陳旭祎 閆 龍 劉新浩* 王文義 時(shí)堃博

（1、空軍工程大學(xué)空管領(lǐng)航學(xué)院，陜西 西安710051 2、中部戰(zhàn)區(qū)空軍保障部，北京100005 3、中國(guó)人民解放軍32145 部隊(duì)，河南 新鄉(xiāng)453000）

進(jìn)離場(chǎng)航線是連接航空器航路與機(jī)場(chǎng)跑道的重要路線，也是航空管制部門提供空中交通管制服務(wù)的重要基礎(chǔ)[1]。進(jìn)離場(chǎng)航線作為一種重要的空域資源，有助于優(yōu)化起降航班排序，加速空中交通流量，減少航班延誤，為航空器順利完成起降提供足夠的緩沖。

目前國(guó)內(nèi)外對(duì)進(jìn)離場(chǎng)航線的研究有很多，如文獻(xiàn)[2]針對(duì)平行跑道機(jī)場(chǎng)的進(jìn)離場(chǎng)航線的設(shè)計(jì)和規(guī)劃進(jìn)行了研究；文獻(xiàn)[3]通過優(yōu)化航路交叉點(diǎn)來提高進(jìn)離場(chǎng)航線網(wǎng)絡(luò)；文獻(xiàn)[4]從管制員容錯(cuò)的角度優(yōu)化了進(jìn)離場(chǎng)航線，并結(jié)合具體機(jī)場(chǎng)進(jìn)行了驗(yàn)證。但上述文獻(xiàn)多側(cè)重于優(yōu)化進(jìn)離場(chǎng)航線的角度進(jìn)行研究，對(duì)進(jìn)離場(chǎng)航線的使用效率評(píng)估相對(duì)較少?，F(xiàn)有的空域使用效率評(píng)估的研究[5-6]也多更加側(cè)重于對(duì)空域本身使用效率的評(píng)估，且多以宏觀的空域或者是大型民用機(jī)場(chǎng)的空域使用情況為研究對(duì)象。

隨著航空技術(shù)的迅速發(fā)展，未來小型機(jī)場(chǎng)會(huì)實(shí)現(xiàn)快速發(fā)展，為更加合理的促進(jìn)空域的使用和管理，建立小型機(jī)場(chǎng)的進(jìn)離場(chǎng)航線至關(guān)重要。為實(shí)現(xiàn)合理的劃設(shè)和使用小型機(jī)場(chǎng)的進(jìn)離場(chǎng)航線，本文以某通航機(jī)場(chǎng)為研究對(duì)象，結(jié)合專家確定的評(píng)估指標(biāo)體系，通過使用熵權(quán)TOPSIS 法，對(duì)其進(jìn)離場(chǎng)航線的使用效率進(jìn)行評(píng)估，驗(yàn)證了該方法對(duì)于評(píng)估小型機(jī)場(chǎng)進(jìn)離場(chǎng)航線使用效率的科學(xué)性和合理性，可以為小型機(jī)場(chǎng)劃設(shè)和使用進(jìn)離場(chǎng)航線提供一定的參考。

1 機(jī)場(chǎng)進(jìn)離場(chǎng)航線使用效率評(píng)估指標(biāo)體系構(gòu)建

通常情況下，影響小型機(jī)場(chǎng)進(jìn)離場(chǎng)航線使用效率的因素主要包括三個(gè)方面“容量因素”“、規(guī)則因素”“、航管因素”“、機(jī)場(chǎng)因素”等4 個(gè)方面。根據(jù)專家意見，對(duì)上述4 個(gè)因素進(jìn)行細(xì)化擴(kuò)展，得到8 個(gè)具體的評(píng)價(jià)指標(biāo)，因此機(jī)場(chǎng)進(jìn)離場(chǎng)航線使用效率評(píng)估體系如圖1所示。

圖1 機(jī)場(chǎng)進(jìn)離場(chǎng)航線使用效率評(píng)估體系

其中“，容量因素”主要考慮航線所能容納的最大航空器數(shù)量和單位時(shí)間內(nèi)該航線的飛行架次。該因素在一定程度上反映了航線使用的繁忙程度，因此“容量因素”可以具體細(xì)分為“航線飛行架次”、“航線飛機(jī)容量”等兩個(gè)具體的評(píng)估指標(biāo)，它們均為正向指標(biāo)，單位分別為“架次”、“架”。

“規(guī)則因素”主要為保證飛行安全的前提下，設(shè)置的各種飛行間隔對(duì)航線使用效率的影響因素。具體細(xì)分為“航線高度靈活使用情況”、“航線安全使用情況”，分別從具體和宏觀兩個(gè)角度反應(yīng)了航線使用的效率，均為正向指標(biāo)。

