摘 要：本文對在交通流量加大情況下的空中管制安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警的研究方法進(jìn)行了概述，闡明了系統(tǒng)動力學(xué)在交通流量加大情況下空中管制安全風(fēng)險(xiǎn)中的優(yōu)勢以及建立基于系統(tǒng)動力學(xué)的空中管制安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模型的注意事項(xiàng)。與此同時(shí)，本文就交通流量加大情況下的系統(tǒng)動力學(xué)空中管制安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模型的構(gòu)建問題進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。

關(guān)鍵詞：交通流量加大；空中管制；安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警

中圖分類號：V355 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）27-0314-02

1 引 言

伴隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與改革以及旅游業(yè)的發(fā)展，人們對航空交通的需求逐年遞增，中國民用航空運(yùn)輸量也呈現(xiàn)出增長的形態(tài)。在這種情況下，空中交通管制就變得尤為重要，空中管制安全風(fēng)險(xiǎn)成為管理階段的重點(diǎn)。研究空中管制安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模型可以對發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)事件的頻率和設(shè)備故障的頻率進(jìn)行計(jì)算，以減少發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)事件的頻率和設(shè)備故障的頻率。通過構(gòu)建交通流量加大情況下的空中管制安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模型可以有效的，積極的，主動的加強(qiáng)對空中交通安全風(fēng)險(xiǎn)的監(jiān)管。

2 交通流量加大情況下的空中管制安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警的研究方法

2.1 系統(tǒng)動力學(xué)在交通流量加大情況下空中管制安全風(fēng)險(xiǎn)中的優(yōu)勢

系統(tǒng)動力學(xué)通過利用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)決定系統(tǒng)功能的原理，把一個(gè)完整的系統(tǒng)分為功能與結(jié)構(gòu)的因果關(guān)系模型，同時(shí)利用反饋原理進(jìn)一步設(shè)計(jì)系統(tǒng)行為。系統(tǒng)動力學(xué)的主要功能就是對收集到的反饋信息進(jìn)行科學(xué)的研究和分析。此外，它還是一門理解和解決系統(tǒng)問題的跨學(xué)科綜合學(xué)科。

在交通流量加大情況下空中管制安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警通過有效利用系統(tǒng)動力學(xué)，可以進(jìn)行相應(yīng)的模擬實(shí)驗(yàn)，可以對復(fù)雜系統(tǒng)中各種變量的變化規(guī)律進(jìn)行定量分析，從而使系統(tǒng)動力學(xué)的優(yōu)勢得到充分的利用。系統(tǒng)動力學(xué)在交通流量加大情況下空中管制安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模型中的優(yōu)勢主要有以下幾點(diǎn)：①通過系統(tǒng)動力學(xué)構(gòu)建的有效的系統(tǒng)流程圖和因果關(guān)系可以直接有效地描述交通流量增長下各種監(jiān)管安全風(fēng)險(xiǎn)因素的作用規(guī)律以及其未來的變化趨勢。②在過去的空中管制安全風(fēng)險(xiǎn)中，只有大量的歷史數(shù)據(jù)才能滿足構(gòu)建模型的要求。但是因?yàn)榭罩邪踩O(jiān)管領(lǐng)域的緩慢發(fā)展，歷史數(shù)據(jù)缺乏，模型沒有足夠的數(shù)據(jù)支撐不能被建立起來。然而，使用基于系統(tǒng)力學(xué)構(gòu)建的空中交通管制安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模型對歷史數(shù)據(jù)沒有要求。在缺乏的基礎(chǔ)上，它可以充分使用擬合方法和綜合評價(jià)等方法，并將這些方法全面應(yīng)用于系統(tǒng)內(nèi)，它仍然可以有效地分析系統(tǒng)的行為。③系統(tǒng)動力學(xué)中的功能之間有很強(qiáng)的靈活關(guān)系，可以適用于統(tǒng)計(jì)和綜合評估等相關(guān)方面的靈活使用，這些方法可以有效地結(jié)合起來，給予它們最大的優(yōu)勢。第四，系統(tǒng)動力學(xué)的模擬預(yù)測可以通過與主觀因素的結(jié)合（如政策預(yù)期等）來模擬安全風(fēng)險(xiǎn)管理和控制措施的效果。

