3-3-5- رقابت استعماری………………………………………………………………………… 43

3-3-6- سقوط امپراطوری­های ضعیف………………………………………………………. 46

3-3-7- همگرایی……………………………………………………………………………….. 46

3-4- الگوریتم رقابت استعماری اصلاحی……………………………………………….. 48

3-5- الگوریتم های ترکیبی بکار رفته…………………………………………………… 51

4- ارزیابی سیستم…………………………………………………………………………….. 53

4-1- مقدمه…………………………………………………………………………………….. 54

4-2- مدل سازی روش پیشنهادی……………………………………………………….. 55

4-3- ارزیابی راه­کار پیشنهادی……………………………………………………………. 56

4-4- مسائل مورد مقایسه…………………………………………………………………. 59

4-4-1- مقایسه نتایج پروازهای ورودی و خروجی به تعداد 15…………………. 59

4-4-2- مقایسه نتایج پروازهای ورودی و خروجی به تعداد 20……………….. 61

4-4-3- مقایسه نتایج پروازهای ورودی و خروجی به تعداد 25………………. 62

5- نتیجه­گیری و ارائه پیشنهاد ها……………………………………………………. 64

5-1- جنبه نوآوری…………………………………………………………………………… 65

5-2- نتیجه مقایسه نتایج…………………………………………………………….. 65

5-3- پیشنهاد ها……………………………………………………………………………. 66

6- مراجع ………………………………………………………………………………….67

چکیده:

مدیریت ترافیک هوایی یکی از مشاغل حساس و پراسترس است که همه روزه با مشکلات و موانع مختلفی روبه­رو می­شود و مسأله توالی هواپیما (Aircraft Sequencing Problem) یکی از مهم­ترین مسائلی است که این روزها در حوزه کاری مراقبت پرواز (Air Traffic Control) به آن پرداخته می­شود.

مسأله توالی هواپیما یك مسأله NP-سخت است، الگوریتم­های دقیق كارایی خود را بر روی این مسأله در ابعاد بالا از دست می­دهند و نمی­توانند به جواب بهینه در یک زمان قابل قبول دست یابند؛ درنتیجه امروزه برای حل این­گونه مسائل از الگوریتم­های ابتكاری و فرا ابتكاری استفاده می­شود.

در این پایان نامه سعی شده با تلفیق الگوریتم ERT(Earliest Ready Time) جهت انتخاب بهترین هواپیمای آماده عملیات با الگوریتم استعماری اصلاحی که از روش نزدیک­ترین همسایه تصادفی برای تابع جذب در کنار روش بهبود­دهنده سه­نقطه­ای برای تابع انقلاب استفاده کرده، روش جدیدی در حل مسأله توالی هواپیما ارائه شود. نتایج حاصل از پیاده سازی این الگوریتم نشان می­دهد که در مقایسه با سایر الگوریتم­ها از کارایی بالایی برخوردار است.

فصل اول: مقدمه طرح پیشنهادی

1-1- مقدمه

یکی از موضوعات موردتوجه در صنعت هوانوردی، مبحث برنامه­ریزی فرود هواپیماهای ورودی به فرودگاه است. با ورود هواپیماهای مختلف به محدوده­ی راداری فرودگاه، مراقبین پرواز در برج مراقبت باید ترتیب فرود هواپیماهایی که در آن لحظه در آسمان فرودگاه در حال پرواز هستند را مشخص نمایند. برای اختصاص چنین ترتیب فرودی محدودیت­های مختلفی موردتوجه قرار­می­گیرد که از آن جمله می توان به محدودیت جداسازی دو هواپیما اشاره نمود. این محدودیت از دیدگاه مباحث آئرودینامیک اهمیت زیادی دارد و در صورت عدم رعایت آن امکان بروز حادثه برای هواپیماهای متوالی وجود دارد.

مهم­ترین نتیجه­ی موردنظر برنامه­ریزی فرود هواپیماها، کمینه کردن تأخیرها است که از ایجاد هزینه­ی سوخت اضافه برای هواپیماها و همین طور ایجاد نارضایتی مسافران جلوگیری می کند. ازآنجایی که هزینه­های مربوط به سوخت ناوگان پروازی درصد قابل توجهی از هزینه­های شرکت های هواپیمایی را شامل می­شود، برنامه­ریزی فرود هواپیماها موردتوجه شرکت های هواپیمایی و همچنین شرکت های فرودگاهی قرارگرفته است. همین امر باعث شده است که اغلب فرودگاه­هایی که عملکرد بهتری در خصوص مدیریت ترافیک پروازی دارند، توجه شرکت های هواپیمایی بیشتری را به خود جلب کنند. از سوی دیگر، در صورت دستیابی به عملکردی مناسب در مدیریت ترافیک پروازها، شرکت های فرودگاهی این امکان را خواهند داشت که در بازه زمانی ثابت، پذیرای تعداد بیشتری از هواپیما باشند.