“航管因素”主要是考慮航空管制員在進(jìn)行飛行指揮和調(diào)配時(shí)所能側(cè)面反映出的航線繁忙程度。具體可以細(xì)分為“管制員工作負(fù)荷”、“管制員調(diào)配能力”等兩個(gè)指標(biāo)，管制員工作負(fù)荷越大，說明機(jī)場(chǎng)航空業(yè)務(wù)越繁忙，管制員調(diào)配能力越強(qiáng)，那么單位時(shí)間內(nèi)，所能指揮的航空器就越多，它們均為正向指標(biāo)。

“機(jī)場(chǎng)因素”主要是考慮機(jī)場(chǎng)等客觀因素對(duì)航線使用效率的影響。具體細(xì)分為“機(jī)場(chǎng)起降排隊(duì)情況”和“機(jī)場(chǎng)空域占用情況”等兩個(gè)指標(biāo)，“機(jī)場(chǎng)起降排隊(duì)情況”反映了準(zhǔn)備起飛或者降落的航空器，正在或者準(zhǔn)備使用某條航線的一種狀態(tài)?！皺C(jī)場(chǎng)空域占用情況”則反應(yīng)機(jī)場(chǎng)管制地帶內(nèi)的飛行活動(dòng)情況，機(jī)場(chǎng)管制擁擠，則會(huì)對(duì)航線的使用產(chǎn)生一定影響。因此，二者均為逆向指標(biāo)。

2 基于熵權(quán)TOPSIS 的機(jī)場(chǎng)進(jìn)離場(chǎng)航線使用效率評(píng)估模型

基于熵權(quán)TOPSIS 的機(jī)場(chǎng)進(jìn)離場(chǎng)航線使用效率評(píng)估模型的建模流程具體如下：

2.1 確定初始評(píng)估矩陣

根據(jù)評(píng)估需要所采集的數(shù)據(jù)，建立初始評(píng)估矩陣如下：

其中，i=1，2，…n，j=1，2，…，n。yij表示第i 個(gè)評(píng)估對(duì)象的第j 個(gè)評(píng)估數(shù)據(jù)。

2.2 將初始評(píng)估矩陣進(jìn)行歸一化處理

為使初始評(píng)估矩陣中的各評(píng)估數(shù)據(jù)具有可比性，需對(duì)初始評(píng)估矩陣Y的評(píng)估數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，即對(duì)逆向指標(biāo)采取逆向化處理，使其成為正向性指標(biāo)，然后對(duì)所有的正向化指標(biāo)進(jìn)行歸一化處理，使其成為量綱統(tǒng)一的矩陣。經(jīng)上述步驟處理后得到矩陣X如下：

2.3 基于熵權(quán)法確定權(quán)重

根據(jù)熵權(quán)法的定義，計(jì)算矩陣X中各個(gè)評(píng)估指標(biāo)的熵值Ej，公式如下：

計(jì)算各個(gè)評(píng)估指標(biāo)中所含信息的冗余度Fj，公式如下：

根據(jù)求得的冗余度，計(jì)算各評(píng)估指標(biāo)的熵權(quán)權(quán)重ωj，公式如下：

2.4 構(gòu)造加權(quán)評(píng)估矩陣

根據(jù)（3）中求得的熵權(quán)權(quán)值ω，對(duì)矩陣X 進(jìn)行加權(quán)，得到加權(quán)評(píng)估矩陣H 如下：

2.5 確定正負(fù)理想解

根據(jù)加權(quán)評(píng)估矩陣H 中的數(shù)據(jù)，計(jì)算正理想解H+和負(fù)理想解H-，即評(píng)估指標(biāo)中的最優(yōu)方案和最劣方案。公式如下:

2.6 確定相對(duì)接近度

計(jì)算評(píng)估對(duì)象與正負(fù)理想解的接近程度，即各評(píng)估對(duì)象與最優(yōu)方案和最劣方案的距離L+i和L-i，公式如下：

2.7 確定重要程度

計(jì)算各評(píng)估對(duì)象與最優(yōu)方案的接近程度Ki，公式如下：

然后，按接近程度的大小對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象進(jìn)行排序，若Ki越接近1，則重要程度越高，反之則重要程度越低。

