關(guān)于航班延誤問題的研究報(bào)告論文

1、-關(guān)于航班延誤問題的研究本文 遲景升 江銘臣 世位摘要隨著經(jīng)濟(jì)的快速開展，航空效勞業(yè)也得到了極大的開展。但是從當(dāng)前實(shí)際來(lái)看，航班誤點(diǎn)已經(jīng)成為航空效勞中的“家常便飯，中國(guó)民航的航班延誤問題已成為行業(yè)性公共問題，引起了全社會(huì)廣泛和持久的關(guān)注，如何有效的降低航班延誤已經(jīng)成為航空效勞亟需改進(jìn)的一大問題。要治理航班延誤，必須找到航班延誤的真正根源。近年來(lái)，圍繞航班延誤問題，無(wú)論是行業(yè)管理部門，還是具體的效勞企業(yè)與組織，都做出了極大的努力，也取得了一定的成效。但在實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)效勞中，仍然存在著諸多的問題。因此，對(duì)于航班延誤治理的系統(tǒng)性，我們或許需要做出更深入的思考，或是尋找更加有效的治理思路或措施。本文嘗試從

2、航班延誤涉及的核心問題入手，通過多方面多渠道獲取有關(guān)航班延誤的數(shù)據(jù)，并利用科學(xué)有效的數(shù)學(xué)方法找出航班延誤問題的關(guān)鍵，進(jìn)一步探討航班延誤治理路徑的有效性及具體的措施。我們參考排隊(duì)模型對(duì)飛機(jī)排隊(duì)降落建立了模型。我們利用與排隊(duì)M/M/c模型一樣的方法，建立飛機(jī)降落單位時(shí)間費(fèi)用與跑道數(shù)目的關(guān)系。在模型中我們假定飛機(jī)數(shù)目無(wú)限，在一定時(shí)間飛機(jī)到達(dá)是穩(wěn)定的，飛機(jī)到達(dá)間隔時(shí)間和飛機(jī)降落所需時(shí)間均服從負(fù)指數(shù)分布。然后先利用遞推關(guān)系，求得平均隊(duì)長(zhǎng)的表達(dá)式，再構(gòu)建單位時(shí)間費(fèi)用與跑道數(shù)目的函數(shù)，通過求解單位時(shí)間費(fèi)用的最小值，來(lái)獲得最正確跑道數(shù)目，間接到達(dá)減少排隊(duì)時(shí)間，從而減少航班延誤的可能。關(guān)鍵詞：航班延誤；核心問題

3、；治理方法；排隊(duì)模型一問題重述南華早報(bào)網(wǎng)根據(jù)flightstats. 的統(tǒng)計(jì)稱：中國(guó)的航班延誤最嚴(yán)重，國(guó)際上航班延誤最嚴(yán)重的10個(gè)機(jī)場(chǎng)中，中國(guó)占了7個(gè)。其中包括浦東、虹橋、國(guó)際、蕭山、白云、寶安、雙流等機(jī)場(chǎng)。請(qǐng)自行收集數(shù)據(jù)并研究以下問題：（1） 上述結(jié)論是否正確.（2） 我國(guó)航班延誤的主要原因是什么.（3） 有什么改進(jìn)措施.二問題分析1.問題一航班延誤是指航班降落時(shí)間比方案降落時(shí)間航班時(shí)刻表上的時(shí)間延遲30分鐘以上或航班取消的情況。此問題要求我們統(tǒng)計(jì)國(guó)國(guó)際航班延誤數(shù)據(jù)，進(jìn)展合理地整合處理。對(duì)于數(shù)據(jù)的處理我們分為以下四個(gè)方面：（1） 數(shù)據(jù)的采集。我們應(yīng)綜合利用線上線下資源，比方在線查閱國(guó)外各大航

4、空公司的網(wǎng)頁(yè)和一些主要統(tǒng)計(jì)部門的相關(guān)信息，得到關(guān)于年度航班延誤的一些統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)；線下可通過查閱報(bào)刊等途徑來(lái)獲取機(jī)場(chǎng)航班延誤情況的數(shù)據(jù)。（2） 數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)。數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)可以分為多個(gè)指標(biāo)來(lái)進(jìn)展，這些指標(biāo)包括機(jī)場(chǎng)所發(fā)航班數(shù)，航班類型，客流量，航班延誤數(shù)和航班延誤率等。另外，對(duì)于數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)不應(yīng)按照單一指標(biāo)來(lái)進(jìn)展，可以把所獲得數(shù)據(jù)進(jìn)展多維度的統(tǒng)計(jì)歸類。假設(shè)大樣本資料或服從正態(tài)分布，并且方差齊性，則作完全隨機(jī)的方差分析。如果方差分析的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)為有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，則進(jìn)一步作統(tǒng)計(jì)分析：選擇適宜的方法如：LSD檢驗(yàn)，Bonferroni檢驗(yàn)等進(jìn)展兩兩比較；如果小樣本的偏態(tài)分布資料或方差不齊，則作Kruskal 

