【摘要】 為了適應(yīng)民航快速發(fā)展的要求，非常有必要建立起一套工具或輔助工具，為空中交通運(yùn)行管理和流量管理提供輔助決策的信息，針對(duì)管制運(yùn)行品質(zhì)和運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和告警。同時(shí)，也應(yīng)建立管制運(yùn)行基礎(chǔ)數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，在該數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)挖掘、分析統(tǒng)計(jì)、評(píng)估，并為進(jìn)一步的空域評(píng)估、空域規(guī)劃等工作提供全面的數(shù)據(jù)支持。本系統(tǒng)定位于信息管理系統(tǒng)，作為生產(chǎn)（輔助）系統(tǒng)（如空管自動(dòng)化系統(tǒng)、管制信息綜合顯示平臺(tái)等）的擴(kuò)展和補(bǔ)充，為管制運(yùn)行單位各級(jí)管理者提供服務(wù)。通過(guò)系統(tǒng)的建設(shè)，主要達(dá)到以下三個(gè)方面的預(yù)期目標(biāo)：一是實(shí)現(xiàn)對(duì)管制運(yùn)行品質(zhì)的綜合評(píng)價(jià)，二是實(shí)現(xiàn)管制運(yùn)行管理的功能升級(jí)，三是實(shí)現(xiàn)管制運(yùn)行品質(zhì)優(yōu)化策略的輔助決策。軟件通過(guò)對(duì)管制員陸空通話的實(shí)時(shí)監(jiān)控，獲得管制員工作負(fù)荷水平的數(shù)據(jù)，為進(jìn)一步的流量管理、空管評(píng)估、空管規(guī)劃提供數(shù)據(jù)支持和決策依據(jù)。通過(guò)對(duì)歷史航跡的統(tǒng)計(jì)分析，可以實(shí)現(xiàn)流量配置、管制調(diào)配方法的優(yōu)化、為進(jìn)一步的流量管理、空域航路航線優(yōu)化提供直接的數(shù)據(jù)支持。系統(tǒng)以軟件的形式實(shí)現(xiàn)，采用高可用的，模塊化的、可擴(kuò)展的架構(gòu)，能夠允許系統(tǒng)通過(guò)簡(jiǎn)單配置滿(mǎn)足特殊用戶(hù)和地點(diǎn)的要求。在設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的過(guò)程中，要選擇統(tǒng)一的體系和架構(gòu)，這樣能大大提升整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)用性與開(kāi)放性，該系統(tǒng)具有開(kāi)放的構(gòu)架系統(tǒng)、模塊化設(shè)計(jì)、高收縮性、易添加和修改的外部接口、面對(duì)對(duì)象的設(shè)計(jì)、可移植性、易于維護(hù)和快速移動(dòng)安裝、易于整合的特點(diǎn)。 

第一章緒論

1.1研究背景及其意義

空中交通管制是空中交通管理工作的重中之重，對(duì)保障民航運(yùn)輸安全中起到了至關(guān)重要的作用。在管制運(yùn)行管理中，為了對(duì)管制工作進(jìn)行有效的管理與控制，管理者要隨時(shí)對(duì)整個(gè)管制的運(yùn)行狀況了然于胸。一直以來(lái)，中國(guó)民航對(duì)管制運(yùn)行狀況實(shí)施監(jiān)控的主要方式還局限于舉行會(huì)議、現(xiàn)場(chǎng)檢查、聽(tīng)取報(bào)告，或是定期對(duì)月報(bào)、周報(bào)進(jìn)行查閱等比較傳統(tǒng)且呆板的模式。近年來(lái)，隨著先進(jìn)空中交通管制系統(tǒng)的飛速發(fā)展，以及管制流量的不斷激增，依靠這些傳統(tǒng)方式已經(jīng)很難實(shí)現(xiàn)對(duì)管制運(yùn)行狀況的有效監(jiān)控。

在我國(guó)，改革開(kāi)放以前，由于航班量很小，可以認(rèn)為不存在運(yùn)行品質(zhì)的問(wèn)題。90年代以后，伴隨經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，空中交通流量也隨之高速增長(zhǎng)。進(jìn)入本世紀(jì)后，增長(zhǎng)率每年都超過(guò)或接近兩位數(shù)。但是空管保障設(shè)施設(shè)備和管制技術(shù)的發(fā)展明顯滯后于經(jīng)濟(jì)社會(huì)對(duì)民航的需求。加之空域受限多、空域結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，使得空中交通異常擁擠，航班延誤已成為社會(huì)熱點(diǎn)問(wèn)題，空中交通管制運(yùn)行的品質(zhì)直接影響到旅客出行。近年來(lái)，國(guó)家把解決航班延誤問(wèn)題上升到就是解決民生問(wèn)題的高度上，可見(jiàn)空管運(yùn)行品質(zhì)已經(jīng)引起了各方面的廣泛重視。

