基于连续逼近法的枢纽航空网络构建及应用分析论文

基于连续逼近法的枢纽航空网络构建及应用分析论文

　　枢纽辐射式航空网络是一种具有优越的框架结构的航空网络模式，这种网络结构包括枢纽机场和非枢纽机场，干线和支线。通过枢纽机场中转旅客，可大幅度提高航空网络的通达性和覆盖率。此外枢纽辐射网络还可以充分利用规模经济的优势，是当前成熟航空市场的主要运营模式，并且己经成为中国航空产业的必然选择和发展方向。

　　目前多数枢纽辐射式航空网络构建方法的研究是基于离散型数学模型的，是用数值计算方法对详细数据进行的分析研究。该方法的优点是运算量少，最优解较精确。但在如下两种情况下该方法不再适用:第一，运算量大。第二，不知道需求量等具体数据而只知道规模数据。此时需要用连续逼近法来分析模型，得出一个近似最优解。

　　本文旨在构建枢纽辐射式航空网络的连续模型，用连续逼近法求近似最优解。主要工作有两方面，一方面是建立无竞争经济结构下枢纽航空网络的连续模型，并通过连续逼近法得到近似最优枢纽点，对枢纽航空网络构建的策略规划起指导作用。另一方面建立竞争经济结构下的航空公司最优市场分配问题的连续模型，得出航空公司在各城市的市场份额分配，对航空公司的业务分配起指导作用。

　　本文在模型的构建过程中总结参考了以下模型。经典的p-hub离散模型是以网络的总运输成本最小为目标函数进行设计的，其缺陷是城市间没有直达关系。多对多的离散模型允许非枢纽节点连接一个或多个枢纽节点，该模型是基于贪婪交换算法的0-1混合整数规划的线性规划模型。根据航空公司的服务策略，需要建立不同的模型，总结有以下三种:直达和一次中转模型 (单枢纽机场)，二次中转模型(二个枢纽机场)和无限制中转模型(多枢纽机场)。这三种模型都是以总运输成本最小为目标函数，也都是离散模型。在此基础上又发展出了二次中转和一次中转的连续模型，其中二次中转模型是通过两个枢纽机场中转，枢纽机场间的运输成本有费用折扣，以平均运输成本最小为目标函数。一次中转模型是通过枢纽机场进行一次中转，以总运输距离最短为目标函数。上述离散和连续型的航空网络模型都是在地域分布的基础上考虑的，本文着重从经济学角度来考虑枢纽选择问题。

　　本文首先建立枢纽航空网络的连续模型，考虑单航空公司并且市场份额固定的情况，即不存在竞争时的枢纽选择。以总运输成本最小为目标函数，根据航空公司业务策略不同，建立两种连续模型:第一，有限制单枢纽网络模型。该模型允许一次中转，是种多对一、一对多的问题。第二，无限制的单枢纽网络模型。该模型有些城市间允许直达航班，而另一些城市需要通过枢纽中转。

　　其次建立已确定枢纽机场的多家航空公司市场份额问题模型。该模型是建立在竞争经济结构体系下，是基于以下三个假设，第一，假设各航空公司有且只有一个枢纽机场，即每个OD对之间有直达航班和一次中转航班，并且航空公司是以每位旅客的平均运输成本最小为目标函数，该成本全部都反应在票价上。第二，假设旅客是理性的选择出行，选择票价最低的航班，即选择成本最小的航班出行。第三，假设各航空公司的机型和座位数都是相同的。

　　再次以中国15个城市为例，选取不同年份的两组人口规模数据和城市间距离数据，用连续逼近法分别对有限制连续模型和无限制连续模型求解。得出近似最优枢纽机场。同时还能得到机场间的航班特性，以及城市间距离对直达航班率的影响。利用这两组数据还可以对模型进行灵敏度分析。然后以三家已确定枢纽机场的航空公司为例，航空公司A以北京首都机场为枢纽机场，航空公司B以上海虹桥机场为枢纽机场，航空公司C以广州白云机场为枢纽机场，应用连续逼近法，分别计算得出各航空公司在各个城市中的市场份额和直达率。结果表明，航空公司在离其枢纽城市越近的城市中市场占有率越高，城市规模越大直达率越高。 论文最后对连续性枢纽选址问题的研究做了总结和展望。

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