一种恶劣天气下机场网络风险评估方法技术

本发明专利技术公开了一种恶劣天气下机场网络风险评估方法，包括获取机场网络受恶劣天气影响的历史数据，计算各个机场在恶劣天气下的单机场脆弱性值，根据所述单机场脆弱性值计算得到整个机场网络在恶劣天气下的脆弱性评估值；分别计算机场网络在恶劣天气下的运行效率下降值和容量下降值，并对所述运行效率下降值和容量下降值进行耦合，得到机场网络的功能性损失指标评估值；对所述机场网络的脆弱性评估值与功能性损失指标值进行耦合，得到机场网络的宏观风险评估值，综合考虑多方面的风险诱因对机场网络的宏观风险进行评估，并可得到数值化的风险评估值，直观、可靠。可靠。可靠。

【技术实现步骤摘要】
一种恶劣天气下机场网络风险评估方法


[0001]本专利技术涉及民航风险评估
，具体公开了一种恶劣天气下机场网络风险评估方法。

技术介绍

[0002]随着中国民航领域的飞速发展，有限的航空资源与迅速增长的航空运输之间的矛盾日益加剧，机场网络作为航空运输的承运体，其运行安全风险问题随着矛盾的加深日益突出。由于航空网络规模大，复杂性高，风险诱因庞杂，通过对我国民用航空运行风险现状的调研，发现恶劣天气是引起我国民航航班不正常及事故征候的最主要风险诱因，恶劣天气作为一种具有空间特性的危害，通过对机场网络一定范围内机场节点的损害，可导致整个网络出现如运行效率、容量下降等功能性损失，进而造成高密度高节奏下的机场网络运行安全风险。同时，恶劣天气的日常性及高发性使航空网络受其影响的频率非常高，航空网络内部几乎每日都有受到恶劣天气影响的机场，进而阻碍航空网络正常运行。
[0003]目前，针对恶劣天气对机场网络造成运行风险的问题，一方面是对天气造成机场网络单个危害进行量化及评估，主要分为延误危害评估和容量危害评估。延误危害评估主要对由于恶劣天气造成的单机场延误或延误波及导致的机场网络大面积延误进行评估，主要是对大面积延误发生机制及范围的研究。而容量危害评估主要是对由天气引起的机场容量下降及空域扇区容量下降的评估。上述研究在对恶劣天气造成机场网络危害的评估时，所选评估因素过于单一，多是研究恶劣天气导致的单个延误或容量下降因素对机场网络造成的影响，没有提出考虑多风险诱因的恶劣天气下全面的机场网络风险评估指标体系，也没有形成恶劣天气下面向机场网络层面的风险评估方法，对机场网络整体风险管控指导意义不足。
[0004]另一方面，在针对恶劣天气等自然灾害进行航空网络风险评估的现有方法中，风险评估主要偏重于重灾大灾引起的严重损失或是机场基础设施破坏导致的风险，但重大灾难发生频率和可预见性具有较强的有限性，对航空运输的风险管控指导能力有限，传统研究缺乏面向日常性恶劣天气事件所造成的航空系统服务功能损失导致的运行风险，未充分考虑恶劣天气对航空网络影响特点。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种恶劣天气下机场网络风险评估方法，以解决现有技术中评估因素单一、缺乏面向日常性恶劣天气事件所造成的航空系统服务功能损失导致的运行风险的问题。
[0006]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种恶劣天气下机场网络风险评估方法，具体包括以下步骤：
[0008]S1：获取机场网络受恶劣天气影响的历史数据，计算各个机场在恶劣天气下的单机场脆弱性值，根据所述单机场脆弱性值计算得到整个机场网络在恶劣天气下的脆弱性评
估值；
[0009]S2：分别计算机场网络在恶劣天气下的运行效率下降值和容量下降值，并对所述运行效率下降值和容量下降值进行耦合，得到机场网络的功能性损失指标评估值；
[0010]S3：对所述机场网络的脆弱性评估值与功能性损失指标值进行耦合，得到机场网络的宏观风险评估值。
[0011]进一步的，所述步骤S1的具体步骤为：
