付新偉，楊昌其，肖 奇

(中國民用航空飛行學院 空中交通安全管理實驗室，四川 廣漢 618300)

空管運行單位是空管系統(tǒng)中的一線運行基層單位，該單位以飛機安全有序飛行為目的提供空中交通服務。安全保障能力是對各種危險因素的控制狀態(tài)及使運行單位保持在一種可接受運行狀態(tài)的能力[1]。近些年我國乘客吞吐量逐年增加，空中交通系統(tǒng)面臨越來越嚴重的航線擁堵，大量航班延誤，造成巨大經(jīng)濟損失，并埋藏隱患?？展苓\行單位分類評估在整個航空運輸安全有著十分重要的意義。

目前，國內外對于空管運行單位分類方法的研究很少。對空管運行單位的風險評估較多，大多停留在單一單位評估，結合我國空管運行單位現(xiàn)狀并進行分類的研究還停留在初步探索階段。Alberto Pasquinia、Simone Pozzi提出從三個維度出發(fā)，對系統(tǒng)的安全運行進行評估，該研究結合了國外某機場的實際數(shù)據(jù)進行信息處理分析評價[2]。羅帆等人以人員、環(huán)境硬件等幾個方面為基礎，搭建了對于空管一線運行單位的評價體系[3]。郭臻等人第一次系統(tǒng)的搭建了評估體系，對華東局使用神經(jīng)網(wǎng)絡模型模型進行研究，得出了該單位的評估分值[4]。

空管運行安全將長期面臨著基礎設施陳舊和專業(yè)隊伍建設相對滯后，資源配置與發(fā)展需求不協(xié)調等問題，這也是民航運輸快速發(fā)展下引發(fā)的挑戰(zhàn)與難題。航班量持續(xù)增長、專業(yè)隊伍建設滯后、復雜運行環(huán)境影響、安全管理不到位造成了安全問題的發(fā)生。為此，進行空管運行單位分類研究，查閱FAA等國內外大量相關文獻，通過收集反映以上四個方面的相關指標和數(shù)據(jù)，邀請國內民航安全領域的專家，根據(jù)工作經(jīng)驗，進一步梳理、篩選和完善安全保障能力指標；采用標準離差法-TOPSIS排序法，通過輸出結果驗證單位分類評估的合理性。

1 空管運行單位分類研究

根據(jù)近幾年的空管不安全事件發(fā)生規(guī)律，很多航班量增長速度過快的運行單位會發(fā)生一些不安全事件，仔細思考其原因是管理和資源與快速發(fā)展不匹配。為此，需要將塔臺、區(qū)域保障架次和跑道數(shù)量作為重要的屬性來進行空管安全能力評估單位分類選取。

1.1 按塔臺保障架次評估單位分類

按照2017年日均塔臺保障架次數(shù)據(jù)[5-6]，將空管系統(tǒng)44個機場分為200架次以下、200～300架次、300～500架次、500～800架次、800架次以上五個級別。

1.1.1 200架次以下機場

200架次以下的機場包括西寧、銀川、湛江、呼倫貝爾、桂林、汕頭、阿克蘇機場。這幾個具備共同的特點，機場保障架次小、增長速度幾乎都在20%以上。

1.1.2 200～300架次機場

200～300架次的機場包括南寧、蘭州、太原、福州、呼和浩特、南昌、長春、石家莊、合肥、珠海、溫州、寧波機場。該類機場保障架次增長速度較快，增長率基本在15%～20%以上。

1.1.3 300～500架次機場

300到500架次包括沈陽、哈爾濱、大連、濟南、青島、海南、三亞、貴陽、新疆、長沙、天津機場。該類機場保障架次增長率基本在10%～20%之間。

1.1.4 500～800架次機場

500到800架次包括上海、杭州、南京、鄭州、武漢、重慶機場。該類機場增長率基本在5%～15%之間，多為雙跑道或多跑道機場。其中廈門機場是全國單跑道保障架次最高的機場，已經(jīng)趨于飽和，增長率較低。

1.1.5 800架次以上機場

800以上架次包括北京、浦東、廣州、昆明、深圳、成都、西安機場。該類機場主要是一線城市機場，跑道容量已趨于飽和，該類機場保障架次基數(shù)大，增長率基本在5%左右。