5、;Wallis的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)。如果Kruskal Wallis的統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)為有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，則進(jìn)一步作統(tǒng)計(jì)分析：選擇適宜的方法如：用成組的Wilco*on秩和檢驗(yàn)，但用Bonferroni方法校正P值等進(jìn)展兩兩比較。（3） 數(shù)據(jù)的篩選。由于數(shù)據(jù)來(lái)源是多渠道多方面的，所以得到的數(shù)據(jù)的可靠性也存在一定的問題，所以應(yīng)對(duì)統(tǒng)計(jì)好的數(shù)據(jù)進(jìn)展比對(duì)篩選，綜合各方面因素，找出可靠性最高的數(shù)據(jù)。（4） 數(shù)據(jù)分析。根據(jù)前面幾步得到的數(shù)據(jù)，與問題結(jié)論所涉區(qū)間進(jìn)展比對(duì)，得出結(jié)論。2.問題二隨著我國(guó)航空運(yùn)輸量迅猛增長(zhǎng)，航班延誤已成為制約航空業(yè)開展的一個(gè)痼疾。由于航空運(yùn)輸?shù)奶厥庑裕w機(jī)在空中飛行,要受諸多因素的限制和影響,在有限的

6、空間、有限的時(shí)間和有限的條件下起飛、降落和飛行，對(duì)天氣、航空管制、機(jī)場(chǎng)設(shè)施、航空器調(diào)度和航空公司飛行方案等條件要求很高，飛機(jī)晚點(diǎn)或延遲就不是一個(gè)隨機(jī)和偶然的現(xiàn)象，航班延誤也就成為世界民航業(yè)的痼疾。2007年以來(lái)，我國(guó)航班延誤問題不斷加劇。一是全行業(yè)航班正常率呈現(xiàn)連年下滑的態(tài)勢(shì) 2021年航班正常率降至75.6%，2021年，在民航總局出臺(tái)了一系列治理航班延誤政策措施后，航班正常率也僅到達(dá)77.9%，以致航班延誤的絕對(duì)數(shù)量和遭遇航班延誤的旅客人次急劇攀升。二是航班延誤的時(shí)間也在不斷的加長(zhǎng)。2021年，國(guó)航班平均延誤約1小時(shí)，民航治理航班延誤、提高正點(diǎn)率的腳步從未停歇，但航班延誤的現(xiàn)象不但沒有消除

7、反而有增長(zhǎng)趨勢(shì)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)的航班延誤率在20%左右，比興旺國(guó)家的航班延誤率高，那為什么航班延誤率一直居高不下呢，航班延誤原因的特殊性所造成的原因占了很大的比例。對(duì)于航班延誤的原因的探討，已有不少的研究，我們可以從以下四方面進(jìn)展探討：（1） 我們可以從一些優(yōu)秀的研究中以及從航空行業(yè)發(fā)布的消息中找出造成延誤的各種原因；（2） 綜合我們上一問題中得到的數(shù)據(jù)，按照一定的數(shù)學(xué)方法將各種原因造成的延誤的比率計(jì)算出來(lái)，得到他們所占的權(quán)重，可以知道各種原因?qū)桨嘌诱`的影響；（3） 將原因進(jìn)展分類匯總，分門別類（4） 探討各個(gè)原因形成的更深層次的更根本的原因，最后得出結(jié)論。3.問題三隨著我國(guó)航班運(yùn)輸量的快

8、速增長(zhǎng),我國(guó)航班延誤情況也在惡化，其特點(diǎn)是延誤頻次高、時(shí)間久、糾紛多、矛盾劇烈。當(dāng)出現(xiàn)航班延誤、取消等情況時(shí),遭到越來(lái)越多的旅客質(zhì)疑,更有旅客采取不理性方式與航空公司進(jìn)展交涉,局部航班甚至延誤4小時(shí)以上因航班延誤后，民航效勞企業(yè)不能提供及時(shí)告知信息協(xié)助改乘和正常延誤賠償?shù)刃谘a(bǔ)救，引發(fā)了許多航空效勞糾紛，有的甚至升級(jí)為旅客占機(jī)罷機(jī)、堵塞登機(jī)口沖擊安檢通道等群體性事件，導(dǎo)致航班延誤率不降反升。2021年67月，首都機(jī)場(chǎng)因航班延誤引發(fā)的警情高達(dá)253起，同比上升166.3%，航班延誤不但造成運(yùn)輸效勞資源浪費(fèi)，嚴(yán)重?fù)p害消費(fèi)者和運(yùn)輸企業(yè)的利益，而且對(duì)社會(huì)公共秩序和空港平安也構(gòu)成相當(dāng)大的影響，因此，航班

