專利名稱：用于可選航班的航班調(diào)度約束的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本文涉及創(chuàng)建航空公司航班調(diào)度。
背景技術(shù)：
航空公司調(diào)度和航路規(guī)劃(ASR)問題是航空公司在為單一混合機(jī)隊創(chuàng)建航班調(diào) 度時面臨的問題。航班調(diào)度可包括一系列由單個航空器飛行的航班(即，航路規(guī)劃)以及 每個航班航程的出發(fā)和到達(dá)時間(即，調(diào)度)。對ASR問題的有效和成本有效解決方案對航 空公司來說是極其重要的，因為給定的調(diào)度確定了航空公司總成本的重要部分，其中總成 本包括每個航空器的固定成本、燃料成本、維護(hù)成本和指派操作航空公司最終航班調(diào)度的 機(jī)組人員的成本。 如果航空公司擁有固定數(shù)量的在任何給定時間內(nèi)操作的航空器，并且用于增加和 操作額外航空器的固定成本非常高，則需要航空公司以最有效的方式使用其現(xiàn)有的航空器 資源。由于不同的航班調(diào)度會使航空公司的成本和收入有所改變，所以可通過生成最優(yōu)或 接近最優(yōu)的航空器調(diào)度獲得顯著的成本減少和收入增加。然而，由于極大量的可能的航班 調(diào)度和多個必須實(shí)現(xiàn)的可操作和管制限制，ASR問題是高度復(fù)雜的問題，其需要使用復(fù)雜的 數(shù)學(xué)建模和求解算法以產(chǎn)生最優(yōu)方案。

發(fā)明內(nèi)容
大體上，本文描述了用于為航空公司生成優(yōu)化的航班調(diào)度的系統(tǒng)和技術(shù)。如上所 述，航班調(diào)度可指示一系列由單個航空器執(zhí)飛的航班(即，航空器航路規(guī)劃)以及每個航班 航程的出發(fā)和到達(dá)時間(即，航班調(diào)度)。為確定用于由航空公司指揮的航班飛行的最終航 班調(diào)度，航空公司可考慮針對包括在最終航班調(diào)度中的航空器航路規(guī)劃的可允許的機(jī)組配 對(例如，在合同、管制或?qū)嶋H約束條件下，允許機(jī)組飛行的一個或多個航班的序列)。
優(yōu)化的航班調(diào)度可作為對先前提到的航空公司面臨的航空公司調(diào)度和航路規(guī)劃 (ASR)問題的解決方案。在一個實(shí)施例中，ASR問題可分割為三個子問題生成優(yōu)化的航班 調(diào)度，生成優(yōu)化的航空器航路規(guī)劃以及生成優(yōu)化的機(jī)組配對?？煞謩e解決這三個子問題。例 如，航空公司可生成優(yōu)化的航班調(diào)度，然后生成優(yōu)化的航空器航路規(guī)劃，并最后生成優(yōu)化的 機(jī)組配對。然而，分別解決這三個子問題不可能實(shí)現(xiàn)全局最優(yōu)方案。 在第一主要方面中，描述了通過將三個子問題的解決方案合并為單一優(yōu)化步驟來 解決ASR問題的實(shí)施。基于航空器航路規(guī)劃可生成優(yōu)化的航班調(diào)度，此航空器航路規(guī)劃已 考慮了允許的航空器航路規(guī)劃的機(jī)組配對。 例如，可生成可允許的航空器航路規(guī)劃，以使得在生成可允許航空器航路規(guī)劃中 考慮可允許的機(jī)組配對。然后可從可允許的航空器航路規(guī)劃中選擇優(yōu)化的航空器航路規(guī) 劃。因此，在優(yōu)化的航班調(diào)度中使用的優(yōu)化的航空器航路規(guī)劃將會與可允許的機(jī)組配對相 關(guān)聯(lián)。
在另一個主要方面中，描述了這樣的實(shí)現(xiàn)在該實(shí)現(xiàn)中，添加約束到調(diào)度優(yōu)化器，以使得代表航空公司的用戶可以指定可選航班的特定數(shù)量以包括到最終的航班調(diào)度中。例 如，不管成本和/或收入，一個航空公司會擁有若干航班，航空公司會飛行這些航班以確保 例如航空公司保持市場的存在，或在航空站不失去門或位置。航空公司可以認(rèn)為這些航班 是"強(qiáng)制"航班，其將總是調(diào)度的一部分。 相反，可選航班不是強(qiáng)制的并且不必總是航班調(diào)度的一部分。例如，當(dāng)在已存在的 航線之間分析新的目的地或航班的新頻率時，航空公司可以指定一些航班作為可選。例如， 如果航空公司考慮航線的兩個新目的地，則航空公司的用戶可以選擇新目的地作為可選。
在一些實(shí)現(xiàn)中，調(diào)度優(yōu)化器可基于諸如收入、成本和網(wǎng)絡(luò)的整體可行性(例如，設(shè) 備和人員的可用性)之類的因素在航班調(diào)度中選擇是否包括零個、一個或兩個新目的地。 另外，調(diào)度優(yōu)化器可允許用戶不僅指定是否在最終航班調(diào)度中包括可選航班，還可允許用 戶指定包括在優(yōu)化航班調(diào)度中的可選航班的最大數(shù)量或最小數(shù)量。 例如，對特定的航班航線(例如，達(dá)拉斯(Dallas)/沃思堡(Worth)到休斯頓 (Houston))，航空公司可擁有六個可能的可選航班。在沒有用戶輸入的情況下，調(diào)度優(yōu)化器 可返回航班調(diào)度，該航班調(diào)度包括所有可選航班、無可選航班，或兩者之間的某些數(shù)量。然 而，用戶同樣可指定調(diào)度優(yōu)化器嘗試返回至少三個可選航班，且不超過五個可選航班。然 后，在優(yōu)化用于生成航班調(diào)度期間，調(diào)度優(yōu)化器可使用這些額外約束。 仍在另一主要方面中，描述了用于對在生成航空器航路規(guī)劃中使用的優(yōu)化模型進(jìn) 行修改的計算機(jī)生成的方法。此方法包括接收可用于飛行航線的可選航班的數(shù)量Nm，該航 線包括在航站之間的一個或多個航段。可選航班包括沒有被航空公司預(yù)定用于強(qiáng)制包含在 航空公司航班調(diào)度中的航班。此方法還包括接收飛行所述航線的可選航班的最小數(shù)量lm，
接收飛行所述航線的可選航班的最大數(shù)量IV為優(yōu)化模型生成一個或多個約束，該約束被 配置為使優(yōu)化模型有利于從Nm個可選航班中選擇至少lm個航班，以及有利于選擇至多Um 個航班以飛行所述航線，并且使用優(yōu)化模型選擇Nm個可選航班的優(yōu)化子集。此選擇基于一 個或多個約束。此方法還包括輸出Nm個可選航班的優(yōu)化子集，以在航空公司航班調(diào)度中使 用。 在另一個主要方面中，描述了用于生成航班調(diào)度的系統(tǒng)。此系統(tǒng)包括用于接收可
用于飛行航線的可選航班的數(shù)量Nm的接口，該航線包括航站之間的一個或多個航段。可選 航班包括沒有被航空公司預(yù)定用于強(qiáng)制包含在航空公司航班調(diào)度中的航班。此系統(tǒng)還接收 飛行所述航線的可選航班的最小數(shù)量lm，和飛行所述航線的可選航班的最大數(shù)量Um。此系 統(tǒng)還包括優(yōu)化模型以生成一個或多個約束，該約束配置為使優(yōu)化模型有利于從Nm個可選航 班中選擇至少lm個航班以及有利于選擇至多Um個航班以飛行所述航線。優(yōu)化模型還被配 置為基于一個或多個約束選擇Nm個可選航班的優(yōu)化子集，并且輸出Nm個可選航班的優(yōu)化子 集以在航班調(diào)度中使用。 此處描述的系統(tǒng)和技術(shù)可提供一個或多個下述優(yōu)點(diǎn)。首先，可以提供使用改良的
