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摘 要：文章将两种风险评估方法融入跑道入侵风险管理中，首先通过传统的模糊矩阵评判法对南宁吴圩国际机场跑道侵入因素及危险源进行评估，初步得出结论后，再运用层次分析法来进行定量分析，进一步验证及量化各因素一致性与风险，得出各因素相对跑道入侵风险权重，从而有针对性地采取措施进行风险管控，以达到风险管理的目的。
关键词：跑道侵入;危险源;风险评估;层次分析法;权重
中图分类号：TP3;X95 文献标识码：A 文章编号：1674-1064（2020）11-045-04
DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2020.11.022
1 探讨吴圩机场跑道侵入风险的背景和意义
南宁市作为广西壮族自治区的首府，也是大西南连接东盟各国的交通要道。同时，从2004年起，每年都在南宁举办中国—东盟博览会及中国—东盟商务与投资峰会，可见南宁的影响力正在不断增大。南宁吴圩国际机场在广西的空中交通运输中举足轻重。目前，南宁吴圩国际机场为单跑道运行模式，跑道长3 200m，宽45m，除05/23号入口外有3个快速脱离道口，2个中间联络道。日起降架次最高达到375架次左右，且高峰时段集中性体现明显。但在偶然情况下，机场道面上各环节都有可能会出错，如机组对道面不熟悉或情景缺失，通话使用语不标准产生歧义，或者管制员“错、忘、漏”现象等都可能导致跑道侵入，严重影响机场跑道的安全运行。因此，吴圩机场的跑道侵入问题不容忽视，对跑道侵入因素及风险源进行分析，评估跑道侵入的风险，在此基础上采取有效措施，科学控制风险，防止跑道侵入事件的发生尤为重要。
2 跑道侵入风险评估
2.1 风险评估的定性分析及南宁机场跑道侵入风险评估
目前，空管界对风险评估比较常用的是模糊矩阵评判方法，对人、机、环、管四个方面进行评估，这种定性分析做法是将风险划分为不可接受、缓解后可接受和可接受三个等级，通过建立严重程度和可能程度比对来判别风险等级。
2.1.1 危险源导致后果的严重性
对危险源导致后果的严重性的预测和估计，按量值分为5个档次：“灾难性”的量值为9，“重大”的量值为7，“严重”的量值为5，“轻微”的量值为3，“可忽略”的量值为1。
2.1.2 危险源导致后果的可能性
按可能性等级进行划分：“频繁”参考值为9，“经常”参考值为7，“偶尔”参考值为5，“极少”参考值为3，“不大可能”参考值为1。
2.1.3 风险评估流程
风险值=可能性×严重性
将各危险源导致后果的可能性和该后果的严重性的预测估计值相乘（按上面公式），即可得出其风险值。
按风险值的大小将风险的接受程度划为以下三个等级，如表1所示。
不可接受的风险。需立即采取风险缓解措施，直至风险消除或至少降低到需缓解等级后，才能进行生产运行。
需缓解的风险。采取进一步措施，降低风险，确保生产运行在限制条件下进行。
可接受的风险。没必要采取进一步措施，除非进一步降低风险不需要花费较大资源。
将风险值对照风险等级划分标准，如表1所示，判定该风险的可接受程度，即该危险源是“可接受”、“需缓解后接受”或“不可接受”等。
2.1.4 用定性分析法评估吴圩机场跑道侵入风险
选择5位专家组成（5～15人为宜）安全评估小组，用以上风险值评估方法对南宁吴圩国际机场当前跑道侵入风险进行评估（注：民航广西空管分局是南宁管制区域的管制部门，每年均对南宁吴圩国际机场跑道侵入风险进行评估，以下是以过去某段时间部分数据为例进行评估）。
安全评估小组的5位专家，对造成跑道侵入的风险因素的可能性和严重性进行独立评估，如表2所示。
确定跑道侵入的风险值：
跑道侵入的风险值=4.18（可能性）×5.30（严重性）=22.15
南寧吴圩国际机场跑道侵入风险评估结果：