شرکت های فرودگاهی بخشی از درآمد خود را از هزینه­ی اجاره­ی جایگاه پارک[1] به دست می­آورند. هزینه­ی جایگاه­های پارک، بسته به امکانات آن، متغیر است. امکاناتی نظیر برق زمینی[2] و یا ورودی­های مسافری[3] در قیمت جایگاه پارک تأثیرگذار هستند. در تمامی فرودگاه­های جهان دو نوع جایگاه پارک موجود است. جایگاه پارک با ورودی مسافر و جایگاه پارک دور از سالن[4]. جایگاه پارک با ورودی مسافر یا بانام دیگر جایگاه پارک با خرطومی اتصال، جایگاه های پارکی هستند که مسافرین یک هواپیما بدون نیاز به ورود به محوطه فرودگاه به طور مستقیم با استفاده از یک راهرو (خرطومی اتصال) به هواپیما وارد و یا از آن خارج می­شوند.

نیاز به ورود به محوطه فرودگاه به طور مستقیم با استفاده از یک راهرو (خرطومی اتصال) به هواپیما وارد و یا از آن خارج می­شوند؛ اما هواپیماهای واقع در جایگاه پارک دو از سالن، برای مسافر گیری و یا پیاده کردن مسافران خود نیاز به سرویس اتوبوس[5] دارند. از بین این دو نوع جایگاه، جایگاه پارک با ورودی مسافر دارای قیمت بالاتری است. قیمت این جایگاه­ها بدین صورت محاسبه می­شود که به ازای هر مسافری که از یک هواپیما از ورودی مسافری استفاده می کند مبلغی ثابت از خط هواپیمایی مربوطه دریافت می­شود که قیمت سرویس اتوبوس در مقابل آن ناچیز است. علی­رغم قیمت بالاتر جایگاه پارک با ورودی مسافر، شرکت های هواپیمایی برای کسب رضایت بیشتر مسافران خود ترجیح می­دهند تا هواپیماهایشان به جایگاه پارک با ورودی مسافر تخصیص پیدا کند. جایگاه پارک با ورودی مسافر دارای یک مزیت ایمنی نیز هست، با استفاده مسافرین از ورودی مسافر دیگر خطرات ناشی از حضور مسافران در محوطه فرودگاه وجود ندارد و از ایجاد اتفاقات مختلف جلوگیری می­شود.

با توجه به اینکه در هنگام عقد قرارداد خطوط هواپیمایی با فرودگاه­ها، خطوط هواپیمایی نمی­توانند در مورد نوع جایگاه پارک خود شرایطی را اعلام کنند و نوع جایگاه پارک یک هواپیما بر عهده ی کنترلر فرودگاه در لحظه­ی فرود هواپیما است؛ بنابراین در صورت برنامه­ریزی صحیح می توان هواپیماهای بیشتری را به جایگاه­های پارک با ورودی مسافری اختصاص داد و از این طریق به افزایش درآمد فرودگاه کمک کرد.

با توجه به مطالب بیان شده، مدیریت فرودگاه­ها برای جذب شرکت های هواپیمایی و همین طور بالا بردن درآمد خود باید بتوانند توازنی بین دو موضوع کنترل ترافیک هواپیماهای ورودی (توالی فرود هواپیماها) و تخصیص هواپیماها به ورودی­های مسافری ایجاد کنند تا بتوانند علاوه برافزایش درآمد خود، مشتریان خود (شرکت های هواپیمایی) را راضی نگه دارند؛ اما تنها مشکل در این زمینه وابستگی بسیار زیاد این دو مسأله به یکدیگر است. بدین معنا که هواپیماها به محض فرود در فرودگاه باید جایگاه پارکی به آن ها تخصیص یابد و آن جایگاه پارک باید در لحظه­ی فرود هواپیما مذکور خالی وآماده به خدمت­دهی باشد.