楊昌其，韓月，趙星森，李柳池

（中國(guó)民用航空飛行學(xué)院空管安全研究所，廣漢618300）

0 引言

隨著旅客出行及貨郵運(yùn)輸需求的不斷增加，近年來(lái)各地政府及民航局一直在籌建布局新機(jī)場(chǎng)，2020年我國(guó)布局規(guī)劃民用機(jī)場(chǎng)總數(shù)達(dá)到260個(gè)[1]?！睹裼煤娇湛罩薪煌ü芾硪?guī)則》（CCAR-93-R5）[2]規(guī)定，全年起降超過(guò)3.6萬(wàn)架次的機(jī)場(chǎng)要進(jìn)行塔近分離工作，即原有的一個(gè)管制室要分離為塔臺(tái)和進(jìn)近兩個(gè)管制室。隨著運(yùn)輸量大幅增長(zhǎng)，許多原本塔近合并的機(jī)場(chǎng)全年起降架次突破了3.6萬(wàn)，需要推進(jìn)塔近分離工作。

張建平[3]早在2002年就將空管系統(tǒng)子目標(biāo)確立為“安全、便捷、舒適、經(jīng)濟(jì)”四點(diǎn)，利用“兩兩比較法”量化權(quán)重并繪制出目標(biāo)樹(shù)，對(duì)空管服務(wù)質(zhì)量評(píng)估進(jìn)行了理論上的初步嘗試。2018年，李遠(yuǎn)[4]分別對(duì)單一和多家空管單位的安全能力進(jìn)行評(píng)估，其中對(duì)多家空管單位安全評(píng)估中又分別對(duì)其單類(lèi)安全能力與綜合安全能力進(jìn)行了評(píng)估，采用因子分析法、共原點(diǎn)灰色聚類(lèi)法、TOP?SIS排序法及環(huán)比指標(biāo)熵權(quán)法，通過(guò)對(duì)比及相互驗(yàn)證的方式反映空管單位整體安全保障水平。2019年，趙玉環(huán)、曹興武等人[5]應(yīng)用直覺(jué)三角模糊數(shù)排序模型對(duì)影響因素進(jìn)行排序并進(jìn)行算例驗(yàn)證，綜合灰色關(guān)聯(lián)分析法、TOPSIS法和矢量投影法，避免了單一排序方法的局限性，同時(shí)解決了度量指標(biāo)的模糊性和不確定性問(wèn)題。而目前在對(duì)于新設(shè)立管制單位的空管運(yùn)行條件方面的評(píng)估研究較少。

1 管制單位運(yùn)行條件概念及評(píng)估指標(biāo)挖掘

中國(guó)民用航空局于2018年5月1日起施行的《民用航空空中交通管理規(guī)則》（CCAR-93-R5）[2]，空管單位的運(yùn)行條件要保障空中交通安全、有序、高效的運(yùn)行。其中“安全”可列為管制運(yùn)行安全性能指標(biāo)、“高效”可列為管制運(yùn)行效率性能指標(biāo)，“有序”可理解為單位運(yùn)行符合國(guó)家相關(guān)法律法規(guī)及相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制度，可認(rèn)作為管制運(yùn)行管理指標(biāo)。管制單位運(yùn)行條件指標(biāo)可從安全、效率、規(guī)范化管理三個(gè)方面來(lái)考慮，依據(jù)CCAR-93-R5、“民用航空空中交通管理運(yùn)行單位安全管理規(guī)則”（CCAR-83）[6]等相關(guān)文件及前人研究成果確立指標(biāo)項(xiàng)，同時(shí)結(jié)合一線實(shí)際運(yùn)行情況，通過(guò)發(fā)放問(wèn)卷調(diào)查等方式進(jìn)行篩選整合及拓展豐富。

2 管制單位運(yùn)行條件評(píng)估模型建立

2.1 運(yùn)行條件評(píng)估指標(biāo)體系構(gòu)建

本文在指標(biāo)挖掘及建立指標(biāo)體系過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)如果按安全、效率、管理三個(gè)方面作為一級(jí)指標(biāo)進(jìn)行構(gòu)建的話，空管運(yùn)行的安全條件與效率條件下級(jí)指標(biāo)總是有重合的部分，即某些指標(biāo)既代表安全又代表效率，無(wú)法簡(jiǎn)單按照概念劃分開(kāi)，而空管運(yùn)行主要包含人員、技能、培訓(xùn)、設(shè)施、設(shè)備、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、制度、程序、組織等方面。故我們將這些指標(biāo)按照人、機(jī)、環(huán)、管及初始運(yùn)行五個(gè)方面來(lái)劃分，在這五個(gè)一級(jí)指標(biāo)下綜合考慮符合空管運(yùn)行性能的二級(jí)指標(biāo)，既避免了重復(fù)，又解決了劃分不合理的問(wèn)題。

