基于主成分分析法的空管多指标安全综合评估研究

在空中交通管制运行风险识别的基础上,建立反映其安全状况的指标体系,并确定指标的量化方式。运用主成分分析法对指标数据进行处理,建立管制安全综合评价模型;通过实例对管制安全的评价结果进行分析,认为管制员违规操作和技术水平是影响管制安全运行的重要因素,另外空管设备的完好程度对管制安全存在较大的隐患。根据建立的模型,对4个管制单位的安全性进行了评价。综合评估的结果为空管部门制定安全措施及预防对策提供科学的分析依据。     

基于多目标优化的机场机坪管制区域划分方法研究

为均衡各机坪管制区域间的交通复杂度以及管制员工作负荷,以航空器机坪安全运行为出发点,依据交通复杂度、管制员工作负荷、区域划分结构指标以及优化建模理论划分机场机坪管制区域,利用基于加权Voronoi图生成的坪移交区域划分模型生成初始场面区域,建立机坪管制区域优化划分模型的目标函数和约束条件,并基于实际机场运行数据进行实例验证。研究结果表明：管制区域优化划分数目为2时,对比东、西管制区域划分方案,优化后的划分方案其机坪交通复杂度减小36%,机坪管制员工作负荷减小25.9%,管制区域紧密性指标小于0.5,采取优化方案之后的机坪管制区域交通复杂度及管制员工作负荷更为均衡。研究结果对于提升机场机坪运行的安全性能具有重要意义。     

基于改进的可拓评价模型的安全管制员工作负荷综合评估模型

在综合分析国内外对管制员生理状况测量、人与机器系统环境相互作用和心理分析三方面研究的基础上,建立了基于改进的物元分析的管制员工作负荷综合评价模型。借鉴灰色关联分析方法 (GRA)分辨系数的设定思想对可拓关联函数进行改进,对超出节域范围的情况在函数中增加修正系数,以保证不会出现关联函数的分母为0而无法计算的情况。采用基于改进的物元分析的管制员工作负荷综合评价模型对上海终端区扇区安全管制工作进行评估。结果表明,基于改进的物元分析的管制员工作负荷综合评价模型可获得可靠的评估结果。     

基于飞行航迹数据的飞机发动机排放量估算方法

针对目前缺乏科学、定量的评价技术和手段研究空管运行技术对飞机油耗和污染物排放量影响的问题,建立了基于四维航迹数据的飞机污染物排放量估算模型,采用Visual Studio C#开发了民用飞机油耗及污染物排放量估算软件,能够根据二次雷达记录数据、ADS-B采集数据和管制模拟机记录数据来进行油耗及排放量计算,并以某管制单位雷达记录数据为例进行了计算分析。结果表明,管制员的技能差异对民航节能减排有重要影响;该模型可用来量化分析管制运行新技术及管制员技能差异对民航节能减排的影响,确保在飞行安全及管制容量的前提下更好地兼顾绿色运行的要求,提升空中交通运行质量。     

空中交通管制员职业素质模糊综合评价

提出一种管制员综合素质的评价方法;构建管制员综合素质评价指标体系和模糊综合评价模型;应用专家打分法确定指标的权重判断矩阵数据和隶属度数据;采用层次分析法对判断矩阵进行处理得到指标权重数据;按照评价模型的程序对权重数据和隶属度数据进行处理,最终得到管制员综合素质的评价值,根据评价结果提出了提高管制员综合素质的对策。     

基于IAHP的管制员综合素质评价方法研究

为合理评价管制员综合素质,保障空管运行安全,提出了一种将群决策、区间数和层次分析法相结合的综合评价方法。基于少数服从多数的原则,给出群决策中专家系数的计算方法,提出两个关于区间数和区间数判断矩阵(Interval Number Judgement Matrix,INJM)的定理并进行了证明,基于区间数理论,给出了一种构造具有一致性判断矩阵的方法,随后给出了评价指标权重的计算方法,最终建立了管制员综合素质评价模型。结果表明,指令准确性、航空器调配合理性、冲突与特情处置能力、听力和团队合作5个因素对管制员综合素质起着主要作用,可为管制员的培养、选拔、测评和培训提供参考。     

基于相对熵逆强化学习的飞行冲突解脱方法

针对航路上的飞行冲突解脱问题,提出了基于相对熵逆强化学习的飞行冲突解脱方法。首先基于相对熵的逆强化学习算法从历史飞行轨迹数据中学习隐含的管制员先验知识,并以奖励函数的形式进行量化表达。然后,将奖励函数引入基于深度强化学习的冲突解脱模型,以指引训练模型不断向与管制员解脱方案相似的方向更新。试验结果表明,解脱模型能够学习管制先验知识,且在测试集中冲突解脱率超过73%。研究对于减少管制员工作负荷和提升空中交通管制安全性有借鉴价值。     

