交通运输规划作业第五章上课讲义.docx
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交通运输规划作业第五章上课讲义
思考题:
1.为什么要做机队规划?
机队规划包括哪些内容?
影响机队规划的因素有哪些?
答:
为什么要做机队规划:
因为,机队规划是航空公司战略层次的决策,它不仅影响或左右着其它的决策,而且涉及到航空公司数十亿甚至数百亿资产和收益的大问题,影响到航空公司今后相当长时间的生存和发展。
机队规划包括哪些内容:
机队规划的内容包括:
飞机选型、机队规模发展计划、机队结构优化、机队更新替换计划、机队部署(在各基地)计划。
影响机队规划的因素有哪些:
影响机队规划的因素是复杂的。
机队的规模和结构必须和市场需求的规模和结构相适应,市场需求是影响机队规划最重要的因素,它不仅从总量上影响机队的规模,而且从市场需求的结构上影响各种机型的数量以及结构比例。
除了市场因素外,影响航空运输飞机总量和结构的其它因素还有:
1、航空运输行业内环境因素、2、飞机的技术经济因素、3、管理因素。
除了这些影响因素外,还有(这些都属于飞机的技术经济因素):
飞机的日利用率、飞机的平均航速、飞机的小时成本、飞机的最大业载、飞机的期望载运率、飞机的低限载运率、飞机的高限载运率。
2.为什么要做市场计划?
市场计划受哪些因素影响?
市场计划书包括哪些内容?
答:
为什么要做市场计划:
为求得企业生存和长期稳定的发展,对企业的发展目标、市场占有目标以及占领市场的途径和手段等的总体谋划。
它是战略层次的计划,是民航运输企业经营思想的重要体现,同时又是企业经营规划的基础,主要为航空公司的机队规划和航线规划提供依据。
市场计划受哪些因素影响:
市场计划内容包括市场调查、需求分析、竞争分析和经济性分析,最后编制市场计划书,提交决策层审核和批准。
市场调查是做好市场计划的基础。
做好市场需求预测工作,首先必须分析空运需求的影响因素,影响航空运输市场需求的主要外部因素有:
政府政策和管制因素、市场(包括竞争)因素、经济因素、国际环境(包括恐怖主义、疾病流行等)因素。
内部因素则有:
产品(包括机型、时刻、频率、是否中转等)、价格、公司品牌和服务质量等。
分析航线成本与收益,航线成本一般包括直接成本和间接成本,直接成本包括:
飞行成本(包括:
燃油成本、起降费用、航路费用、保险费、机组人员工资和费用、客舱人员工资和费用)、维修费用(包括:
维修人员工资、航材消耗费用、维修工程管理费用)、拥有成本(包括:
飞机折旧费或租金、开发成本和机组人员培训费);间接费用包括:
1、机场费用、地面服务费、地面设备和财产的折旧、机坪租用费、航站设施使用费;2、旅客服务费、机上供应品费用、旅客保险;3、营销费用、广告费、机票销售费用;4、行政管理费;5、其它营运费用。
市场计划书包括哪些内容:
市场计划书的内容包括:
公司发展战略,公司市场现状分析;市场发展分析,包括国际、国内;各运输市场需求分析和预测;市场发展计划,可以是5年计划,也可以是更长远计划,包括:
提高现有市场分担率计划、退出无前途市场计划、发展新市场的计划;市场发展的成本效益分析等。
3.宏观机队规划需要哪些参数?
这些参数如何计算?
答:
宏观机队规划需要哪些参数:
现有载运率、现有飞机利用率、机队总运力、各型飞机架数。
这些参数如何计算:
第一步,评价现有载运率。
分析现有机队总运力和完成的总运输量,计算现有载运率,公式:
平均载运率=总运输量/总运力;第二步,对公司运行现状进行经济分析,评估现有机队结构与现有航线结构是否匹配,分析评价现有飞机利用率是否合理。
根据公司市场发展战略,包括航线调整和市场份额目标,对现有机队结构作必要的调整,确定机队规划中各机型的分担比例。
根据公司发展战略对各机型的飞机利用率进行调整,确定规划期限内的各机型飞机利用率;第三步,根据市场需求增长的预测,确定规划期限内运输总需求,然后根据运输总需求和第一步确定的载运率,应用公式(平均载运率=总运输量/总运力)确定机队总运力(机队规模发展目标)。
第四步:
根据机队总运力和第二步确定的机型比例,计算各机型运力。
然后根据各机型飞机的最大业载、利用率和航速,由机队规划基本方程(
)计算各机型的飞机架数。
公式:
飞机架数=该类机型总运力/(该类飞机的航速×最大业载×利用率)
4.微观机队规划需要哪些参数?
