Метод долгосрочного прогнозирования развития сети внутрироссийских магистральных авиалиний на основе технологий нечёткого моделирования и нейросетевого программирования

• Автор: Цейтлина, Татьяна Олеговна
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 164 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1. АНАЛИЗ СЕТИ МАГИСТРАЛЬНЫХ АВИАЛИНИЙ РОССИИ
1.1 Тенденции развития сети магистральных авиалиний России
1.2 Безмасштабная природа сети магистральных авиалиний России
1.3 Классификация и этапы развития магистральных авиалиний России
Глава 2. ЗАДАЧА ПРОГНОЗИРОВАНИЯ РАЗВИТИЯ СЕТИ
ВНУТРИРОССИЙСКИХ МАГИСТРАЛЬНЫХ АВИАЛИНИЙ
2.1 Формализация понятия «авиалиния существует»
2.2 Параметры, определяющие существование прямого авиасообщения между городами
2.3 Методы и программные технологии для реализации модели «условий существования» авиалинии
Глава 3. РАЗРАБОТКА НЕЧЁТКОЙ НЕЙРОСЕТЕВОЙ МОДЕЛИ «УСЛОВИЙ СУЩЕСТВОВАНИЯ» АВИАЛИНИИ
3.1 Формирование обучающей выборки
3.1.1 Состав переменных для элемента обучающих данных
3.1.2 Состав множества элементов обучающей выборки
3.2 Построение нейросетевой модели
3.2.1 Генерация структуры и обучение нейронной сети
3.2.2 Математическое описание модели
3.2.3 Содержательная интерпретация предпосылок нечётких правил и результата нечёткого вывода модели
3.3 Точность и адекватность модели
Глава 4. ПРОГНОЗ РАЗВИТИЯ СЕТИ ВНУТРИРОССИЙСКИХ
МАГИСТРАЛЬНЫХ АВИАЛИНИЙ
4.1 Формирование вариантов развития сети внутрироссийских магистральных авиалиний
4.2 Анализ результатов прогнозирования развития сети внутрироссийских магистральных авиалиний
Заключение
Синеок сокращений н условных обозначений
Список литературы
Приложение А (справочное) Список аэропортов РФ
Приложение Б (справочное) Значения используемых параметров городов РФ
Приложение В (справочное) Определение значений параметра «численность населения»

ВВЕДЕНИЕ
Объект и предмет исследовании
Объектом исследования является сеть внутрироссийских магистральных авиалиний. Рассматриваются аэропорты России и соединяющие их авиалинии. Предметом исследования являются процессы трансформации сети внутрироссийских магистральных авиалиний, а также факторы, определяющие будущее развитие этой сети.
Актуальность работы
Прогнозирование развития сети авиалиний является одной из актуальных задач в области исследования авиатранспортной системы страны. В 70-е — 80-е гг. в СССР проводились многочисленные и разнообразные работы по исследованию и прогнозированию развития его авиатранспортной системы. Наиболее известными из них являются исследования, проводившиеся в ГосНИИГА, - это работы Р.В. Сакача, Е.Г. Пинаева, Е.Ф. Косиченко, Б.Е. Лужанского, В.Г1. Кошкина, И.А. Самойлова, A.A. Соколова, М.А. Курилец.
Группой сотрудников ГосНИИ ГА под руководством A.A. Соколова [1,2] был проведён цикл исследований, посвящённых проблеме прогнозирования распределённого спроса на авиаперевозки. Исследовалось влияние социально-экономических факторов па формирование пассажиропотоков. С использованием метода факторного анализа разработана модель для прогнозирования пассажирских авиаперевозок в стране. Для формирования оптимальной структуры перспективного парка пассажирских самолётов И.А. Самойловым [3, 4] был предложен подход к формированию расчётной сети авиалиний на базе прогнозной информации но авиакорреспонденциям. Это позволило существенно повысить точность решения задачи.
Значительный вклад в решение задач прогнозирования перевозок пассажиров на воздушном транспорте внесли А.М. Андронов, А.Н. Хижняк, И.Е. Швацкий, A.A. Фридлянд. Среди работ последнего времени можно отметить работы В.П. Алексеева, Б.В. Артамонова, В.В. Балашова, Б.Х. Давидсона, A.B. Климина, В.В. Клочкова, С.К. Колпакова, Г.А. Павловца, И.А. Самойлова, В.И. Самойлова, H.A. Селивановой, A.B. Смирнова, О.Ю. Страдомского, АЛО. Уджуху, в которых рассматриваются вопросы исследования и прогнозирования авиаперевозок, анализа конкурентоспособности перспективных воздушных судов (ВС) на сети авиалиний.
Значительное количество зарубежных исследований, посвящённых анализу развития структуры авиационной транспортной системы [5-14], сосредоточено на изучении