1.2主要研究?jī)?nèi)容和論文結(jié)構(gòu)

本文對(duì)管制運(yùn)行品質(zhì)評(píng)估系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)、實(shí)現(xiàn)的途徑和使用的方法進(jìn)行了闡述。具體內(nèi)容安排如下：

第二章闡述主要安全理論基礎(chǔ)，以及所用到的相關(guān)技術(shù)。

第三章對(duì)管制員工作負(fù)荷評(píng)估的分類(lèi)和評(píng)估的方法做了闡述。

第四章設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了工作負(fù)荷量化數(shù)據(jù)的收集軟件，為第四章的工作負(fù)荷模型提供了數(shù)據(jù)來(lái)源。

第五章建立了管制員工作負(fù)荷模型，對(duì)管制員工作負(fù)荷采用線性回歸分析法進(jìn)行擬合，對(duì)于既定空域，推導(dǎo)出計(jì)算管制員工作負(fù)荷的工作，并通過(guò)實(shí)例加以說(shuō)明，并得出了管制員工作負(fù)荷與扇區(qū)是否相鄰無(wú)任何線性關(guān)系的結(jié)論。

第六章對(duì)管制運(yùn)行品質(zhì)評(píng)估系統(tǒng)及其主要組件作了較為詳細(xì)的描述。

第七章總結(jié)了已完成的工作，展望了管制運(yùn)行品質(zhì)評(píng)測(cè)的未來(lái)發(fā)展態(tài)勢(shì)。

第二章理論基礎(chǔ)

2.1安全風(fēng)險(xiǎn)管理的主要理論

安全風(fēng)險(xiǎn)管理是支持安全管理和有助于其他間接相關(guān)的組織程序的一項(xiàng)核心活動(dòng)。安全風(fēng)險(xiǎn)管理，主要內(nèi)容包括對(duì)具有危險(xiǎn)后果的安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，以及將該安全風(fēng)險(xiǎn)降低至可以接受的水平。安全風(fēng)險(xiǎn)管理的目的是：為均衡地在所有評(píng)定的安全風(fēng)險(xiǎn)和那些可控和可緩解的安全風(fēng)險(xiǎn)之間配置資源提供基礎(chǔ)。也就是說(shuō)，安全風(fēng)險(xiǎn)管理有助于解決“生產(chǎn)和保護(hù)兩難”問(wèn)題。因此，安全管理程序中的重中之重就是安全風(fēng)險(xiǎn)管理。

安全風(fēng)險(xiǎn)有以下五項(xiàng)基本內(nèi)容：

1、安全風(fēng)險(xiǎn)管理

2、安全風(fēng)險(xiǎn)概率

3、安全風(fēng)險(xiǎn)的嚴(yán)重性

4、安全風(fēng)險(xiǎn)的可容忍度

5、安全風(fēng)險(xiǎn)的控制緩解

空管工作，安全是底線，也是生命線，做到萬(wàn)無(wú)一失是我們的目標(biāo)。老觀念的安全管理在事故發(fā)生后來(lái)追究責(zé)任、處理當(dāng)事人，有時(shí)候甚至出現(xiàn)各打五十大板的情況，事實(shí)證明，這樣的安全管理真是愧對(duì)了“管理”二字，只是把權(quán)力當(dāng)成了處理事情的尚方寶劍。但是，隨著空域日漸擁擠，空中流量日益增大，加之設(shè)備日漸老化，還有各種施工帶來(lái)的挖斷電纜、光纜等事故，甚至地震、洪水等自然災(zāi)害，對(duì)空管運(yùn)行都是極大的風(fēng)險(xiǎn)。因此，找準(zhǔn)風(fēng)險(xiǎn)源，深入進(jìn)行隱患排查，對(duì)已經(jīng)找到的各種風(fēng)險(xiǎn)源進(jìn)行研判、控制，才能真正有效地控制不安全事件的發(fā)生，只有這樣才能真正說(shuō)找到了安全管理的有效途徑，也才是把“管理”二字落到實(shí)處。新型的安全管理體系是以風(fēng)險(xiǎn)管理為核心，將事故的預(yù)防轉(zhuǎn)向了源頭控制，通過(guò)廣泛開(kāi)展風(fēng)險(xiǎn)源辨識(shí)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、風(fēng)險(xiǎn)控制及循環(huán)、反饋改進(jìn)，主動(dòng)消除或控制空管運(yùn)行中人員、設(shè)備、環(huán)境、程序等各個(gè)管理環(huán)節(jié)和運(yùn)行過(guò)程的不安全狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中危險(xiǎn)點(diǎn)、危險(xiǎn)源的可控。同時(shí)對(duì)整個(gè)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)督管理，對(duì)運(yùn)行情況進(jìn)行評(píng)估、分析，改進(jìn)，，整個(gè)閉環(huán)的控制使得超前控制危險(xiǎn)因素得以真正執(zhí)行和落實(shí)，實(shí)現(xiàn)了空管系統(tǒng)的本質(zhì)安全。

