Airport safety risk early warning under circumstance of non-suspend air construction based on DW-MEE
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摘要:
为开展不停航施工情境下机场安全风险预警，集成了动态权和物元可拓分析法（DW-MEE），构建风险预警模型。通过历史事故分析、文献及规章制度分析、专家访谈的方式初步构建不停航施工情境下机场安全风险预警指标体系，采用德尔菲法筛选出33个指标。将不停航施工情境下机场综合安全风险警情和单指标警情分成无警、轻警、中警、重警4个等级。构建基于动态权和物元可拓分析法的动态预警模型。结果表明：10个样本机场，1个机场处于红色重警状态，3个机场处于黄色轻警状态，6个机场处于绿色无警状态。飞行员的情境意识、业务技能水平、机场不停航施工安全监管能力3个指标对综合警情影响最敏感，施工对地勤工作的影响、不停航施工应急预案的科学性、供电设备的维护保养情况3个指标对综合警情影响最不敏感。
Abstract:To carry out airport safety risk early warning under the circumstance of non-suspend air construction, a risk early warning model is constructed by integrating dynamic weight and matter-element extension analysis (DW-MEE). Through the analysis of historical accidents, literature, rules and regulations, and expert interviews, airport safety risk early warning index system under the circumstance of non-suspend air construction was preliminarily constructed, and 33 indexes were selected by Delphi method. The comprehensive safety risk warning situation and single index warning situation of the airport under the circumstance of non-suspend air construction were divided into four grades: no alarm, light alarm, medium alarm and heavy alarm. The dynamic warning model based on dynamic weight and matter-element extension analysis was established. The study found that among 10 sample airports, 1 is in red heavy alarm state, 3 are in yellow light alarm state, and 6 airports are in green no alarm state. The three indexes of pilot’s situational awareness, pilot’s professional skill level and airport non-suspend air construction safety supervision ability are the most sensitive to the influence of alarm situation, while the three indexes of construction’s influence on ground service, the scientific nature of non-stop construction emergency plan and the maintenance of power supply equipment are the least sensitive to the influence of comprehensive warning situation.
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图 1 指标警情增加时指标权重的变化
Figure 1. Changes of indexes weight when index alarm of different schemes increases
表 1 不停航施工情境下机场安全风险预警指标
Table 1. Airport safety risk early warning indexes under circumstance of non-suspend air construction
风险类别 风险指标 指标来源 指标性质 加权算数
平均值满分频率/% 变异
系数是否
保留人员