这些参数如何计算?
答:
微观机队规划需要哪些参数:
分单航线和航线网络两种情况:
1、单航线飞机架数:
飞机的年利用率;机型i的飞机飞航线j的轮档时间(从撤走飞机轮档时开始,飞机经过滑行、起飞、飞行、下降、着陆、滑行,直到上轮档为止的时间间隔)
;一架机型i的飞机飞航线j一年可承运的旅客人次Yijk;2、航线网络:
设有m条航线:
则模型为:
这些参数如何计算:
考虑第k年航线j的机队规划问题,设旅客需求量为
,第k年机型i的飞机日利用率为
,则一架机型i的飞机的年利用率为:
;设航线j的里程为
,机型i在航线j的轮挡速度为
(含地面滑行速度),则机型i的飞机飞航线j的轮档时间tij=dj/vij;假设航线j的旅客需求是双向对称的,则一架机型i的飞机飞航线j一年可承运的旅客人次为:
;式中,
是机型i飞行航线j的客座率,
是架机型i的飞机可提供座位数。
所以:
机型i第k年飞行航线j所需飞机架数为:
5.机队置换计划是在什么前提条件下做出的?
它解决什么问题?
答:
机队置换计划是在什么前提条件下做出的:
单架飞机:
一般来说,新飞机的年运输量较大,经济收入高,故障少,因而维修费用较低,燃油省,但新飞机的价格昂贵,而且新飞机的折旧费可能较高(这与各公司的折旧政策有关)。
随着飞机使用年限的增加,年运输量将减少,因而收入减少;故障变多,因而维修费用较高。
从经济意义上看,一架飞机应该使用多少年后更新才最合算。
单机型机队置换计划:
单架飞机更换问题不能考虑机队的增长,即机队规模的动态变化问题。
机队更换应该符合机队规模决策的结果,满足动态增长的需要。
为简单起见,我们首先考虑单机型机队置换问题。
混合机型的机队置换计划:
对于单机型机队置换问题,假设了期初所有飞机具有相同的机龄。
这是非常简化了的情况。
实际情况可能是:
拥有多个机型,各机型在规划期初拥有不同机龄的飞机,不同机龄的飞机架数可能不同,因此比上面讨论的情况要复杂得多。
它解决什么问题:
航空公司处理旧飞机和购买或租赁新飞机的活动,机队置换计划是指航空公司根据机队规模和结构规划,制定的规划期内机队置换的计划,目标是满足机队规模和结构规划的要求,使总净收益最大或总营运成本最小。
6.机队配置计划需要已知哪些参数?
是在什么条件做出的?
它解决什么问题?
答:
机队配置计划需要已知哪些参数:
将K种不同的机型编号为i=1,2,...,K;J个基地机场编号为j=1,2,...,J。
机型i拥有飞机
;一架机型i的飞机投放在基地机场j的年营运费用是
,最大业载是
吨,平均飞行速度为
公里/小时,日利用率为
小时;公司年总运输量为D吨公里,基地机场j的运输量分担比例是
;取示性算子
,其中等于1表示机型i可以投放基地机场j,等于0表示不可以投放。
设决策变量为
表示机型i在基地机场j的投放架数,机型i在任一个基地机场的投放架数不得少于ni架。
是在什么条件做出的:
一般地,在不同的基地机场,由于航空公司服务市场的特点(如航线的长短、需求的大小和旅客类型等)不同、公司维修能力以及航材备件等方面的限制,航空公司在不同的基地机场对投放的机型有限制。
根据航空公司市场计划,已知各基地机场的机队承担的总运输量、各基地机场对机型的限制、不同机型的飞机架数以及不同机型飞机在不同基地机场的营运成本,可以确定一个使营运总成本最小的机队配置计划。
它解决什么问题:
如果航空公司有K种不同的机型和J个基地机场,各种机型的飞机总架数已经确定,这时就需要决定在各基地机场投放的飞机类型和数量。
这就是解决的问题。
7.飞机业载航程图在飞机选型时起什么作用?
答:
飞机业载航程图在飞机选型时起什么作用:
根据业载航程图,所选机型应具有较好的技术性能。
应尽量选用最大业载航程大于航线长度的机型,以保证飞机具有足够的运能。
8.飞机选型应考虑哪些因素?
遵守哪些原则?