根據(jù)體系構(gòu)建的系統(tǒng)性、科學(xué)性、可操作性、動(dòng)態(tài)性、穩(wěn)定性等原則，通過(guò)走訪調(diào)研及文獻(xiàn)研究確立了初始指標(biāo)體系，再經(jīng)管制單位專(zhuān)家及民航院校教授進(jìn)行頭腦風(fēng)暴討論并達(dá)成一致意見(jiàn)，最終確立空管單位運(yùn)行條件指標(biāo)體系如圖1所示。

圖1 空管單位運(yùn)行條件指標(biāo)體系

2.2 權(quán)重確定方法

在建立空管單位運(yùn)行條件審核評(píng)估指標(biāo)體系后，需要對(duì)各指標(biāo)的權(quán)重進(jìn)行確定。常用的方法有CV法、CRITIC權(quán)重法。本文我們采用SPSSAU進(jìn)行權(quán)重計(jì)算。

（1）變異系數(shù)法

也稱(chēng)信息量權(quán)重法，變異系數(shù)法是一種客觀賦權(quán)法。其思想在于利用數(shù)據(jù)的變異系數(shù)進(jìn)行權(quán)重賦值，如果變異系數(shù)越大，說(shuō)明其攜帶的信息越大，因而權(quán)重也會(huì)越大，此種方法適用于專(zhuān)家打分。

首先我們邀請(qǐng)空管單位經(jīng)驗(yàn)豐富的專(zhuān)家指標(biāo)進(jìn)行打分，然后計(jì)算每個(gè)專(zhuān)家評(píng)分的變異系數(shù)，再根據(jù)變異系數(shù)求得各專(zhuān)家權(quán)重。各個(gè)專(zhuān)家評(píng)分的變異系數(shù)公式如下：

式中：Vi是第i個(gè)專(zhuān)家的變異系數(shù)（C系數(shù)）、也叫標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)，σi是第i個(gè)專(zhuān)家的標(biāo)準(zhǔn)差，Xˉi是第i個(gè)專(zhuān)家的平均數(shù)。

各專(zhuān)家權(quán)重為：

然后根據(jù)各專(zhuān)家權(quán)重對(duì)各指標(biāo)得分進(jìn)行加權(quán)得到最終分?jǐn)?shù)，記為βj（j=1，2，…，m）

各指標(biāo)權(quán)重計(jì)算公式為：

（2）CRITIC權(quán)重法

CRITIC權(quán)重法是一種客觀賦權(quán)法。其思想在于用兩項(xiàng)指標(biāo)，分別是對(duì)比強(qiáng)度和沖突性指標(biāo)。對(duì)比強(qiáng)度使用標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)行表示，如果數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差越大說(shuō)明波動(dòng)越大，權(quán)重會(huì)越高；沖突性使用相關(guān)系數(shù)進(jìn)行表示，如果指標(biāo)之間的相關(guān)系數(shù)值越大，說(shuō)明沖突性越小，那么其權(quán)重也就越低[8]。

2.3 CV&CRITIC TOPSIS排序法定量評(píng)估

TOPSIS排序法原理是通過(guò)比較待評(píng)估對(duì)象與理想對(duì)象的相對(duì)貼近度來(lái)確定待評(píng)估對(duì)象在某評(píng)判準(zhǔn)則下的相對(duì)優(yōu)劣程度[9]。因此TOPSIS排序法所選取的評(píng)估指標(biāo)應(yīng)具有較高的標(biāo)準(zhǔn)性和可對(duì)比性。CV&CRIT?IC TOPSIS評(píng)價(jià)法是將信息量權(quán)重法、CRITIC法和TOPSIS法綜合起來(lái)的一種評(píng)價(jià)方法。其核心仍然是TOPSIS排序法，只是在計(jì)算時(shí)先綜合CV法和CRITIC法計(jì)算出各指標(biāo)權(quán)重，將評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)與權(quán)重相乘得到新的評(píng)估數(shù)據(jù)，再利用TOPSIS排序法進(jìn)行評(píng)估。

