第十五届“华为杯”中国研究生数学建模竞赛—F题.zip

机场新增卫星厅对中转旅客影响的评估方法
一．背景介绍
由于旅行业的快速发展，某航空公司在某机场的现有航站楼T的旅客流量已达饱和状态，为了应对未来的发展，现正增设卫星厅S。但引入卫星厅后，虽然可以缓解原有航站楼登机口不足的压力，对中转旅客的航班衔接显然具有一定的负面影响。本题希望参赛选手建立数学模型，优化分配登机口，分析中转旅客的换乘紧张程度，为航空公司航班规划的调整提供参考依据。
飞机在机场廊桥（登机口）的一次停靠通常由一对航班（到达航班和出发航班，也叫“转场”）来标识，如下图所示。航班-登机口分配就是把这样的航班对分配到合适的登机口。所谓的中转旅客就是从到达航班换乘到由同一架或不同架飞机执行的出发航班的旅客。
登机口停靠
巡航
巡航
降落
爬升
滑行
滑行
到达航班
出发航班
航班及其停靠示意图
转场
到达时刻
出发时刻
单纯的航班-登机口的优化分配问题已经被很好地解决[1]，Sabre Airline Solutions® 有非常成熟的产品满足航空公司和机场地勤服务公司的需求。但在优化分配登机口的同时考虑最小化旅客行走时间，学界研究有限，市场上产品一般也不具备此一功能。
注：本赛题取材于中国东方航空公司和上海浦东国际机场，但对数据进行了适当修改。
二．问题描述
1．机场布局：航站楼T和卫星厅S的布局设计如下图所示。T具有完整的国际机场航站功能，包括出发、到达、出入境和候机。卫星厅S是航站楼T的延伸，可以候机，没有出入境功能。为叙述方便起见，我们统称航站楼T和卫星厅S为终端厅。
T和S之间有捷运线相通，可以快速往来运送国内、国际旅客。假定旅客无需等待，随时可以发车，单程一次需要8分钟。
航站楼T有28个登机口，卫星厅S有41个登机口。其配置见数据部分。
Tram Line
卫星厅S
航站楼T
捷运站
捷运站
卫星厅S相对于航站楼T示意图
2．登机口分配：登机口属于固定机位，配置有相应的设备，方便飞机停靠时的各种技术操作。航班-登机口的分配需要考虑如下规则：
T和S的所有登机口统筹规划分配；
每个登机口的国内/国际、到达/出发、宽体机/ 窄体机等功能属性事先给定，不能改变，具体配置详见数据部分。飞机转场计划（见数据部分）里的航班只能分配到与之属性相吻合的登机口；
每架飞机转场的到达和出发两个航班必须分配在同一登机口进行，其间不能挪移别处；
分配在同一登机口的两飞机之间的空挡间隔时间必须大于等于45分钟；
机场另有简易临时机位，供分配不到固定登机口的飞机停靠。假定临时机位数量无限制。
注：本题数据中使用到的宽窄飞机型号分别有：
宽体机（Wide-body）：332, 333, 33E, 33H, 33L, 773
窄体机（Narrow-body）：319, 320, 321, 323, 325, 738, 73A, 73E, 73H, 73L。
3．旅客流程：旅客流程可以按始发旅客、终到旅客和中转旅客分类规范。但由于新建卫星厅对始发旅客和终到旅客影响甚微，故不在本赛题研究范围内。中转旅客从前一航班的到达至后一航班的出发之间的流程，按国内（D）和国际（I）、航站楼（T）和卫星厅（S）组合成16种不同的场景。这些场景的最短流程时间和捷运乘坐次数由下表给出，其