топологических и метрических свойств маршрутных сетей (аэропортов и связей между ними). Работы ведутся в трёх основных направлениях: рассмотрение пространственных характеристик топологии сети авиалиний без учёта развития сети во времени; выявление и изучение изменений топологии сети авиалиний во времени; изучение динамики потоков (пассажиров, грузов и др.) на сети авиалиний.
Методы прогнозирования развития сети авиалиний занимают значительное место в методиках прогнозирования рынка ВС зарубежных производителей авиационной техники. В прогнозах Airbus [15] и Boeing [16] специально указывается на то, что учёт предполагаемых изменений сети авиалиний в различных регионах мира существенно повышает качество и обоснованность прогнозов.
Обеспечение конкурентоспособности отечественной авиационной техники требует создания новых эффективных технологий. Оценка эффективности новых авиационных технологий связана с определением их вклада в улучшение эксплуатационных характеристик ВС. При этом важно не только определить, насколько разрабатываемая технология повлияет на те или иные характеристики перспективных летательных аппаратов (JIA), но и проанализировать, как её использование в конструкции J1A отразится в будущем на уровне безопасности, доступности и качестве услуг воздушного транспорта, степени его воздействия на окружающую среду. Оценка эффективности разрабатываемых технологий должна выполняться с учётом тенденций и темпов развития авиаперевозок. Объёмы и структура будущих авиаперевозок определяют не только потребности авиакомпаний в поставках ВС различного типа, но и масштаб полезности разрабатываемых в настоящее время технологий. Нужны такие модели, которые позволят сформировать сценарии развития авиаперевозок, спрогнозировать интенсивность движения самолётов различных классов на сети авиалиний.
Основной проблемой при решении многих задач в области исследования и прогнозирования пассажирских авиаперевозок является проблема прогнозирования пассажиропотоков. Традиционно существуют два подхода к прогнозированию пассажиропотоков.
1) Использование трендовых методов. При использовании трендовых методов рассматриваются изменения объёмов пассажиропотоков на сложившейся стационарной сети авиалиний. При этом исключается появление новых авиасвязей между населёнными пунктами. Такой подход хорош для решения широкого круга задач (например, для определения спроса на авиаперевозки или оценки потребного парка ВС), однако он не годится для формирования требований к летательному аппарату или оценки эффективности его использования, особенно в случае развивающейся структуры сети авиалиний. Использование линейных трендовых моделей сопряжено со

навигации менее 13 недель было выполнено чисто формально и не имеет значения для дальнейшего рассмотрения, поскольку наличие навигации на этих авиалиниях в течение года в работе игнорируется.

§ 50 ч

а. 35 а>

та 5 X

-•-Круглогодичные -»-Сезонные
Рисунок 1.19 - Круглогодичные и сезонные авиалинии 2006 года
Полученные результаты позволяют судить о развитии круглогодичных и сезонных авиалиний. Это развитие происходит от авиалиний с небольшим периодом навигации к авиалиниям, функционирующим круглый год. Процесс развития авиалинии имеет ряд стадий. Для круглогодичных авиалиний можно выделить три стадии развития (рисунок 1.19, левая кривая):
1 стадия - появление авиалинии (период навигации авиалинии расположен ближе к концу
года);
2 стадия - развитие авиалинии в основном за счёт круглогодичной составляющей
пассажиропотока (период навигации авиалинии занимает почти весь год);
3 стадия - исчезновение авиалинии (период навигации авиалинии расположен ближе к
началу года).
К первому участку кривой (большой угол наклона) относятся авиалинии, находящиеся на 1 и 3 стадиях развития (рисунок 1.19, левая кривая). Ко второму участку кривой (горизонтальному) - авиалинии, находящиеся на 2 стадии развития. Количество круглогодичных авиалиний, находящихся на 2 стадии развития, в два раза превышает суммарное количество авиалиний, находящихся на 1 и 3 стадиях. Столь высокое относительное
100 200 300 400 500 600 700
Количество авиалиний (нарастающим итогом)