[0012]S101：采集一预设时间内机场网络受恶劣天气影响的历史数据；
[0013]S102：基于所述历史数据分析不同恶劣天气类型下机场通行能力的下降率，计算各个机场在受到恶劣天气影响时表现出的受损相对严重度以及单机场脆弱性值；
[0014]S103：选取受恶劣天气直接影响的机场，分析得到机场网络在恶劣天气下的受影响曲线，根据所述受影响曲线计算得到整个机场网络在恶劣天气下的脆弱性评估值。
[0015]进一步的，所述步骤S102得到受损相对严重度和单机场脆弱性值的具体方法为：
[0016]采用单因素方差分析方法对全部机场和单个机场在不同恶劣天气类型下通行能力下降率进行分析，并根据对应的通行能力下降率的均值计算各个机场在受到恶劣天气影响时表现出的受损相对严重度：
[0017][0018]其中：V
i
为机场i受恶劣天气影响时表现出的受损相对严重度，i＝1,2,
…
,n，n为机场的数量；z为机场i遭受过的某种天气类型；为机场i遭受过的恶劣天气类型的集合；M
z
为z天气类型的中性值；为机场i在z天气类型下的单因素方差分析结果值；
[0019]根据各个机场在受到恶劣天气影响时表现出的受损相对严重度，结合对应机场的历史受损频次，计算机场网络中各个机场在恶劣天气下的单机场脆弱性值：
[0020][0021]其中：VU
i
为机场i在恶劣天气下的单机场脆弱性值，i＝1,2,
…
,n，n为机场的数量；F
i
为机场i受恶劣天气影响的频次。
[0022]进一步的，所述步骤S103计算得到整个机场网络在恶劣天气下的脆弱性评估值的具体方法为：
[0023]基于步骤S102中计算的到的各个机场的单机场脆弱性值，按照单机场脆弱性值的大小依次选取受恶劣天气直接影响的机场，统计受到直接及间接影响的机场总数形成散点分布图，并对散点进行拟合得到机场网络在恶劣天气下的受影响曲线；
[0024]根据所述机场网络在恶劣天气下的受影响曲线，取正比例直线为中性线，给定机场网络在某一日的受损机场比例，计算得到整个机场网络在恶劣天气下的脆弱性评估值：
[0025]VA
d
＝I
SP
(r
d
)
‑
I
BM
(r
d
)；
[0026]其中：VA
d
为所述机场网络在第d日的脆弱性评估值；r
d
为机场网络在第d日的受损机场比例；I
SP
为机场网络的在恶劣天气下的受影响曲线；I
BM
为受影响曲线的中性线。
[0027]进一步的，将整个机场网络中各机场视为一个独立的机场节点，所述步骤S2的具体步骤为：
[0028]S201：设定存在航线的两个机场节点之间的初始连边权值，计算机场网络的初始运输效率，更新对应两个机场节点之间的连边权值，重新计算机场网络在对应时刻的运输效率，并以更新后的连边权值进行迭代，直至达到最大迭代次数或机场网络的运输效率不再下降时停止迭代，得到机场网络的运行效率下降值；
[0029]S202：引入虚拟外界机场节点，利用该虚拟外界机场节点与机场网络中的所有机场节点建立双向连接，并计算机场网络的初始容量以及受恶劣天气影响后的机场网络总容量的变化值，进而得到机场网络的容量下降值；
[0030]S203：基于所述机场网络的运行效率下降值和容量下降值计算对应的下降序列，并对所述下降序列进行客观定权，得到所述机场网络的效率下降指标权值及容量损失指标权值，进而得到最终机场网络的功能性损失指标值。
