空中交通管理中的复杂性相关分析

孙思明

摘要：经过多年的发展，空中交通管制（AirTrafficControl）系统技术已经愈发成熟，其不断发展的复杂性更是成为目前研究的重点。另外，随着我国空中运输的发展，空中交通行为也变得越来越复杂，这就势必要求空中运输管理提供相应的技术支持，尽可能的避免或减少空中交通事故的发生。本文在研究复杂的空中交通行为基础上，结合当下国际研究热点，对ATC（空中交通管制）中的复杂性进行深入的分析，以期为相关管理研究提供策略依据。

关键词：ATC;复杂联系;相关分析;航空领域

空中运输的快速发展，使空中交通行为变得更加复杂，不断给空中交通管理带来新的挑战。统计数据显示，70%左右的航空事故都是由空中交通行为不当导致的，空中交通管理的复杂性显而易见。所以对于空中交通管制复杂性的相关分析也就成为相关机构关注的重点。

一、空中交通管理复杂性的内涵

空中交通管理的复杂性在本质上是由人为因素决定的，管理者在操作决策的过程中与系统设备和AI打交道，管理者的自身能力和智能设备之间的协作磨合，整体上就构成了空中交通管理的复杂性。

尽管早在50多年前，就有学者对空中交通管理展开研究，证实了复杂性这个因素对于管理者和操作人员造成的影响和负担，但目前空中交通管理的复杂性研究依然未处于成熟阶段，不断有新技术新应用改变空中交通管理的运行理念。也正是由于多年来系统科学的发展和不断的研究进步，使得空中交通管理的研究变得系统化和流程化。从具体操作上来看，空中交通管理就是在流量和服務上采取规范化、科学性的手段对交通秩序和安全进行管理和保障。其重点包含认知的复杂性、动态密度的复杂性以及感觉的复杂性，其他方面诸如管制的复杂性、交通流、空域和扇区则相对流程化。可以看出，涉及到人为因素的，才是空中交通管理复杂性的核心。具体来看，影响空中交通管制的人为因素包括管理者的身心状况和责任意识两方面，空中交通管制本身就是高风险行业，对管理者的心理承压能力提出了较高的要求，另外，即使有长期工作经验的人员，也有可能因为心态或者责任意识问题犯错，最终酿成交通事故。可以说，空中交通管理的复杂性即是以人为中心要素的复杂性。

另外从硬件设备上看，目前我国空中交通系统发展十分迅速，不断有新的设备被应用，自动化水平不断提升，但也正因为这样，一旦高精度的系统或设备出现故障，可能会干扰空中交通管理的进行，这就是系统设备上的复杂性。另外还会涉及设备系统的具体操作、维修，越来越精密的系统和设备势必也会要求更专业的维护人员和合适的环境，这都给空中交通管理带来挑战。

二、空中交通行为形成机制

影响空中交通行为的因素有很多，管理者并不能对所有的因素都进行感知，空中交通管理者主要面对的是复杂的系统和空域信息，并不能有效的处理形形色色用户的偏好和诉求，这些无序的诉求和其他交通影响因素相互交织，使空中交通行为呈现一种无序的、复杂的状态。空中交通管理复杂性的产生源于空中交通行为，空中交通行为主要包括排队行为、航班冲突和其他人为因素。其中空中交通排队是较为常见的现象，具体来看，排队行为还涉及航空器条件和航空服务，虽然说航空器的速度、位移、里程是固定指标，但是当和航空服务相匹配时则会产生一定的随机性，每个航空器的行进路线也就不固定，这种随机性就使得航空行为变成了较难预测的复杂性。另一方面，航行冲突也会近一步加剧排队的复杂性。虽然有自动化系统的辅助，但管理者要面对的是无序的交通行为和自身的主观人为因素，这就造成了空中交通管理的复杂性。

三、空中交通管理复杂性的研究方向

静态空中交通管理和动态空中交通管理都具有一定的代表性，但两者在操作方法上又有不同，接下来将详细阐述两个研究方向的内容和特点。

（一）静态空中交通管理复杂性相关分析

首先，静态空中交通行为是动态空中交通行为的研究基础，其研究过程中涉及到的数据信息以图像的方式展示，而分析方法主要是聚类分析，通过聚类分析，分析出交通行为轨迹特征和各类行为指标之间的差值，再把差异值与整体的相对关系以图像的方式勾画出来，最终可以以固定的时间轴为基准对空中交通行为进行分析对比。在此过程中，聚类分析可以为管理者提供大量的组内信息，帮助管理者构建标准模型，再结合AI分析出的交通图景综合分析，进行诊断和管理。

（二）动态空中交通管理复杂性相关分析

与静态空中交通管理复杂性分析不同，动态空中交通管理用到的是多维特征量，需要对不同时间节点的空中行为进行描绘，是在静态空中交通行为研究的基础上做差异函数，相当于多个静态图像的综合分析，在此过程中，仅仅依靠人力是远远不够的，管理者在缺乏参照物和对象的复杂信息的情况下，很难凭主观作出决断。这就需要对多组时间进行划分和聚合分析，在客观层面认清交通行为的特征量，这些特征量往往具备多维属性，多维度的变量还需依靠自动化系统进行辅助分析，提炼出特征量以后再由管理者进行决策，这样就可以避免管理者的主观判断。

四、空中交通管理改进措施

首先需要考虑管理者的工作负荷，空中交通管理复杂性需要管理者脑力和体力协作，而管理者认知的复杂性同样会影响管理决策结果。空中交通管理最终负责的是人，所以要坚持以人为本的理念，不光要建设硬件系统，也要搭建安全责任制度，不断推进落实，重视风险管理以及安全信息管理，不断提升管理者的能力水平和个人素质，其次才是针对硬件系统的管理，强化管理整个信息采集作业流程，并开发系统预警功能，搭建更安全的信息系统平台，使系统可以更智能的针对特殊及异常情况及时作出辨识和反馈，并分析预测出可能的结果，以此更好的辅助人来做决策。

为了保障上述措施的顺利推进，还应该建立完善的监督机制，在空中交通管理系统不断发展进步的过程中及时提出改良意见，同时对各个环节进行考核和监控，确保平台系统的健康运作。

五、结束语

现如今人们出行业务的迅速增加，对航空运输提出了更高的要求。空中交通的模式和管理也变得更加复杂，新技术的进入和新领域拓展为空中交通管制提供新的解决方案的同时，也带来了更多的复杂性和不确定性，对于空中交通管理复杂性的研究具有重要的意义，在复杂性的研究的过程中，可以洞悉系统之间的联系，发现更优化的决策方案，通过不断的实践对空中交通管理系统的作用和表现进行评估，为自动化系统的不断开发提供科学依据。

参考文献：

[1]任中杰.关于空中交通管理中的交通行为复杂性探讨[J].中国新通信，2016，07：132.

[2]王红勇，赵疑飞，温瑞英.基于复杂网络的空中交通复杂性度量方法.系统工程，2017，03：112-118.