2.2 建立基于系統(tǒng)動力學(xué)的空中管制安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模型的注意事項(xiàng)

通過運(yùn)用系統(tǒng)動力學(xué)去建立空中管制安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模型進(jìn)行是有必要的。為了能夠在最大程度上運(yùn)用系統(tǒng)動力學(xué)的優(yōu)勢必須要做好以下幾點(diǎn)：①要做好深入研究調(diào)查。收集調(diào)查過程中獲得的研究和具有參考性的在相關(guān)數(shù)據(jù)信息，并根據(jù)所有的安全隱患提出合理的假設(shè)。②對于所提出的假設(shè)進(jìn)行篩選與排除。確定模型邊界的工作將通過識別最主要的風(fēng)險(xiǎn)對象來完成。③基于反饋的因果關(guān)系對現(xiàn)有的安全風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行分析并制出系統(tǒng)流程圖。通過選擇有效的函數(shù)關(guān)系與流程圖進(jìn)行結(jié)合來構(gòu)建空中管制安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模型。④將有效的數(shù)據(jù)用于仿真調(diào)試，分析仿真結(jié)果，檢驗(yàn)預(yù)警模型的可操作性和實(shí)用性。在確保該風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模型有效之后應(yīng)用該模型?？罩泄苤瓢踩L(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模型構(gòu)建流程如圖1所示。

3 交通流量加大情況下的系統(tǒng)動力學(xué)空中管制安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模型的構(gòu)建

3.1 假設(shè)的提出與系統(tǒng)邊界的確定

在交通流量加大的情況下，通過對分析過程進(jìn)行有效的簡化可以合理確定系統(tǒng)中存在的變量。以下為在構(gòu)建空中交通管制安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警時(shí)需要提出相應(yīng)的假設(shè)：

假設(shè)一：根據(jù)當(dāng)前的空中交通年增長率，監(jiān)管單位需要控制飛機(jī)的飛行流量，以控制空域利用能力和空域管理能力。與此同時(shí)還需要在預(yù)設(shè)的時(shí)間范圍內(nèi)保持持續(xù)增長，以幫助防范空中管制發(fā)生安全風(fēng)險(xiǎn)。

假設(shè)二：測量環(huán)境和管理子系統(tǒng)的相關(guān)變量的前提不是將其當(dāng)作狀態(tài)變量進(jìn)行測量，而是作為輔助變量進(jìn)行測量。

假設(shè)三：監(jiān)管風(fēng)險(xiǎn)的最終狀態(tài)變量是作為系統(tǒng)的整體風(fēng)險(xiǎn)，是一個(gè)無量綱的變量，只考慮風(fēng)險(xiǎn)流量對系統(tǒng)要素變化的累積或累積影響，而不考慮其他系統(tǒng)外的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防措施。

假設(shè)四：相對于航班流量不斷增加的情況下，監(jiān)管控制行為會伴隨延退的情況。

上面列出的四個(gè)假設(shè)基于各種子系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)，如機(jī)械，管理，人員和環(huán)境。根據(jù)系統(tǒng)中風(fēng)險(xiǎn)流動的演變和演化規(guī)律，對模型的邊界進(jìn)行確定。通常來說，在對模型的邊界進(jìn)行確定時(shí)需要遵循的原則為首先選擇相關(guān)的狀態(tài)變量，并對狀態(tài)確定的載體進(jìn)行分類和排序，以確定要研究的變量控制哪些狀態(tài)變量。確定好相關(guān)的狀態(tài)變量后，再逐步確定所有的研究變量。由于認(rèn)知的局限性的存在，所有的模型并不能全部被分析到。因此，確定空中交通管制安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模型邊界應(yīng)該集中在三個(gè)方面：外生的，內(nèi)生的和非考慮的因素。系統(tǒng)模型的邊界內(nèi)容由圖2所示。