将风险值对照风险可接受标准进行评估，评估结果为：风险缓解后接受，但需采取进一步措施，降低风险，确保生产运行在限制条件下进行。
2.2 跑道侵入风险评估的定量分析及风险因素综合权重
2.2.1 风险评估定量分析的必要性
对以上南宁吴圩国际机场跑道侵入定性的风险评估：缓解后接受，需采取进一步措施，降低风险。对风险管理上来讲还远远不够，还需要对跑道侵入的风险因素作进一步的比对，确定各风险因素对跑道侵入的风险综合权重值，在模糊矩阵评判方法的基础上，运用层次分析法来进行定量分析，进一步验证及量化各因素一致性与风险值，以便有目的地采取进一步措施，降低风险。
2.2.2 跑道侵入风险评估的定量分析
根据表2的专家评估情况，采用模糊矩阵评判法，可计算出“人、机、环、管”4大因素风险值：人的因素风险值=16.32、机器与设备因素风险值=19.41、环境因素风险值=39.68、管理因素风险值=17.28。
各具体因素风险值如下：
管制员工作状态风险值=17.28;管制员特情处理能力风险值=13.44;VHF设备状态风险值=20.80;雷达终端状态风险值=20.80;内话系统状态风险值=16.64;机场跑道维护风险值=28.16;军航活动情况风险值=51.20;管制员的安全教育风险值=15.36;机场运行管理风险值=19.20。
对所算出的风险值，进一步运用层次分析法对南宁吴圩机场的风险源进行深度评估，首先建立风险研究模型将吴圩机场跑道侵入各因素分层：目标层;中间层（实现总目标而采取的各种措施、必须考虑的准则等。也可称策略层、约束层、准则层等）;最低层（用于解决问题的各种措施、方案等），将各种需要考虑的因素放在适当的层次内[1-2]，如表3所示。 构造判断矩阵，比较第i个元素与第j个元素相对上一层某个因素的重要性时，使用数量化的相对权重aij来描述。设共有n个元素参与比较，则A=（aij）n×n称为成对比较矩阵。
成对比较矩阵中，aij的取值按下述标度進行赋值。aij在1～9及其倒数中间取值。
aij=1，元素i与元素j对上一层次因素的重要性相同;
aij=3，元素i比元素j略重要;
aij=5，元素i比元素j重要;
aij=7，元素i比元素j重要得多;
aij=9，元素i比元素j极其重要;
aij=2n，n=1，2，3，4，元素i与j的重要性介于aij=2n-1与aij=2n+1之间;
aji= ，n=1，2，...，9，当且仅当aji=n。
成对比较矩阵的特点：aji >0，aji=1，aji= （当i=j时，aji =1）。
对于南宁吴圩机场风险指标体系，评估考虑4个条件：人的因素x1，设备因素x2，环境因素x3，管理因素x4，得到成对比较矩阵如下：
A1=
a11=1，a12=1/5，a13=1/9，a14=1/3。其分别表示人的因素与人的因素重要性之比，人的因素与设备因素重要性之比，人的因素与环境因素重要性之比，人的因素与管理因素重要性之比。其重要性之比是根据数据：人的因素风险值=16.32、机器与设备因素风险值=19.41，环境因素风险值=39.68，管理因素风险值=17.28的大小予以确定的。
进一步验证及量化各因素一致性，从理论上分析得到：如果A是完全一致的成对比较矩阵，应该有：
aijajk=aik
但实际上，在构造成对比较矩阵时，要求满足上述众多等式是不可能的。因此，退而要求成对比较矩阵有一定的一致性，即可以允许成对比较矩阵存在一定程度的不一致性[3]。
由分析可知，对于完全一致的成对比较矩阵，其绝对值最大的特征值等于该矩阵的维数。对成对比较矩阵的一致性要求，转化为要求的绝对值最大的特征值和该矩阵的维数相差不大。
检验成对比较矩阵A一致性的步骤如下。
计算衡量一个成对比矩阵A（n>1阶方阵）不一致程度的指标CI：
CI=
其中，λmax是矩阵A的最大特征值。
