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(fā)戰(zhàn)略的實施及國內(nèi)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(qū)，具有地形環(huán)境復(fù)雜、氣候環(huán)境惡劣、運行限制多等特點，執(zhí)飛航司嚴格按照局方要求，利用現(xiàn)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(zhàn)[1]。目前，業(yè)內(nèi)簽派員大多通過簽派系統(tǒng)完成放行要素的逐項評估，但簽派系統(tǒng)智能化程度還不高，評估過程主觀化，存在一定的錯忘漏風(fēng)險。同時，業(yè)內(nèi)一些專家學(xué)者也開展了航班決策支持系統(tǒng)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(tǒng)建設(shè)的構(gòu)想[2]。在民航局2020年印發(fā)的《關(guān)于推動新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)五年行動方案的通知》中也明確提出，航空公司應(yīng)完成數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級，實現(xiàn)由人工決策向數(shù)據(jù)決策轉(zhuǎn)變。因此，構(gòu)建以數(shù)據(jù)為支撐的簽派放行決策支持體系已成為簽派專業(yè)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(fù)雜多變且地域性特點突出

國內(nèi)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(chǎn)生不穩(wěn)定層結(jié)[3]。以某一高原機場為例，雖年均濕度不高，但夏季多發(fā)局地小尺度雷暴天氣，雷雨強度大、間歇持續(xù)為其典型特點，精準預(yù)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(yīng)充分借助現(xiàn)有的氣象數(shù)據(jù)產(chǎn)品，協(xié)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(guān)限制的基礎(chǔ)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(fā)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(huán)境因素，導(dǎo)致飛機起飛、爬升、著陸及復(fù)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(zhí)飛高原航線，但實際運行層面，受限于運力資源，臨時調(diào)整為非最佳性能的飛機執(zhí)飛高原航線的情況時有發(fā)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(yù)測模型的精度，初始溫度預(yù)測偏差時常導(dǎo)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(fēng)險也進一步加大。同時，針對高原航線飛行突發(fā)故障的應(yīng)急處置，包括一發(fā)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(fā)故障，需要簽派員立即開展性能分析，短時間內(nèi)協(xié)助機組做出最優(yōu)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(qū)域，相比我國東部地區(qū)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(dāng)預(yù)期出現(xiàn)區(qū)域性復(fù)雜天氣時，通過增加備份燃油、選擇較遠的穩(wěn)定可靠備降機場來緩解運行風(fēng)險。但針對非預(yù)期天氣，計劃備降機場往往處于緊張狀態(tài)，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(tài)、周邊備降場資源的監(jiān)控，及時與機組協(xié)同決策，嚴防低油量風(fēng)險。

1.4 機組實力搭配要求更加嚴格

根據(jù)規(guī)章及手冊要求，具備在一般高原機場300 h或以上的飛行經(jīng)歷時間，或者總計200 h或以上的機長經(jīng)歷時間，方可進入一般高原機場運行擔(dān)任機長。在此規(guī)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(xùn)練且滿足最低經(jīng)歷要求，以獲取高原機場運行資質(zhì)。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(chǔ)資質(zhì)能力外，還要考慮機組實力搭配，特別是涉及復(fù)雜天氣運行環(huán)境，要協(xié)同飛行調(diào)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(guān)鍵指標體系

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

2.1 指標層次體系

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

2.2 指標權(quán)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(quán)重。擬定專家選取規(guī)則如表1所示。

表1 專家組成員選取規(guī)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(jù)專家評估結(jié)果，構(gòu)建評判矩陣構(gòu)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(quán)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(shù)學(xué)相關(guān)理論，當(dāng)評價的對象具有“模糊”特性時，通過運用模糊數(shù)學(xué)原理進行分析和評價較為科學(xué)，可以實現(xiàn)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(jié)果集V={v1,v2，…，vm}，其中集合中的元素Vi代表最終的評判結(jié)果[7]。針對高原機場簽派放行指標體系，結(jié)合實際運行，參考國內(nèi)大量關(guān)于評判等級劃分的文獻資料，將評判結(jié)果集劃分為5個等級，即V={V1,V2,V3,V4,V5}，分別對應(yīng)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(jù)2.1中所建立的指標體系，對應(yīng)相應(yīng)指標，進行專家隸屬度調(diào)查，構(gòu)建隸屬度矩陣。通過結(jié)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(zhuǎn)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(huán)境下屬二級指標進行隸屬度調(diào)查，構(gòu)造單因素評判矩陣為

指標權(quán)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(jīng)計算求得

3.2 二級評判

一級指標權(quán)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(shù)量化為VT={1.0,0.8,0.6,0.4,0.2}，建立數(shù)值釋義如表3所示。

根據(jù)計算的結(jié)果，簽派放行正常率值為0.7728。根據(jù)簽派放行正常率值，對照表3可得：綜合評估結(jié)果為良，運行環(huán)境、飛行機組、飛機及放行簽派員職業(yè)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(yīng)對權(quán)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(wěn)定，簽派員需重點監(jiān)控大權(quán)重指標，在大權(quán)重指標無異常變化的情況下，可以簽派放行。

表3 數(shù)值釋義

4 結(jié)論

本文研究旨在提出一種基于模糊數(shù)學(xué)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(gòu)建決策支持模型，并完成對模型的求解，最終得出量化的結(jié)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?qū)е碌姆岛絺浣担岣吆炁煞判姓Ｂ省?/p>