列生成方法的、用于航空器航路規(guī)劃和機(jī)組配對的同時解決方案。通過利用單個模型解決 航空器航路規(guī)劃和機(jī)組配對問題可實(shí)現(xiàn)可操作效率和成本的節(jié)省。另外，通過在航空器航 路規(guī)劃問題中包括機(jī)組配對約束，最終的航班調(diào)度可保證機(jī)組人員的可行性并極大簡化相 一致的機(jī)組配對的創(chuàng)建。 而且，向優(yōu)化模型添加約束可以在用戶從給定的可能的航班調(diào)度集合中選擇市場內(nèi)的航班子集中允許更大的靈活性。進(jìn)而，這可以在為航空公司選擇最終航班調(diào)度時提供 更多靈活性。 在下面附圖和說明書中記載了一個或多個實(shí)施例的細(xì)節(jié)。從說明書和附圖以及權(quán) 利要求書中其它特征和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯。


圖1示出了用于在這種組合的單一優(yōu)化中計算優(yōu)化的航空器航路規(guī)劃的示例系 統(tǒng)。 圖2是用于生成考慮了合法機(jī)組配對的優(yōu)化航空器航路規(guī)劃的示例系統(tǒng)的圖示。
圖3示出了用于構(gòu)建還滿足指定的機(jī)組配對限制的所需航路規(guī)劃的示例過程的 簡化流程圖。 圖4A是可能的機(jī)組配對的示例第一圖的圖示，并且圖4B是示出了可允許的在第 一圖中標(biāo)出的航空器航班中的每個的示例表。 圖5A和圖5B是示出了可允許和不允許的機(jī)組配對的第一圖的部分的圖示。
圖6示出了用于單個航空器的可能的航空器航路規(guī)劃的示例第二圖。
圖7是用于在生成航班調(diào)度中使用市場航班調(diào)度限制的系統(tǒng)的圖示。
圖8是用于在生成航班調(diào)度時使用市場航班調(diào)度限制的示例過程的流程圖。
圖9是計算機(jī)系統(tǒng)的示意圖。
在各附圖中同樣的參考符號指示同樣的元件。
具體實(shí)施例方式
本文描述用于為航空公司生成優(yōu)化航班調(diào)度的系統(tǒng)和技術(shù)。優(yōu)化的航班調(diào)度可作 為對上述航空公司面臨的航空公司調(diào)度和航路規(guī)劃(ASR)問題的解決方案。
如前所述，ASR問題可被分割為被分別解決的三個子問題，這三個子問題為生成 優(yōu)化的航班調(diào)度，生成優(yōu)化的航空器航路規(guī)劃和生成優(yōu)化的機(jī)組配對。 例如，航空公司可生成優(yōu)化的航班調(diào)度以使得航空公司的總利潤最大化。假設(shè)給 定確定的航空調(diào)度，航空公司則會分別生成優(yōu)化航班航路規(guī)劃。然后，在創(chuàng)建了航班調(diào)度和 航空器航路規(guī)劃后，航空公司生成機(jī)組配對。航空公司可以生成如下機(jī)組配對為目標(biāo)，即該 機(jī)組配對覆蓋全部航班調(diào)度、盡可能地滿足優(yōu)化的航空器航路規(guī)劃并最小化機(jī)組特定成本 (例如旅館、每日費(fèi)用、津貼等等)。 盡管ASR問題的這三個子問題可被分別解決，但此方法不可能得到全局最優(yōu)方案。 在下文更詳細(xì)描述的另一個實(shí)現(xiàn)中，給出了對ASR問題的解決方案，其在單個優(yōu) 化步驟中解決了這三個子問題。在一些實(shí)現(xiàn)中，航班調(diào)度、航空器航路規(guī)劃和機(jī)組配對問題 的同時解決方案可包括使用修改的列生成方法。另外，在一些實(shí)現(xiàn)中，這種同時解決方案被 描述在操作一 日配對的航空公司的場景中。 仍在另一個實(shí)現(xiàn)中，描述了將約束添加到優(yōu)化模型中，其中附加的約束支持從給 定可能的航班調(diào)度的集合中選擇市場內(nèi)的航班的子集的靈活性。附加的約束可被添加到用 于同時解決三個子問題的優(yōu)化模型中，或者附加的約束可被添加到用于分別解決三個子問題的優(yōu)化模型之一。 圖1示出了用于在這種組合的單一優(yōu)化中計算優(yōu)化的航空器航路規(guī)劃的示例系 統(tǒng)100。系統(tǒng)100可包括服務(wù)器102，其操作航空器航路規(guī)劃調(diào)度優(yōu)化器104。調(diào)度優(yōu)化器 104可包括可允許的機(jī)組配對生成器106和可允許的航空公司航路規(guī)劃生成器108。
在一個隨后更詳細(xì)描述的實(shí)現(xiàn)中，機(jī)組配對生成器106可構(gòu)建航班航程的時間/ 空間圖，其中該圖可表示站上從進(jìn)入的航班到下一個出發(fā)的航班的全部可能的機(jī)組連接。 機(jī)組配對生成器106可遍歷該圖，檢查圖中的每個航班航程是否"合法"或符合某一特定的 機(jī)組限制，例如，該機(jī)組限制是由存儲在機(jī)組限制數(shù)據(jù)庫110中的信息指定的。圖遍歷的結(jié) 果可包括一組允許或合法的機(jī)組配對。在一些實(shí)現(xiàn)中，機(jī)組配對可被限制到包括以機(jī)組基 地開始，以機(jī)組基地結(jié)束，并覆蓋多個航班的行程。 可允許的航空器航路規(guī)劃生成器108可構(gòu)建所得機(jī)組配對的時間/空間圖，其中 該圖可代表來自于給定配對、基站處的全部可能的機(jī)組配對。航空器航路規(guī)劃生成器108 可遍歷此圖，根據(jù)存儲在航路規(guī)劃限制數(shù)據(jù)庫112中的信息，檢查每個新的配對和相關(guān)聯(lián) 的航路規(guī)劃是否合法。 然后，合法的航路規(guī)劃可用作對線性規(guī)劃算法114的輸入，線性規(guī)劃算法114也與
航空公司航路規(guī)劃調(diào)度優(yōu)化器104相關(guān)聯(lián)。例如，由航路規(guī)劃生成器108確定的合法航路
規(guī)劃可用作整數(shù)規(guī)劃(IP)過程的輸入列，整數(shù)規(guī)劃(IP)過程基于指定的例如產(chǎn)生的收入、
航空器的使用、航班的成本等優(yōu)化變量來確定優(yōu)化的航空公司航路規(guī)劃116。 然后，服務(wù)器102將優(yōu)化的航空公司航路規(guī)劃公布或傳送到航空公司服務(wù)的站
點(diǎn)，如箭頭118所指示。 為進(jìn)行說明，此處由航空公司航路規(guī)劃調(diào)度優(yōu)化器104解決的ASR問題被定義為 包含下列假設(shè)。 首先，在固定的時間范圍上存在一組提議的可操作的航班航程。假設(shè)每個航班已 知道出發(fā)和到達(dá)的時間以及航班收入。另外，每個航班被標(biāo)記為強(qiáng)制的(即必須包括在最 終航班調(diào)度內(nèi))或可選的(即航班包含在最終調(diào)度內(nèi)是可選的)。 第二，存在一組額外的航班和航路規(guī)劃約束，可包括航空器航路規(guī)劃的最小數(shù)量/ 最大數(shù)量以生成每天著陸的最小數(shù)量/最大數(shù)量、生成每天飛行阻塞時間的最小數(shù)量/最 大數(shù)量、生成給定的航路規(guī)劃的最小時間/最大時間(例如，以小時為單位)，生成站限制 (例如在特定站處無夜間航班或該站需要的夜間航班數(shù)量)并且生成站的最小輪次/最大 輪次。 第三，針對每個航空器航路規(guī)劃存在機(jī)組配對限制和成本。第四，存在必須覆蓋n 個航班的指定子集S的至少(或至多)k個的附加限制，其中k《n。 在一個實(shí)現(xiàn)中，給定這些假設(shè)，則ASR問題可被定義為發(fā)現(xiàn)最小化總成本并滿足 上述指定的約束的航班調(diào)度和航空器航路規(guī)劃集合。上述問題可被視為成本最小化問題。 例如，對每個航路規(guī)劃來說，可基于操作時間和阻塞時間以及違反上述的航班和航路規(guī)劃 約束的懲罰來分配成本。每個航班的收入可通過為不操作給定航班分配機(jī)會成本而合并。 如果航班是可選的，則此機(jī)會成本可被認(rèn)為等于航班收入，并且如果航班是強(qiáng)制的，可設(shè)定 此機(jī)會成本為任意大的懲罰成本(例如，10倍或100倍最大收入)。 通過排除機(jī)組配對限制和附加限制(即，必須覆蓋n個航班的指定子集S的至少(或至多)k個，其中k《n)，問題可歸納為不嚴(yán)格的ASR問題。在一些實(shí)現(xiàn)中，所述不嚴(yán)格 的ASR問題可被建模為如下的標(biāo)準(zhǔn)整數(shù)規(guī)劃(IP)問題
