基于灰色系統(tǒng)理論的通用航空運(yùn)行安全預(yù)測(cè)

張力

[摘 要] 隨著低空開放政策的試行與深入，通用航空發(fā)展迅速，從業(yè)人員增長快、航空器種類多、運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜、運(yùn)行單位管理水平參差不齊等原因，致使通用航空安全形勢(shì)較為嚴(yán)峻。救助飛行隊(duì)歸屬于通用航空領(lǐng)域，近年來救助直升機(jī)機(jī)隊(duì)規(guī)?？焖僭鲩L，安全運(yùn)行壓力也隨之增大。文章利用灰色系統(tǒng)理論建立預(yù)測(cè)模型對(duì)通用航空近年來一般事件數(shù)量進(jìn)行分析預(yù)測(cè)，并利用預(yù)測(cè)模型的后驗(yàn)差檢驗(yàn)對(duì)模型的預(yù)測(cè)精度進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)結(jié)果表明該模型預(yù)測(cè)能滿足要求，預(yù)測(cè)結(jié)果為通用航空或救助飛行隊(duì)安全決策提供參考。

[關(guān)鍵詞] 灰色系統(tǒng)理論 通用航空 安全預(yù)測(cè)

中圖分類號(hào)：G875.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

通用航空涵蓋工業(yè)、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、漁業(yè)和建筑業(yè)的作業(yè)飛行以及醫(yī)療衛(wèi)生、搶險(xiǎn)救災(zāi)、氣象探測(cè)、海洋監(jiān)測(cè)、科學(xué)實(shí)驗(yàn)、教育訓(xùn)練、文化體育等方面的飛行活動(dòng)，成為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中重要組成部分。伴隨著近年來低空開放政策的試行和深入，通用航空得到全面發(fā)展，通航企事業(yè)單位機(jī)隊(duì)規(guī)模增長較快，安全運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)增大，主要表現(xiàn)為通用航空不安全事件數(shù)量增加。安全是通用航空產(chǎn)業(yè)發(fā)展的底線與生命線，采取有效措施減少不安全事件發(fā)生是通用航空企事業(yè)單位的中心工作，利用安全預(yù)測(cè)方法對(duì)通用航空安全趨勢(shì)或可能的結(jié)果進(jìn)行推測(cè)和估計(jì)并做出有效安全決策意義重大。筆者收集近年來通用航空事故一般事件有關(guān)數(shù)據(jù)，依據(jù)數(shù)據(jù)量小且規(guī)律性不強(qiáng)的特征選取灰色預(yù)測(cè)法進(jìn)行建模，該模型根據(jù)收集到的歷史數(shù)據(jù)對(duì)當(dāng)前通用航空運(yùn)行安全進(jìn)行預(yù)測(cè)，并利用后驗(yàn)差檢驗(yàn)對(duì)模型的預(yù)測(cè)精度進(jìn)行評(píng)估以驗(yàn)證預(yù)測(cè)模型的可行性。

一、基于灰色系統(tǒng)理論的安全預(yù)測(cè)模型

在對(duì)通用航空安全做出規(guī)劃或進(jìn)行系統(tǒng)安全分析與決策時(shí)，需要對(duì)通用航空安全各有關(guān)因素進(jìn)行預(yù)測(cè)。通過預(yù)測(cè)可為通用航空監(jiān)管部門或企事業(yè)單位提供有效安全信息，有利于其做出判斷和科學(xué)決策。因此，系統(tǒng)安全預(yù)測(cè)在航空安全工作中發(fā)揮著重要作用。所謂通用航空安全預(yù)測(cè)，就是運(yùn)用科學(xué)方法與手段對(duì)收集到的真實(shí)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與發(fā)掘，對(duì)通用航空安全發(fā)展趨勢(shì)或可能產(chǎn)生的結(jié)果進(jìn)行事先推測(cè)與估計(jì)。通用航空安全預(yù)測(cè)一般由預(yù)測(cè)信息與數(shù)據(jù)收集、預(yù)測(cè)分析、預(yù)測(cè)技術(shù)以及預(yù)測(cè)結(jié)果等部分組成。系統(tǒng)安全預(yù)測(cè)主要意義在于對(duì)造成事故后果的前期事件進(jìn)行預(yù)測(cè)分析，根據(jù)預(yù)測(cè)分析結(jié)果有針對(duì)性地采取積極有效應(yīng)對(duì)措施，從而避免事故發(fā)生，提升安全管理水平。當(dāng)前安全預(yù)測(cè)方法與模型有很多，有回歸預(yù)測(cè)法、平滑預(yù)測(cè)法、馬爾科夫預(yù)測(cè)法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)法與灰色預(yù)測(cè)法，其中灰色預(yù)測(cè)模型由于對(duì)數(shù)據(jù)量與數(shù)據(jù)規(guī)律性要求低，而成為安全預(yù)測(cè)領(lǐng)域中較常用的模型之一。