答:
飞机选型应考虑哪些因素:
飞机选型应当针对航线进行。
对于给定航线,已知运输需求、航程、机场标高和环境以及航线气象条件等,然后根据技术要求、营运数据和经验,提出两三种较适合的备选机型,通过计算各型飞机的有关经济指标,从备选机型中选择一种机型。
遵守哪些原则:
1)尽量采用公司现有机型,或备用航材与现有机型具有较大通用性的机型。
因为在现有机型中增大机队需增加的航材和维修成本增加较少,如果采用新机型,成本将有较大增加。
一般来说使用已有机型,在航材备件方面可以节省一半以上的投资。
假设使用已有机型可以节省55%的航材投资,引进一架新机型飞机需要采购1500万元的航材备件,那么,引进一架已有机型的飞机只需增加675万元的航材投资;如果引进的机型与已有机型有70%的通用性,则需增加航材投资675×0.7+1500×0.3=922.5万元。
2)航班频率不能低于公司规定的最低频率。
航班频率过低,旅客出行的计划延误大,将会失去旅客,在航线存在竞争的情况下,本公司的市场分担率将会降低,使公司处于竞争的不利地位。
因此需求旺盛的航线可采用大机型,需求不旺的航线应采用小机型。
3)根据业载航程图,所选机型应具有较好的技术性能。
应尽量选用最大业载航程大于航线长度的机型,以保证飞机具有足够的运能。
4)候选机型一般应基本满足上述三个原则,从候选机型中根据经济性指标选择最好机型。
经济性指标可以用平均每座位飞机空重(客运)或每吨飞机空重(货运,用最大业载计算)、盈利能力和盈利潜力(可用平衡载运率表示)、燃油消耗特性(以每吨业载耗油量或每公里燃油量或每吨公里燃油量表示)等来评价。
每座(每吨)空机重越小、盈利能力和盈利潜力越大(平衡载运率越小)、每座公里(每吨公里)耗油量越少,飞机的经济性越好。
如果引进新飞机,还应该进行投资回报率评估,投资回报率越高,机型经济性越好。
练习题:
1.例5-1中,如果150座级和200座级的机型换了发动机,最大业载航程增加到2500公里和3800公里,最大燃油航程分别为3700公里和5000公里;在A、B、C三条航线上,150座级的飞机的平均航速增加到680、630和720公里/小时,平均日利用率分别为7.2小时、6.8小时和7.5小时,载运率分别为0.63、0.70和0.6;200座级的飞机的平均航速增加到700、670和750公里/小时,平均日利用率分别为7.1小时、6.5小时和7.3小时,载运率分别为0.60、0.68和0.58,其它条件和例5-1相同,试分析这3条航线最适合的机型。
解:
由例5.1可知:
三条航线的预期运输量分别为:
A:
1445.4万吨公里、B:
1971万吨公里、C:
3547.8万吨公里
根据式5-3:
可知:
150座级飞机每年提供的A航线的运力:
680×7.2×15.2×0.63×365=1711.27(万吨公里)
150座级飞机每年提供的B航线的运力:
630×6.8×15.2×0.6×365=1663.73(万吨公里)
150座级飞机每年提供的C航线的运力:
720×7.5×15.2×0.6×365=1797.552(万吨公里)
200座级飞机每年提供的A航线的运力:
700×7.1×23.5×0.6×365=2557.81(万吨公里)
200座级飞机每年提供的B航线的运力:
670×6.5×23.5×0.68×365=2540.14(万吨公里)
200座级飞机每年提供的C航线的运力:
750×7.3×23.5×0.58×365=2723.785(万吨公里)
则应用这两种机型的飞机,飞A、B、C三条航线需要的飞机架数分别是:
150座:
(1445.4/1711.27,1971/1663.73,3547.8/1797.552)=(0.84,1.18,1.97)架
200座:
(1445.4/2557.81,1971/2540.14,3547.8/2723.785)=(0.57,0.78,1.3)架
则,每天可利用的时间为:
150座:
(0.84×7.2,1.18×6.8,1.97×7.5)=(6.048,8.024,14.775)小时
200座:
(0.57×7.1,0.78×6.5,1.3×7.3)=(4.047,5.07,9.49)小时
150座飞A、B、C三条航线的平均飞行时间为:
