1.1课题背景、目的及意义

一直以来，飞机的安全飞行是民航业发展最重要的问题之一，特别是在特殊天气条件下飞机的安全运行是必须考虑的重要因素。在冬季冰雪天气时，飞机机身和机翼会积压一层薄冰或霜雪类结晶，这会对飞机的空气动力性能、飞机操纵面平衡等方面产生一系列影响，严重时可能会造成机毁人亡的惨剧。同时，飞机除冰工作也是造成冰雪天气枢纽机场航班大面积延误的直接或间接原因之一。在目前大多数大型机场为提高效率而采用集中除冰方式的情况下，飞机除冰过程的运行调度和规划问题是影响机场飞机除冰效率的的关键。

目前国内大多数机场中，航班到指定除冰坪的分配由除冰指挥员完成。当某个时间段，航班比较密集的时候，除冰指挥员需要统筹安排航班的除冰计划、除冰坪的分配，保证航班都能够正常起飞。但是人为即时分配，难免会存在失误，并且在有特殊情况，比如存在航班延误、除冰航班太密集等情况下，除冰分配员在高压情况下，短时间内不一定能够做出好的除冰坪分配计划，有可能会导致更多的航班延误。因此我们希望以新疆乌鲁木齐机场为例提供一个模型，能够在正常情况下自动完成除冰坪的分配工作，在特殊情况下，能够给出比较好的解决方案，协助除冰分配员的工作。不仅能够降低除冰分配员的工作强度，更能对机场除冰工作整体效率有所优化和提高，减少因除冰工作导致的航班延误率。

1.2国内外研究现状

目前，对于机场除冰问题的研究，国内外都处于起步阶段。对于此类问题的研究大致可分为三个类型，第一类是针对机场除冰液的研究，研究新型的除冰液，提高除冰效果，延长除冰时间等。

第二类是针对除冰车辆调度的研究，即如何安排除冰车以保证添加除冰液的次数最少，同时能满足所有的除冰需求，尽量减少除冰时间。Anna Norin等人将GRASP（自适应随机搜索贪心算法）应用到除冰车辆调度过程中，将机场除冰问题定义为路径优化问题；石旭东等人将遗传算法引入到除冰车辆的优化调度中；而陈鑫等人通过改进的蚁群算法对其进行优化求解，提高大型机场的除冰作业效率。

第三类则是针对航班调度的，致力于保证各个航空公司公平竞争的前提下，提高机场的整体效率。中国民航大学的邢志伟教授及他的学生们对此做出了很大的贡献，他们先后在多Agent飞机地面除冰调度模型的基础上，加以博弈论N人合作博弈的思想、多服务台排队理论和可拓理论等，提出了协商条件下飞机除冰地面调度规则、多除冰坪多队列等待机制排队模型和HPFSamp;MD算法等不同的调度方法。

而本项目希望在第三类研究方向上做出贡献，对航班进行除冰坪分配这一问题从另一个角度去考虑，首先想办法建立非线性规划模型，并用启发式方法进行求解，从而获得比较优化的调度方案。

2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容及目标

根据新疆乌鲁木齐机场的实际情况和数据，对机场地面集中除冰调度问题进行建模，并通过计算机求解以得到优化的调度方案，减少因除冰工作导致的航班延误率。