令 R = {全部可能合法(即滿足約束(b)-(f))，航空器航路規(guī)劃};其中假設(shè)|R| = N，即，存在N個全部合法的航路規(guī)劃。 F = {全部航班航程};其中假設(shè)IFI = M， S卩，存在L個全部航班航程。 Xi =集合R中的第i個航路規(guī)劃，1《i《N fj =第j個航班航程，1《j《M Ci =航路規(guī)劃Xi的成本 Pj =與不覆蓋航班j相關(guān)聯(lián)的機(jī)會成本 aij =如果航路規(guī)劃Xi包括航班f j則為1，否則為0 L =待構(gòu)建的的航路規(guī)劃最小數(shù)量 U =待構(gòu)建的航路規(guī)劃最大數(shù)量 使用這些定義，標(biāo)準(zhǔn)的ASR問題可用公式表示為 話."》,A 其符合 <formula>formula see original document page 8</formula> <formula>formula see original document page 8</formula> 變量Sj在(2)中表示用于約束的所謂的"松馳變量"，并且當(dāng)且僅當(dāng)沒有覆蓋到第 j個航班時具有性質(zhì)Sj>0。 約束(1)確保每個航班至多被覆蓋一次，即至多包括在一個航路規(guī)劃中。約束(2) 限制了在用戶提供的上界和下界之間創(chuàng)建的航路規(guī)劃數(shù)量。這些約束可以是必須滿足的 "硬"約束，或者是通過向目標(biāo)函數(shù)添加合適的松馳變量以及添加懲罰項作為"軟"約束實(shí) 現(xiàn)。約束(3)是完整性約束，其強(qiáng)制解決方案包括或不包括特定航路規(guī)劃。
然而，由于集合R的大小，實(shí)際上難于使用此公式。通常，可能存在數(shù)百萬這種航 路規(guī)劃，而在合理時間內(nèi)幾乎不可能窮舉地生成全部集合。因此，在一些實(shí)現(xiàn)中，列生成技 術(shù)用于僅生成集合R的"良好"的限制子集，并通過子集解決問題。 列生成技術(shù)可以具有許多實(shí)現(xiàn)。在一個實(shí)現(xiàn)中，在整數(shù)規(guī)劃(IP)算法中的列Xi對 應(yīng)于具體的航空器航路規(guī)劃。用于航空公司調(diào)度問題的列生成技術(shù)可包括將全部可能的航 路規(guī)劃的集合R替換為限制集合&并隨后通過&解決上述IP問題。這種策略成功的關(guān)鍵
可包括為集合Rr選擇航路規(guī)劃，其可能是在初始問題的最優(yōu)解決方案中。用于生成良好解 決方案的一個實(shí)現(xiàn)如下(1)在F中選擇航班的子集Fs ; (2)生成所有合法的或可允許的僅
使用Fs中的航班的航路規(guī)劃；并且(3)重復(fù)步驟l-2，直到生成指定數(shù)量的唯一航路規(guī)劃。
—旦確定了集合Fs，下一步可包括基于這些航班生成全部合法航路規(guī)劃。此處， "合法"的意思是滿足例如由上述約束表示的所有規(guī)章的和可操作的限制。其他操作約束可包括限制航路規(guī)劃中航班航程的數(shù)量、確保航班之間最小和最大輪次、限制航班時間的小 時數(shù)量并限制航路規(guī)劃的總時間。 在一個實(shí)現(xiàn)中，可使用對由航班航程構(gòu)建的時間/空間圖的深度優(yōu)先搜索生成合 法的航路規(guī)劃。使用此圖，每次一個航程，通過添加新的航程到航路規(guī)劃中并檢查所得航路 規(guī)劃的合法性來構(gòu)建航路規(guī)劃。如果航路規(guī)劃是合法的，則對其進(jìn)行存儲以在集合Rr中使 用。如果航程的添加使得航路規(guī)劃不合法，則丟棄此航程并且該過程回溯到添加的最后合 法路段。此過程可以繼續(xù)，直到已探究過圖中的全部路徑，或者直到已經(jīng)生成了所需要數(shù)量 的合法航程規(guī)劃。 在一個實(shí)現(xiàn)中，深度優(yōu)先搜索(DFS)過程如下 步驟1 :在Fs中創(chuàng)建航班航程的時間/空間圖。這種圖表示站臺上從進(jìn)入的航班 到下一離開的航班中所有可能的下一航班的連接。這種連接必須滿足航路規(guī)劃的最小/最 大航班連接時間。
步驟2 :令當(dāng)前航路規(guī)劃為R。且集合R。 = {}且i = 0。 步驟3 :如果i = O，則選擇始發(fā)航程^作為航路規(guī)劃中的第一航程，并如果已調(diào) 查過全部的始發(fā)航程則設(shè)置集合Ri = {1J且i = l，停止。
步驟4 :如果&滿足全部合法性約束，存儲此航路規(guī)劃Ri，以在IP中使用。
步驟5 :如果&不合法，移除最后的航程li并設(shè)置i = i-l。
步驟6 :如果i = 0，則去往步驟3。 步驟7 :從圖中選擇下一個未探究的航程li+1， 為最早的航班，其滿足從航程li 的最小連接時間。去往步驟4。 在一些實(shí)現(xiàn)中，可修改ASR問題和其解決方案以考慮如前所述的、使用修改的列 生成方法的航空器航路規(guī)劃和機(jī)組調(diào)度(配對)問題的同時解決方案。同樣，ASR問題和 其解決方法可將添加的約束結(jié)合到模型中，以支持用戶可從給定的可能航班調(diào)度的集合中 選擇在市場內(nèi)航班子集的靈活性。這兩種修改將在下文中更詳細(xì)說明。
航空器航路規(guī)劃和機(jī)組調(diào)度的同時解決方案 上述用于生成航空器航路規(guī)劃的方法并沒有考慮機(jī)組配對。歷史上，航空公司已 將連續(xù)方法用于調(diào)度生成。首先，生成航班調(diào)度。 一旦航班是已知的，則確定了用于每個飛 行的航空器航路規(guī)劃。最終，基于前兩個步驟的結(jié)果創(chuàng)建機(jī)組調(diào)度或配對。通過潛在問題 的復(fù)雜度來規(guī)定這種連續(xù)方法。雖然在理論上，可以對將同時解決所有三個問題的一個包 含性優(yōu)化問題列出公式，當(dāng)時此類模型的大小和復(fù)雜度超出了當(dāng)前解決技術(shù)的能力，且因 此在實(shí)際妨礙了對它的使用。 然而，在一個模型中，可通過解決航空器航路規(guī)劃和機(jī)組調(diào)度問題來實(shí)現(xiàn)特定的 可操作效率和成本的節(jié)省。特別地，創(chuàng)建一 日航空器航路規(guī)劃_該航空器航路規(guī)劃便于創(chuàng) 建機(jī)組配對-對這樣的更小的航空公司是非常有益的操作單一 (或非常少的)機(jī)組基地 的以及其機(jī)組可被分配了單日航程，該航程開始和結(jié)束于基地并且不含站外經(jīng)停。在這個 示例中，航路規(guī)劃可由一系列單一任務(wù)合法的機(jī)組配對組成，每個配對開始和結(jié)束于基站， 并滿足特定可操作機(jī)組限制，該限制包括最小/最大飛行時間、離開基地的最小/最大時 間、著陸的最大數(shù)量和最小/最大停留(連續(xù)航班之間的時間)時間。
例如，考慮下面起始和終止于基站BKI的單日航空器航路規(guī)劃
BKI-PEN-BKI-MYY-BKI-TWU-BKI-KUL-BKI
此航路規(guī)劃由2個合法機(jī)組任務(wù)組成
BKI-PEN-BKI-MYY-BKI
禾口 BKI-TWU-BKI-KUL-BKI。 通過將機(jī)組調(diào)度約束包括到航空器航路規(guī)劃問題中，最終的航班調(diào)度可被保證具
