基于系统动力学的空管单位安全与发展研究

王珅

摘 要：改革开放以后，我国的民航得到了快速的发展，由此空管事业的发展历程也变得日新月异。随着民航事业的不断发展，空管单位所面临的安全管理压力及挑战也在不断地增加，为了更好的进行安全管理工作，空管单位基于系统动力学建立了安全与发展动力学模型。本文中，提出了模型的构建方法及应用，并利用该模型对三种模型进行了仿真，得出了相应的结果。

关键词：系统动力学；空管单位；安全与发展

我国的经济得到了快速发展之后，人们的生活水平也得到了切实的提高，由此，更多的人开始走出家门去各地旅游，从而促进了民航事业的蓬勃发展，据统计数据显示，我国民航每年飞行的架次都在快速的增加。但是空管却并没有相应的增加，由于空管的原因导致航班延误的现象经常发生，这导致民航事业的发展受到了阻碍。因此，研究空管单位的安全与发展，对民航的发展来说具有十分重要的现实意义。

1 系统动力学及其分析解决问题的一般步骤

20世纪50年代，美国麻省理工学院Forrester教授创立了系统动力学，这是一种系统仿真方法，建立于大量的理论和方法之上，比如系统论、信息论等，系统动力学属于一种数学模型。在早期，系统动力学的研究对象为以企业为中心的工业系统，主要用来解决企业生产及库存管理方面的问题。随着系统动力学的发展，其应用范围变得越来越广，现今，城市经济发展、企业经营管理、安全管理等领域都已经应用了系统动力学模型。随着民航事业的发展，空管单位的安全与发展面临了极大的挑战，为了更好的实现空管单位安全与发展，就可以利用系统动力学模型来进行研究。系统动力学在分析及解决问题时，会按照一定的步骤来进行，一般步骤为确定建模目的→构建系统因果反馈环→反馈环分析并控制系统流图→建立系统动力学方程→模型流图检验、调试及运行→仿真及其结果分析。

2 空管单位安全与发展动力学模型的构建及应用

2.1 系统界限及模型假设的确定

随着民航的发展，航班审批与空管单位能力之间的动态匹配问题比较突出，为了更好的研究这个问题，民航空管部门以系统动力学为基础建立了相应的动力学模型，以促进空管单位可持续性的安全发展。系统界限为空管单位安全和发展环路，系统的内外都会存在着变量，为了对其进行合理的确定，在运行模型中提出一些假设，通过对假设的验证，确定变量。

在空管单位的安全与发展系统中，存在着两大因素：一个是促进发展因素，另一个是抑制发展因素。每种因素所包含的内容都很多，在促进回路中，包含着管制指挥为空管单位带来的航路费收入等，而在抑制回路中，则包含着多种能够抑制管制流量的因素。通过对这个系统的分析，并在成长与投资不足的系统基模基础上，将空管单位安全运行的因果关系图建立出来。

2.2 空管单位安全运行能力流图

在因果关系图中，清晰的描述出了系统中各个变量的因果关系，并将要素之间的相关性及反馈过程也合理的表达了出来，但是对于各个变量的性质以及系统的管理和控制过程，因果关系图是无法表现出来的，因此，就有了流图的建立。流图以因果关系图为基础，通过相应的符号描述出变量的性质及要素之间的逻辑关系。

2.3 模型的应用

首先，要确定模型方程及变量初值。系统中各个变量都具有自身的性质，根据其性质及关系可以确定模型方程。而对于模型中的变量参数，可通过三种方法来进行取值，第一种为统计数据算术平均值法，第二种为发展趋势推算法，第三种为表函数法。其次，对模型进行检验。在进行检验时，要先确定一个模拟时间段，之后在进行相关的检验。

3 情景模拟及仿真结果分析

对于不同的变量参数，取值也不相同，由此设定了三种情境：传统发展模式、高速发展模式、协调发展模式，之后对这三种模式的仿真结果进行分析对比。

3.1 传统发展模式

这种模拟情景是以现实数据为基础，通过对仿真结果的分析可知，这是一种发展比较平稳的模式，不安全状况水平最低，但是在架次增速方面，速度比较缓慢，由此也导致空管单位的运行能力处在较低的水平，使得空管单位缺乏发展的能力。而之所以造成发展能力不足，最根本的原因就是安全投入比较少，使得发展能力不能增加。

3.2 高速发展模式

该模式是在传统发展模式的基础上，将航班审批系数增大，提高通过率。通过对仿真结果分析可知，当管制保障架次的增速达到一定的数值之后就不会再增加，而是呈现出急速下降的趋势。出现这种现象的原因是在这种模式下，航班的审批通过率增加，使得管制保障架次急速增加，但是用于安全的投入却不能跟上增长的速度，也使得管制单位的发展能力出现不足的情况，因此当增加到一定的数值之后就会急剧下降。而且，在这种模式中，由于不安全状况水平比较高，导致事故频繁的发生，因此，这种模式不适合长期的发展。

3.3 协调发展模式

协调发展模式同样是上调航班审批系数，但是这个系数值低于高速发展模式，而且协调发展模式还要相应的增加安全投入，以保证安全状况。通过对仿真结果分析可知，尽管短期内架次增速没有高速发展模式快，但会一直处于增长之中，而且空管单位运行能力也在不断地增长，由此可知，这种模式是一种良性的发展模式。

4 结论

为了研究空管单位安全与发展，需要在系统动力学的基础上建立相应的模型，并通过情景模拟及仿真结果分析得出适合空管单位安全与发展的模式。通过对传统发展模式、高速发展模式、协调发展模式的仿真结果对比可知，协调发展模式为最佳的运行模式，能够保证空管单位可持续的安全发展。

参考文献

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