改进物元可拓在航班延误预警中的应用

翟文鹏 张其瑞

摘  要： 航班延误预警是典型的多因素问题。为解决该问题，从空管的角度出发，基于容量变化、需求变化两方面选取机场通行能力下降率等6个代表性指标，构建航班延误预警指标构架。对物元可拓模型，使用变权理论确定其指标权重值，用规格化改进和非对称贴进度计算贴进度，得到改进模型。最后对我国危险天气条件下的某空域进行仿真验证，对比原有模型和改进后的模型。评价结果表明了改进后模型的有效性。

关键词： 物元可拓; 航班延误预警; 预警指标设定; 贴进度计算; 仿真验证; 综合评价

中图分类号： TN911?34                            文献标识码： A                       文章编号： 1004?373X（2020）12?0115?04

Abstract： The flight delay warning has become a typical multi?factor question. Proceeding from the perspective of air traffic control， six representative indicators such as the decline rate of airport traffic capacity are selected on the basis of two aspects of capacity change and demand change to build a flight delay warning indicator framework. In the matter?element extension model， the index weight value is determined by means of the variable weight theory， the normalization improvement is carried out and the asymmetric paste progress rate is used to calculate the paste progress rate， so as to obtain its improved model. The simulation verification of a certain airspace in China under the dangerous weather conditions is carried out， and the improved model and original model are compared. The evaluation results have proved the effectiveness of the improved model.

Keywords： matter?element extension; flight delay warning; warning indicator setting; nearness calculation; simulation verification; comprehensive evaluation

0  引  言

近年来，随着民航的发展，中国的一些空域变得越来越繁忙和拥挤。由于现阶段空域容量与需求存在冲突，航班延误在部分机场成為常态。航班延误信息动态更新，导致航班调度信息不能及时发布，使得“险情”不能得到有效化解，并且对旅客出行也造成了很大影响。

对于航班延误预警的研究，目前已取得一些进展：文献[1]根据延误平均时间和数据集属性建立实时预警模型;文献[2]针对发生航班延误的枢纽机场，明确提出选取受波及航班架次、滞留旅客数等5个指标进行评估;文献[3]基于航空公司大批历史数据，根据数据挖掘研究延误预警。以上研究主要是围绕机场和航空公司，说明过去的研究忽视了因空管引发的延误。

针对上述不足，本文围绕空管引发的延误展开研究，运用改进的物元可拓构建延误预警模型，实现动态合理评价延误预警的目标。先根据空域需求与容量冲突，选取代表性指标，建立航班延误预警评估构架;然后为降低主观因素影响，指标权重用变权法确定;再次，运用规格化和非对称贴近度准则，弥补模型缺陷;最后，以南方某空域为例，验证本文模型的合理性。

1  航班延误预警指标构架

对于航班延误预警指标构架，在已有研究成果的基础上[4?6]，通过研究空域需求与容量的冲突，基于容量变化、需求变化两方面，采用6个具有代表性的预警指标（这6个指标分别用[c1]，[c2]，[c3]，[c4]，[c5]，[c6]进行表示）。航班延误预警指标构架如图1所示。

预警级别和指标数据之间的对应表如表1所示。其中：[N1]为正常;[N2]为黄色预警;[N3]为橙色预警;[N4]为红色预警。

2  改进的物元可拓评价预警模型

传统模型通过先确定节域[Rp]、经典域[Rj]以及待评物元[Rx]，然后把指标数据和权重代入贴近度函数，得到[Rx]关于预警等级[j]的综合贴进度，据此可判断出待评对象对应的评价等级。但是模型应用于预警评价却有些缺陷和不足，主要是：

1） 当待评物元某个或某些指标的实测数据不在节域区间内，将该实测数据代入贴近度函数计算时，其贴近度无法得到。针对该缺陷，运用规格化对模型进行改进。

2） 模型通过计算贴进度来评定等级。在评估预警级别时，最大隶属度原则不能反映某一时刻待评估对象界限的模糊性，于是不但使某些信息遗失，还会造成评定结果有偏差。所以，为了获得更加准确和有效的评价结果，使用非对称贴进度准则。

3） 评价指标权重值通常运用常权法计算得到，但是常权法在计算过程中，把各评价指标值水平分布情况给忽略了。所以，用变权法来确定指标的权重。

2.1  规格化处理

从以上分析看出，改进后的物元可拓模型，其预警等级虽由橙色预警变为黄色预警，但其等级偏向黄色没有变。表明相比传统物元可拓模型，把得到的航班延误实测数据代入改进后的物元可拓模型中，得到的预警结果与实际发展走向更符合，因而能更快速、高效启动相应的应急预案，从而能尽可能降低突发事件发生的概率，为空管部门提供更有价值的决策信息。

4  结  论

1） 本文结合引发航班延误主要因素，建立航班延误预警构架。采用非对称贴进度准则计算贴近度，降低了最大隶属度对贴近度计算造成的误差，也得到了各评价指标和结果的联系度。运用规格化方法处理模型，能使其更加完善，使预警评价结果更符合实际航班延误的未来发展趋势。

2） 将变权法运用到航班延误预警的研究中，体现了待评对象积极参与综合评价，使预警评价结果符合实际发展趋势，降低了主观因素对指标权重造成的误差，凸显主要因素的影响。

3） 采用本文所述方法时，要因地制宜，注意结合当天的实际情况，得到合理预警评价结果，有利于预警结果与实际发展走向更相符，有利于相关部门做出有效决策。

参考文献

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