高原機場簽派放行決策支持體系研究

岳譚譚

(山東航空股份有限公司，山東 濟南250107)

0 引言

隨著國家西部開發戰略的實施及國內市場需求的急劇增加，越來越多的航空公司投入高原航線運營中。然而，大多高原機場地處山區，具有地形環境復雜、氣候環境惡劣、運行限制多等特點，執飛航司嚴格按照局方要求，利用現有資源充分評估各項因素，嚴格放行標準，但居高不下的返航備降率給簽派放行工作提出了極大的挑戰[1]。目前，業內簽派員大多通過簽派系統完成放行要素的逐項評估，但簽派系統智能化程度還不高，評估過程主觀化，存在一定的錯忘漏風險。同時，業內一些專家學者也開展了航班決策支持系統的理論研究，從整體提升航空公司運行決策效率的角度，提出航班決策支持系統建設的構想[2]。在民航局2020年印發的《關于推動新型基礎設施建設五年行動方案的通知》中也明確提出，航空公司應完成數字化轉型升級，實現由人工決策向數據決策轉變。因此，構建以數據為支撐的簽派放行決策支持體系已成為簽派專業人員研究的主要方向。

1 高原機場簽派放行特點

1.1 氣象條件復雜多變且地域性特點突出

國內高原機場多為局方公布的特殊機場，地勢海拔高，易受氣流擾動，產生不穩定層結[3]。以某一高原機場為例，雖年均濕度不高，但夏季多發局地小尺度雷暴天氣，雷雨強度大、間歇持續為其典型特點，精準預報難度較大，存在氣象報文延遲的情況。針對多變的天氣特點，簽派員需要較高的放行決策分析及情景意識能力，特別對于中長航程航班，簽派員應充分借助現有的氣象數據產品，協同氣象席位研究分析未來趨勢，在確保滿足運行標準及相關限制的基礎上，與機長共同決策放行。

1.2 飛機低空性能衰減

高原機場空氣相對稀薄，發動機有效推力相比平原機場顯著降低，特別是疊加了高溫、濕滑等環境因素，導致飛機起飛、爬升、著陸及復飛等低空性能衰減。

原則上，公司在計劃層面安排具備高性能飛機執飛高原航線，但實際運行層面，受限于運力資源，臨時調整為非最佳性能的飛機執飛高原航線的情況時有發生。在航班放行評估階段，簽派員需重點評估高溫限載因素。限于溫度預測模型的精度，初始溫度預測偏差時常導致臨時減載處理，低余載疊加性能衰減因素、機組操作因素，起飛輪胎超速風險也進一步加大。同時，針對高原航線飛行突發故障的應急處置，包括一發失效飄降和客艙釋壓緊急下降以及襟翼卡阻等進一步加大性能損失的典型突發故障，需要簽派員立即開展性能分析，短時間內協助機組做出最優決策[4]。

1.3 備降場資源相對緊張

我國大部分高原機場地處西南、西北區域，相比我國東部地區機場，簽派員放行高原機場航線時，從計劃層面可用備降機場資源相對較少，當預期出現區域性復雜天氣時，通過增加備份燃油、選擇較遠的穩定可靠備降機場來緩解運行風險。但針對非預期天氣，計劃備降機場往往處于緊張狀態，非計劃備降的可能性加大，需要簽派員嚴密加強天氣、航班動態、周邊備降場資源的監控，及時與機組協同決策，嚴防低油量風險。

1.4 機組實力搭配要求更加嚴格

根據規章及手冊要求，具備在一般高原機場300 h或以上的飛行經歷時間，或者總計200 h或以上的機長經歷時間，方可進入一般高原機場運行擔任機長。在此規則限制下，相比一般機場運行，機長需要完成高原機場運行理論訓練且滿足最低經歷要求，以獲取高原機場運行資質。簽派員放行涉及高原航線的航班時，除評估機組高原運行基礎資質能力外，還要考慮機組實力搭配，特別是涉及復雜天氣運行環境，要協同飛行調度做好機組實力評估，防止弱弱搭配。