2200/680=3.24小时、1500/630=2.38小时、6300/720=8.75小时
200座飞A、B、C三条航线的平均飞行时间为:
2200/700=3.14小时、1500/670=2.24小时、6300/750=8.4小时
则轮档小时是:
150座:
(3.888,2.856,10.5)小时;200座:
(3.768,2.688,10.08)小时
若采用150座级的飞机:
航班频率分别是:
6.048/3.888=1.56>1,8.024/2.856=2.8>1,14.775/10.5=1.4>1均符号航班频率大于1的要求。
由于150座最大业载航程2500km<3600km,飞C航线不经济,可能经常需要减载飞行。
若采用200座级的飞机:
航班频率分别是:
4.047/3.14=1.29>1,5.07/2.24=2.26>1,9.49/8.4=1.13>1均符合航班频率大于1的要求。
由于200座级的最大业载航程3800km均大于A、B、C航线距离,所以200座级A、B、C三条航线均能使用。
如果150座级空重52吨,200座级空重84吨,
则它们每座空重分别是:
52/150=0.347吨/座,84/200=0.42吨/座,因此,150座级的飞机油耗特性可能好于200座级。
所以:
A、B航线最适合的机型为150座级;C航线最适合的机型为200座级。
2.新飞航空公司根据公司发展战略和市场计划的预期,5年后运输量将达到4.825亿吨公里,该公司现有120座的飞机2架、180座的飞机4架和250座的飞机2架,市场分担率分别是0.33、0.45和0.22,平均航速分别为620公里/小时、650公里/小时和740公里,平均日利用率分别是7.5小时、7.1小时和6.9小时,最大业载分别是10吨、17吨和27吨,期望最小、最大载运率分别是(0.65,0.74)、(0.60,0.68)、(0.57,0.66),如果该公司决定5年期间再购买120座级的飞机3架、180座级的飞机5架和250座级的飞机4架,这样的购买计划是否合适?
解:
由题目可知:
飞机座级(座)
120
180
250
已有飞机数Ni(架)
2
4
2
市场分担率η
0.33
0.45
0.22
平均航速v(公里/小时)
620
650
740
平均日利用率Ti(小时)
7.5
7.1
6.9
最大业载z(吨)
10
17
27
最小载运率li
0.65
0.6
0.57
最大载运率Li
0.74
0.68
0.66
市场需求D(亿吨公里)
1.59225
2.17125
1.0615
l=1/∑ηi/li=1/[0.33/0.65+0.45/0.6+0.22/0.57]=0.608
L=1/∑ηi/Li=1/[0.33/0.74+0.45/0.68+0.22/0.66]=0.694
所以,由约束条件
得:
365×620×7.5×10×0.65x1≤1.59225×108
365×620×7.5×10×0.74x1≥1.59225×108
365×650×7.1×17×0.6x2≤2.17125×108
365×650×7.1×17×0.68x2≥2.17125×108
365×740×6.9×27×0.57x3≤1.0615×108
365×740×6.9×27×0.66x3≥1.0615×108
365×0.608∑TiViZi×Xi≤4.825×108
365×0.694∑TiViZi×Xi≤4.825×108
X1≥2,X2≥4,X3≥2
得:
X1≤14.4;X1≥12.7X1=13或14
X2≤12.64;X2≥11.15X2=12
X3≤3.7;X3≥3.19X3=3
综上所述,购买方案不合适。
3.新飞航空公司要计算第二年(2005)某航线需要的飞机架数,该航线航程为1564公里(km)。
预计2005年该航线旅客需求量为580000人次,新飞航空公司的市场占有率0.80。
采用150座级和200座级的飞机飞该航线,150座级的飞机的平均日利用率为7.6小时(h),航速是675km/h,飞该航线的平均客座率预期为0.7;200座级的飞机的平均日利用率是7.2h,航速是724km/h,飞该航线的平均客座率预期为0.67。
如果150座级和200座级的飞机单独飞该航线,该公司需分别投入多少架飞机才能满足旅客出行的需求?