风险C1地勤人员的安全知识水平 专家访谈、文献[27] 负 8.97 30 0.0737 保留 地勤人员的业务技能水平 专家访谈、文献[27] 负 8.52 20 0.1059 删除 C2飞行员的情境意识 历史事故分析、文献[2] 负 9.71 30 0.0229 保留 C3飞行员的业务技能水平 专家访谈、文献[27] 负 9.56 30 0.0316 保留 C4飞行员的经验 专家访谈、文献[27] 负 9.42 30 0.0411 保留 C5空管人员的情境意识 文献[2,27] 负 9.13 30 0.0616 保留 C6施工人员的安全知识水平 文献[4-5,26] 负 8.70 30 0.0955 保留 施工人员的业务技能水平 文献[4,27] 负 7.86 10 0.1392 删除 C7施工人员不停航施工经验 文献[5,27] 负 8.27 30 0.1331 保留 设备设施
风险C8关闭跑道、滑行道标志清晰程度 文献[24,26] 负 8.99 30 0.0725 保留 C9施工设备和人员进出场路线的清晰程度 历史事故分析、文献[1,26]等 负 8.85 30 0.0838 保留 C10施工设备设施摆放的合理性 文献[1,26] 负 8.99 30 0.0725 保留 C11施工围挡设施设置的合规程度 文献[1,8,26]等 负 8.99 30 0.0725 保留 C12施工区域围界线的清晰程度 文献[1,8,25]等 负 8.85 30 0.0838 保留 C13目视助航设备的维护保养情况 专家访谈、文献[27] 负 8.13 30 0.1465 保留 C14供电设备的维护保养情况 历史事故分析、专家访谈 负 7.99 30 0.1604 保留 车辆的维护保养情况 专家访谈、文献[27] 负 7.66 20 0.1833 删除 C15通信设备的维护保养情况 专家访谈、文献[27] 负 8.13 30 0.1465 保留 航空器的维护保养情况 专家访谈、文献[27] 负 7.50 20 0.1958 删除 环境风险 C16气候条件 文献[4,8,26-27]等 负 8.70 30 0.0955 保留 C17施工期间的航班流量 专家访谈、文献[8,27]等 正 8.56 30 0.1076 保留 C18施工粉尘对机场的污染情况 文献[26]、历史事故分析 正 8.58 30 0.1060 保留 C19施工对空管工作的影响 专家访谈、文献[8] 正 8.99 30 0.0725 保留 C20施工对机组工作的影响 历史事故分析、文献[8,24]等 正 9.13 30 0.0616 保留 C21施工对地勤工作的影响 历史事故分析、文献[4] 正 8.13 30 0.1465 保留 C22施工对助航设备的破坏程度 文献[26]、历史事故分析 正 8.70 30 0.0955 保留 C23施工对通信设备的破坏程度 专家访谈、历史事故分析 正 8.56 30 0.1076 保留 C24施工对供电设备的破坏程度 专家访谈、历史事故分析 正 8.42 30 0.1201 保留 管理风险 C25机场不停航施工安全监管能力 文献[2,27] 负 9.42 30 0.0411 保留 C26施工材料、杂物和垃圾管理的规范性 文献[26]、历史事故分析 负 8.83 30 0.0857 保留 C27施工设备设施管理的规范性 文献[1,4-5]等 负 8.35 30 0.1429 保留 C28施工人员进出场管理的规范性 文献[1,4-5]等 负 9.13 30 0.0616 保留 C29不停航施工安全管理制度的科学性 文献[2,4,25]等 负 8.40 30 0.1411 保留 不停航施工方案的质量 文献[2,4] 负 7.67 10 0.1699 删除 C30不停航施工安全培训和宣贯情况 专家访谈、文献[4,26-27] 负 8.74 30 0.0931 保留 C31不停航施工安全检查和监督情况 文献[2,27] 负 8.89 30 0.0816 保留 C32不停航施工应急预案的科学性 专家访谈、文献[27] 负 7.72 30 0.2051 保留 C33不停航施工情境空管保障程序的科学性 文献[26]、专家访谈 负 8.70 30 0.0955 保留 
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表 2 指标重要性等级、判断依据和熟悉程度量化值标准
Table 2. Quantitative value of indexes importance level, judgment basis and familiarity
参数 量化值 参数 量化值 参数 量化值 重要性等级 很重要 8~10 熟悉程度 很熟悉 0.8~1 判断依据 实践经验 0.75~1 重要 6~8 熟悉 0.6~0.8 理论分析 0.5~0.75 比较重要 4~6 比较熟悉 0.4~0.6 同行了解 0.25~0.5 一般重要 2~4 一般熟悉 0.2~0.4 直觉 0~0.25 不重要 0~2 不熟悉 0~0.2
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表 3 不停航施工情境下机场综合安全风险预警警级
Table 3. Airport comprehensive safety risk early warning level under circumstance of non-suspend air construction
等级 警级 预警信号 1 无警 绿色 2 轻警 黄色 3 中警 橘色 4 重警 红色
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表 4 不停航施工情境下机场安全风险正向预警指标警级标准
Table 4. Airport safety risk positive warning indexes alarm level standard under circumstance of non-suspend air construction