基于云模型的管制员岗位工效学评价

通过对现有中国民航管制员岗位的工效学评价,减少管制员的人为差错,保障民航的安全运行,结合管制员岗位人机界面的特点,从人机界面构成要素和工效学角度,综合考虑各种影响管制员工作的因素,建立了管制员岗位工效学评价指标体系。基于云模型和模糊综合评价法构建了管制员岗位工效学评价模型,并应用该模型对某机场塔台管制员岗位的工效学现状进行了评价。该模型具有量化分析,评价结果直观的特点,能够反映出系统人机界面中存在的不足,为改进人机界面设计和减少管制员差错提供理论基础。     

飞行安全模糊综合评价模型研究

为建立飞行安全模糊综合评价模型,对2002-2006年中国民航由机组原因引发的130起事故及事故征候进行统计和原因分析,通过咨询专家,从人、机、环境和管理4个方面建立了飞行安全评价指标体系.同时,根据模糊数学理论建立了飞行安全模糊综合评价模型,并对模型进行了实例验证.研究表明,本文建立的模糊综合评价模型可对飞行运行系统进行总体安全评价,能够克服国内外飞行运行系统安全评价常用方法(国际航空运输协会的运行安全审计、美国联邦航空局的航空运输监察系统、国内航空公司安全评估系统和中国民航安全审计)在指标设置、指标权重和综合评价等方面的一些不足,具有实用价值.     

基于眼动数据的管制员注意力特征评价

为提高管制员培训的针对性和有效性,提升管制过程的安全性,提出使用注意力稳定性、注意力分配与转移和注意力广度3个指标,作为注意力特征的评价指标;设计并开展管制过程模拟管制试验,采集分析36名成熟管制员的眼动数据;提出选取兴趣区访问次数方差(VVC)、马尔可夫转移概率(MTP)和特情反应时间(RT)3个参数,将其作为刻画注意力特征3个评价指标对应的量化参数值,再使用K-Means聚类分析法对管制员的注意力特征进行分类,得到管制员注意力特征的评价值的结果分类区间,并对比评价结果与教员打分结果。结果表明：根据注意力特征,将管制员分成4类,一类为最优,四类为最差。优秀管制员具有注意力稳定性好、注意力分配合理、注意广度大和对特情敏感的特点,其量化参数值包括：VVC为13.48～95.46,MTP为0.03～0.22,RT为3～31 s。     

大流量管制情境下雷达管制员眼动特征分析

为提高大流量管制运行的安全水平,研究雷达管制员的眼动特征变化规律,整合雷达管制模拟机和眼动仪,构建试验系统。选取具有实际工作经验的进近雷达管制员作为被试,将某管制空域内的航班数量分为小、中和大流量3种模拟管制情境。获取不同情境下被试的眼动特征数据,结合被试的不同技能水平,统计分析其在3种情境下的眼动特征数据。结果发现:随着流量的增大,注视、眼跳、瞳孔3类眼动数据发生显著变化,且注视、眼跳的部分指标在不同技能水平的被试间也存在显著差异。不同技能水平的管制员的信息搜索策略存在差异,且均随管制流量的变化发生改变。     

基于博弈论集对分析的空管风险态势评估

为有效评估空管运行风险,整体化处理评估系统的确定与不确定因素,建立基于博弈论和集对分析(SPA)的风险评估模型。按照系统工程方法,筛选出18个底层管制运行风险评价指标;利用层次分析法(AHP)确定各指标的主观权重,通过熵权法计算指标的客观权重,用博弈论综合权重确定方法得到指标的综合权重;根据模型计算出各指标的SPA结果,评判系统风险态势,通过计算联系数的各阶偏联系数得到风险的动态发展趋势。实例仿真结果表明:基于博弈论集对分析的模型对空管安全系统风险评估以及趋势分析具有可行性和有效性。     

基于k-means聚类的管制员注意品质特征研究

为保障飞行安全,基于作业测验原理,设计20 min连续划消试验,探究管制员注意品质类型及其特征,并进行聚类分析。选取作业错误率、反应时均值、反应时方差作为注意广度、注意稳定性、注意转换与分配的测量参数,运用k-means聚类法将管制员注意品质分类,并描述其特征,对比分析管制员与管制学员的差异。结果表明:181名管制(学)员根据注意品质可分为4类;优秀管制员具有注意广度大、注意稳定性强、注意分配合理、注意转换速度快等特点;管制学员注意品质与管制员有明显差异。     

基于毕达哥拉斯模糊和改进TOPSIS的管制员人为风险评估

为降低由管制员导致的不安全事件比例,客观准确地评估管制员人为风险,确保风险决策的可靠性和有效性.首先,基于HFACS构建了管制员人为风险评估指标体系.其次,利用毕达哥拉斯模糊集将专家评估语言转换为定量信息,运用改进TOPSIS表征各指标之间的相对重要关系,综合评价指标确定风险排序结果,构建了基于毕达哥拉斯模糊和改进TOPSIS的管制员人为风险评估模型.最后,利用所构建的模型对某地区空管局管制员人为风险进行评估,结果表明,管制员身体状态不佳疲劳工作、管制员与飞行员沟通时用语不规范、大流量或冲突等情况下管制员处置能力差等10个指标风险较高,提出了针对性风险应对建议.     