从有关资料查出，检验成对比较矩阵A一致性的标准RI：RI称为平均随机一致性指标，其只与矩阵阶数有关，如表4所示。
按以下公式计算成对比较矩阵A的随机一致性比率CR：
CR=
判断方法如下：当CR<0.1时，判定成对比较矩阵A具有满意的一致性，或其不一致程度是可以接受的;否则就调整成对比较矩阵A，直到达到满意的一致性为止。判断A1的一致性如下：
A1=
计算得到，λ（A1）=4.1707，CI==0.0569，查得RI=0.58：
CR=CI/RI=0.0569/0.58=0.0981<0.1
求A的特征值的方法，可以用MATLAB语句求A的特征值：〔Y，D〕=eig（A），Y为成对比较矩阵的特征值，D的列为相应特征向量。
这说明A不是一致阵，但A具有满意的一致性，A的不一致程度是可接受的。
此时，A的最大特征值对应的特征向量为U=（0.0657，0.2913，0.9447，0.1354）。这个向量也是问题所需要的。通常要将该向量标准化：使得其各分量都大于零，各分量之和等于1。该特征向量标准化后变成U=（0.0457，0.2027，0.6574，0.0942）Z。经过标准化后，这个向量称为权向量。这里，其反映了吴圩机场跑道侵入风险管理时，环境因素最重要，其次是设备因素，再次是管理因素，最后才是人的因素。各因素的相对重要性由权向量U的各分量所确定。
构造指标层相对于准则层的判断矩阵：
B1=
经计算，B1的权向量如下：
ωx1（Y）=（0.5，0.5）z
B1为2阶矩阵，具有一致性。
类似地，分别比较设备因素、环境因素、管理因素，得成判断矩阵：
B2=
计算得到λ（B2）=3，CI==0，查得RI=0.9。
CR=CI/RI=0/0.58=0<0.1，具有一致性。
B3=，B4=
通过计算可知，相应的权向量为：
ωx2（Y）=（0.4286，0.4286，0.1429）z
ωx3（Y）=（0.8739，0.1261）z
ωx4（Y）=（0.25，0.75）z
其可分别视为各因素所得到的分数。经检验可知，B2，B3，B4，B5的不一致程度均可接受。
各个判断矩阵的向量分量即为该层元素对上层元素影响的权重，再计算综合权重，结果如表5所示。
从以上风险因素综合权重表可知：其他空域用户活动情况是影响跑道侵入安全最重要的一个风险因素，其次是VHF状态因素以及雷达终端状态因素，再次是机场跑道维护。
3 缓解吴圩机场跑道侵入风险的措施
3.1 建立协调会制度
民航广西空管分局始终高度重视与其他空域用户的航空协调工作，将协调配合工作纳入重要工作日程。始终坚持一般问题现场协调，重大问题及时协调，对可能影响飞行安全的问题和矛盾早发现、早协调、早解决。近年来，在民航广西空管分局的大力倡导和努力下，各方建立了协调会制度，还组织业务骨干先后到辖区某部开展宣讲、交流座谈活动[4]。
3.2 签定保障协议，规范各方保障行为
为使空域用户各方确定的协调保障措施能够长期贯彻落实，明确各方在保障过程中的责任，民航广西空管分局每年都组织多次协调会，与有关单位修订并签定有关协议。
3.3 加大硬件投入，加强沟通发挥合力
为解决飞行时各方的协调问题，空管分局在塔台安装了民航对空指挥通讯、导航、监视设备，这使分局管制人员与用户各方相关人员能及时沟通，防止飞行冲突的发生。用户各方在原有通信链路的基础上，又互相安装了小号电话，使通信更加方便。目前，各方除有直拨对方的直线电话以外，互拨小号也可直接与各有关单位联络，通信方式多样灵活，达到及时沟通发挥合力，防止跑道侵入风险的目的。
参考文献
[1] 郭金玉，张忠彬，孙庆云.层次分析法的研究与应用[J].中国安全科学学报，2008，18（5）：148-153.
[2] 李萍.房地产投资风险层次分析法指标体系的实证研究[J].现代商贸工业，2007，19（11）：55-56.