[0031]进一步的，所述步骤S201得到所述机场网络的运行效率下降值的具体方法为：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种恶劣天气下机场网络风险评估方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：获取机场网络受恶劣天气影响的历史数据，计算各个机场在恶劣天气下的单机场脆弱性值，根据所述单机场脆弱性值计算得到整个机场网络在恶劣天气下的脆弱性评估值；S2：分别计算机场网络在恶劣天气下的运行效率下降值和容量下降值，并对所述运行效率下降值和容量下降值进行耦合，得到机场网络的功能性损失指标评估值；S3：对所述机场网络的脆弱性评估值与功能性损失指标值进行耦合，得到机场网络的宏观风险评估值。2.根据权利要求1所述的一种恶劣天气下机场网络风险评估方法，其特征在于，所述步骤S1的具体步骤为：S101：采集一预设时间内机场网络受恶劣天气影响的历史数据；S102：基于所述历史数据分析不同恶劣天气类型下机场通行能力的下降率，计算各个机场在受到恶劣天气影响时表现出的受损相对严重度以及单机场脆弱性值；S103：选取受恶劣天气直接影响的机场，分析得到机场网络在恶劣天气下的受影响曲线，根据所述受影响曲线计算得到整个机场网络在恶劣天气下的脆弱性评估值。3.根据权利要求2所述的一种恶劣天气下机场网络风险评估方法，其特征在于，所述步骤S102得到受损相对严重度和单机场脆弱性值的具体方法为：采用单因素方差分析方法对全部机场和单个机场在不同恶劣天气类型下通行能力下降率进行分析，并根据对应的通行能力下降率的均值计算各个机场在受到恶劣天气影响时表现出的受损相对严重度：其中：V
i
为机场i受恶劣天气影响时表现出的受损相对严重度，i＝1,2,
…
,n，n为机场的数量；z为机场i遭受过的某种天气类型；为机场i遭受过的恶劣天气类型的集合；M
z
为z天气类型的中性值；为机场i在z天气类型下的单因素方差分析结果值；根据各个机场在受到恶劣天气影响时表现出的受损相对严重度，结合对应机场的历史受损频次，计算机场网络中各个机场在恶劣天气下的单机场脆弱性值：其中：VU
i
为机场i在恶劣天气下的单机场脆弱性值，i＝1,2,
…
,n，n为机场的数量；F
i
为机场i受恶劣天气影响的频次。4.根据权利要求2所述的一种恶劣天气下机场网络风险评估方法，其特征在于，所述步骤S103计算得到整个机场网络在恶劣天气下的脆弱性评估值的具体方法为：基于步骤S102中计算的到的各个机场的单机场脆弱性值，按照单机场脆弱性值的大小依次选取受恶劣天气直接影响的机场，统计受到直接及间接影响的机场总数形成散点分布图，并对散点进行拟合得到机场网络在恶劣天气下的受影响曲线；根据所述机场网络在恶劣天气下的受影响曲线，取正比例直线为中性线，给定机场网络在某一日的受损机场比例，计算得到整个机场网络在恶劣天气下的脆弱性评估值：
VA
d
＝I
SP
(r
d
)
‑
I
BM
(r
d
)；其中：VA
d
为所述机场网络在第d日的脆弱性评估值；r
d
为机场网络在第d日的受损机场比例；I
SP
为机场网络的在恶劣天气下的受影响曲线；I
BM
为受影响曲线的中性线。5.根据权利要求1所述的一种恶劣天气下机场网络风险评估方法，其特征在于，将整个机场网络中各机场视为一个独立的机场节点，所述步骤S2的具体步骤为：S201：设定存在航线的两个机场节点之间的初始连边权值，计算机场网络的初始运输效率，更新对应两个机场节点之间的连边权值，重新计算机场网络在对应时刻的运输效率，并以更新后的连边权值进行迭代，直至达到最大迭代次数或机场网络的运输效率不再下降时停止迭代，得到机场网络的运行效率下降值；S202：引入虚拟外界机场节点，利用该虚拟外界机场节点与机场网络中的所有机场节点建立双向连接，并计算机场网络的初始容量以及受恶劣天气影响后的机场网络总容量的变化值，进而得到机场网络的容量下降值；S203：基于所述机场网络的运行效率下降值和容量下降值计算对应的下降序列，并对所述下降序列进行客观定权，得到所述机场网络的效率下降指标权值及容量损失指标权值，进而得到最终机场网络的功能性损失指标值。6.根据权利要求5所述的一种恶劣天气下机场网络风险评估方...

【专利技术属性】
技术研发人员：张学军，梅淏，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：