有機(jī)組可行性，并且這種約束的包括可極大的簡化一致性機(jī)組配對的創(chuàng)建。 在一個實(shí)現(xiàn)中，可創(chuàng)建一 日航空器航路規(guī)劃，其中航路規(guī)劃滿足，例如，下列機(jī)組
調(diào)度約束1)每個航路規(guī)劃起始和終止于健全的機(jī)組基地；以及2)每個航路規(guī)劃可恰好劃
分為n個單任務(wù)合法機(jī)組匹配對，該機(jī)組配對起始和終止于與1)中相同的機(jī)組基地。根據(jù)
航空公司策略，數(shù)字n例如可以等于如二或三。 為完成一日航空器航路規(guī)劃，上述標(biāo)準(zhǔn)的列生成過程可通過替換為兩步驟過程而 被修改。在第一步驟中，可使用深度優(yōu)先搜索(DFS)過程構(gòu)建一個合法的任務(wù)機(jī)組配對。然 后，在第二步驟中，這些機(jī)組配對可被鏈接在一起以形成最終航空器航路規(guī)劃。
具體地，在一個實(shí)現(xiàn)中，這些步驟包括通過(a)創(chuàng)建航班航程的時間/空間圖來創(chuàng) 建一個任務(wù)的機(jī)組配對。該圖可表示從進(jìn)入的航班到下一個出發(fā)航班的站處全部可能的下 一機(jī)組連接，其中這種連接滿足最小/最大機(jī)組連接時間；以及(b)使用上述的DFS過程執(zhí) 行該圖的DFS。值得注意的是，不在每個航程后檢查航路規(guī)劃合法性，而是可以在DFS過程 中檢查適當(dāng)?shù)臋C(jī)組合法性。同樣，機(jī)組配對可被限制到開始和結(jié)束于基地。
—旦生成了可能的機(jī)組配對的集合，可將它們鏈接在一起，例如再次使用DFS過 程構(gòu)建最終的航空器航路規(guī)劃。具體地，可通過以下步驟從該機(jī)組配對創(chuàng)建航路規(guī)劃，步驟 為(a)創(chuàng)建該機(jī)組配對的時間/空間圖來創(chuàng)建該航路規(guī)劃。該圖可表示來自給定機(jī)組配對 的、基站處全部可能的下一機(jī)組配對。最小航路規(guī)劃連接時間可在兩個配對之間使用。接 下來，在步驟(b)中，可使用上述DFS過程來執(zhí)行該圖的深度優(yōu)先搜索。值得注意的是，在 添加每個新的配對后，航路規(guī)劃的合法性用于確認(rèn)航班航程的添加是可允許的。在一個示 例中，航路規(guī)劃是不合法的，除非其包含n個機(jī)組配對。 該過程可用于創(chuàng)建希望的航路規(guī)劃，該航路規(guī)劃也滿足指定的機(jī)組配對限制。然 后，這些航路規(guī)劃可用作IP的輸入列，其解決方案可導(dǎo)致航空器航路規(guī)劃的最優(yōu)集合。
圖2是用于生成考慮了合法機(jī)組配對的優(yōu)化航空器航路規(guī)劃的示例系統(tǒng)200的圖 示。系統(tǒng)200包括航空器航路規(guī)劃調(diào)度優(yōu)化器202。同圖1中的調(diào)度優(yōu)化器104相似，調(diào)度 優(yōu)化器202包括可允許的機(jī)組配對生成器204和可允許的航空器航路規(guī)劃生成器206。
可允許的機(jī)組配對生成器204包括繪圖模塊208，其創(chuàng)建例如如上所述的航班航 程的時間/空間圖。繪圖模塊208可包括遍歷算法210，遍歷算法210用于執(zhí)行對繪圖模 塊208生成的圖的遍歷。例如，遍歷算法210可包括指令以執(zhí)行上述航班航程的時間/空 間圖的DFS。 在一些實(shí)現(xiàn)中，作為圖生成的一部分，機(jī)組配對生成器204可建立圖，使得該圖中 的每個節(jié)點(diǎn)與航站相關(guān)聯(lián)，并且節(jié)點(diǎn)之間的每個邊表示站臺處從進(jìn)入航班到下一個出發(fā)航 班的航班航程和/或機(jī)組連接。機(jī)組配對生成器204可強(qiáng)制連接的限制。例如，僅當(dāng)這種 連接滿足最小/最大機(jī)組連接時間(例如，該連接必須允許機(jī)組在進(jìn)入的和出發(fā)航班之間有45分鐘，但在這些航班之間的時間不超過4個小時)時，可允許表示該連接的邊。在一 些實(shí)現(xiàn)中，如果連接不滿足該約束，繪圖模塊208不將其添加到圖中。 另外，作為遍歷的一部分，在每個邊添加到圖之后，遍歷算法210可檢查機(jī)組合法 性。例如，機(jī)組合法性可作為第一約束存儲在遍歷算法210可訪問的數(shù)據(jù)庫212中。如前 所述的，第一約束可包括例如需求214，該需求214為機(jī)組配對開始和結(jié)束于基站處、滿足 或不超過機(jī)組的最大/最小飛行時間(機(jī)組在空中的時間)、滿足或不超過機(jī)組的最大/最 小任務(wù)時間(機(jī)組當(dāng)班的時間)、滿足或不超過著陸的最大/最小數(shù)量以及滿足或不超過最 大/最小停留時間(在進(jìn)入和出發(fā)航班之間的時間)。 可允許機(jī)組配對的作為結(jié)果的集合可被輸入到可允許的航空器航路規(guī)劃生成器 206中，以創(chuàng)建如箭頭216所示的可允許的航空器航路規(guī)劃集合。 在一些實(shí)現(xiàn)中，隨后，可允許的航空器航路規(guī)劃生成器206可將可允許的機(jī)組配 對連接到一起，形成時間/空間圖。例如，航路規(guī)劃生成器206可包括建立圖的繪圖模塊 218，其中如果給出到達(dá)站的之前的機(jī)組配對，則節(jié)點(diǎn)表示該站且邊表示該站(例如基站) 處可能的下一機(jī)組配對。建立此圖過程中，繪圖模塊218可在確定邊是否添加到圖中時實(shí) 施約束。例如，如果在兩個配對之間使用最小航路規(guī)劃連接時間(例如，如果在具有機(jī)組 的第一航空器的到達(dá)時間和將具有機(jī)組的第二航空器的出發(fā)時間之間的時間至少是一小 時)，則繪圖模塊218可僅允許表示機(jī)組配對的邊的添加。 繪圖模塊218同樣可執(zhí)行遍歷算法220。而且，該遍歷算法220可包括DFS。在DFS 期間，在添加圖的每個新的配對或邊之后，可檢查航路規(guī)劃的合法性。例如，該航路規(guī)劃合 法性可被包括在第二約束的數(shù)據(jù)庫222中，其中約束包括需求224，該需求為航路規(guī)劃必須 可被n個機(jī)組配對劃分(其中n是由航空公司指定的整數(shù))、航路規(guī)劃滿足最小/最大飛行 時間(分配航路規(guī)劃的航空器在空中的時間)、航路規(guī)劃滿足離開基站的最小/最大時間、 航路規(guī)劃滿足著陸的最小數(shù)量/最大數(shù)量或航路規(guī)劃滿足航班之間的最小/最大時間。
可允許的航空器航路規(guī)劃生成器206可將作為結(jié)果的可允許的航空器航路規(guī)劃 225輸入到列生成算法226中，其可從可允許的航空器航路規(guī)劃225中確定航空器航路規(guī)劃 最優(yōu)的集合?？苫诖鎯υ跀?shù)據(jù)庫228中的約束的第三集合優(yōu)化航空器航路規(guī)劃。這些約 束可包括優(yōu)化變量230，其中列生成算法應(yīng)該針對該優(yōu)化變量優(yōu)化解決方案。例如，優(yōu)化變 量230可包括優(yōu)化最終航班調(diào)度，以使得飛行的可能航班的數(shù)量最大、優(yōu)化為最大利潤、優(yōu) 化為最大化航空器使用、優(yōu)化為最小化機(jī)組飛行時間、基于關(guān)于機(jī)組任務(wù)時間的導(dǎo)入進(jìn)行 優(yōu)化或上述項的組合，其中 一些優(yōu)化變量可接收比其他變量多的權(quán)重。