9、延誤問題已經(jīng)成為政府企業(yè)民航管理部門民航研究者和旅客越來(lái)越關(guān)心的問題和全社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)，也是世界民航開展迫切需要解決的重大課題。這個(gè)問題要求我們給出改進(jìn)措施，即給出減少航班延誤的方案。對(duì)于航班延誤的快速回復(fù)方面的研究，國(guó)國(guó)外都取得不少豐碩成果。國(guó)主要是借鑒國(guó)外已有的成果，結(jié)合我國(guó)航班延誤獨(dú)有特征，討論航班延誤快速恢復(fù)和影響最小化。如丁建立等2021考慮了航班延誤的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)影響，提出了航班延誤的混合粒子群算法；艷紅等2021的航班延誤免疫遺傳算法等，都對(duì)航班延誤快速回復(fù)提供了新思路。而本文通過對(duì)飛機(jī)降落過程，構(gòu)建排隊(duì)模型，在飛機(jī)降落本錢最小的情況下，減少航班延誤的可能。符號(hào)約定c跑道數(shù)量單

10、位時(shí)間有一架飛機(jī)到達(dá)的概率單位時(shí)間單條跑道能降落的飛機(jī)數(shù)Pn跑道上有n架飛機(jī)的概率/Lq在隊(duì)列中等待降落的平均飛機(jī)數(shù)Ls在系統(tǒng)中的平均飛機(jī)數(shù)Cs´每條跑道單位時(shí)間的養(yǎng)護(hù)本錢Cw1每架飛機(jī)單位時(shí)間耗油費(fèi)Cw2每架飛機(jī)單位時(shí)間租賃折損費(fèi)用Cw3每架飛機(jī)單位時(shí)間飛行費(fèi)用Cw每架飛機(jī)在系統(tǒng)停留單位時(shí)間的費(fèi)用(Cw=Cw1+Cw2+Cw3)z單位時(shí)間的總費(fèi)用跑道養(yǎng)護(hù)本錢與飛機(jī)等待降落費(fèi)用之和的期望值四問題的解答和模型建立與求解1.問題一1數(shù)據(jù)的采集對(duì)于國(guó)數(shù)據(jù)的采集，我們通過各機(jī)場(chǎng)發(fā)布數(shù)據(jù)、民航總局發(fā)布數(shù)據(jù)和行業(yè)部發(fā)布數(shù)據(jù)等三方面獲取國(guó)各大機(jī)場(chǎng)航班延誤數(shù)據(jù)，防止從單一渠道獲取數(shù)據(jù)的偶然性和不可靠

11、性。對(duì)于國(guó)外數(shù)據(jù)的采集，我們通過國(guó)發(fā)布的國(guó)外航班延誤數(shù)據(jù)以及國(guó)外數(shù)據(jù)比照、國(guó)外各大主要機(jī)場(chǎng)發(fā)布數(shù)據(jù)等途徑來(lái)獲取國(guó)外局部的數(shù)據(jù)。2數(shù)據(jù)的處理通過對(duì)采集到的國(guó)國(guó)際延誤數(shù)據(jù)進(jìn)展合理的整合、處理及比照，我們得到下表的數(shù)據(jù)，且該數(shù)據(jù)可靠性較其他渠道獲取數(shù)據(jù)高。下表為2021年全球374個(gè)機(jī)場(chǎng)全年延誤情況統(tǒng)計(jì)。數(shù)據(jù)來(lái)源：.flightstats./從表中可以看出國(guó)際上航班延誤最嚴(yán)重的10個(gè)機(jī)場(chǎng)中，中國(guó)占了9個(gè)，并非題目中所說(shuō)的七個(gè)，所以原題中的論述是錯(cuò)誤的問題二通過借鑒之前優(yōu)秀的研究成果，我們總結(jié)出造成航班延誤的原因如下 1承運(yùn)人原因?qū)е碌暮桨嘌诱`根本上占到航班總量的40%左右,是航班延誤的主要原因之一。

