基于AHP的通航运行中危险源危险程度评估方法研究

李 海，陈勇刚，刘雨佳

(中国民用航空飞行学院 民航安全工程学院，四川 德阳 618307)

0 引言

2016年5月，国务院办公厅下发关于《促进通用航空业发展的指导意见》(以下简称《意见》)[1]。《意见》指出，到2020年将建成500个以上的通用机场，通用航空器达到5000架以上，年飞行量超过200万小时以上，通用航空经济规模超过1万亿元。2018年2月，民航局飞标司正式发布《2017年通用和小型运输运行概况》(以下简称《概况》)[2]。据《概况》显示，截至2017年12月31日，我国共有270家实际运行中的通用及小型运输航空公司,过去三年分别增加34.8%、11.5%、20.5%。面对稳定的增长态势，量化各个通航公司运行安全，提高管理水平，实现通用航空运行可持续发展具有重要意义。

通航运行安全是衡量通航公司管理水平的重要依据，通航运行危险源危险程度评估是确保通航运行安全，挖掘潜在危险因素及采取应对措施的必要手段。近年来，危险源识别以及危险程度评估问题引起了国内外学者的关注。Liu J X[3]提出管制“错误、遗忘、疏漏”是通航运行中最主要危险源。Ericson[4]提出危险三角形模型，该模型是由危险元素(HE),触发机制(IM),威胁目标(T/T)所组成的三角形，该三角形的三边是耦合结构，是组成危险的必要条件，缺一不可。张晓全[5]等利用SHEL模型对空管运行中存在的风险进行辨识，但未考虑管理因素。陶媚等[6]利用鱼骨图分析法定性分析了区域管制风险因素。杜红兵等[7]利用流程图与鱼骨图相结合的方法从人、机、环、管四个方面对机场管制系统的风险因素进行辨识。吕宗平等[8]利用过程方法对机场管制系统运行进行了危险源的辨识。赵鹏[9]介绍了危险源的概念及其识别方法。本文在学者们研究的基础之上，建立基于层次分析的危险源危险程度评估模型，对通用航空危险源危险程度进行评估。

1 层次分析法

层次分析法(Analytic Hierarchy Process，AHP)是美国运筹学家Saaty于20世纪80年代提出来的，是将与决策有关的元素分解成目标、准则、方案等层次，在此基础上进行定性与定量分析的决策方法[10]。主要流程为：建立梯阶层次结构模型；构造出各层次的所有判断矩阵；层次单排序及一致性检验；层次总排序及一致性检验。

最终得到各元素，特别是最低层中各个方案对目标的排序权重，进而进行评估。如图1所示。

图1 层次分析流程图

运用层次分析法研究通航运行中危险源危险程度的优势：一是处理结果具有无纲量化性；二是层次分析结果权重求解方法多样；三是可以囊括通航运行全过程[10]。

2 危险源危险程度评估方法

基于层次分析法的通航运行危险源危险程度评估：首先，依据6类12个危险源进行分析结构模型的构建；其次，依据假设构建Z-C判断矩阵；第三，判断矩阵一致性检验；第四，进行层次单排序；最后，进行层次总排序。

2.1 分析结构模型

基于空管部门管理的的危险源识别模型，找出保障过程中可能存在的6类共12个危险源。本文以此作为分析结构模型(见图2)，其中空域类危险源3个；飞行冲突类危险源1个；飞行服务类1个；通信类3个；气象类2个；搜寻搜救类2个。具体危险源信息如表1所示。

图2 通航运行中危险源危险程度评估层次分析结构模型

2.2 构建Z-C判断矩阵

两个基本假设：

假设1：通航运行中6个指标之间的判断矩阵为A。

假设2：3家通航公司对于空域类、飞行冲突类、飞行服务类、通信类、气象类、搜寻搜救类6个判断标准的判断矩阵分别为B1,B2,B3,B4,B5,B6。

对A矩阵和B1-6矩阵进行赋值(基于假设)，结果如下：

2.3 判断矩阵一致性检验

根据通航运行中危险源危险程度评估层次分析结构模型构建Z-C判断矩阵，此判断矩阵为A。

运用matlab求其最大特征值与其对应的特征向量，得λA=6.3208，

2.4 层次单排序

运用matlab求6个指标矩阵的最大特征值与其对应的特征向量，其中，λmax为判断矩阵的最大特征值，结果如表2所示。

表2 各属性的最大特征值

相应的特征向量为：

2.5 层次总排序

依据W=WA*WB得

2.6 结果与讨论

与已有研究相比，本文致力于研究层次分析法在通航运行中危险源危险程度的评判，模拟3家通航公司在6个方面的相对安全指数，最终求得3家通航公司的合成权重，得到最终W=[-0.6998,-0.3790,-0.3472]T,根据合成权重得出C通航公司较之于A和B通航公司危险源的综合危险程度最低。

3 结语

本文利用层次分析法进行通航运行危险源影响因素研究，针对通航运行各类指标进行假设模拟，最后依据层次分析法计算通航的危险指数。结论表明，本文方法可以通过对通用航空危险源的识别与认知，计算各个通航公司的安全指标。层次分析法(AHP)评估通航运行中危险源危险程度可解决评估结果的无纲量化问题，有助于通航运行安全员准确识别危险源危险程度大小，对于提高认识危险源危险程度具有重要作用。通航运行过程中危险源层次结构模型的建立是危险源危险程度大小识别的决定性过程，层次结构模型的合理性直接决定了量化的准确性。分析过程中判断矩阵的设定也大大影响通航运行中危险源的危险程度评估，判断矩阵的合理性要求安全员准确掌握通航公司运行情况。