在執(zhí)行列生成算法之后，如箭頭232指示可輸出優(yōu)化的航空公司航路規(guī)劃調(diào)度 231。 圖3示出了用于構(gòu)建還滿足指定的機(jī)組配對限制的所需航路規(guī)劃的示例過程300 的簡化流程圖。例如，可通過系統(tǒng)執(zhí)行過程300，其中系統(tǒng)比如系統(tǒng)100或系統(tǒng)200，而且為 清楚說明，下面的說明使用系統(tǒng)100和200作為描述該過程的示例的基礎(chǔ)。然而，另一個系 統(tǒng)或系統(tǒng)的組合可用于執(zhí)行過程200。 在步驟302中，生成在航站之間的航段的第一圖。例如，可允許的機(jī)組配對生成器 204可創(chuàng)建航程的第一圖。初始的圖可包括航班航程，其滿足特定機(jī)組連接時間以使得機(jī)組 在航班航程之間具有足夠的時間(但不是太多時間)。
在步驟304中，可基于對第一圖的遍歷生成可允許的機(jī)組配對的集合。例如，與可 允許的機(jī)組配對生成器204相關(guān)聯(lián)的遍歷算法210可使用DFS策略，在該DFS策略中，相對 第一約束306檢查每個機(jī)組配對，在確定該配對添加到圖之后機(jī)組配對是否是合法的。如 果機(jī)組配對是可允許的，其保留在圖中。然而，其不滿足第一約束的一個或多個，則從圖中 移除該機(jī)組配對。 在步驟308中，可生成包括可允許的機(jī)組配對的第二圖。例如，可允許的航空器航 路規(guī)劃生成器206可創(chuàng)建機(jī)組配對的第二圖。該第二圖可包括當(dāng)給定的機(jī)組配對到達(dá)基站 處時基站處的下一機(jī)組配對。為了添加到此圖，航路規(guī)劃生成器206可檢查以查看下一個 和給定的機(jī)組配對是否滿足兩個配對之間的最小連接時間。如果滿足，則來自于第一圖的 機(jī)組配對可被添加到第二圖。如果不滿足，則可以從第二圖中省略該機(jī)組配對。
在步驟310中，基于對第二圖的遍歷生成可允許的航空器航路規(guī)劃的集合。例如， 與可允許的航空器航路規(guī)劃生成器306相關(guān)聯(lián)的遍歷算法220可遍歷第二圖。該遍歷也許 以DFS形式的，其中在添加了每個新的機(jī)組配對后檢查航路規(guī)劃的合法性?？梢詮牡诙s 束312訪問航路規(guī)劃的合法性。例如，如果該航路規(guī)劃不包括指定數(shù)量的機(jī)組配對，則遍歷 算法220可確定特定航路規(guī)劃不是合法的或不被允許的。這種情況下，從第二圖中移出此 航路規(guī)劃。否則，可在第二圖中保留所有合法的航路規(guī)劃。 在步驟314中，可對可允許的航空器航路規(guī)劃執(zhí)行優(yōu)化算法，以生成優(yōu)化的航空 器航路規(guī)劃。例如，在步驟310中確定的合法航路規(guī)劃可被輸入到列生成算法226中，該列 生成算法226使用優(yōu)化變量316來確定航空器航路規(guī)劃的最優(yōu)集合。 在步驟318中，可公布航空器航路規(guī)劃的最優(yōu)集合，從而根據(jù)航空公司所得的航 班調(diào)度，與航空公司相關(guān)聯(lián)的合適的用戶可進(jìn)行操作。 圖4A是可能的機(jī)組配對的示例第一圖400的圖示。第一圖400包括節(jié)點(diǎn)DFW、AUS、 TYR、ACT、CRP、VCT和CLL，它們表示航空公司從其進(jìn)行飛行的站。圖節(jié)點(diǎn)之間的邊包括DFW 和AUS之間的航班航程，分別標(biāo)記為航空器航班1和航空器航班2，從AUS到TYR的航班航 程標(biāo)記為航空器航班3以及從AUS到VCT的航班航程標(biāo)記為航空器航班4。
在一個實(shí)現(xiàn)中，該圖包括站之間的全部可能的機(jī)組連接，其中如果連接滿足最小/ 最大機(jī)組連接時間，則連接被視為是可能的。圖4B的示例表格示出了標(biāo)記在第一圖400中 的每個航空器航班是可允許的。例如，航班1在9:30CST到達(dá)AUS。如果假設(shè)最小機(jī)組連 接時間是20分鐘，并且最大連接時間是2個小時，則因為航班2-4在航班1到達(dá)后的時間 (例如，分別為10:15AM， 10: IOAM， ll:OOAM)離開，所以航班2-4是可允許的，其中該連接時 間符合指定的最小/最大連接時間。 圖5A和圖5B是示出了可允許和不可允許的機(jī)組配對的第一圖的部分圖示。圖5A 示出了第一部分500，在DFW、AUS和TYR之間具有可允許的機(jī)組配對。在該示例中，機(jī)組配 對可被允許，因為除其他因素之外，機(jī)組的飛行時間(即機(jī)組在空中的時間量)滿足由第一 約束(如圖2的第一約束212)指定的最小和最大飛行時間。因此，在遍歷算法(例如DFS) 遍歷期間，站之間的邊或機(jī)組配對將原封不動。 然而，如果在第一圖的遍歷期間，遍歷算法確定機(jī)組配對是不可允許的，則可從圖 中移除該機(jī)組配對。例如，第一圖的第二部分550可包括在DFW、 AUS、 VCT和CLL之間的機(jī) 組配對。在遍歷期間，遍歷算法可檢查添加CLL到機(jī)組配對是否違反了任何第一機(jī)組配對的限制。在該示例中，其違反了該限制，因為如果站CLL添加到機(jī)組配對中，則會超過最大 飛行時間。因此，可從機(jī)組配對中移除站CLL。在一些未示出的實(shí)現(xiàn)中，通過其它邊將站VCT 連結(jié)起來，隨后對這些邊進(jìn)行遍歷以確定任何機(jī)組配對限制是否被違反。如果沒有違反，則 站/航段可保留該機(jī)組配對部分。 圖6示出了單個航空器的可能的航空器航路規(guī)劃的示例第二圖600。該航空器按 照下列站序列進(jìn)行航行 DFW-AUS-DFW-TYR-DFW-ACT-DFW-CRP-DFW。由于該序列滿足航空公司航路規(guī)劃約 束，所以航空器航路規(guī)劃生成器可確定該序列是可允許的航路規(guī)劃。例如，航空公司可指 定該航路規(guī)劃可被兩個機(jī)組配對劃分。這里，該序列可被兩個合法的機(jī)組配對劃分(即， DFW-AUS-DFW-TYR-DFW和DFW-ACT-DFW-CRP-DFW)，而且因此，該劃分滿足該約束。
參考上述給定的用于生成滿足機(jī)組調(diào)度約束的航空器航路規(guī)劃的實(shí)現(xiàn)，值得注意 的是，可在每個階段使用的不同的合法性。例如，當(dāng)構(gòu)建機(jī)組配對時，檢查機(jī)組合法性(例 如，配對必須開始和結(jié)束于機(jī)組站、最小和最大飛行時間、最小和最大任務(wù)時間、著陸的最 大數(shù)量以及最小和最大停留時間(即，連續(xù)的航班之間的時間))。 然而，當(dāng)將機(jī)組配對鏈接到一起形成航路規(guī)劃時，可以實(shí)施上述航路規(guī)劃的合法 性(例如，除非航路規(guī)劃包含指定數(shù)量n的機(jī)組配對，否則不認(rèn)為航路規(guī)劃是合法的)。在 一些實(shí)現(xiàn)中，合法性或限制性也可是寬松的限制，以使值的范圍可用于確定配對或航路規(guī) 劃是否合法。例如，除非該航路規(guī)劃中包含n個機(jī)組配對否則航路規(guī)劃不合法的航路規(guī)劃 合法性可以是寬松的，以使合法的航路規(guī)劃可包含至少一個和至多n個配對。
市場航班調(diào)度約束 如前所述，將新的約束添加到標(biāo)準(zhǔn)IP模型可允許在選擇最終航班調(diào)度時的靈活 性。在一些實(shí)現(xiàn)中，IP模型允許將航班指定為強(qiáng)制的或者可選的。強(qiáng)制航班必須被包括在 最終的航空器航路規(guī)劃中，而基于收入和可用航空器可省略可選航班。在許多情況下，與這 些實(shí)現(xiàn)允許的情況相比，航空公司更愿意解決更為詳細(xì)的問題。 例如，考慮到航空公司很可能服務(wù)于特定市場，JFK-MIA，至少一天三次的情況，但 確切的航班次數(shù)是靈活的，并且航班收入由航班操作的日內(nèi)時間確定。解決此問題的一種 方式是添加一組六架提議的航班到調(diào)度中，這些航班具有遍及全天的出發(fā)時間且具有基于 航班時間的估計收入，該方式可以指定這六架提議的航班是可選的。然而，在沒有進(jìn)一步約 束的情況下，基于成本/收入權(quán)衡，優(yōu)化模型包括或排除任意這些航班(從零到六)是自由 的，并且不保證會至少選擇三架。 為了解決該情況，可添加附加約束到標(biāo)準(zhǔn)的IP模型。這些約束可從n個指定的航 班的超集中指定最終的航空器航路規(guī)劃包括指定數(shù)量(比如k個)的航班。為定義這些約 束，可假設(shè)用戶已經(jīng)指定航班的s個此類子集。而且，為了定義這些約束，令
