方法,飞机滑行,路径规划,碰撞冲突回避

基金资助：国家自然科学基金(U20A20330)；国家重点研发计划(2022YFB2602200)。