基于熵權(quán)法和灰色聚類模型的航空公司安全保障能力評估

劉鍇 趙寧寧

摘??要：通過選擇基于熵權(quán)的灰色聚類數(shù)學(xué)模型對飛機放行工作進行定量的評估研究，建立安全保障能力體系，通過熵權(quán)法得出各指標(biāo)的權(quán)重。通過灰色聚類中心點的確定，由最大隸屬度原則得出飛機放行保障能力大小。通過實例驗證表明該模型具有較強的客觀性和可用性且優(yōu)于傳統(tǒng)的評價模型，確保航空公司更加安全保障飛機放行。

關(guān)鍵詞：飛機放行;安全保障;熵權(quán)法;灰色聚類模型

隨著航班量日益增長，安全保障任務(wù)更為艱巨。前人[1-3]在航空公司保障能力方面多有研究。本文通過灰色聚類模型結(jié)合主觀和客觀因素來分析航空公司保障飛機放行安全能力的水平。

1?灰色熵權(quán)模型

熵權(quán)法是普遍運用的計算權(quán)重的方法，因其精確度較高、客觀性較強，可以盡量減少各指標(biāo)權(quán)重計算中為因素干擾，使評價結(jié)果更客觀。

2?飛機放行保障能力影響因素分析

影響飛行安全主要因素：

a天氣：數(shù)據(jù)顯示低能見度所造成的飛行事故高達40%，雷雨、風(fēng)切變則占到25%。

b機場：機場燈光系統(tǒng)與機場地面標(biāo)志。

c航路：重量是飛機放行核心因素。

3??保障能力評估模型

指標(biāo)體系分三層建立，一級飛機放行;二級天氣、機場、航線;三級天氣分能見度、雷暴、風(fēng)。機場分為跑道等級、機場海拔、機場燈光系統(tǒng);航線分為機型、起飛重量、備降場、飛機年限，如圖一所示。

3.1?利用熵權(quán)法求指標(biāo)權(quán)重

對某機場安全保障能力進行評估首先對機場m個資深簽派員發(fā)出問卷，n個飛機放行指標(biāo)進行打分，i表示參與評分簽派員標(biāo)號，j表示第j個指標(biāo)，計算權(quán)重值步驟如下：

（1）第i個簽派員對第j個指標(biāo)的評分值Mij進行預(yù)處理，得到處理結(jié)果用Yij表示，其計算公式為[4]：

（2）根據(jù)熵的定義得到評價指標(biāo)的熵值еj：

（3）?根據(jù)熵值еj得到第j個評價指標(biāo)的差異系數(shù)gj：

（4）?根據(jù)差異系數(shù)gj得到個評價指標(biāo)的權(quán)重ωj：

3.2??基于熵權(quán)的灰色聚類評估模型

（1）設(shè)m個簽派員參與本機場n個指標(biāo)的評估i表示參與評分的簽派員標(biāo)號，j表示評價指標(biāo)編號，對第i個簽派員對第j個指標(biāo)的評分值用Mij表示，由此得到灰色聚類的評價指標(biāo)矩陣M：

（2）根據(jù)灰色聚類評價過程確定劃分灰類數(shù)，用s表示。假設(shè)各灰類取值范圍劃分區(qū)間：，

（3）設(shè)λk為第k個灰度中心點即最可能屬于k分類點：

（4）構(gòu)建白化權(quán)函數(shù)模型[5]，公式如下：（5）ωj表示第j個指標(biāo)在評價體系中權(quán)重值。

（6）計算評價對象屬于各灰類的聚類系數(shù)，公式為：

（7）計算得出聚類系數(shù)σ，按最大隸屬原則劃分聚類對象所屬灰類即某機場安全保障能力區(qū)間。

4?實例應(yīng)用

（1）通過對十年以上經(jīng)驗的簽派員問卷調(diào)查得表1。

（2）根據(jù)表一得出矩陣m，如下：

（3）采用10分制將其風(fēng)險劃分4個等級，劃分灰類數(shù)為4，如表2所示。

（4）計算各區(qū)間的幾何中心，設(shè)：

lk=（ak+ak+1）/2，k=1，2，…，s

則低灰類和很高灰類的中心點分別是9.5和3，中灰類中心點為8，高灰類的中心點為6.5，機場安全保障能力劃分范圍如表3所示。

（5）確定指標(biāo)權(quán)重ωj，結(jié)果如表4所示。

（6）利用下述公式構(gòu)建機場保障能力白化權(quán)函數(shù)。

（7）根據(jù)上述公式計算聚類系數(shù)，結(jié)果表5所示。

（8）由上表數(shù)據(jù)可以得出該機場的飛機放行的安全保障能力等級為灰類-高。與該機場實際安全保障能力狀況相符。

5?結(jié)論

通過熵權(quán)法消除專家問卷調(diào)查評判的主觀性，得到的差異系數(shù)為構(gòu)建白化權(quán)函數(shù)模型做鋪墊，通過建立安全保障能力指標(biāo)體系結(jié)合問卷形成指標(biāo)矩陣帶入模型，運用最大隸屬度原則求出機場的安全保障能力區(qū)間，以國內(nèi)某機場為例計算出該機場的安全保障能力區(qū)間，對比該機場延誤率和放行密度認為所得安全保障能力與實際較符合，且優(yōu)于其他方法。

參考文獻：

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[4]李志亮，羅芳，張?zhí)旖?一種基于多層次分析和熵權(quán)的灰色聚類評價方法[J].延邊大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2017，43（04）：321-326.

[5]鄧聚龍.灰理論基礎(chǔ)[M].武漢：華中科技大學(xué)出版社，2002：1-46.

作者簡介：劉鍇，男，本科，助理工程師，五級管制員。