交通流量增長下的空管安全預警系統研究

禹順濤

[摘 要]隨著我國民航運輸量的不斷增長，空管安全面對的挑戰也越來越大，在這樣的前提下要進一步完善空中管理體系，加強安全預警系統的研究，才能保障民航運輸的安全性。空管安全預警系統的研究，具體就是要構建空管安全風險動態預警模型，在研究與實踐的過程中，逐漸形成完善的預警系統，實現預警系統動態性和安全性的提高。文章將圍繞空管安全預警系統展開詳細研究。

[關鍵詞]交通流量；空管安全；預警系統

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2016.36.166

1 前 言飛機的產生和普及給人類的生活帶來了巨大的改變，尤其是給人類長距離出行提供了方便。但是，自從飛機誕生起到現在，飛機運行的安全問題一直是航空領域工作的重中之重，針對如何保障飛機安全運行的問題，航空公司進行了大量的研究，尤其是在如何避免飛行失誤的方面。起初，專家仔細研究空中飛行的安全管理體系，發現盡管嚴格按照規定來運行，飛機在飛行的過程中還是會出現各種各樣的問題。之后國際民航組織提出了航空安全戰略，重新審視了飛行安全問題，將重點轉移到飛行事故的預防階段，這可以說是航空安全領域的一個重大的發現。這種安管體系的形成，給國際民航的發展注入了新的動力，同時也給飛機運行的安全性提供了一定的保證。

從我國的實際情況來看，近幾年來，民航交通流量快速增長，航班起降次數也已經突破500萬次大關，但是在這樣的背景下，空管安全也面臨著更大的壓力。由此看來，仔細分析我國交通流量大幅度增長的現狀，正確認識交通流量與空管服務之間的矛盾，逐步構建完善的空管安全預警系統是航空領域非常迫切的一項任務，這對于促進我國民航的進一步發展以及完善空管安全管理體系都有著非常重要的作用。下面本文將圍繞空管安全預警系統的相關問題展開詳細的研究。

2 研究方法

2.1 系統動力學的優勢

系統動力學是一門研究信息反饋的學科，其在空管安全預警系統的研究中發揮了不可替代的作用，在此基礎上能夠構建結構、功能的因果關系模型，對空管安全的非線性、時變性等復雜的問題都能夠提供很好的解決方法。系統動力學軟件可以提供仿真模擬功能，通過仿真模擬，可以更好地把握一些復雜的系統中各個元素的變化規律以及元素之間的聯系，把這樣的優勢運用在空管安全預警系統的研究過程中，會使研究工作更加順利，比傳統的研究方法更加省時省力。與傳統的研究方法相比，系統動力學能夠進行更為詳細的系統分析，即使是在空管安全數據庫還不是十分完善的前提下，也能夠正常進行研究。除此之外，系統動力學在進行仿真模擬時，能夠綜合一些重要的主觀因素與意見，以達到更好的研究效果。

2.2 空管安全預警模型的構建方法

上文中分析了系統動力學的研究優勢，在交通流量增長的情況下，如何將這種優勢充分應用在空管安全預警系統的研究之中，是又一個重要的問題。進行安全預警模型的構建，首先要做的就是要深入調研，在獲得正確完善的信息的基礎上，才能夠進一步進行研究。在獲得完整的信息資料后，根據具體的實際情況進行合理的假設，對假設的情況進行進一步的分析，深入研究確定出來的風險對象。在此基礎上，根據在風險對象研究過程中得出的因果關系圖繪制出系統流圖，再進行預警模型的構建。在預警模型構建之后，還要再一次運用系統動力學進行仿真模擬，要對仿真模擬過程中得出的結果進行分析，確定空管安全系統的實用性和有效性。

2.3 安全風險指標告警閾值的確定方法

在空管安全預警系統的研究過程中，風險閾值的確定也是一個十分重要的環節，風險閾值的確定，對整個預警模型的構建都有著不可替代的影響。風險閾值一般分為兩種，單指標告警閾值以及系統整體風險評估閾值。一般情況下，風險閾值都是根據專家的相關經驗再與實際的情況相結合而確定下來的，這種確定方法會導致確定值包含一些主觀因素，準確性上會有一定的欠缺。因此，通過系統定力學的仿真模擬功能，就可以幫助提高風險閾值的準確性，通過將單指標風險閾值和整體風險閾值的結合，能夠將不同風險因素中的風險閾值確定下來。這樣的確定方法，提高了風險閾值的準確性，而且成本較低，可謂一舉兩得。

3 空管安全風險的動力學預警模型構建

3.1 預警模型假設及系統邊界確定

在空管安全風險預警模型構建的過程中，提出合理的模型構建假設有利于簡化分析過程，促進模型構建的有效性與安全性的提高，一般情況下，模型構建的假設從以下幾個方面來進行：航空飛行器的流量以及空域管理能力、風險流在系統要素內的變化以及系統外其他風險、環境及管理子系統相關變量、管制行為的實現等。在對模型構建進行假設之后，在此基礎上，以行為人管制差錯為風險終端，進行系統邊界的確定。在系統邊界的確定過程中，要通過內生因素、外生因素以及不考慮因素三個方面進行確定。其中不考慮因素包括政策因素、社會因素等，內生變量則包括飛行流量、管制壓力、執行能力等幾個方面，外生變量則由工作環境、空域使用、突發事件等眾多因素構成。

3.2 風險系統流圖的構建

系統動力學的流圖的繪制是空管安全預警系統研究中的一個重要的環節，這項環節要對系統的運行狀態進行更加準確的把握與研究，對風險要素之間的關系以及各種變量的變化規律等都要進行嚴格的把關，尤其是對影響系統的風險因素要進行預警監控。才能夠保證飛機運行的安全性的穩步提升和長久發展。在系統繪圖環節結束之后，還要得出所有的反饋回路。空管安全系統中的風險因素眾多，因此得出的反饋回路也會有很多，這就要求工作人員對反饋回路之間的關系進行詳細分析，以便更好地對空管安全系統進行管理。

3.3 預警模型中變量函數關系的確定方法

在空管安全預警系統模型的研究與構建過程中，對參數的確定是整個環節的基礎，也是對各種變量之間關系的一種確定。尤其是在近幾年我國的空中交通流量不斷增長的前提下，參數的確定更是尤為重要，就目前的情況來看，我國航空領域采取的主要的變量關系確定方法主要有以下幾種：基本存量及速率變量參數確定、表函數關系為表征的變量參數確定、以賦權法進行的函數關系確定、以統計回歸進行的變量關系確定。這些方法都是十分有效的變量函數關系的確定方法，其應用對預警模型的構建起到了非常重要的積極作用。

總之，在我國的空中交通流量不斷增長的前提下，進行空管安全預警系統研究是非常重要的也是必要的一件事情，其研究主要以系統動力學為基礎，通過仿真模擬等方法進行深入的實踐，為預警系統模型的構建提供了很大的便利。

參考文獻：

[1]崔嘯，周克成，曹冬冰，等.北京市商品住宅系統動力學模型構建及其在預警中的應用[J].系統工程理論與實踐，2011（4）.

[2]萬健，李敬，王衍洋.基于徑向基函數（RBF）網在線建模的民航安全風險監測仿真系統設計與實現[J].中國安全科學學報，2008（10）.

[3]杜志明.系統平衡裕度分析方法及其應用實例[J].北京理工大學學報，2005（10）.