Bm = {在F中的可選航班的第m個子集} 1《m《sNm = | Bm |是集合Bm中的航班的數(shù)量 lm =必須選擇的集合Bm中的航班的最小數(shù)量Um 二可選擇的集合Bm中的航班的最大數(shù)量 Sj =航班j的松馳變量(如在上述IP中定義的)
然后將下列s個約束添加到標(biāo)準(zhǔn)線性規(guī)劃(LP)模型中
<formula>formula see original document page 14</formula>
這里，如果覆蓋了航班j則Sj = O，如果沒有覆蓋航班j則Sj = 1。因此對指定航班的每個子集Bm來說，這些約束可確保在最優(yōu)解決方案中將覆蓋至少lm和至多um個航班。當(dāng)利用其它相似的約束時，這些約束可作為如上所述的硬約束而實(shí)現(xiàn)，或者可以通過將合適的松馳變量和懲罰項添加到IP目標(biāo)函數(shù)中而作為軟約束實(shí)現(xiàn)。 圖7是在用于在生成航班調(diào)度中使用市場航班調(diào)度限制的系統(tǒng)700的圖示。該系統(tǒng)可包括航空公司航路規(guī)劃調(diào)度優(yōu)化器702，該航空公司航路規(guī)劃調(diào)度優(yōu)化器702包括列生成算法704和優(yōu)化約束706。該優(yōu)化約束可包括與航空公司相關(guān)聯(lián)的所有可能的航班708相關(guān)信息。在一些實(shí)現(xiàn)中，如前所述的可能的，航班708可被分為至少兩個組強(qiáng)制航班710和可選航班712。 在該示例中，可選航班包括用于特定市場714的四個航班，即，在JFK和MIA之間的航班。用戶可指定可選航班的最小數(shù)量以包括在最終的優(yōu)化調(diào)度中(例如，最小為2)，并且可指定可選航班的最大數(shù)量以包括在最終的優(yōu)化調(diào)度中(例如，最大為3)。該用戶輸入由箭頭716所示。 可選航班712可包括多個不同的市場2-N。該用戶可為每個市場指定最小/最大航班或應(yīng)用于所有市場的單主站最小/最大數(shù)量。 在一些實(shí)現(xiàn)中，列生成算法可使用最小/最大可選航班信息以優(yōu)化期間必須滿足
的上述給定方程式的形式作為硬約束。在其它實(shí)現(xiàn)中，可在軟約束中使用最小/最大可選
航班信息。例如，列生成算法可簡單地向不滿足給定約束的航班或航班解決方案的分配懲
罰，取代需要滿足上述方程式。因此，列生成算法704在優(yōu)化過程期間將增加的成本或懲罰
與此類結(jié)果關(guān)聯(lián)起來不利于包括比指定的更多或更少航班的航班調(diào)度解決方案。 另外，如上所述的，可添加合適的松弛變量Sj到列生成函數(shù)，來以寬松方式實(shí)現(xiàn)約束。 圖8是在生成航班調(diào)度中使用市場航班調(diào)度限制的示例過程800的流程圖。系統(tǒng)700可執(zhí)行過程800中示出的操作；然而，其它系統(tǒng)例如系統(tǒng)100、200或系統(tǒng)的組合也可執(zhí)行關(guān)聯(lián)過程800描述的上述操作。 在可選步驟802，接收一組為特定市場提議的、但可選的航班。例如，用戶可通過輸入如到達(dá)和出發(fā)時間的信息為市場指定多個提議的航班。在其它實(shí)現(xiàn)中，該信息已經(jīng)可由優(yōu)化模型可訪問，且不需輸入。在一些實(shí)現(xiàn)中，用戶可通過航空公司航路規(guī)劃調(diào)度優(yōu)化器702上的圖形用戶界面輸入此信息。 在步驟804中，確定是否接收可選航班的最小數(shù)量。如果接收到可選航班的最小數(shù)量，則該過程可繼續(xù)到步驟808。例如，用戶可選擇特定市場且指定許多用戶希望包括在優(yōu)化航班調(diào)度內(nèi)的可選航班數(shù)量。 一旦在航空公司航路規(guī)劃調(diào)度優(yōu)化器702處接收該信息，則優(yōu)化器702可執(zhí)行步驟808。 如果沒有接收最小數(shù)量(例如，在確定的時間周期之后或基于用戶的指示)，則該過程可繼續(xù)到步驟806。 在步驟806中，最小數(shù)量可被分配缺省值，比如為零。在優(yōu)化期間，零作為最小值的分配有效地從考慮中移除了該約束。在其它實(shí)現(xiàn)中，也可分配另一個缺省值，例如l等。在分配缺省值之后，該過程繼續(xù)到步驟808。 在步驟808中，確定是否已經(jīng)接收可選航班最大數(shù)量的指定。該步驟可以與上述的步驟804相似。如果沒有接收可選航班的最大數(shù)量，過程800可繼續(xù)到步驟810，其中缺省值分配為在航班調(diào)度中返回的航班的最大數(shù)量。在該示例中，缺省值設(shè)定為提議航班的最大數(shù)量，其有效地從優(yōu)化過程中移除了該約束。在可選航班的最大數(shù)量設(shè)置為缺省或者由用戶設(shè)定之后，該過程800可繼續(xù)到步驟812。 在步驟812中，可為優(yōu)化模型生成一個或多個約束。例如，列生成算法可在如上所述的方程式中插入接收的最小和/或最大可選航班。 在步驟814中，可以輸出至少包括可選航班的最小數(shù)量和至多包括可選航班的最大數(shù)量的優(yōu)化的航班集合。例如，當(dāng)遵守由約束方程式設(shè)定的固定約束時，列生成算法704可為調(diào)度問題生成優(yōu)化的解決方案。這些結(jié)果例如隨后可結(jié)合到航班調(diào)度中且被公布。
在其它實(shí)現(xiàn)中，使用懲罰項和適當(dāng)?shù)乃沙谥祦韺?shí)現(xiàn)可選航班的最小/最大數(shù)量。隨后，列生成算法可生成航班調(diào)度，該調(diào)度有利于但不需要包括可選航班的最大/最小數(shù) 圖9是計算機(jī)系統(tǒng)900的示意圖。根據(jù)一個實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)900可用于與前述任何計算機(jī)關(guān)聯(lián)描述的操作。系統(tǒng)900旨在包括各種形式的數(shù)字計算機(jī)，例如膝上型計算機(jī)、桌上型計算機(jī)、工作站、個人數(shù)字助理、服務(wù)器、刀片服務(wù)器、大型機(jī)和其它合適的計算機(jī)。系統(tǒng)900也可包括移動設(shè)備，例如個人數(shù)字助理、蜂窩電話、智能電話和其它相似的計算設(shè)備。另外該系統(tǒng)可包括便攜式存儲介質(zhì)，例如通用串行總線(USB)閃存驅(qū)動器。例如，該USB閃存驅(qū)動器可存儲操作系統(tǒng)和其它應(yīng)用。該USB閃存驅(qū)動器可包括輸入/輸出組件，例如可插入另一計算設(shè)備USB端口的無線發(fā)射器或USB連接器。 系統(tǒng)900包括處理器910、存儲器920、存儲設(shè)備930和輸入/輸出設(shè)備940。組件910、920、930和940的每一個使用系統(tǒng)總線950互連。處理器910能夠處理指令以在系統(tǒng)900內(nèi)執(zhí)行?？