[3] 胡毓达，陆晋奎.关于判断矩阵一致性的问题[J].数学研究与评论，1992，12（1）：112-116.
[4] 李瑜.跑道侵入的空管影响因素以及对策[J].空中交通管理，2011（4）：24-25.
关键词：跑道侵入;危险源;风险评估;层次分析法;权重
中图分类号：TP3;X95 文献标识码：A 文章编号：1674-1064（2020）11-045-04
DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2020.11.022
1 探讨吴圩机场跑道侵入风险的背景和意义
南宁市作为广西壮族自治区的首府，也是大西南连接东盟各国的交通要道。同时，从2004年起，每年都在南宁举办中国—东盟博览会及中国—东盟商务与投资峰会，可见南宁的影响力正在不断增大。南宁吴圩国际机场在广西的空中交通运输中举足轻重。目前，南宁吴圩国际机场为单跑道运行模式，跑道长3 200m，宽45m，除05/23号入口外有3个快速脱离道口，2个中间联络道。日起降架次最高达到375架次左右，且高峰时段集中性体现明显。但在偶然情况下，机场道面上各环节都有可能会出错，如机组对道面不熟悉或情景缺失，通话使用语不标准产生歧义，或者管制员“错、忘、漏”现象等都可能导致跑道侵入，严重影响机场跑道的安全运行。因此，吴圩机场的跑道侵入问题不容忽视，对跑道侵入因素及风险源进行分析，评估跑道侵入的风险，在此基础上采取有效措施，科学控制风险，防止跑道侵入事件的发生尤为重要。
2 跑道侵入风险评估
2.1 风险评估的定性分析及南宁机场跑道侵入风险评估
目前，空管界对风险评估比较常用的是模糊矩阵评判方法，对人、机、环、管四个方面进行评估，这种定性分析做法是将风险划分为不可接受、缓解后可接受和可接受三个等级，通过建立严重程度和可能程度比对来判别风险等级。
2.1.1 危险源导致后果的严重性
对危险源导致后果的严重性的预测和估计，按量值分为5个档次：“灾难性”的量值为9，“重大”的量值为7，“严重”的量值为5，“轻微”的量值为3，“可忽略”的量值为1。
2.1.2 危险源导致后果的可能性
按可能性等级进行划分：“频繁”参考值为9，“经常”参考值为7，“偶尔”参考值为5，“极少”参考值为3，“不大可能”参考值为1。
2.1.3 风险评估流程
风险值=可能性×严重性
将各危险源导致后果的可能性和该后果的严重性的预测估计值相乘（按上面公式），即可得出其风险值。
按风险值的大小将风险的接受程度划为以下三个等级，如表1所示。
不可接受的风险。需立即采取风险缓解措施，直至风险消除或至少降低到需缓解等级后，才能进行生产运行。
需缓解的风险。采取进一步措施，降低风险，确保生产运行在限制条件下进行。
可接受的风险。没必要采取进一步措施，除非进一步降低风险不需要花费较大资源。
将风险值对照风险等级划分标准，如表1所示，判定该风险的可接受程度，即该危险源是“可接受”、“需缓解后接受”或“不可接受”等。
2.1.4 用定性分析法评估吴圩机场跑道侵入风险
选择5位专家组成（5～15人为宜）安全评估小组，用以上风险值评估方法对南宁吴圩国际机场当前跑道侵入风险进行评估（注：民航广西空管分局是南宁管制区域的管制部门，每年均对南宁吴圩国际机场跑道侵入风险进行评估，以下是以过去某段时间部分数据为例进行评估）。
安全评估小组的5位专家，对造成跑道侵入的风险因素的可能性和严重性进行独立评估，如表2所示。
确定跑道侵入的风险值：
跑道侵入的风险值=4.18（可能性）×5.30（严重性）=22.15
南寧吴圩国际机场跑道侵入风险评估结果：
将风险值对照风险可接受标准进行评估，评估结果为：风险缓解后接受，但需采取进一步措施，降低风险，确保生产运行在限制条件下进行。
2.2 跑道侵入风险评估的定量分析及风险因素综合权重