2 高原機場簽派放行關鍵指標體系

基于高原機場簽派放行特點，圍繞著“人、機、環”，結合民航局咨詢通告《高原機場運行》有關要求，建立高原機場簽派放行關鍵指標體系。

2.1 指標層次體系

建立運行環境、飛行機組、飛機及放行簽派員的職業技能4個一級指標。一級指標運行環境A下屬氣象環境A1、地形環境A2、進離場環境A3及航線環境A4；機組B下屬機組搭配B1、機長時間B2、運行經歷B3、近期訓練B4;飛機C下屬飛機性能C1、適航狀態C2、維修記錄C3、飛機系統C4；職業技能D下屬監控能力D1、決策分析能力D2、情境意識能力D3及應急處置能力D4[5]。

2.2 指標權重

基于上述分析所建立的層次指標體系，采用層次分析法確定各個指標權重。擬定專家選取規則如表1所示。

表1 專家組成員選取規則

邀請專家和長期從事高原機場放行簽派工作的一線簽派員共5人，假定每位成員同等重要，組成專家評判隊伍，按照表2進行高原機場簽派放行指標重要性兩兩比較。

根據專家評估結果，構建評判矩陣構建評判矩陣T，其中Ti代表第i個專家，i=1,2,…,5。

表2 標度表

采用求和法借助Matlab對矩陣求解并歸一化處理，同時進行一致性檢驗。計算得出評判矩陣權向量Wi、CI及CR值。

W1={0.0681,0.1669,0.2800,0.4849},CI=0.0103,CR=0.0116;

W2={0.6759,0.0846,0.0547,0.1849},CI=0.0547,CR=0.0614;

W3={0.5552,0.0515,0.0857,0.3075},CI=0.0079,CR=0.0089;

W4={0.2529,0.6113,0.0510,0.0847},CI=0.0514,CR=0.0577;

W5={0.4849,0.2800,0.0681,0.1669},CI=0.0103,CR=0.0116。

CR值<0.1，通過一致性檢驗。

A={A1,A2,A3,A4}={0.3561,0.2238,0.2190,0.2011}；

B={B1,B2,B3,B4}={0.2011,0.2905,0.3182,0.1902}；

C={C1,C2,C3,C4}={0.2891,0.3510,0.1852,0.1747}；

D={D1,D2,D3,D4}={0.2025,0.2671,0.2710,0.2594}。

3 決策支持模型

利用模糊數學相關理論，當評價的對象具有“模糊”特性時，通過運用模糊數學原理進行分析和評價較為科學，可以實現將模糊事件中的不確定因素定性與定量的分析評價[6]。

評判結果集V={v1,v2，…，vm}，其中集合中的元素Vi代表最終的評判結果[7]。針對高原機場簽派放行指標體系，結合實際運行，參考國內大量關于評判等級劃分的文獻資料，將評判結果集劃分為5個等級，即V={V1,V2,V3,V4,V5}，分別對應評語“很好”“可接受”“一般”“中差”“不可接受”5個層級。

以實際高原機場運行為例，根據2.1中所建立的指標體系，對應相應指標，進行專家隸屬度調查，構建隸屬度矩陣。通過結果處理，得出量化簽派放行值。采取二級模糊綜合評判模型，模糊轉換時采用模型M(∨,∧)，并借助Matlab加以求解[8]。

3.1 一級評判

對機場環境下屬二級指標進行隸屬度調查，構造單因素評判矩陣為

指標權重：

A={A1,A2,A3,A4}={0.3561,0.2238,0.2190,0.2011}，

同理，可得其他下屬指標隸屬度矩陣，經計算求得

3.2 二級評判

一級指標權重：

U={A,B，C,D}={0.4074，0.2389，0.1079，0.2459}。

令單因素評判矩陣為

將接受程度代替評語集合，即將評語數量化為VT={1.0,0.8,0.6,0.4,0.2}，建立數值釋義如表3所示。

根據計算的結果，簽派放行正常率值為0.7728。根據簽派放行正常率值，對照表3可得：綜合評估結果為良，運行環境、飛行機組、飛機及放行簽派員職業技能各項指標表明，航班可以按計劃放行至高原機場，放行前應對權重較大的指標重新評估，以確保簽派正常率。此種情況下，航班放行基本要素相對穩定，簽派員需重點監控大權重指標，在大權重指標無異常變化的情況下，可以簽派放行。

表3 數值釋義

4 結論

本文研究旨在提出一種基于模糊數學理論的高原機場簽派放行決策支持方法。通過建立高原機場簽派放行指標體系，構建決策支持模型，并完成對模型的求解，最終得出量化的結果用以輔助簽派放行高原機場航班，最大限度地避免主、客觀原因導致的返航備降，提高簽派放行正常率。