基于AHP的通航運行中危險源危險程度評估方法研究

李 海，陳勇剛，劉雨佳

(中國民用航空飛行學(xué)院 民航安全工程學(xué)院，四川 德陽 618307)

0 引言

2016年5月，國務(wù)院辦公廳下發(fā)關(guān)于《促進通用航空業(yè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》(以下簡稱《意見》)[1]?！兑庖姟分赋?，到2020年將建成500個以上的通用機場，通用航空器達到5000架以上，年飛行量超過200萬小時以上，通用航空經(jīng)濟規(guī)模超過1萬億元。2018年2月，民航局飛標(biāo)司正式發(fā)布《2017年通用和小型運輸運行概況》(以下簡稱《概況》)[2]。據(jù)《概況》顯示，截至2017年12月31日，我國共有270家實際運行中的通用及小型運輸航空公司,過去三年分別增加34.8%、11.5%、20.5%。面對穩(wěn)定的增長態(tài)勢，量化各個通航公司運行安全，提高管理水平，實現(xiàn)通用航空運行可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

通航運行安全是衡量通航公司管理水平的重要依據(jù)，通航運行危險源危險程度評估是確保通航運行安全，挖掘潛在危險因素及采取應(yīng)對措施的必要手段。近年來，危險源識別以及危險程度評估問題引起了國內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注。Liu J X[3]提出管制“錯誤、遺忘、疏漏”是通航運行中最主要危險源。Ericson[4]提出危險三角形模型，該模型是由危險元素(HE),觸發(fā)機制(IM),威脅目標(biāo)(T/T)所組成的三角形，該三角形的三邊是耦合結(jié)構(gòu)，是組成危險的必要條件，缺一不可。張曉全[5]等利用SHEL模型對空管運行中存在的風(fēng)險進行辨識，但未考慮管理因素。陶媚等[6]利用魚骨圖分析法定性分析了區(qū)域管制風(fēng)險因素。杜紅兵等[7]利用流程圖與魚骨圖相結(jié)合的方法從人、機、環(huán)、管四個方面對機場管制系統(tǒng)的風(fēng)險因素進行辨識。呂宗平等[8]利用過程方法對機場管制系統(tǒng)運行進行了危險源的辨識。趙鵬[9]介紹了危險源的概念及其識別方法。本文在學(xué)者們研究的基礎(chǔ)之上，建立基于層次分析的危險源危險程度評估模型，對通用航空危險源危險程度進行評估。

1 層次分析法

層次分析法(Analytic Hierarchy Process，AHP)是美國運籌學(xué)家Saaty于20世紀(jì)80年代提出來的，是將與決策有關(guān)的元素分解成目標(biāo)、準(zhǔn)則、方案等層次，在此基礎(chǔ)上進行定性與定量分析的決策方法[10]。主要流程為：建立梯階層次結(jié)構(gòu)模型；構(gòu)造出各層次的所有判斷矩陣；層次單排序及一致性檢驗；層次總排序及一致性檢驗。

最終得到各元素，特別是最低層中各個方案對目標(biāo)的排序權(quán)重，進而進行評估。如圖1所示。

圖1 層次分析流程圖

運用層次分析法研究通航運行中危險源危險程度的優(yōu)勢：一是處理結(jié)果具有無綱量化性；二是層次分析結(jié)果權(quán)重求解方法多樣；三是可以囊括通航運行全過程[10]。

2 危險源危險程度評估方法

基于層次分析法的通航運行危險源危險程度評估：首先，依據(jù)6類12個危險源進行分析結(jié)構(gòu)模型的構(gòu)建；其次，依據(jù)假設(shè)構(gòu)建Z-C判斷矩陣；第三，判斷矩陣一致性檢驗；第四，進行層次單排序；最后，進行層次總排序。

2.1 分析結(jié)構(gòu)模型

基于空管部門管理的的危險源識別模型，找出保障過程中可能存在的6類共12個危險源。本文以此作為分析結(jié)構(gòu)模型(見圖2)，其中空域類危險源3個；飛行沖突類危險源1個；飛行服務(wù)類1個；通信類3個；氣象類2個；搜尋搜救類2個。具體危險源信息如表1所示。

圖2 通航運行中危險源危險程度評估層次分析結(jié)構(gòu)模型

2.2 構(gòu)建Z-C判斷矩陣

兩個基本假設(shè)：

假設(shè)1：通航運行中6個指標(biāo)之間的判斷矩陣為A。

假設(shè)2：3家通航公司對于空域類、飛行沖突類、飛行服務(wù)類、通信類、氣象類、搜尋搜救類6個判斷標(biāo)準(zhǔn)的判斷矩陣分別為B1,B2,B3,B4,B5,B6。

對A矩陣和B1-6矩陣進行賦值(基于假設(shè))，結(jié)果如下：

2.3 判斷矩陣一致性檢驗

根據(jù)通航運行中危險源危險程度評估層次分析結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建Z-C判斷矩陣，此判斷矩陣為A。

運用matlab求其最大特征值與其對應(yīng)的特征向量，得λA=6.3208，

2.4 層次單排序

運用matlab求6個指標(biāo)矩陣的最大特征值與其對應(yīng)的特征向量，其中，λmax為判斷矩陣的最大特征值，結(jié)果如表2所示。

表2 各屬性的最大特征值

相應(yīng)的特征向量為：

2.5 層次總排序

依據(jù)W=WA*WB得

2.6 結(jié)果與討論

與已有研究相比，本文致力于研究層次分析法在通航運行中危險源危險程度的評判，模擬3家通航公司在6個方面的相對安全指數(shù)，最終求得3家通航公司的合成權(quán)重，得到最終W=[-0.6998,-0.3790,-0.3472]T,根據(jù)合成權(quán)重得出C通航公司較之于A和B通航公司危險源的綜合危險程度最低。

3 結(jié)語

本文利用層次分析法進行通航運行危險源影響因素研究，針對通航運行各類指標(biāo)進行假設(shè)模擬，最后依據(jù)層次分析法計算通航的危險指數(shù)。結(jié)論表明，本文方法可以通過對通用航空危險源的識別與認(rèn)知，計算各個通航公司的安全指標(biāo)。層次分析法(AHP)評估通航運行中危險源危險程度可解決評估結(jié)果的無綱量化問題，有助于通航運行安全員準(zhǔn)確識別危險源危險程度大小，對于提高認(rèn)識危險源危險程度具有重要作用。通航運行過程中危險源層次結(jié)構(gòu)模型的建立是危險源危險程度大小識別的決定性過程，層次結(jié)構(gòu)模型的合理性直接決定了量化的準(zhǔn)確性。分析過程中判斷矩陣的設(shè)定也大大影響通航運行中危險源的危險程度評估，判斷矩陣的合理性要求安全員準(zhǔn)確掌握通航公司運行情況。