改進物元可拓在航班延誤預警中的應用

翟文鵬 張其瑞

摘 ?要： 航班延誤預警是典型的多因素問題。為解決該問題，從空管的角度出發，基于容量變化、需求變化兩方面選取機場通行能力下降率等6個代表性指標，構建航班延誤預警指標構架。對物元可拓模型，使用變權理論確定其指標權重值，用規格化改進和非對稱貼進度計算貼進度，得到改進模型。最后對我國危險天氣條件下的某空域進行仿真驗證，對比原有模型和改進后的模型。評價結果表明了改進后模型的有效性。

關鍵詞： 物元可拓; 航班延誤預警; 預警指標設定; 貼進度計算; 仿真驗證; 綜合評價

中圖分類號： TN911?34 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼： A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號： 1004?373X（2020）12?0115?04

Abstract： The flight delay warning has become a typical multi?factor question. Proceeding from the perspective of air traffic control， six representative indicators such as the decline rate of airport traffic capacity are selected on the basis of two aspects of capacity change and demand change to build a flight delay warning indicator framework. In the matter?element extension model， the index weight value is determined by means of the variable weight theory， the normalization improvement is carried out and the asymmetric paste progress rate is used to calculate the paste progress rate， so as to obtain its improved model. The simulation verification of a certain airspace in China under the dangerous weather conditions is carried out， and the improved model and original model are compared. The evaluation results have proved the effectiveness of the improved model.

Keywords： matter?element extension; flight delay warning; warning indicator setting; nearness calculation; simulation verification; comprehensive evaluation

0 ?引 ?言

近年來，隨著民航的發展，中國的一些空域變得越來越繁忙和擁擠。由于現階段空域容量與需求存在沖突，航班延誤在部分機場成為常態。航班延誤信息動態更新，導致航班調度信息不能及時發布，使得“險情”不能得到有效化解，并且對旅客出行也造成了很大影響。

對于航班延誤預警的研究，目前已取得一些進展：文獻[1]根據延誤平均時間和數據集屬性建立實時預警模型;文獻[2]針對發生航班延誤的樞紐機場，明確提出選取受波及航班架次、滯留旅客數等5個指標進行評估;文獻[3]基于航空公司大批歷史數據，根據數據挖掘研究延誤預警。以上研究主要是圍繞機場和航空公司，說明過去的研究忽視了因空管引發的延誤。

針對上述不足，本文圍繞空管引發的延誤展開研究，運用改進的物元可拓構建延誤預警模型，實現動態合理評價延誤預警的目標。先根據空域需求與容量沖突，選取代表性指標，建立航班延誤預警評估構架;然后為降低主觀因素影響，指標權重用變權法確定;再次，運用規格化和非對稱貼近度準則，彌補模型缺陷;最后，以南方某空域為例，驗證本文模型的合理性。

1 ?航班延誤預警指標構架

對于航班延誤預警指標構架，在已有研究成果的基礎上[4?6]，通過研究空域需求與容量的沖突，基于容量變化、需求變化兩方面，采用6個具有代表性的預警指標（這6個指標分別用[c1]，[c2]，[c3]，[c4]，[c5]，[c6]進行表示）。航班延誤預警指標構架如圖1所示。

預警級別和指標數據之間的對應表如表1所示。其中：[N1]為正常;[N2]為黃色預警;[N3]為橙色預警;[N4]為紅色預警。

2 ?改進的物元可拓評價預警模型

傳統模型通過先確定節域[Rp]、經典域[Rj]以及待評物元[Rx]，然后把指標數據和權重代入貼近度函數，得到[Rx]關于預警等級[j]的綜合貼進度，據此可判斷出待評對象對應的評價等級。但是模型應用于預警評價卻有些缺陷和不足，主要是：

1） 當待評物元某個或某些指標的實測數據不在節域區間內，將該實測數據代入貼近度函數計算時，其貼近度無法得到。針對該缺陷，運用規格化對模型進行改進。

2） 模型通過計算貼進度來評定等級。在評估預警級別時，最大隸屬度原則不能反映某一時刻待評估對象界限的模糊性，于是不但使某些信息遺失，還會造成評定結果有偏差。所以，為了獲得更加準確和有效的評價結果，使用非對稱貼進度準則。

3） 評價指標權重值通常運用常權法計算得到，但是常權法在計算過程中，把各評價指標值水平分布情況給忽略了。所以，用變權法來確定指標的權重。

2.1 ?規格化處理

從以上分析看出，改進后的物元可拓模型，其預警等級雖由橙色預警變為黃色預警，但其等級偏向黃色沒有變。表明相比傳統物元可拓模型，把得到的航班延誤實測數據代入改進后的物元可拓模型中，得到的預警結果與實際發展走向更符合，因而能更快速、高效啟動相應的應急預案，從而能盡可能降低突發事件發生的概率，為空管部門提供更有價值的決策信息。

4 ?結 ?論

1） 本文結合引發航班延誤主要因素，建立航班延誤預警構架。采用非對稱貼進度準則計算貼近度，降低了最大隸屬度對貼近度計算造成的誤差，也得到了各評價指標和結果的聯系度。運用規格化方法處理模型，能使其更加完善，使預警評價結果更符合實際航班延誤的未來發展趨勢。

2） 將變權法運用到航班延誤預警的研究中，體現了待評對象積極參與綜合評價，使預警評價結果符合實際發展趨勢，降低了主觀因素對指標權重造成的誤差，凸顯主要因素的影響。

3） 采用本文所述方法時，要因地制宜，注意結合當天的實際情況，得到合理預警評價結果，有利于預警結果與實際發展走向更相符，有利于相關部門做出有效決策。

參考文獻

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