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表 5 不停航施工情境下机场安全风险负向预警指标警级标准
Table 5. Airport safety risk negative warning indexes alarm level standard under circumstance of non-suspend air construction
指标 重警[1-3) 中警[3-5) 轻警[5-7) 无警[7-9] C1 较差 一般 较好 很好 C2 较差 一般 较好 很好 C3 较差 一般 较好 很好 C4 没有或有较
少的不停航施
工飞行经验不停航施工
飞行经验一般有较丰富的
不停航施工
飞行经验有丰富的不
停航施工情境
飞行经验C5 较差 一般 较好 很好 C6 较差 一般 较好 很好 C7 没有或较少
的不停航施工
经验不停航施工
经验一般有较丰富的
不停航施工
经验有丰富的不
停航施工经验C8 不够清晰 清晰度一般 较清晰 清晰 C9 不够清晰 清晰度一般 较清晰 清晰 C10 不够合理 基本合理 较合理 合理 C11 不够合规 基本合规 较合规 合规 C12 不够清晰 清晰度一般 较清晰 清晰 C13 基本不满足要求 离要求有差距 基本满足要求 满足要求 C14 基本不满足要求 离要求有差距 基本满足要求 满足要求 C15 基本不满足要求 离要求有差距 基本满足要求 满足要求 C16 较差 一般 较好 很好 C25 较差 一般 较好 很好 C26 不够规范 规范度一般 较规范 规范 C27 不够规范 规范度一般 较规范 规范 C28 不够规范 规范度一般 较规范 规范 C29 不够规范 规范度一般 较规范 规范 C30 较差 一般 较好 很好 C31 较差 一般 较好 很好 C32 不够科学 基本科学 较科学 科学 C33 不够科学 基本科学 较科学 科学
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表 6 33个指标的常权权重和10个样本机场的动态权权重
Table 6. Constant weight of 33 indexes and 10 sample airport dynamic weight
指标 常权
权重动态权权重 样本1 样本2 样本3 样本4 样本5 样本6 样本7 样本8 样本9 样本10 C1 0.0320 0.0287 0.0313 0.0302 0.0317 0.0302 0.0324 0.0317 0.0310 0.0331 0.0331 C2 0.0575 0.1039 0.0563 0.0543 0.0569 0.0569 0.0580 0.0609 0.0557 0.0564 0.0591 C3 0.0535 0.0480 0.0523 0.0505 0.0529 0.0505 0.0514 0.0562 0.0518 0.0525 0.0524 C4 0.0471 0.0423 0.0461 0.0445 0.0466 0.0445 0.0453 0.0472 0.0492 0.0462 0.0462 C5 0.0403 0.0362 0.0395 0.0420 0.0399 0.0381 0.0401 0.0402 0.0390 0.0396 0.0395 C6 0.0238 0.0218 0.0233 0.0229 0.0240 0.0225 0.0234 0.0234 0.0235 0.0238 0.0234 C7 0.0202 0.0232 0.0266 0.0256 0.0256 0.0244 0.0249 0.0249 0.0250 0.0254 0.0253 C8 0.0382 0.0342 0.0385 0.0573 0.0377 0.0360 0.0367 0.0379 0.0369 0.0411 0.0410 C9 0.0295 0.0265 0.0296 0.0399 0.0292 0.0399 0.0298 0.0292 0.0286 0.0297 0.0290 C10 0.0364 0.0326 0.0356 0.0343 0.0370 0.0534 0.0350 0.0372 0.0363 0.0367 0.0367 C11 0.0352 0.0315 0.0344 0.0332 0.0358 0.0332 0.0348 0.0349 0.0340 0.0345 0.0345 C12 0.0280 0.0251 0.0274 0.0264 0.0284 0.0264 0.0276 0.0283 0.0271 0.0281 0.0275 C13 0.0198 0.0178 0.0194 0.0190 0.0196 0.0193 0.0197 0.0194 0.0195 0.0194 0.0197 C14 0.0184 0.0165 0.0180 0.0173 0.0182 0.0178 0.0185 0.0185 0.0178 0.0180 0.0180 C15 0.0195 0.0174 0.0190 0.0186 0.0192 0.0183 0.0196 0.0197 0.0191 0.0191 0.0191 C16 0.0258 0.0237 0.0346 0.0244 0.0261 0.0249 0.0254 0.0260 0.0250 0.0253 0.0259 C17 0.0227 0.0217 0.0234 0.0267 0.0236 0.0214 0.0218 0.0219 0.0220 0.0223 0.0230 C18 0.0232 0.0215 0.0227 0.0219 0.0230 0.0219 0.0286 0.0236 0.0225 0.0228 0.0240 C19 