墒褂枚鄠€結(jié)構(gòu)中的任意結(jié)構(gòu)來設(shè)計該處理器。例如，處理器910可以是CISC(復(fù)雜指令集計算機(jī))處理器、RISC(精簡指令集計算機(jī))處理器、或MISC(最小指令集計算機(jī))處理器。 在一個實(shí)現(xiàn)中，該處理器910是單線程處理器。在另一個實(shí)現(xiàn)中，該處理器910是多線程處理器。該處理器910能夠處理存儲在存儲器920或存儲設(shè)備930中的指令，為輸入/輸出設(shè)備940上的用戶界面顯示圖形信息。 存儲器920存儲系統(tǒng)900內(nèi)的信息。在一個實(shí)現(xiàn)中，該存儲器920是計算機(jī)可讀介質(zhì)。在一個實(shí)現(xiàn)中，該存儲器920是易失性存儲器單元。在另一個實(shí)現(xiàn)中，該存儲器920是非易失性存儲器單元。 存儲設(shè)備930能夠為系統(tǒng)900提供大容量存儲。在一個實(shí)現(xiàn)中，該存儲設(shè)備930是計算機(jī)可讀介質(zhì)。在各種不同的實(shí)現(xiàn)中，該存儲設(shè)備930可以是軟盤設(shè)備、硬盤設(shè)備、光盤設(shè)備或帶設(shè)備。 輸入/輸出設(shè)備940為系統(tǒng)900提供輸入/輸出操作。在一個實(shí)現(xiàn)中，輸入/輸出設(shè)備940包括鍵盤和/或指示設(shè)備。在另一個實(shí)現(xiàn)中，輸入/輸出設(shè)備940包括顯示單元，用于顯示圖形用戶界面。 可以數(shù)字電子電路或計算機(jī)硬件、固件、軟件或它們的組合實(shí)現(xiàn)所述特征。設(shè)備可以以計算機(jī)程序產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)，該計算機(jī)程序產(chǎn)品有形地包含在信息載體中以供可編程處理器執(zhí)行，載體例如機(jī)器可讀存儲設(shè)備；方法步驟可通過執(zhí)行指令程序的可編程處理器執(zhí)行，以通過對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行操作來執(zhí)行所述實(shí)現(xiàn)的功能并產(chǎn)生輸出。在可編程系統(tǒng)上可執(zhí)行的一個或多個計算機(jī)程序中可有利地實(shí)現(xiàn)上述特征，可編程系統(tǒng)包括至少一個可編程處理器，其耦合以從數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)、至少一個輸入設(shè)備和至少一個輸出設(shè)備接收數(shù)據(jù)和指令，且傳送數(shù)據(jù)和指令到數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)、至少一個輸入設(shè)備和至少一個輸出設(shè)備。計算機(jī)程序是一組指令，可直接或間接地在計算機(jī)中使用以執(zhí)行某一活動或得到某一結(jié)果。計算機(jī)程序可以以任何形式的編程語言編寫，包括編譯的或解釋的語言，而且計算機(jī)程序可以以任何形式部署，包括作為獨(dú)立程序或作為模塊、組件、子例程或適于在計算環(huán)境中使用的其它單元。 用于執(zhí)行指令程序的適當(dāng)?shù)奶幚砥靼?，通過例子說明，通用的和專用微處理器兩者，任何類型計算機(jī)的單處理器或多處理器之一。 一般地，處理器將從只讀存儲器或隨機(jī)存取存儲器或兩者接收指令和數(shù)據(jù)。計算機(jī)基本的元件是用于執(zhí)行指令的處理器和用于存儲指令和數(shù)據(jù)的一個或多個存儲器。 一般地，計算機(jī)還將包括或操作地耦合以與一個或多個存儲數(shù)據(jù)文件的大容量存儲設(shè)備通信；這種設(shè)備包括盤，例如內(nèi)部硬盤和可移動盤；磁光盤；以及光盤。適于有形地包含計算機(jī)程序指令和數(shù)據(jù)的存儲設(shè)備包括全部形式的非易失性存儲器，通過例子說明，包括半導(dǎo)體存儲設(shè)備，例如EPR0M、 EEPROM和閃存設(shè)備；磁盤，例如內(nèi)部硬盤和可移動盤；磁光盤；和CD-ROM和DVD-ROM盤。處理器和存儲器可由ASIC(專用集成電路)補(bǔ)充或集成到ASIC中。 為提供與用戶進(jìn)行交互，特征可在計算機(jī)上實(shí)現(xiàn)，計算機(jī)具有顯示設(shè)備，顯示設(shè)備
如CRT(陰極射線管)或LCD(液晶顯示器)監(jiān)視器，其用于對用戶顯示信息，以及鍵盤和指
示設(shè)備，例如鼠標(biāo)或軌跡球，通過鍵盤和指示設(shè)備，用戶可提供對計算機(jī)的輸入。 特征可在計算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)，計算機(jī)系統(tǒng)包括后端組件，例如數(shù)據(jù)服務(wù)器，或包括
中間件組件，例如應(yīng)用服務(wù)器或因特網(wǎng)服務(wù)器，或包括前端組件，例如具有圖形用戶界面或
因特網(wǎng)瀏覽器的客戶端計算機(jī)，或是它們的組合。系統(tǒng)的各組件可通過數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)通信如通
信網(wǎng)絡(luò)的任何形式或任何介質(zhì)連接。通信網(wǎng)絡(luò)的例子包括局域網(wǎng)("LAN")、廣域網(wǎng)("WAN)、
點(diǎn)對點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)(具有ad-hoc或靜態(tài)成員)、網(wǎng)格計算基礎(chǔ)設(shè)施和因特網(wǎng)。 計算機(jī)系統(tǒng)可包括客戶端和服務(wù)器?？蛻舳撕头?wù)器一般彼此遠(yuǎn)離并且通常通過
如所述的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行交互?？蛻舳撕头?wù)器的關(guān)系取決于運(yùn)行在各自計算機(jī)上并且彼此具有
客戶端_服務(wù)器關(guān)系的計算機(jī)程序。 盡管在上面已經(jīng)詳細(xì)描述了幾個實(shí)現(xiàn)，但是其它修改也是可能的。例如，附圖中描述的邏輯流程不要求示出的特定順序或序列順序，以得到希望的結(jié)果。另外，可提供其它步驟，或從描述的流程中刪除一些步驟，并可向描述的系統(tǒng)添加其它組件，或從描述的系統(tǒng)中移除一些組件。因此，其它實(shí)現(xiàn)處于下列權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種用于對在生成航空器航路規(guī)劃中使用的優(yōu)化模型進(jìn)行修改的計算機(jī)生成的方法，所述方法包括接收可用于飛行航線的可選航班的數(shù)量Nm，所述航線包括在航站之間的一個或多個航段，其中可選航班包括未被航空公司預(yù)定用于強(qiáng)制包含在航空公司航班調(diào)度中的航班；接收飛行所述航線的所述可選航班的最小數(shù)量lm；接收飛行所述航線的所述可選航班的最大數(shù)量um；為優(yōu)化模型生成一個或多個約束，所述約束配置用于使得所述優(yōu)化模型有利于從飛行所述航線的所述Nm個可選航班中選擇至少lm個航班并且有利于選擇至多um個航班；使用所述優(yōu)化模型選擇所述Nm個可選航班的優(yōu)化子集，其中所述選擇基于所述一個或多個約束；以及輸出所述Nm個可選航班的所述優(yōu)化子集，以在所述航空公司航班調(diào)度中使用。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述一個或多個約束在所述優(yōu)化模型中表示待滿足 的等式，所述等式包括<formula>formula see original document page 2</formula>其中Bm表示在所有航線F中的可選航班的第m個子集，其中s是數(shù)字，表示可選航班 所有存在的子集，并且其中Sj是航班j的松馳變量，其中當(dāng)且僅當(dāng)航班j與飛行所述航班 的航空器不相關(guān)聯(lián)時SjX)。