2.2管制運(yùn)行品質(zhì)的研究

在本系統(tǒng)中，管制運(yùn)行品質(zhì)的定義指管制服務(wù)的水準(zhǔn)、質(zhì)量；指標(biāo)體系主要包括管制席位工作負(fù)荷指標(biāo)、管制運(yùn)行安全性指標(biāo)、管制運(yùn)行效率指標(biāo)等三類(lèi)指標(biāo)。系統(tǒng)以管制運(yùn)行數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)（包括引接和儲(chǔ)存飛行計(jì)劃數(shù)據(jù)、話音通信數(shù)據(jù)、實(shí)時(shí)的雷達(dá)數(shù)據(jù)等）為平臺(tái)，通過(guò)對(duì)深挖海量運(yùn)行數(shù)據(jù)中蘊(yùn)藏的信息，對(duì)實(shí)時(shí)的管制運(yùn)行提出建議，對(duì)將來(lái)更高安全裕度的運(yùn)行模式提供決策信息。同時(shí)，也符合質(zhì)量管理體系“建立持續(xù)改進(jìn)的機(jī)制，堅(jiān)持不懈的推進(jìn)持續(xù)改進(jìn)”的要求。顯而易見(jiàn)，管制員的工作負(fù)荷是隨著其管制職責(zé)范圍內(nèi)的飛機(jī)數(shù)量增加而增加的，并且還不是簡(jiǎn)單的線性關(guān)系。在我國(guó)北京、上海、廣州三地形成的連線三角區(qū)域內(nèi)的管制工作量時(shí)常超出普通管制員所能承受的水平，在西南地區(qū)，成都、昆明、重慶的增長(zhǎng)率也超過(guò)或接近兩位數(shù)。在民航安全管理中“人的因素”研究的范疇中，對(duì)管制員工作負(fù)荷的研究從來(lái)都是重要課題。如果能準(zhǔn)確判斷出管制員的工作負(fù)荷，并以此為依據(jù)合理安排扇區(qū)航班流量、科學(xué)地進(jìn)行排班，就能使管制員工作負(fù)荷相對(duì)航班密度而言始終處在相對(duì)合理的范圍，這對(duì)保證空中和地面安全具有重大的意義。

2.2.1管制員工作負(fù)荷的定義

管制運(yùn)行品質(zhì)最重要的內(nèi)涵就是管制員工作負(fù)荷。直到世紀(jì)初我們才意識(shí)到運(yùn)行品質(zhì)的重要性和它與管制員工作負(fù)荷之間的關(guān)系。我們可以從管制員的工作職責(zé)為出發(fā)點(diǎn)來(lái)了解其概念。管制員的工作職責(zé)主要有：

1、對(duì)駕駛員提供必要的飛行階段需要的情報(bào)，如氣象情報(bào)、航行通告等；

2、對(duì)航空器飛行的各個(gè)階段提供必要的管制指揮；

3、對(duì)航空器在飛行中的安全間隔起到指揮和監(jiān)控的作用；

4、與駕駛員共同對(duì)飛行的安全負(fù)責(zé)。

本文在綜合分析了多種對(duì)工作負(fù)荷的定義后，采用以下描述：管制員工作負(fù)荷是管制員緩解由于對(duì)飛行的指揮和監(jiān)控而產(chǎn)生的精神和身體壓力的周期，工作負(fù)荷的大小就是由這個(gè)周期的長(zhǎng)短決定的。

第三章對(duì)管制員工作負(fù)荷的評(píng)估......13

3.1工作負(fù)荷的客觀影響因素.....13

3.2工作負(fù)荷的分類(lèi).....14

第四章工作負(fù)荷量化數(shù)據(jù)收集軟件......21

4.1物理平臺(tái)....21

4.2軟件環(huán)境..........21

4.3技術(shù)路線..........21

第五章管制員工作負(fù)荷的量化模型.....31

5.1算法步驟.......31

5.2邏輯結(jié)構(gòu)......31

第六章民航西南空管局管制運(yùn)行品質(zhì)評(píng)測(cè)系統(tǒng)

6.1系統(tǒng)概述

6.1.1工作負(fù)荷研究與品質(zhì)評(píng)測(cè)的關(guān)系

有了前文第四章和第五章的基礎(chǔ)，能夠?qū)苤茊T和管制席位的工作負(fù)荷進(jìn)行測(cè)量和評(píng)估，有了這些測(cè)量的數(shù)據(jù)，就能對(duì)其進(jìn)行分析，在這些數(shù)據(jù)中挖掘出對(duì)空中交通管理工作有用的數(shù)據(jù)。