本節(jié)以前章所構(gòu)建的空管單位運(yùn)行條件定量評(píng)估指標(biāo)體系為基礎(chǔ)，對(duì)已挖掘的評(píng)估指標(biāo)項(xiàng)重新進(jìn)行環(huán)比組合，確定出18項(xiàng)環(huán)比性指標(biāo)用于基于TOPSIS空管單位綜合運(yùn)行條件定量評(píng)估算例驗(yàn)證，具體評(píng)估指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 環(huán)比指標(biāo)模型

（1）構(gòu)建初始判斷矩陣

與熵值法同理。

（2）原始數(shù)據(jù)規(guī)范化

在TOPSIS中數(shù)據(jù)需要全部同趨勢(shì)正向化，即數(shù)據(jù)一定需要越大代表越優(yōu)，因此對(duì)逆向指標(biāo)首先使用倒數(shù)功能處理，讓數(shù)據(jù)越大代表越優(yōu)。接著對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行量綱化處理，需使用平方和歸一化（SSN），規(guī)范化決策矩陣表示為A矩陣。

倒數(shù)公式：

平方和歸一化公式：

（3）構(gòu)建加權(quán)規(guī)范化決策矩陣

為構(gòu)建加權(quán)規(guī)范化決策矩陣，首先要計(jì)算各指標(biāo)權(quán)重。為驗(yàn)證評(píng)估結(jié)果的準(zhǔn)確性、有效性，本文采用兩種方法構(gòu)建權(quán)重。第一種方法為CV權(quán)重法。第二種方法為CRITIC權(quán)重法。

（4）計(jì)算正、負(fù)理想解

通過(guò)對(duì)比E i值的大小，判斷評(píng)估目標(biāo)在某一特性評(píng)估中的相對(duì)優(yōu)劣情況。

3 算例驗(yàn)證

我們選取待塔近分離的西南某機(jī)場(chǎng)空管塔臺(tái)數(shù)據(jù)進(jìn)行算例驗(yàn)證。選取該機(jī)場(chǎng)兩年的指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行平均作為原始數(shù)據(jù)。驗(yàn)證過(guò)程如下。

3.1 CV&CRITIC法計(jì)算指標(biāo)權(quán)重

（1）一級(jí)指標(biāo)權(quán)重計(jì)算

我們邀請(qǐng)五位專(zhuān)家對(duì)五項(xiàng)一級(jí)指標(biāo)重要程度進(jìn)行打分（取滿分為100分，分值越大代表該項(xiàng)指標(biāo)越重要），記為b ij，i=1，2，…，5分別對(duì)應(yīng)初始運(yùn)行數(shù)據(jù)、人員條件、設(shè)施設(shè)備條件、環(huán)境條件及組織管理?xiàng)l件五項(xiàng)一級(jí)指標(biāo)，j=1，2，…，5分別代表專(zhuān)家1、2、3、4、5。對(duì)分?jǐn)?shù)b ij運(yùn)用SPSSAU中的信息量權(quán)重法求得各專(zhuān)家權(quán)重W j如下所示，將各指標(biāo)對(duì)應(yīng)分?jǐn)?shù)加權(quán)后各指標(biāo)得分分別如下。

①變異系數(shù)法（CV法）

w jε=（19.88%，23.33%，15.59%，19.83%，21.37%），βi={75.766，93.623，68.306，61.304，79.390}。

再將此得分根據(jù)公式（3）得到各指標(biāo)權(quán)重：

wi?={0.200，0.247，0.181，0.162，0.210，i=1，2，…，5}。

②CRITIC法

使用SPSSAU，運(yùn)用CRITIC法求各專(zhuān)家權(quán)重及加權(quán)后得分αi如下：w jτ={19.61%,16.43%,22.43%,19.48%,22.05%}，αi={75.834,93.287,68.527,61.767,79.124}

將此得分同樣根據(jù)公式（3）得到各指標(biāo)權(quán)重：w iφ={0.208,0.255,0.151,0.169,0.217,i=1,2,…,5}。

③一級(jí)指標(biāo)綜合權(quán)重計(jì)算

我們令一級(jí)指標(biāo)權(quán)重wi=γwi?+(1-γ)wiφ，再令γ=0.5，即認(rèn)為信息量權(quán)重法及CRITIC法這兩種方法分析結(jié)果同樣準(zhǔn)確，最終求得一級(jí)指標(biāo)綜合權(quán)重為：w i={0.204,0.252,0.165,0.166,0.213,i=1,2,…,5}。