1.2 按區(qū)域保障架次評估單位分類

按照2017年日均區(qū)域保障架次數(shù)據(jù)，將區(qū)域管制單位分為1 000架次以下、1 000～2 000架次、2 000架次以上三個級別。

1.2.1 1 000架次以下區(qū)域

1 000架次以下機場包括呼和浩特、呼倫貝爾、哈爾濱、南昌、濟南、桂林、烏魯木齊、阿克蘇機場。

1.2.2 1 000～2 000架次區(qū)域

在2017年已有16家區(qū)域管制單位的日均保障架次突破1 000，而且全部分布在1 000～1 500架次之間，包括太原、沈陽、大連、青島、廈門、合肥、三亞、南寧、湛江、貴陽、蘭州、鄭州、武漢、長沙、昆明、重慶機場。

1.2.3 2 000架次以上區(qū)域

2 000架次以上機場包括北京、上海、廣州、成都、西安機場。該區(qū)域主要是地區(qū)空管局本部的區(qū)域管制中心。

1.3 按同一類型單位和同一類指標相匹配的原則分類

通過以上的分析，在同類型單位中，選取七大局本部作為一個分類。在同類型指標中，按照塔臺保障架次和區(qū)域保障架次的數(shù)量級作為基礎分類，把單跑道和雙跑道兩種類型再次分類。本研究將對跑道類型和兩種保障架次分級的評估匹配處理。塔臺保障架次分級300到500單跑道、500到800雙跑道，區(qū)域保障架次1 000到2 000單雙跑道。

塔臺保障架次300到500單跑道單位包括東北局本部、黑龍江分局、大連空管站、山東分局、青島空管站、海南空管分局、貴州分局、新疆空管局本部。

塔臺保障架次500到800雙跑道單位包括華東局本部、浙江分局、江蘇分局、河南分局、湖北分局。

區(qū)域保障架次1 000到2 000單跑道單位包括山西分局、東北局本部、大連空管站、青島空管站、廈門空管站、安徽分局、廣西分局、湛江空管站、貴州分局、甘肅分局。

區(qū)域保障架次1 000到2 000雙跑道單位包括河南分局、湖北分局、湖南分局、云南分局。

2 空管運行單位安全保障能力評估指標體系

參考國內外相關文獻，借鑒國內外專家學者在民航安全風險評估[7]指標體系建設中的研究成果。根據(jù)空中交通管制系統(tǒng)的實際運行，邀請民航空中交通管制系統(tǒng)相關安全專家，根據(jù)專家多年的經(jīng)驗，充分考慮各指標項的數(shù)據(jù)收集性，完成了空中交通管制單位安全保障能力指標體系的構建。充分考慮指標項對空中交通管制單位實際運行的適宜性，挖掘空中交通管制安全保障能力指標。如下表1所示。

表1 空管運行單位安全保障能力評估指標體系

3 空管運行單位安全保障能力TOPSIS評價模型

TOPSIS排序法[8]主要原理是根據(jù)待評估對象各評估指標的原始數(shù)據(jù)設定一個最優(yōu)理想目標(該目標所有評估指標數(shù)據(jù)均為最優(yōu)值)，通過計算待評估對象與最優(yōu)理想目標間的相對貼近度，根據(jù)相對貼近度值大小按照某種評估特性對各待評估對象進行優(yōu)劣排序。

具體計算步驟如下所示：

3.1 構建初始判斷矩陣

假設待評估對象有m個，針對評估對象的某一特性進行評估時共挖掘指標項n個，則xij表示第i個評價對象在第j個指標項上的原始數(shù)據(jù)值，其中(1≤i≤m,1≤j≤n)，則初始判斷矩陣如下(1)所示：

(1)

3.2 構建規(guī)范化決策矩陣

TOPSIS排序法中評估指標形式各異，因此需要對原始數(shù)據(jù)進行規(guī)范化處理以消除指標項間的量綱，使后續(xù)計算免受因各指標項單位不同所造成的計算不便。由于基于TOPSIS空管單位綜合安全能力評估涉及正向指標、逆向指標之分，故本節(jié)采用min-max法進行原始數(shù)據(jù)規(guī)范化處理，具體計算公式如下：

對于正向指標而言：

(2)

對于逆向指標而言：

(3)

用bij表示原始數(shù)據(jù)xij經(jīng)規(guī)范化處理后的值，所以規(guī)范化決策矩陣如下所示：

(4)