2.2.1 风险评估定量分析的必要性
对以上南宁吴圩国际机场跑道侵入定性的风险评估：缓解后接受，需采取进一步措施，降低风险。对风险管理上来讲还远远不够，还需要对跑道侵入的风险因素作进一步的比对，确定各风险因素对跑道侵入的风险综合权重值，在模糊矩阵评判方法的基础上，运用层次分析法来进行定量分析，进一步验证及量化各因素一致性与风险值，以便有目的地采取进一步措施，降低风险。
2.2.2 跑道侵入风险评估的定量分析
根据表2的专家评估情况，采用模糊矩阵评判法，可计算出“人、机、环、管”4大因素风险值：人的因素风险值=16.32、机器与设备因素风险值=19.41、环境因素风险值=39.68、管理因素风险值=17.28。
各具体因素风险值如下：
管制员工作状态风险值=17.28;管制员特情处理能力风险值=13.44;VHF设备状态风险值=20.80;雷达终端状态风险值=20.80;内话系统状态风险值=16.64;机场跑道维护风险值=28.16;军航活动情况风险值=51.20;管制员的安全教育风险值=15.36;机场运行管理风险值=19.20。
对所算出的风险值，进一步运用层次分析法对南宁吴圩机场的风险源进行深度评估，首先建立风险研究模型将吴圩机场跑道侵入各因素分层：目标层;中间层（实现总目标而采取的各种措施、必须考虑的准则等。也可称策略层、约束层、准则层等）;最低层（用于解决问题的各种措施、方案等），将各种需要考虑的因素放在适当的层次内[1-2]，如表3所示。 构造判断矩阵，比较第i个元素与第j个元素相对上一层某个因素的重要性时，使用数量化的相对权重aij来描述。设共有n个元素参与比较，则A=（aij）n×n称为成对比较矩阵。
成对比较矩阵中，aij的取值按下述标度進行赋值。aij在1～9及其倒数中间取值。
aij=1，元素i与元素j对上一层次因素的重要性相同;
aij=3，元素i比元素j略重要;
aij=5，元素i比元素j重要;
aij=7，元素i比元素j重要得多;
aij=9，元素i比元素j极其重要;
aij=2n，n=1，2，3，4，元素i与j的重要性介于aij=2n-1与aij=2n+1之间;
aji= ，n=1，2，...，9，当且仅当aji=n。
成对比较矩阵的特点：aji >0，aji=1，aji= （当i=j时，aji =1）。
对于南宁吴圩机场风险指标体系，评估考虑4个条件：人的因素x1，设备因素x2，环境因素x3，管理因素x4，得到成对比较矩阵如下：
A1=
a11=1，a12=1/5，a13=1/9，a14=1/3。其分别表示人的因素与人的因素重要性之比，人的因素与设备因素重要性之比，人的因素与环境因素重要性之比，人的因素与管理因素重要性之比。其重要性之比是根据数据：人的因素风险值=16.32、机器与设备因素风险值=19.41，环境因素风险值=39.68，管理因素风险值=17.28的大小予以确定的。
进一步验证及量化各因素一致性，从理论上分析得到：如果A是完全一致的成对比较矩阵，应该有：
aijajk=aik
但实际上，在构造成对比较矩阵时，要求满足上述众多等式是不可能的。因此，退而要求成对比较矩阵有一定的一致性，即可以允许成对比较矩阵存在一定程度的不一致性[3]。
由分析可知，对于完全一致的成对比较矩阵，其绝对值最大的特征值等于该矩阵的维数。对成对比较矩阵的一致性要求，转化为要求的绝对值最大的特征值和该矩阵的维数相差不大。
检验成对比较矩阵A一致性的步骤如下。
计算衡量一个成对比矩阵A（n>1阶方阵）不一致程度的指标CI：
CI=
其中，λmax是矩阵A的最大特征值。
从有关资料查出，检验成对比较矩阵A一致性的标准RI：RI称为平均随机一致性指标，其只与矩阵阶数有关，如表4所示。
按以下公式计算成对比较矩阵A的随机一致性比率CR：
CR=