在灰色系統(tǒng)理論模型是鄧聚龍教授提出的一種系統(tǒng)預(yù)測(cè)理論，該理論模型可以利用較少的或不確切的表示灰色系統(tǒng)行為特征的原始數(shù)據(jù)序列，對(duì)研究對(duì)象的發(fā)展規(guī)律做出預(yù)測(cè)，其具有樣本要求小、數(shù)據(jù)規(guī)律性不強(qiáng)、計(jì)算量小且精確度高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)[1]。

（一）灰色系統(tǒng)理論預(yù)測(cè)建模

二、利用灰色系統(tǒng)理論預(yù)測(cè)模型對(duì)通用航空一般事件數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)測(cè)分析

通用航空由于航空器種類繁多、運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜等因素，致使在運(yùn)行過程中一般事件頻次較高。海因里希法則認(rèn)為[2]，一件嚴(yán)重的事故之后，必有29件輕度事故以及300個(gè)事故隱患，通過管控一般事件從而避免發(fā)生嚴(yán)重事故，是通用航空改進(jìn)安全管理的重要手段。基于上述考慮，筆者選取通用航空一般事件作為研究對(duì)象，通過中國民用航空安全信息統(tǒng)計(jì)分析年度報(bào)告收集到2015年至2019年通用航空一般事件數(shù)據(jù)，見下表。

通過累減還原后得出通用航空一般事件預(yù)測(cè)值，其與通用航空一般事件實(shí)際數(shù)據(jù)關(guān)系如下圖。

為驗(yàn)證預(yù)測(cè)模型的精確度，對(duì)通用航空一般事件灰色系統(tǒng)理論預(yù)測(cè)模型進(jìn)行后驗(yàn)差檢驗(yàn)，經(jīng)計(jì)算得出p=0.81，c=0.22，可以看出利用該模型預(yù)測(cè)通用航空一般事件是合格的，即可以利用模型預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)了解通用航空一般事件發(fā)展趨勢(shì)，這對(duì)通用航空企事業(yè)單位積極管控一般事件提供科學(xué)依據(jù)。在實(shí)際應(yīng)用中，該模型需要根據(jù)收集到的數(shù)據(jù)對(duì)參數(shù)進(jìn)行持續(xù)修正，從而改善模型預(yù)測(cè)精度，以提高模型的實(shí)用性。

三、結(jié)語

通過建立灰色系統(tǒng)預(yù)測(cè)模型，對(duì)通用航空一般事件進(jìn)行預(yù)測(cè)并對(duì)所建模型進(jìn)行后驗(yàn)差檢驗(yàn)，得出利用該模型預(yù)測(cè)通用航空一般事件是可行的。由海因里希法則可以看出，加強(qiáng)通用航空一般事件科學(xué)預(yù)測(cè)，并對(duì)其實(shí)施有效管理與控制能避免發(fā)生嚴(yán)重的通用航空事故，對(duì)提升通用航空安全管理水平意義重大，而筆者為通用航空一般事件預(yù)測(cè)提供了可行的方法，也為通用航空提升安全管理提供有效依據(jù)。由通用航空一般事件實(shí)際數(shù)據(jù)與預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)可以看出，一般事件數(shù)量在逐年上升，這與近年來通用航空得到空前發(fā)展有關(guān)，通用航空企事業(yè)單位數(shù)量增加，機(jī)隊(duì)規(guī)模擴(kuò)大，從業(yè)人員數(shù)量增加，致使一般事件數(shù)量隨之增加。由此也可以看出，通用航空當(dāng)前安全形勢(shì)不容樂觀。在通用航空一般事件中，由機(jī)械原因與機(jī)組原因?qū)е碌耐ㄓ煤娇找话闶录急茸罡?，因此加?qiáng)飛行、機(jī)務(wù)專業(yè)人員隊(duì)伍培養(yǎng)是減少通用航空一般事件發(fā)生的有效手段。救助飛行隊(duì)在近年來也發(fā)展較快，隨著機(jī)隊(duì)規(guī)模擴(kuò)大與專業(yè)技術(shù)人員數(shù)量增加，運(yùn)行安全壓力日益增大，充分了解通用航空安全態(tài)勢(shì)，結(jié)合通用航空數(shù)據(jù)分析并借鑒通用航空企事業(yè)單位相關(guān)先進(jìn)管理經(jīng)驗(yàn)，積極采取控制一般事件有效措施，有利于提高自身運(yùn)行安全水平。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳勇剛.航空安全評(píng)估理論與方法[M].成都：西南交通大學(xué)出版社，2014：61-65

[2]端木京順，常洪.航空事故預(yù)測(cè)預(yù)警預(yù)防理論方法[M].北京：國防工業(yè)出版社，2013：256-257.