民航的運(yùn)行品質(zhì)通俗來(lái)講就是整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行有序，系統(tǒng)的各個(gè)專(zhuān)業(yè)工作壓力在可控范圍內(nèi)，對(duì)外表現(xiàn)為航班正常，客貨運(yùn)輸各方滿(mǎn)意度較高。提升運(yùn)行品質(zhì)的前提是準(zhǔn)確、清晰、客觀地判斷和掌握運(yùn)行品質(zhì)的情況。為改善對(duì)空管運(yùn)行的監(jiān)控狀況，提升安全裕度，提高服務(wù)水平，對(duì)管制運(yùn)行品質(zhì)等方面引起重視，充分利用先進(jìn)技術(shù)與設(shè)備，確保管制運(yùn)行工作能夠有序進(jìn)行，與此同時(shí)還要構(gòu)建完善成熟的綜合性統(tǒng)計(jì)指標(biāo)體系，通過(guò)建立一套評(píng)測(cè)系統(tǒng)，利用可采集的實(shí)時(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)，對(duì)管制運(yùn)行品質(zhì)各類(lèi)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)測(cè)，定量分析管制運(yùn)行服務(wù)水平和質(zhì)量的變化，把握從量變到質(zhì)變的內(nèi)在規(guī)律，以此客觀反映管制運(yùn)行品質(zhì)的相對(duì)狀況，實(shí)現(xiàn)管制運(yùn)行管理的全面升級(jí)。

而這其中直接影響空中飛行安全和正常的就是管制員工作負(fù)荷的大小。超負(fù)荷和輕負(fù)荷都將影響管制員的工作效率，因此工作負(fù)荷評(píng)估的主要目的，是在一定的時(shí)間內(nèi)，使人的信息處理能力既不能超負(fù)荷工作，也不能長(zhǎng)時(shí)間輕負(fù)荷工作。超負(fù)荷工作會(huì)降低對(duì)意外情況的反應(yīng)能力，輕負(fù)荷工作容易降低管制員的警惕性。

因此，本系統(tǒng)中最重要的模塊就是管制工作負(fù)荷的測(cè)量和實(shí)時(shí)監(jiān)控，有了這個(gè)前提，才可能對(duì)管制運(yùn)行的品質(zhì)進(jìn)行評(píng)測(cè)，以及后期對(duì)運(yùn)行效率進(jìn)行綜合統(tǒng)計(jì)和分析。在本章6.1.3.1中介紹管制負(fù)荷實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)子系統(tǒng)的作用。

第七章貢獻(xiàn)與展望

7.1論文的主要貢獻(xiàn)

本文設(shè)計(jì)并建立了管制員陸空通話話音模型，并以此作為管制運(yùn)行品質(zhì)評(píng)測(cè)的主要內(nèi)容。在結(jié)合了空域結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上建立的管制員工作負(fù)荷評(píng)估方式更符合特定管制區(qū)域的情況，同時(shí)對(duì)管制員工作負(fù)荷進(jìn)行了量化分析，給出更為合理的管制扇區(qū)的劃分和設(shè)置策略。

論文的主要貢獻(xiàn)包括：

1、設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了管制員工作負(fù)荷量化軟件，將原始的人工采集的方式升級(jí)為自動(dòng)采集方式，使大量數(shù)據(jù)的采集與處理分析成為現(xiàn)實(shí)。

2、從理論上建立了管制員工作負(fù)荷量化模型，考慮了實(shí)際空域的地理特定，流量分布情況和實(shí)際管制工作情形對(duì)建模的影響。

3、統(tǒng)計(jì)了常用的管制用語(yǔ)所耗費(fèi)的時(shí)間，在對(duì)管制指令詳細(xì)分析的基礎(chǔ)上，利用建立了管制員工作負(fù)荷評(píng)估模型對(duì)指定扇區(qū)進(jìn)行管制員工作負(fù)荷的推算。

4、管制員工作負(fù)荷和空域結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。大量文獻(xiàn)都已經(jīng)指出，管制員工作負(fù)荷和空域內(nèi)航空器數(shù)量之間有密切的關(guān)系。但是空域結(jié)構(gòu)與管制員工作負(fù)荷之間具體有什么關(guān)系，卻沒(méi)有明確給出。本文通過(guò)最小二乘法進(jìn)行回歸分析，得出了相鄰扇區(qū)的工作負(fù)荷沒(méi)有線性關(guān)系，為管制員的實(shí)際工作提供了良好的輔助決策工具。

參考文獻(xiàn)（略）