判断方法如下：当CR<0.1时，判定成对比较矩阵A具有满意的一致性，或其不一致程度是可以接受的;否则就调整成对比较矩阵A，直到达到满意的一致性为止。判断A1的一致性如下：
A1=
计算得到，λ（A1）=4.1707，CI==0.0569，查得RI=0.58：
CR=CI/RI=0.0569/0.58=0.0981<0.1
求A的特征值的方法，可以用MATLAB语句求A的特征值：〔Y，D〕=eig（A），Y为成对比较矩阵的特征值，D的列为相应特征向量。
这说明A不是一致阵，但A具有满意的一致性，A的不一致程度是可接受的。
此时，A的最大特征值对应的特征向量为U=（0.0657，0.2913，0.9447，0.1354）。这个向量也是问题所需要的。通常要将该向量标准化：使得其各分量都大于零，各分量之和等于1。该特征向量标准化后变成U=（0.0457，0.2027，0.6574，0.0942）Z。经过标准化后，这个向量称为权向量。这里，其反映了吴圩机场跑道侵入风险管理时，环境因素最重要，其次是设备因素，再次是管理因素，最后才是人的因素。各因素的相对重要性由权向量U的各分量所确定。
构造指标层相对于准则层的判断矩阵：
B1=
经计算，B1的权向量如下：
ωx1（Y）=（0.5，0.5）z
B1为2阶矩阵，具有一致性。
类似地，分别比较设备因素、环境因素、管理因素，得成判断矩阵：
B2=
计算得到λ（B2）=3，CI==0，查得RI=0.9。
CR=CI/RI=0/0.58=0<0.1，具有一致性。
B3=，B4=
通过计算可知，相应的权向量为：
ωx2（Y）=（0.4286，0.4286，0.1429）z
ωx3（Y）=（0.8739，0.1261）z
ωx4（Y）=（0.25，0.75）z
其可分别视为各因素所得到的分数。经检验可知，B2，B3，B4，B5的不一致程度均可接受。
各个判断矩阵的向量分量即为该层元素对上层元素影响的权重，再计算综合权重，结果如表5所示。
从以上风险因素综合权重表可知：其他空域用户活动情况是影响跑道侵入安全最重要的一个风险因素，其次是VHF状态因素以及雷达终端状态因素，再次是机场跑道维护。
3 缓解吴圩机场跑道侵入风险的措施
3.1 建立协调会制度
民航广西空管分局始终高度重视与其他空域用户的航空协调工作，将协调配合工作纳入重要工作日程。始终坚持一般问题现场协调，重大问题及时协调，对可能影响飞行安全的问题和矛盾早发现、早协调、早解决。近年来，在民航广西空管分局的大力倡导和努力下，各方建立了协调会制度，还组织业务骨干先后到辖区某部开展宣讲、交流座谈活动[4]。
3.2 签定保障协议，规范各方保障行为
为使空域用户各方确定的协调保障措施能够长期贯彻落实，明确各方在保障过程中的责任，民航广西空管分局每年都组织多次协调会，与有关单位修订并签定有关协议。
3.3 加大硬件投入，加强沟通发挥合力
为解决飞行时各方的协调问题，空管分局在塔台安装了民航对空指挥通讯、导航、监视设备，这使分局管制人员与用户各方相关人员能及时沟通，防止飞行冲突的发生。用户各方在原有通信链路的基础上，又互相安装了小号电话，使通信更加方便。目前，各方除有直拨对方的直线电话以外，互拨小号也可直接与各有关单位联络，通信方式多样灵活，达到及时沟通发挥合力，防止跑道侵入风险的目的。
参考文献
[1] 郭金玉，张忠彬，孙庆云.层次分析法的研究与应用[J].中国安全科学学报，2008，18（5）：148-153.
[2] 李萍.房地产投资风险层次分析法指标体系的实证研究[J].现代商贸工业，2007，19（11）：55-56.
[3] 胡毓达，陆晋奎.关于判断矩阵一致性的问题[J].数学研究与评论，1992，12（1）：112-116.
[4] 李瑜.跑道侵入的空管影响因素以及对策[J].空中交通管理，2011（4）：24-25.