3.2 系統(tǒng)流程圖的構(gòu)建

構(gòu)建系統(tǒng)力學(xué)空中管制安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模型時(shí)，關(guān)鍵環(huán)節(jié)是繪制系統(tǒng)動力學(xué)流圖。在繪制過程中，首先要進(jìn)行一定的訪談和調(diào)查工作，然后在此基礎(chǔ)上，我們必須對系統(tǒng)操作的狀態(tài)做一個(gè)更詳細(xì)，更深刻的描述，并用這種方法將各風(fēng)險(xiǎn)要素有效地聯(lián)系起來，識別相關(guān)變量，從而反映系統(tǒng)。最后，有必要結(jié)合所有類型的模型邊界點(diǎn)的設(shè)置，空中交通安全風(fēng)險(xiǎn)類型和特征相關(guān)因素，根據(jù)空中交通安全風(fēng)險(xiǎn)人員，環(huán)境，管道和機(jī)械的相互作用，在空中交通安全風(fēng)險(xiǎn)流動規(guī)律中，由飛行器（即飛機(jī)）交通量增加引起的風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)變化作為起點(diǎn)，由監(jiān)管控制誤差導(dǎo)致的監(jiān)管空中安全風(fēng)險(xiǎn)作為終點(diǎn)去構(gòu)建空中安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng)流程圖。其中包含28個(gè)輔助變量，9個(gè)流速變量以及6個(gè)流位變量。

3.3 確定變量函數(shù)

模型中參數(shù)的確定是模型應(yīng)用和模擬的基礎(chǔ)，是相關(guān)變量之間關(guān)系的精確定義。在交通流量加大情況中，以下的幾種方法可以用于確定空中交通安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模型的變量關(guān)系：①表函數(shù)關(guān)系確定為表征的變量關(guān)系。表函數(shù)是指兩個(gè)變量函數(shù)之間的非線性關(guān)系，尤其是軟變量。由于確定了非線性關(guān)系，兩個(gè)變量函數(shù)之間的非線性關(guān)系相對難以確定。有必要使用文獻(xiàn)綜述，模擬調(diào)試和專家經(jīng)驗(yàn)等方法。因此，在實(shí)際過程中通?？梢詫蓚€(gè)變量進(jìn)行歸一化，然后根據(jù)經(jīng)驗(yàn)繪制一般關(guān)系圖。②確定基本存量和速率變量參數(shù)，研究可以采用積分公式表達(dá)流量和存量之間的關(guān)系。③以回歸統(tǒng)計(jì)為依據(jù)確定變量關(guān)系。利用多元線性回歸進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)以及擬合優(yōu)度檢驗(yàn)等檢驗(yàn)，為動力學(xué)預(yù)警模型提供數(shù)據(jù)支持。

4 小 結(jié)

交通流量加大情況下的系統(tǒng)動力學(xué)空中管制安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模型的構(gòu)建有助于有效的監(jiān)管空中安全風(fēng)險(xiǎn)。在系統(tǒng)動力學(xué)中的空中管制安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模型可以直接有效地描述各種監(jiān)管安全風(fēng)險(xiǎn)因素的作用規(guī)律以及其未來的變化趨勢；可以在缺乏數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)下仍然有效地分析系統(tǒng)的行為。在交通流量加大情況下的系統(tǒng)動力學(xué)空中管制安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模首先要做出合理的假設(shè)然后確定系統(tǒng)邊界，其次是構(gòu)建系統(tǒng)流程圖和確定變量函數(shù)。在交通流量加大情況下，空中管制安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模型幫助監(jiān)管空中交通風(fēng)險(xiǎn)，減少風(fēng)險(xiǎn)事件的發(fā)生，有助于我國航空航天事業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]羅 帆，楊 智.交通流量增長下的空中管制安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警及閾值確定[J].科技導(dǎo)報(bào)，2012，30（4）：61～64.

[2]劉堂卿，羅 帆.空中交通安全風(fēng)險(xiǎn)構(gòu)成及耦合關(guān)系分析[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)（信息與管理工程版），2011，3（23）：88～89.

[3]張 刊.交通流量增加環(huán)境下的空中管制風(fēng)險(xiǎn)與預(yù)警技術(shù)分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（18）：288.

[4]韋 騰.以交通流量增長為基礎(chǔ)的空中管制安全風(fēng)險(xiǎn)問題分析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2013，10（14）：36～37.

收稿日期：2018-8-14

作者簡介：楊永宏（1972-），男，工程師，本科，主要從事空中交通管制工作。