梅建華

【摘要】文章針對空中交通管制中安全風(fēng)險(xiǎn)的來源進(jìn)行了分析，創(chuàng)建了基于蒙特卡洛方法的定量風(fēng)險(xiǎn)調(diào)查技術(shù)，并探析了空中交通管制定量安全風(fēng)險(xiǎn)調(diào)查模型及其仿真，旨在為空中交通管制人員提供一定的參考。

【關(guān)鍵詞】空中交通；管制；定量安全風(fēng)險(xiǎn)

1.前言

隨著我國國防力量的提升以及經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，我國的航空航天事業(yè)得到前所未有的發(fā)展，對空域的需求量不斷的增加，空域結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜，空中交通管制逐漸向多樣化、復(fù)雜化方向發(fā)展，空中交通運(yùn)行的過程中安全風(fēng)險(xiǎn)不斷的增加，給空中交通管制增加了很大的難度。

2.空中交通管制中安全風(fēng)險(xiǎn)的來源分析

筆者基于多年的空中交通管制經(jīng)驗(yàn)，針對導(dǎo)致空中交通管制出現(xiàn)安全風(fēng)險(xiǎn)的各種原因進(jìn)行了分析，具體包括以下幾個(gè)方面：其一，環(huán)境因素，由于空中交通的環(huán)境復(fù)雜，包括內(nèi)部環(huán)境、自然環(huán)境以及空域環(huán)境等，隨著空中交通流量的增加，增加了空中交通管理的難度，如果在空中交通運(yùn)行過程中缺乏溝通和管理，會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)飛行高度層出錯(cuò)、飛行偏離航線、航空器沖突等問題，再加上自然環(huán)境因素的不可預(yù)測性和不可控性，一旦出現(xiàn)天氣突變的問題，勢必會(huì)影響空中交通運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性；其二，設(shè)備因素，由于航空器或者飛機(jī)的運(yùn)行環(huán)境非常復(fù)雜，在各種因素的影響下導(dǎo)致設(shè)備出現(xiàn)各種問題，管制人員失去對設(shè)備的有效控制，給空中交通運(yùn)輸埋下許多安全隱患；其三，人員因素，隨著空中交通流量的增大，空管人員的工作量和工作強(qiáng)度不斷增大，連續(xù)工作會(huì)導(dǎo)致空管人員在工作的過程中出現(xiàn)疲乏、困頓、反應(yīng)遲鈍等問題，在管制過程中出現(xiàn)錯(cuò)誤、遺漏等問題，給空中交通管制帶來許多安全風(fēng)險(xiǎn)，影響空中交通管制的安全性和穩(wěn)定性。

3.空中交通管制定量安全風(fēng)險(xiǎn)調(diào)查技術(shù)

3.1空中交通管制定量安全風(fēng)險(xiǎn)調(diào)查技術(shù)。安全風(fēng)險(xiǎn)調(diào)查的基礎(chǔ)是系統(tǒng)描述，以此識(shí)別空中交通管制過程中存在的各種風(fēng)險(xiǎn)，并通過風(fēng)險(xiǎn)分析獲得結(jié)果，為解決安全風(fēng)險(xiǎn)或者隱患提供可靠的依據(jù)。文章創(chuàng)建了基于蒙特卡洛方法的定量風(fēng)險(xiǎn)調(diào)查技術(shù)，蒙特卡洛方法也稱之為隨機(jī)模擬法或者統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)法，通過借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行大量的隨機(jī)試驗(yàn)，以此研究隨機(jī)變量的數(shù)值，被廣泛的應(yīng)用在解決工程技術(shù)、物理、生產(chǎn)以及管理等方面的問題中，蒙特卡洛方法的步驟表現(xiàn)為：

步驟1：利用計(jì)算機(jī)大量產(chǎn)生服從概率分布的隨機(jī)數(shù)x，然后計(jì)算f（s），因?yàn)殡S機(jī)數(shù)性質(zhì)，所生成的x的值都不是確定的，為了進(jìn)行區(qū)分，可以對生成的x進(jìn)行下標(biāo)，采用xi表示第i個(gè)產(chǎn)生的x，通過統(tǒng)計(jì)生成x的個(gè)數(shù)來計(jì)算f（x）的值。步驟2：累加f（x），然后計(jì)算平均值，假設(shè)總共生成了n個(gè)x，則用數(shù)學(xué)公式表示為：