3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述一個或多個約束使得所述優(yōu)化模型有利于在所 述優(yōu)化模型沒有選擇至少lm個所述可選航班時，通過將懲罰值與可選航班相關(guān)聯(lián)來選擇至 少lm個所述可選航班。
4. 如權(quán)利要求3所述的方法，其中所述懲罰值增加與在選擇所述優(yōu)化子集中使用的優(yōu) 化算法中的所述可選航班相關(guān)聯(lián)的成本。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述一個或多個約束使得所述優(yōu)化模型有利于在所 述優(yōu)化模型選擇多于um個航班時，通過將懲罰值與可選航班相關(guān)聯(lián)來選擇至多um個航班。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其中所述懲罰值增加與在選擇所述優(yōu)化子集中使用的優(yōu) 化算法中的所述可選航班相關(guān)聯(lián)的成本。
7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述優(yōu)化模型基于一個或多個優(yōu)化變量選擇所述優(yōu) 化子集。
8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述優(yōu)化變量包括與航班相關(guān)聯(lián)的操作成本、與所 述航班相關(guān)聯(lián)的利潤或與所述航班相關(guān)聯(lián)的航空器使用、或與所述航班相關(guān)聯(lián)的機(jī)組使 用。
9. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述優(yōu)化模型包括整數(shù)規(guī)劃算法，其使用列生成技 術(shù)執(zhí)行優(yōu)化。
10. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中基于最大化與飛行所述航線相關(guān)聯(lián)的收入來選擇 所述優(yōu)化子集。
11. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中基于最小化與飛行所述航線相關(guān)聯(lián)的成本來選擇 所述優(yōu)化子集。
12. 如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括接收第一輸入，所述第一輸入指示飛行一個或多個航線所需的多個強(qiáng)制航班。
13. 如權(quán)利要求12所述的方法，進(jìn)一步包括針對所述多個強(qiáng)制航班的每個接收第二輸入，所述第二輸入指示可用于且被允許飛行所述強(qiáng)制航班的多個航空器。
14. 如權(quán)利要求13所述的方法，進(jìn)一步包括針對所述多個強(qiáng)制航班的每個、用于所述 強(qiáng)制航班的多個航空器中的一個航空器，選擇所述優(yōu)化模型來根據(jù)指定的優(yōu)化變量執(zhí)行選 擇。
15. 如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括生成所述航空公司航班調(diào)度，所述航空公司 航班調(diào)度指示航空公司計劃哪個航班在時段上飛行，所述航空公司航班調(diào)度包括所述Nm個 可選航班的所述優(yōu)化子集。
16. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中接收的所述可選航班的最小數(shù)量lm包括沒有用戶 輸入時提供的缺省值。
17. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中接收的所述可選航班的最大數(shù)量um包括沒有用戶 輸入時提供的缺省值。
18. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中接收的所述可選航班的最小數(shù)量lm或接收的所述 可選航班的最大數(shù)量um基于來自于用戶的輸入。
19. 一種有形地體現(xiàn)在計算機(jī)可讀存儲設(shè)備中的計算機(jī)程序產(chǎn)品，該計算機(jī)程序產(chǎn)品 包括指令，當(dāng)指令被執(zhí)行時，執(zhí)行對在生成航空器航路規(guī)劃中使用的優(yōu)化模型進(jìn)行修改的 操作，所述操作包括接收可用于飛行航線的可選航班的數(shù)量Nm，所述航線包括在航站之間的一個或多個航 段，其中可選航班包括未被航空公司預(yù)定用于強(qiáng)制包含在航空公司航班調(diào)度中的航班；接收飛行所述航線的所述可選航班的最小數(shù)量lm或接收飛行所述航線的所述可選航 班的最大數(shù)量um;為優(yōu)化模型生成一個或多個約束，所述約束使得所述優(yōu)化模型有利于從飛行所述航線 的所述可選航班中選擇至少lm個航班或有利于選擇至多um個航班；以及輸出所述優(yōu)化模型，所述優(yōu)化模型包括用于在確定包括所述航線的優(yōu)化航線集合中使 用的生成的一個或多個約束。
20. —種用于生成航班調(diào)度的系統(tǒng)，包括一個接口，用于接收可用于飛行包括航站之間的一個或多個航段的航線的可選航班的數(shù)量Nm，其中可選航班包括未被航空公司預(yù)定用于強(qiáng)制包含在航空公司航班調(diào)度中的航 班，以及用于接收飛行所述航線的所述可選航班的最小數(shù)量lm，并且用于接收飛行所述航線的所述可選航班的最大數(shù)量Um ;以及優(yōu)化模型，用于生成一個或多個約束，所述約束配置用于使得所述優(yōu)化模型有利于從飛行所述航線的所述Nm個可選航班中選擇至少lm個航班并且有利于選擇至多um個航班， 以及用于基于所述一個或多個約束來選擇所述Nm個可選航班的優(yōu)化子集，并且用于輸出用 于在航空公司航班調(diào)度中使用的所述Nm個可選航班的所述優(yōu)化子集。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于可選航班的航班調(diào)度約束。本說明書的主題可實(shí)現(xiàn)為除其他之外的一種包括接收可用于飛行航線的可選航班數(shù)量Nm的方法。該方法還包括接收飛行所述航線的所述可選航班的最小數(shù)量lm，接收飛行所述航線的所述可選航班的最大數(shù)量um，并且為優(yōu)化模型生成一個或多個約束，該約束配置為使得該優(yōu)化模型有利于從飛行所述航線的Nm個可選航班中至少選擇lm個航班以及有利于選擇至多um個航班。該方法包括使用所述優(yōu)化模型選擇所述Nm個可選航班的優(yōu)化子集，其中所述選擇基于所述一個或多個約束。
文檔編號G06Q10/00GK101714237SQ20091024680
公開日2010年5月26日 申請日期2009年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月1日
發(fā)明者J·帕克恩, S·H·史密斯 申請人:埃森哲環(huán)球服務(wù)有限公司