12、造成航班不正常的可歸責(zé)于承運(yùn)人的原因有:飛機(jī)調(diào)配、飛機(jī)晚到、機(jī)械故障、機(jī)供品餐食配備、機(jī)組、商務(wù)、航班方案等。 2非承運(yùn)人原因。比方天氣、空域資源緊、空通管制、軍事活動(dòng)影響、機(jī)場(chǎng)保障原因、旅客自身原因、自然災(zāi)害等不可抗力等。其中天氣這種自然不可抗拒的因素,是導(dǎo)致航班延誤的主要原因之一。通過查閱數(shù)據(jù)，我們得到如下的表格和餅圖：以上數(shù)據(jù)來(lái)源：中國(guó)民用航空局其中，“航空公司原因主要包括飛機(jī)晚到、調(diào)配原因、機(jī)械故障及空勤人員操作延誤等，而其中飛機(jī)晚到是最重要的原因?！傲髁吭蛑父鶕?jù)航路和機(jī)場(chǎng)的地形、天氣特點(diǎn)、通訊導(dǎo)航和雷達(dá)設(shè)備等條件，以及管制員的技術(shù)水平和有關(guān)管制間隔的規(guī)定，對(duì)*條航路、*個(gè)機(jī)場(chǎng)在同一

13、時(shí)間所容納飛機(jī)架數(shù)加以限制。 從以上數(shù)據(jù)中可以看出，導(dǎo)致航班延誤的主要原因有航空公司自身原因、流量原因、天氣原因等，但是，這些原因有時(shí)單獨(dú)作用，有時(shí)又相互穿插，相互影響，最終對(duì)航班的正常運(yùn)行帶來(lái)不好的影響。究其根本，隨著我們社會(huì)與科技的開展，人們對(duì)航空運(yùn)輸業(yè)的需求量不斷增加，導(dǎo)致的運(yùn)輸量的快速增長(zhǎng)和可使用空域資源嚴(yán)重缺乏的矛盾成為影響航班延誤的最根本原因。問題三1.模型假設(shè)：1飛機(jī)數(shù)量是無(wú)限的，飛機(jī)單個(gè)到來(lái)，相互獨(dú)立。一定時(shí)間的到達(dá)數(shù)服從泊松分布，到達(dá)過程是平穩(wěn)的。2飛機(jī)排成單隊(duì)，對(duì)隊(duì)長(zhǎng)沒有限制，先到先落。3各飛機(jī)的降落時(shí)間是相互獨(dú)立的，服從一樣的負(fù)指數(shù)分布。4到達(dá)間隔時(shí)間和降落時(shí)間是相互獨(dú)立

14、的，且到達(dá)間隔時(shí)間服從負(fù)指數(shù)分布。各跑道工作是相互獨(dú)立的，且平均效勞率一樣。2.模型建立：本文通過飛機(jī)降落排隊(duì)M/M/c模型，構(gòu)造排隊(duì)時(shí)間本錢的目標(biāo)函數(shù)，求得最正確跑道數(shù)量，使得在使排隊(duì)時(shí)間本錢最小的情況下，減少排隊(duì)時(shí)間，從而減少航班延誤的可能。1平均隊(duì)長(zhǎng)Ls的計(jì)算 在分析該排隊(duì)系統(tǒng)時(shí)，從狀態(tài)間的轉(zhuǎn)移關(guān)系開場(chǎng)，見圖1.1?？紤]狀態(tài)n轉(zhuǎn)移到狀態(tài)n-1的情況。當(dāng)nc時(shí)，狀態(tài)轉(zhuǎn)移率為nPn：當(dāng)n>c時(shí)，因?yàn)橹挥衏個(gè)跑道，最多有c個(gè)飛機(jī)在降落，n-c個(gè)飛機(jī)在等候，因此此時(shí)狀態(tài)轉(zhuǎn)移率應(yīng)為cPn。圖1.1由圖1.1可得用遞推法解上述差分方程，可求得狀態(tài)概率：系統(tǒng)的運(yùn)行指標(biāo)求得如下：平均隊(duì)長(zhǎng)2構(gòu)造目標(biāo)

15、函數(shù)：3.模型求解：因?yàn)镃s´和Cw都是給定常值，唯一可能變動(dòng)的是跑道數(shù)c,所以z是c的函數(shù)z(c)。現(xiàn)在求最優(yōu)解c*使得z(c*)最小。因?yàn)閏只取整數(shù)值，z(c)不是連續(xù)變量函數(shù)，所以不能用經(jīng)典的微分法。我們采用邊際分析法(Marginal Analysis)，根據(jù)z(c*)是最小的特點(diǎn)，我們有將目標(biāo)函數(shù)代入，得上式簡(jiǎn)化后有Ls代入得在實(shí)際問題中，給c一個(gè)適宜的上界M，在1 c M中解得假設(shè)干滿足上式的c，使得z最小的c，即為c*。5 模型評(píng)價(jià)本文構(gòu)造的飛機(jī)降落排隊(duì)模型，從最小化飛機(jī)單位時(shí)間排隊(duì)本錢出發(fā)，減少飛機(jī)排隊(duì)時(shí)間，從而減少航班延誤的可能。從一個(gè)機(jī)場(chǎng)可能實(shí)行的方向，找到了一種減少航班延誤的方案。另一方面，本文的