管制员信息加工水平鉴别技术及影响机制

为提高管制员信息加工水平的鉴别效率,以提升管制运行安全水平,首先分析管制工作信息加工过程,基于作业测验,设计管制员信息加工水平测验工具,依据信号检测理论(SDT)中的敏感性指标d与倾向性指标β来鉴别管制员信息加工水平;然后,通过实例进行聚类分析,并运用回归分析方法探究管制员神经系统特性对d、β的影响。结果表明:d、β分别是管制员信息加工能力与信息加工倾向的鉴别指标,管制员信息加工水平可聚类为3类,管制员神经系统的强度、灵活性能正向预测其信息加工能力,平衡性能负向预测其信息加工倾向。     

民航管制员安全行为能力模型研究

界定了民航管制员安全行为能力的内涵,结合民航管制员的工作特点和准入机制,建立了由3个二级指标、17个三级指标构成的民航管制员安全行为能力指标体系.运用层次分析法确定各指标的权重,用模糊综合评价法确定最终隶属度,建立了基于层次分析法的模糊综合评价模型,实现了民航管制员安全行为能力的定量化评价.     

多随机因素影响下飞行间隔评估及冲突解脱阈值研究

为有效评估两机水平安全间隔并建立特情冲突解脱程序,基于多随机因素对飞机位置误差的影响,建立碰撞风险模型和冲突解脱阈值求解模型。首先,考虑CNS性能和高空风作用,改进飞行运动模型,建立碰撞风险模型,得到最低安全间隔标准计算方法。然后,考虑陆空通话影响,结合飞机转弯特性,建立两机在不同相对位置情况下的阈值求解模型,利用最低安全间隔标准值求解冲突解脱阈值。最后,以某管制试飞空域内特定机型相关数据及所受随机因素参数为例进行算例分析,得出两机最低安全间隔标准,并得到防止安全间隔丧失管制员介入冲突解脱程序的阈值,计算结果与管制运行实际吻合,验证了上述理论的正确性。依据多随机因素与最低安全间隔标准脉谱图拟合出相应公式,以期为管制员进行两机安全间隔调配与制定冲突解脱程序提供依据。     

基于DORATASK的管制员工作负荷测量方法研究

空中交通管制员工作负荷测量的DORATASK方法是一种以时间占用率为依据的脑力负荷测量方法,由于该方法在工作负荷不同部分构成和测量上的差异,加之不同地域在管制运行不同席位间的分工各异,在管制员工作负荷的计算中缺乏密切结合我国空管运行实际而又简便可行的方法。在DORATASK方法的框架下,结合我国空管运行"双岗制"的情况,明确了"可测量"、"无法测量"、"脑力恢复"3个部分工作负荷的构成及其测量和估算方法,建立了管制员工作负荷测量模型。通过实地采集某管制区数据,使用模型对管制员的工作负荷进行测量计算,并对航班架次与管制员工作负荷的相关性进行了分析。结果表明,模型具有较好的敏感性和有效性。     

基于云模型的民用机场消防指挥员决策能力测评研究

为研究民用机场消防指挥员决策能力,考虑测评指标分为定性与定量2类,且指标存在模糊性的特点,建立基于云模型的民用机场消防指挥员决策能力测评方法。根据相关规章规定、专家意见和问卷调查结果,确定测评指标体系,并依据云模型原理建立定性到定量的测评转换模型,将指标的定性测评转化为直观的定量评价;最后,根据云模型的期望、熵、超熵,评价民用机场消防指挥员决策能力水平。研究结果表明:利用基于云模型原理构建的定性与定量测评转换模型进行决策能力测评,所得测评结果能够体现评价指标模糊性和随机性的特点,评估结果更加直观且贴近实际情况。     

基于云模型的电梯运行可靠性模糊综合评估

针对目前电梯可靠性评估中存在随机性和模糊性等不确定性的问题,提出了一种基于熵权法、云模型和模糊综合评价法的电梯运行可靠性评估模型。通过分析电梯各个子系统的主要特征量,建立了电梯运行可靠性评估指标体系,并运用熵权法确定各指标的权重。根据云模型实现定量指标与定性概念之间的转换,得到定量评估指标的等级隶属度。最后基于模糊综合评价法,对各指标信息进行自上而下地综合,得到整体的可靠性评估结果。实例表明了该模型的正确性与有效性,能够对电梯的状态检修提供参考。