基于灰色GM(1.1)模型的國(guó)內(nèi)通用航空事故預(yù)測(cè)

(中國(guó)民航飛行學(xué)院 四川 廣漢 618307)

基于灰色GM(1.1)模型的國(guó)內(nèi)通用航空事故預(yù)測(cè)

趙新宇周長(zhǎng)春蔣瀾

(中國(guó)民航飛行學(xué)院四川廣漢618307)

為研究國(guó)內(nèi)通航事故發(fā)展趨勢(shì)，根據(jù)2008-2015年國(guó)內(nèi)通航事故發(fā)生起數(shù)，人員傷亡數(shù)據(jù)，建立通航事故灰色GM(1.1)模型，通過(guò)MATLAB運(yùn)算，驗(yàn)證預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)與實(shí)際數(shù)據(jù)的擬合情況。結(jié)果表明，該模型的預(yù)測(cè)趨勢(shì)與歷年實(shí)際趨勢(shì)相一致，對(duì)通航事故預(yù)測(cè)具有一定實(shí)用性。

國(guó)內(nèi)通航事故；灰色理論；GM(1.1)；預(yù)測(cè)

一、引言

通用航空產(chǎn)業(yè)需求體系是指民用航空活動(dòng)中除公共運(yùn)輸之外的所有對(duì)航空活動(dòng)的需求，包括工業(yè)作業(yè)、農(nóng)林作業(yè)、公益航空、教育培訓(xùn)、文化體育、公務(wù)飛行、私人飛行等范圍廣泛的市場(chǎng)體系[1]。隨著以低空空域管理改革為標(biāo)志的國(guó)家一系列加快發(fā)展通用航空相關(guān)政策的陸續(xù)出臺(tái)，近年來(lái)，我國(guó)通用航空快速發(fā)展，飛行總量年均增長(zhǎng)達(dá)10%以上，應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，飛行種類(lèi)日益增多，行業(yè)規(guī)模日益擴(kuò)大，飛行需求漸趨旺盛。隨著通用航空飛機(jī)數(shù)量、通用航空產(chǎn)業(yè)增加以及制造業(yè)增加和運(yùn)營(yíng)與維護(hù)業(yè)增加，到2020年我國(guó)通用航空年均增長(zhǎng)將達(dá)到15%以上[2]。

進(jìn)入2016年以來(lái)通航安全事故頻發(fā)，造成了大量的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，并在社會(huì)上造成很大的影響。如果能通過(guò)數(shù)據(jù)掌握通航事故的發(fā)展趨勢(shì)，將對(duì)通航的安全管理大有幫助，提高通航公司運(yùn)營(yíng)的安全性。通航安全系統(tǒng)為典型灰色系統(tǒng)。通航事故是由飛機(jī)狀況、天氣狀況、監(jiān)管原因及駕駛?cè)说纫蛩鼐C合造成的，其中包括了明確的客觀事實(shí)因素，同時(shí)也包含了自然因素、人的因素等不確定因素，符合“部分信息已知，部信息未知”的“小樣本”、“貧信息”不確定性系統(tǒng)，有著明顯的灰色特征[3]。因此，可采用灰色預(yù)測(cè)模型建立通航事故灰色GM(1，1)預(yù)測(cè)模型對(duì)短期事故發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)。

二、通航事故灰色模型的建立

(一)灰色GM(1.1)模型一般形式

灰色模型GM(1，1)是由一個(gè)包含單變量的一階微分方程構(gòu)成的模型，其建模的實(shí)質(zhì)是對(duì)原始數(shù)據(jù)先進(jìn)行一次1-AGO變換生成一階累加序列，使生成的數(shù)據(jù)序列呈現(xiàn)一定規(guī)律，而后通過(guò)建立一階灰色微分方程模型，得到離散形式，用以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行預(yù)測(cè)[4-6]。

選取初始非負(fù)序：X(0)=[X(0)(1),X(0)(2),…，X(0)(n)]；

對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行1-AGO變換，生成一階累加序列，

得：X(1)=[X(1)(1),X(1)(2),…，X(1)(n)]；

鄰均值等權(quán)生成序列，

(二)灰色微分方程

建立灰色GM(1.1)模型建立白化式的微分方程,

X(0)(k)+aZ(1)(k)=b，其中a，b為位置參數(shù)。

設(shè)u=(ab)T，按最小二乘法得到:u=(BTB)-1BTY1;