步驟3：設(shè)置停止條件，當(dāng)?shù)竭_(dá)停止條件之后自動(dòng)退出，目前最常用的停止條件包括兩個(gè)，一個(gè)為檢測真實(shí)結(jié)果與計(jì)算結(jié)果的誤差，如果誤差在該范圍內(nèi)，則退出，如果超過該范圍則繼續(xù)；另一個(gè)為提前設(shè)定x的個(gè)數(shù)n，當(dāng)數(shù)量足夠之后自動(dòng)退出。

3.2仿真分析。文章以航空器沖突風(fēng)險(xiǎn)為例，所謂航空器沖突是航空器在航行過程中出現(xiàn)航線沖突甚至是相撞的問題，為了便于仿真分析航空器沖突風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)該定義一個(gè)沖突風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，即航空器可能發(fā)生沖突風(fēng)險(xiǎn)的區(qū)域，如圖1所示，當(dāng)飛行航跡交叉之后，航跡發(fā)散角為0，不同防線航空器從不同方向匯集到相同航線后，很可能會(huì)發(fā)生沖突風(fēng)險(xiǎn)。采用蒙特卡洛方法對航空器沖突風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行仿真分析，計(jì)算產(chǎn)生服從特定分布的隨機(jī)數(shù)，以此對終端區(qū)航線運(yùn)行過程中航空器發(fā)生沖突風(fēng)險(xiǎn)因素導(dǎo)致的航跡偏移的誤差進(jìn)行模擬，同時(shí)以實(shí)際飛行航跡進(jìn)行驗(yàn)證，對航空器之間的實(shí)際距離進(jìn)行實(shí)時(shí)的采集，將間隔距離控制在標(biāo)準(zhǔn)距離以上，通過計(jì)算兩者之間小于標(biāo)準(zhǔn)距離的時(shí)間來分析航空器發(fā)生沖突的概率，具體步驟表現(xiàn)為：

步驟1：設(shè)定相應(yīng)的仿真次數(shù)，循環(huán)次數(shù)用i表示，初值為0。步驟2：確定航空器的飛行航跡位置坐標(biāo)。步驟3：通過利用不確定因素導(dǎo)致的誤差，在模型中生產(chǎn)航空器生成分布的服從模型，并形成相應(yīng)的航空器沖突對。步驟4：將實(shí)踐作為判斷以及驗(yàn)證航空器發(fā)生沖突的條件，以此判斷在給定的時(shí)間間隔內(nèi)兩架航空器是否會(huì)發(fā)生沖突，如果在給定時(shí)間間隔下發(fā)生了沖突，則記錄1次沖突事件。步驟5：判斷和驗(yàn)證循環(huán)次數(shù)i，如果循環(huán)次數(shù)i小于SIZE，則繼續(xù)進(jìn)行循環(huán)計(jì)算，如果循環(huán)次數(shù)i大于SIZE，則退出循環(huán)。步驟6：當(dāng)退出循環(huán)之后，最后輸出航空器發(fā)生沖突的次數(shù)以及概率值。

3.3結(jié)論。空中交通安全風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的可能性不確定，給空中管制安全風(fēng)險(xiǎn)調(diào)查分析增加了難度，基于蒙特卡洛方法的定量風(fēng)險(xiǎn)調(diào)查技術(shù)，能夠?qū)娇掌靼l(fā)生安全風(fēng)險(xiǎn)的次數(shù)、概率值進(jìn)行精確的計(jì)算，為安全風(fēng)險(xiǎn)調(diào)查分析提供了可靠的參考。

4.結(jié)束語

綜上所述，隨著我國空中交通行業(yè)的快速發(fā)展，空中交通流量不斷的增加，空中交通管制過程中的安全風(fēng)險(xiǎn)不斷的增加，空中交通管制的目的在于提高空中交通秩序，避免航空器出現(xiàn)安全事故，基于蒙特卡洛方法的定量風(fēng)險(xiǎn)調(diào)查技術(shù)，能夠?qū)娇掌鬟\(yùn)行過程中的安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行定量分析，為空中交通管制安全風(fēng)險(xiǎn)的定量調(diào)查調(diào)查分析提供了可靠的參考，并且通過實(shí)踐仿真分析，驗(yàn)證了基于蒙特卡洛方法的定量風(fēng)險(xiǎn)調(diào)查技術(shù)的可行性與可靠性，因此，值得將其廣泛的推廣和應(yīng)用在空中交通定量安全風(fēng)險(xiǎn)調(diào)查分析中。

參考文獻(xiàn)

[1]梅權(quán)等.空域安全風(fēng)險(xiǎn)評估方法的比較分析[J].安全與環(huán)境工程，2013，（2）：335-336.