3 實(shí)例分析

3.1 評(píng)估對(duì)象

以某通航機(jī)場(chǎng)A為研究對(duì)象，其進(jìn)離場(chǎng)航線位置如圖2 所示。

圖2 某通航機(jī)場(chǎng)進(jìn)離場(chǎng)航線示意圖

由圖可知，機(jī)場(chǎng)A為本次評(píng)估所采集數(shù)據(jù)的通航機(jī)場(chǎng)，機(jī)場(chǎng)B為某民航機(jī)場(chǎng)。為合理評(píng)估機(jī)場(chǎng)A的四條進(jìn)離場(chǎng)航線“Alpha、Beta、Charlie、Delta”的使用效率。對(duì)容易獲取的評(píng)估指標(biāo)x1，x2采集每日平均飛行等相關(guān)數(shù)據(jù)，并對(duì)不易直接獲取的數(shù)據(jù)x2，x3，x4，x5，x6，x7，x8進(jìn)行百分制打分。

3.2 原始數(shù)據(jù)的采樣

根據(jù)3.1 節(jié)中的數(shù)據(jù)采集方法，得到初始評(píng)估數(shù)據(jù)表如下：

表1 機(jī)場(chǎng)A進(jìn)離場(chǎng)航線初始數(shù)據(jù)表

由表1 即可構(gòu)造初始評(píng)估矩陣，根據(jù)式（2）-（5），對(duì)初始評(píng)估矩陣進(jìn)行歸一化處理，并計(jì)算熵權(quán)權(quán)重，其結(jié)果如表2 所示：

表2 評(píng)估指標(biāo)熵權(quán)權(quán)重

根據(jù)式（6）-（8），對(duì)歸一化后的矩陣進(jìn)行加權(quán)處理，并計(jì)算正負(fù)理想解，其結(jié)果如表3 所示：

表3 評(píng)估指標(biāo)正負(fù)理想解

由式（9）-（11）可得機(jī)場(chǎng)A 各進(jìn)離場(chǎng)航線的重要程度，如表4所示：

表4 熵權(quán)TOPSIS 計(jì)算結(jié)果

3.3 結(jié)果分析

從排序情況來看。通過表4 的數(shù)據(jù)可知，進(jìn)場(chǎng)航線“Beta”的使用效率最高，離場(chǎng)航線“Delta”和進(jìn)場(chǎng)航線“Charlie”的使用效率依次降低，離場(chǎng)航線“Alpha”的使用效率最低。通過與該機(jī)場(chǎng)實(shí)際航線使用情況進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)結(jié)果相符，證明評(píng)估指標(biāo)體系和評(píng)估方法是科學(xué)合理的。

從重要程度來看。雖然，四條進(jìn)離場(chǎng)航線的使用效率排序不同，但從重要程度上來看，航線“Beta”、“Charlie”、“Delta”的重要程度是比較接近的，而航線“Alpha”的重要程度最低，可以看出，該機(jī)場(chǎng)在實(shí)際運(yùn)營(yíng)中，“Beta”、“Charlie”、“Delta”等三條航線使用較為頻繁，“Alpha”航線使用較少，因此在后續(xù)工作中，可考慮重點(diǎn)在于保障“Beta”、“Charlie”、“Delta”等三條航線的飛行，實(shí)現(xiàn)資源優(yōu)化合理配置。

從機(jī)場(chǎng)發(fā)展的角度來看。通過分析可知，該機(jī)場(chǎng)北部航線使用較多，因?yàn)楸辈康匦蜗鄬?duì)開闊，沒有民航航線較少，對(duì)該機(jī)場(chǎng)進(jìn)離場(chǎng)航線影響程度較少。南部航線雖然最長(zhǎng)，但其地形狹窄，左側(cè)由山脈，東側(cè)有城市，南側(cè)還有民航機(jī)場(chǎng)B，都對(duì)南部航線產(chǎn)生了非常大的影響。因此在該機(jī)場(chǎng)的未來發(fā)展中，可考慮在北部多設(shè)進(jìn)離場(chǎng)航線，以分擔(dān)現(xiàn)有航線過于繁忙的壓力，同時(shí)可對(duì)南部航線進(jìn)行一些調(diào)整，減少其受限空間，提高使用效率，更好的促進(jìn)本機(jī)場(chǎng)航空業(yè)務(wù)的發(fā)展。

4 結(jié)論

本文通過構(gòu)建了機(jī)場(chǎng)進(jìn)離場(chǎng)航線評(píng)估指標(biāo)體系及熵權(quán)TOPSIS數(shù)學(xué)模型，對(duì)某小型機(jī)場(chǎng)的進(jìn)離場(chǎng)航線使用效率進(jìn)行了評(píng)估，有利于該機(jī)場(chǎng)在未來發(fā)展中合理規(guī)劃和使用進(jìn)離場(chǎng)航線，同時(shí)熵權(quán)TOPSIS法相對(duì)客觀，可以避免主觀定性評(píng)估的不足。能夠?yàn)槠渌鼨C(jī)場(chǎng)的進(jìn)離場(chǎng)航線使用效率的評(píng)估提供一個(gè)借鑒和參考。