（2）二級(jí)指標(biāo)權(quán)重計(jì)算

同理用上述方法對(duì)各項(xiàng)一級(jí)指標(biāo)下的二級(jí)指標(biāo)分別計(jì)算權(quán)重，最后進(jìn)行加權(quán)得綜合權(quán)重如下：

W={0.0620，0.0701，0.0718，0.0552，0.0529，0.0472，0.0478，0.0491，0.0558，0.0544，0.0548，0.0615，0.0549，0.0496，0.0540，0.0522，0.0546，0.0521}。

3.2 運(yùn)行條件定量評(píng)估

3.2.1 構(gòu)建初始規(guī)范化矩陣

本文在進(jìn)行空管單位運(yùn)行條件審核評(píng)估方法研究及算例驗(yàn)證前期，參照實(shí)驗(yàn)室《空管系統(tǒng)運(yùn)行單位安全能力評(píng)估試點(diǎn)驗(yàn)證》項(xiàng)目報(bào)告采集到的較為完整的12家空管單位的評(píng)估指標(biāo)數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析、查閱國(guó)內(nèi)外有關(guān)空管運(yùn)行條件等級(jí)劃分資料以及邀請(qǐng)民航局相關(guān)專(zhuān)家根據(jù)個(gè)人工作經(jīng)驗(yàn)初步建立如下表2所示空管單位運(yùn)行條件等級(jí)準(zhǔn)則：將空管單位運(yùn)行條件劃分為五級(jí)：低、偏低、中等、較高、高。表中第一列數(shù)據(jù)是取自待評(píng)估單位“空管單位一的樣本數(shù)據(jù)。

表2 空管單位運(yùn)行條件等級(jí)準(zhǔn)則

其中Z4、Z5、Z6、Z7、Z8、Z12、Z13、Z14為逆向指標(biāo)，Z1、Z2、Z3、Z9、Z10、Z11、Z15、Z16、Z17、Z18均為正向指標(biāo)。先利用公式（1）對(duì)逆向指標(biāo)正向化，再對(duì)所有指標(biāo)用公式（2）處理量綱得待估矩陣X。

3.2.2 CV&CRITIC TOPSIS排序法評(píng)估空管單位運(yùn)行條件

對(duì)矩陣X每行分別乘以該行的權(quán)重值得到加權(quán)綜合評(píng)估矩陣如下：

（1）利用MATLAB程序得基于TOPSIS排序法的評(píng)估矩陣正、負(fù)理想解分別為：

（3）計(jì)算相對(duì)貼進(jìn)度：

依據(jù)公式（10）計(jì)算單位一相對(duì)貼進(jìn)度E=0.6062。

4 結(jié)語(yǔ)

4.1 結(jié)果分析

由3.2.2可知，基于CV&CRITIC TOPSIS法評(píng)估結(jié)果顯示：空管單位一運(yùn)行條件評(píng)估等級(jí)為較高，與實(shí)際情況相符。代表其整體狀況較為滿足塔近分離條件。但仍有較多進(jìn)步空間。在后續(xù)研究過(guò)程及實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中，可通過(guò)具體分析各影響因素指標(biāo)運(yùn)行條件來(lái)進(jìn)行評(píng)判及改進(jìn)。

4.2 總結(jié)

本文針對(duì)新建機(jī)場(chǎng)的管制單位是否滿足運(yùn)行條件、正在運(yùn)營(yíng)當(dāng)中的機(jī)場(chǎng)塔近分離工作能否安全實(shí)施，為保證新設(shè)立管制單位及實(shí)施塔近分離單位能順利安全高效運(yùn)行，通過(guò)考慮安全、效率、規(guī)范化管理三大角度，以“人-機(jī)-環(huán)-管-基礎(chǔ)運(yùn)行”為一級(jí)指標(biāo)進(jìn)行分類(lèi)，結(jié)合一線管制單位實(shí)際情況，對(duì)空管單位運(yùn)行條件審核評(píng)估指標(biāo)體系進(jìn)行了構(gòu)建，涵蓋了影響管制單位安全、高效、有序運(yùn)行的主要指標(biāo)，確立了CV&CRITIC TOPSIS的評(píng)估方法，并對(duì)西南某機(jī)場(chǎng)空管單位進(jìn)行算例驗(yàn)證，結(jié)果較為符合實(shí)際情況。