得到解的離散形式為

(三)GM(1.1)模型的精度檢查

三、通航事故預(yù)測(cè)分析

根據(jù)民航資源網(wǎng)發(fā)布數(shù)據(jù)，2008-2015年根據(jù)民航資源網(wǎng)發(fā)布數(shù)據(jù)通航事故，2008-2015年全國(guó)通航事故數(shù)據(jù)，08-15年事故數(shù)分別為5、2、2、5、1、11、4、12。通過(guò)通航事故GM(1，1)模型的建立，MATLAB編程分析得到2008—2015年全國(guó)通航事故次數(shù)與精度檢驗(yàn)值，并得到20016年事故預(yù)測(cè)值如表1所示。

表1 通用航空事故次數(shù)模擬預(yù)測(cè)值及精度檢驗(yàn)

從上面計(jì)算結(jié)果可見(jiàn)，由于模型預(yù)測(cè)值與實(shí)際值的綜合殘差的絕對(duì)值除2012年的為6%外其他年份都小于4%，該預(yù)測(cè)模型比較精確。

四、結(jié)論

1.通過(guò)對(duì)2016，2017年通用航空事故起數(shù)的預(yù)測(cè)及效果圖可以看出：交通事故起數(shù)及死亡人數(shù)仍將呈上升趨勢(shì)，通航企業(yè)面臨的安全形勢(shì)仍比較嚴(yán)峻，對(duì)相關(guān)部門(mén)進(jìn)行安全管理提供了重要依據(jù)。其中主要原因是隨著通航企業(yè)增多，飛機(jī)數(shù)量增多，基數(shù)變大，發(fā)生事故的數(shù)量也會(huì)增多，通用航空作業(yè)條件簡(jiǎn)陋，飛行環(huán)境復(fù)雜多變，專(zhuān)業(yè)維修，管制人才嚴(yán)重缺乏，企業(yè)違規(guī)飛行情況嚴(yán)重[7]。因此企業(yè)跟監(jiān)管機(jī)構(gòu)要加大對(duì)通航監(jiān)管，民用航空安全管理經(jīng)驗(yàn)說(shuō)明，只有建立完善的以“安全第一”為重點(diǎn)，堅(jiān)決做到“預(yù)防為主”，健全群防群治安全網(wǎng)絡(luò)，完善安全防范體系，民用航空安全管理水平才能不斷提高，整個(gè)民航行業(yè)才會(huì)安全和諧、秩序井然。

2.通航事故灰色GM(1，1)模型驗(yàn)證了小確定性因素、小樣本系統(tǒng)的可預(yù)測(cè)性，同時(shí)運(yùn)用MATLAB程序計(jì)算、作圖功能，使預(yù)測(cè)效果更加直觀，精度檢驗(yàn)更加簡(jiǎn)單。通過(guò)實(shí)例分析精確地預(yù)測(cè)了事故的發(fā)生起數(shù)及死亡人數(shù)。但由于模型中關(guān)聯(lián)度無(wú)絕對(duì)意義，存在不合理下限，故不能運(yùn)用關(guān)聯(lián)度進(jìn)行相關(guān)分析。

[1]李翱.中國(guó)通用航空產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究[D].中國(guó)民用航空飛行學(xué)院,2014.

[2]王成,鄭海濤,王惠文,關(guān)蓉.中國(guó)通用航空產(chǎn)業(yè)規(guī)模的預(yù)測(cè)研究[J].生產(chǎn)力研究,2013,No.24904:152-155.

[3]徐國(guó)星，李顯生，林慶峰，王強(qiáng).交通事故預(yù)測(cè)的灰色GM(1，1)模型[J].山東理工大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2005，19(6)：45—49

[4]王鐘羨,吳春篤.GM(1,1)改進(jìn)模型及其應(yīng)用[J].數(shù)學(xué)的實(shí)踐與認(rèn)識(shí),2003,09:20-25.

[5]王旭昭,侯磊,蘇龍,鄧奕璐,馬玉玲,廖嬋娟.基于灰色GM(1,1)模型的交通事故預(yù)測(cè)[J].中國(guó)公共安全(學(xué)術(shù)版),2015,No.4003:40-42.

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