3.3 構建加權規(guī)范化決策矩陣

構建加權規(guī)范化決策矩陣，首先要計算各指標的權重。為保證最終評估結果的客觀性、科學性，本文采用標準離差法求解各項指標權重wj。標準離差法計算權重步驟如下：

1)計算第j項評估指標的均值。

(5)

2)計算第j項指標的標準差。

(6)

3)計算各指標項權重。

(7)

4)確定正、負理想解。

1>正理想解：

(8)

(9)

2>負理想解：

(11)

(12)

其中J+為正向指標集，J-為逆向指標集。

5)計算評估對象到正、負理想解的距離。

評估對象到正、負理想解之間的距離計算公式如下：

(13)

(14)

其中：1≤i≤m。

6)計算相對貼近度。

(15)

通過對比Ei值的大小，判斷評估對象在某一特性評估中的相對優(yōu)劣情況。

貼近度越大說明樣本越優(yōu)，空管運行單位安全保障能力越高；貼近度越小說明樣本越差，空管運行單位安全保障能力越低。

4 算例分析

4.1 數(shù)據(jù)來源

選取國內區(qū)域保障架次1 000到2 000單跑道單位為研究對象，以單位1、2…命名。

選取2017年作為研究時間段，根據(jù)本文表1中確定的指標體系，完整采集所需指標數(shù)據(jù)，利用基于TOPSIS法空管運行單位安全保障能力評估模型進行評估。表2為原始數(shù)據(jù)。

4.2 計算過程將上表原始數(shù)據(jù)寫成矩陣形式作為初始評判矩陣

采用min-max方法對原始數(shù)據(jù)進行標準化處理，將各項指標標準化后的數(shù)據(jù)寫成矩陣形式作為標準化決策矩陣。

構建加權標準化決策矩陣首先是求得各指標項在空管單位安全能力影響中所占的權重wj。為保證最終結果的客觀性，本文采用標準離差法計算各評估指標項的權重，根據(jù)公式(5)、(6)、(7)計算求得各指標項權重如表3所示。

表2 區(qū)域保障架次1 000到2 000單跑道單位原始數(shù)據(jù)

表3 基于TOPSIS空管單位綜合安全能力定量評估指標權重

確定正、負理想解。根據(jù)公式(8)、(9)計算空管單位安全能力評估正理想解與負理想解分別為：

C+=[0.0680 0.0725 0.0803 0.0721 0.0602 0.0742 0.0736 0.0629 0.0734 0.0724 0.0830 0.0712 0.0620 0.0743]

C-=[0,0,0,0,0,0,0,0,0，0]

確定評判對象到正、負理想解的距離，根據(jù)公式(10)、(11)計算求得各空管單位到正負理想解的距離如表4所示。

表4 基于TOPSIS空管單位綜合安全能力定量評估評判對象到正、負理想解距離

4.3 結果分析

根據(jù)公式計算基于TOPSIS法的9家空管單位相對貼近度值及相對安全程度排序如表5所示。

結果表明：

1)空管運行單位安全保障能力最高的是單位8，根據(jù)數(shù)據(jù)顯示以及現(xiàn)實運行狀況，這家單位的人均架次不高，設備完善，空域及天氣相對較好，管制員工作負荷相對較低，空管運行單位安全保障能力相對較高。

表5 基于TOPSIS空管單位綜合安全能力定量評估貼近度表

2)空管運行單位安全保障能力最低的是單位9，根據(jù)數(shù)據(jù)顯示以及現(xiàn)實運行狀況，這家單位的人均架次較高，設備完善程度較差，空域相對較差，管制員工作負荷相對較高，空管運行單位安全保障能力相對較低。

通過多次開展相關研討會議，經(jīng)過資深管制專家評判，此分類方式合理。

5 結論

從空管運行單位保障量以及工作組成出發(fā)，將塔臺、區(qū)域保障架次和跑道數(shù)量作為重要的屬性來進行空管安全能力評估單位分類選取。

建立并采集了完整的空管運行單位安全保障能力綜合評估指標體系。利用TOPSIS法對空管運行單位安全保障能力綜合評估，分析評估結果并通過多次開展相關研討會議，經(jīng)過資深管制專家評判證明此單位分類合理。

如何基于單位分類評估結果，采取多種方法進一步為單位提出優(yōu)化策略，筆者將進一步研究。