0.0335 0.0325 0.0328 0.0316 0.0332 0.0316 0.0323 0.0323 0.0464 0.0329 0.0329 C20 0.0441 0.0633 0.0432 0.0460 0.0436 0.0416 0.0424 0.0425 0.0427 0.0433 0.0433 C21 0.0188 0.0178 0.0189 0.0178 0.0186 0.0178 0.0186 0.0181 0.0182 0.0226 0.0185 C22 0.0254 0.0299 0.0249 0.0240 0.0252 0.0240 0.0245 0.0245 0.0246 0.0249 0.0249 C23 0.0223 0.0211 0.0219 0.0211 0.0221 0.0211 0.0226 0.0222 0.0216 0.0219 0.0219 C24 0.0217 0.0204 0.0212 0.0204 0.0214 0.0204 0.0219 0.0219 0.0210 0.0212 0.0219 C25 0.0504 0.0491 0.0493 0.0476 0.0499 0.0538 0.0505 0.0486 0.0488 0.0495 0.0494 C26 0.0274 0.0251 0.0268 0.0258 0.0271 0.0270 0.0275 0.0264 0.0271 0.0268 0.0268 C27 0.0207 0.0189 0.0202 0.0198 0.0205 0.0202 0.0209 0.0206 0.0211 0.0203 0.0203 C28 0.0430 0.0399 0.0421 0.0420 0.0425 0.0451 0.0459 0.0445 0.0462 0.0422 0.0437 C29 0.0211 0.0192 0.0206 0.0199 0.0209 0.0203 0.0210 0.0207 0.0204 0.0211 0.0210 C30 0.0264 0.0242 0.0258 0.0254 0.0261 0.0260 0.0271 0.0254 0.0255 0.0264 0.0259 C31 0.0309 0.0277 0.0302 0.0292 0.0306 0.0307 0.0305 0.0298 0.0307 0.0311 0.0303 C32 0.0180 0.0162 0.0184 0.0170 0.0186 0.0170 0.0176 0.0174 0.0177 0.0177 0.0177 C33 0.0248 0.0222 0.0257 0.0234 0.0245 0.0238 0.0238 0.0239 0.0240 0.0243 0.0243
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表 7 基于动态权和物元可拓分析法的预警结果
Table 7. Early warning results based on dynamic weight and matter-element extension method
样本 各预警等级的贴近度 贴近度
最大值特征值 预警
等级警级 预警
信号j=1 j=2 j=3 j=4 样本1 0.0743 0.0945 0.0165 0.1044 0.1044 2.5269 4 重警 红色 样本2 0.1048 0.0411 0.0221 0.0173 0.1048 1.2875 1 无警 绿色 样本3 0.0774 0.0739 0.0210 0.0486 0.0774 1.9911 1 无警 绿色 样本4 0.1131 0.0756 0.0093 0.0128 0.1131 1.4421 1 无警 绿色 样本5 0.1225 0.0629 0.0494 0.0589 0.1225 1.4355 1 无警 绿色 样本6 0.0751 0.1609 0.0660 0.0249 0.1609 1.9601 2 轻警 黄色 样本7 0.0541 0.1506 0.0191 0.0125 0.1506 1.8121 2 轻警 黄色 样本8 0.1044 0.0869 0.0336 0.0328 0.1044 1.4407 1 无警 绿色 样本9 0.1337 0.0985 0.0205 0.0225 0.1337 1.4350 1 无警 绿色 样本10 0.3470 0.1199 0.0205 0.0347 0.3470 1.3226 2 轻警 黄色
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表 8 基于动态权物元可拓分析法的预警结果与其他方法对比
Table 8. Comparison of early warning results based on dynamic weight and matter-element extension method with other methods
样本 动态权物元可拓 常权物元可拓 模糊综合评价 预警
等级警级 预警
等级警级 预警
等级警级 样本1 4 重警 2 轻警 2 轻警 样本2 1 无警 1 无警 1 无警 样本3 1 无警 1 无警 1 无警 样本4 1 无警 1 无警 1 无警 样本5 1 无警 1 无警 1 无警 样本6 2 轻警 2 轻警 2 轻警 样本7 2 轻警 2 轻警 2 轻警 样本8 1 无警 1 无警 1 无警 样本9 1 无警 1 无警 1 无警 样本10 2 轻警 2 轻警 2 轻警
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