解:
k=2005年dj=1564kmPjk=580000人次市场占有率为:
0.8
150座级:
Ti=7.6hVij=675km/hηij=0.7
200座级:
Ti=7.2hVij=724km/hηij=0.67
新飞航空公司的旅客需求量:
Pjk=580000×0.8=464000人次
若i=150座级单独飞此航线,则轮档时间tij=dj/vij=1564km/(675km/h)=2.317h
一架150座级的飞机一年可承运的旅客数为:
Yijk=ηijSiTik/tij=0.7×150×7.6×365/2.317=125710人次
若此航线只用150座级执飞,则2005年需要150座级飞机Xijk=Pjk/Yijk=464000/125710=3.69架
若i=200座级单独飞此航线,则轮档时间:
tij=dj/vij=1564km/(724km/h)=2.16h
一架200座级的飞机一年可承运的旅客数为:
Yijk=ηijSiTik/tij=0.67×200×7.2×365/2.16=163033人次
若此航线只用200座级执飞,则2005年需要200座级飞机Xijk=Pjk/Yijk=464000/163033=2.85架
假设每个OD流市场的年流量双向对称(相等),因此首先考虑单向流,然后将飞机数×2。
4.新飞航空公司的机队有三种机型,机型1座位数s1=120,机型2座位数s2=180,机型3座位数s3=250,各型飞机每架期望年利用率分别为
小时,
小时,
小时。
根据市场调查和公司销售历史数据的分析以及公司的发展战略,该公司决定五年内从目前的5条航线发展到服务于10个O-D流市场,有关预测数据见表5-22和表5-23所示。
试列出机队规划的数学模型,然后求解,并给出今后五年机队规划的决策建议。
表5-22O-D流市场的有关参数
航线号
O-D
年需求量(人次)
年频率限制(班次)
轮档距离(公里)
1
NKG-PEK
650000
4500
1100
2
NKG-CTU
260000
2000
1700
3
NKG-CSX
180000
1500
900
4
NKG-CAN
550000
4000
1600
5
NKG-DLC
280000
2500
1100
6
NKG-TAO
300000
2500
600
7
NKG-XMN
220000
1500
1150
8
NKG-SZX
420000
3400
1700
9
NKG-HAK
300000
2400
2200
10
NKG-KWL
200000
1800
1900
表5-23各机型在各航线的有关参数
航线
机型
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
客座率
1
0.82
0.79
0.81
0.76
0.83
0.86
0.77
0.75
0.87
0.74
2
0.76
0.65
0.64
0.75
0.66
0.71
0.60
0.73
0.58
0.68
3
0.68
0.62
0.63
0.71
0.68
0.70
0.62
0.66
0.60
0.64
轮档时间
1
2.03
3.13
1.66
2.96
2.03
1.11
2.12
3.14
4.06
3.51
2
1.88
2.90
1.53
2.73
1.88
1.02
1.96
2.90
3.76
3.24
3
1.74
2.69
1.42
2.53
1.73
0.95
1.82
2.70
3.49
3.01
航线成本
1
3.575
6.163
3.160
4.951
4.034
1.656
4.550
5.049
6.224
5.388
2
4.296
6.885
4.151
5.367
4.855
2.362
5.261
5.870
7.244
6.300
3
6.125
8.347
5.925
7.230
6.367
4.217
7.111
7.598
8.844
8.075
解:
首先建立数学模型,目标函数需要知道一些成本参数,这些成本参数的计算方法如下:
1.直接成本=座公里成本×轮档距离×座位数
2.飞机成本=(年折旧成本+年维修成本)×轮档时间/年利用率
3.销售成本=每张机票销售成本×客座率×座位数
4.销售管理成本=摊派给每张机票管理成本×客座率×座位数
5.航线成本=1+2+3+4
题目中已经给出航线成本,所以目标函数为:
minz=3.575x11+6.163x12+3.16x13+4.951x14+4.034x15+1.656x16+4.55x17+5.049x18
+6.224x19+5.388x110+4.296x21+6.885x22+4.151x23+5.367x24+4.855x25+2.362x26+5.261x27
+5.87x28+7.244x29+6.3x210+6.125x31+8.247x32+5.925x33+7.23x34+6.367x35+4.217x36
+7.111x37+7.598x38+8.844x39+8.075x310
需求限制条件:
120×0.82x11+180×0.76x12+250×0.68x31≥325000
120×0.79x12+180×0.65x22+250×0.62x32≥130000
120×0.81x13+180×0.64x23+250×0.63x33≥90000
120×0.76x14+180×0.75x24+250×0.71x34≥275000
120×0.83x15+180×0.66x25+250×0.68x35≥140000
120×0.86x16+180×0.71x26+250×0.7x36≥150000
120×0.77x17+180×0.6x27+250×0.62x37≥110000
120×0.75x18+180×0.73x28+250×0.66x38≥210000
120×0.87x19+180×0.58x29+250×0.6x39≥150000
120×0.74x110+180×0.68x210+250×0.64x310≥100000
频率限制条件:
x11+x21+x31≤2250x16+x26+x36≤1250
x12+x22+x32≤1000x17+x27+x37≤750
x1
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- 特殊限制:
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- 关 键 词:
- 交通运输 规划 作业 第五 上课 讲义