1 机场场面冲突风险管理的概念
飞机的出现拉近了人与人之间的距离，极大地丰富了人们的生活。随着民航业的迅速发展，飞机逐渐走进寻常百姓的生活，目前已经成为了人们在长距离路途中重要的代步工具。但是由于受到技术、环境、人员等众多因素的影响，飞机在运行过程中，还存在着许多的安全问题。这些安全问题的出现，不仅会对飞机的设备造成严重损害，而且会对人们的生命安全，财产安全造成严重威胁，因此人们对飞行安全的关注度也在不断提高。
随着机场规模的不断扩大和机场布局的日趋复杂，机场场面交通工具之间发生冲突的事件频发。2017年3月2日，格林兰航空公司的一架冲8-200型客机在没有ATC起飞许可的情况下起飞滑跑，飞机抬轮时与最近的一辆除雪车的距离突破最小安全距离，构成跑道入侵。2016年10月28日，芬兰航空公司的一架空客A319-100飞机和北欧航空公司的一架CRJ-900飞机在芬兰赫尔辛基机场由于机场布局复杂、塔台管制员失误等多重因素构成跑道入侵。而在大雾、雨天、夜间等能见度较低的情况下，机场场面发生冲突的概率更高。因此，对机场场面冲突检测进行研究非常迫切和必要。
场面冲突是指在机场场面区域，场面交通工具之间产生的任何不符合其在时间或空间上安全标准的风险事件。简单的说，场面冲突就是在机场的场面内，交通工具不满足安全时间和安全距离。其中场面是飞行区的重要组成部分。飞行区是飞机用于起飞、着陆、滑行的场所。飞行区主要包括场面部分和空域部分。而场面部分主要由升降带、跑道端安全区、滑行区以及停机坪4个部分组成。产生场面冲突，主要是由于人们没有合理的安排飞机运行的时间和距离。
进行风险管理是减少出现场面冲突的以一种有效方法。场面安全事故出现概率较小，但一旦发生，不仅仅是容易造成人员伤亡、飞机和保障设备损坏等直接损失，还可能会造成导致航班延误或其它严重的间接损失。因此为了避免场面事故的出现，必须要进行风险管理。风险管理是指对发生的风险进行识别和预算，进一步对风险进行评价，再而对风险进行控制和管理。这样可以在一定程度上，减少场面冲突的发生。
场面冲突发生的因素主要分为4类：人员风险类、设备设施风险类、环境风险类和管理风险类。人员风险因素是指由于机场工作人员的相互作用而造成机场场面冲突风险的形成。其中机场的工作人员有飞行员、保障车辆驾驶员和场面调度员等。设备设施风险因素是指由于场面设备的因素产生的场面冲突。环境风险因素是指环境的变化导致交通工具不满足安全时间和安全距离的要求。管理风险因素主要是由于机场场面管理因素不当而引发的场面交通冲突风险。并且发生场面冲突时，不一定是由于一个因素的影响，大多数是多种因素相互影响的结果。
2 我国机场场面冲突模型的构建
为了减少场面冲突的出现，或者减少场面冲突带来的损失，构建了机场场面冲突的模型。
2.1 场面冲突模型的选择
近几年，对于风险研究的模型和方法主要有遗传算法、系统动力学、多Agent模型、神经网络和Petri网等。其中遗传算法主要是寻找最优解，但是最优解是局部最优，而不能寻找全局最优，并且遗传算法的编码复杂，处理规模小。系统动力学主要是建立系统之间的因果关系网用于整体的研究，但是在使用时还不确定使用的范围。多Agent模型可以为各种实际系统的研究提供统一的框架，但是在适配性上比较弱。神经网络是由大量的节点和连接构成的。Petri网存在多种高级形式，能够清楚的描述作业进程间的同步，但是这种模式不支持较大规模的模型。在对这几种方法的优缺点进行分析和选择后，人们在构建场面冲突模型时一般是选用多Agent仿真模型和Petri网仿真模型。本文主要以基于多Agent的仿真概念模型为例进行论述。
2.2 基于多Agent的仿真概念模型
在进行模型构建时，需要根据实际的情况进行模拟，其中包括各种可能出现的事故。所构建的仿真模型主要分为交通工具、人员、场面管制区和通用管理四部分。
交通概念模型主要包括飞行器模型和保障车辆模型。并且在进行设计时包含了时间器。这样可以准确的对飞机或保障车辆的运行轨迹进行跟踪。其中飞行器模型的功能主要包括位置检测、冲突检测、行为检测和姿势检测。位置检测是要求通过对飞行器滑行状态的监控和雷达数据的检测，来确认飞行器模型所在的位置。冲突检测是要求在滑行过程中，时刻关注滑行的情况，保证飞行器模型能正常的进行滑行。同时冲突检测也是飞行器模型的核心部分。行为检测包含了对飞行员、场面调度人员、指令库以及控制中心的检测。这些是保证飞机能成功滑行的基础。只有在正确的指挥下，飞行员才能够驾驶飞机进行正常的滑行，而不会造成场面冲突。姿势检测是指不可避免的发生冲突时，飞行员要遵循新的指令，要及时的对飞机进行调整。而保障车辆模型和飞行器模型一样分为位置检测、冲突检测、行为检测和姿势检测四部分。民航公司为了减少飞机的落地时间以增加公司的利益，为飞机配置了多种保障车辆，如客梯车、消防车、气源车、大型油车、牵引车、清扫车、除冰车、驱鸟车等，且数量较多。而且在实际的操作中，保障车辆不仅需要快速的卸装货物，还要保证飞机不能被碰到。因此不仅需要驾驶人员具备充沛的精力和高超的开车技术，而且需要保障车辆保持良好的运行状态，能够快速、准确的相应驾驶人员的操作指令。
在所构建的仿真模型中人员是避免出现场面冲突的关键。人员出现失误的主要原因是工作的时间较长，过度疲劳。在进行模型构建时，人员根据管辖的位置不同，分为飞行员、车辆驾驶员和场面调度人员，并根据现实运行情况对这3类人员都进行了真实的模拟。这3类人员的体系结构大体相同。以车辆驾驶人员为例，车辆驾驶员的功能可以分为冲突检测、冲突解决、预案管理以及指令生成四个部分。其中冲突检测是车辆驾驶人员的日常工作之一。为了实现冲突检测的功能，需要车辆驾驶员熟悉周围的环境，并且通过周围环境信息、交通工具之间的间隔和路径等信息有效的对冲突进行检测。冲突解决是要求当发生冲突时，车辆驾驶人员必须尽快的对冲突进行识别，并按照重要程度对产生的冲突采取解决措施。预案管理是要求车辆驾驶人员不断的储备知识，提升应急处置能力，要能够在发生交通事故时尽量把损失降到最低。指令生成是要求车辆驾驶人员在解决完冲突后，要按照新生成的指令进行工作。这一阶段不仅仅是车辆驾驶人员，连同其它的工作人员都会接收到新的工作指令，将保障车辆和其它邻近的交通工具的信息进行更改。
在构建场面限制区的模型时，将模型分为交通工具管理、人员管理和环境管理三部分。交通工具管理主要包括交通工具基础信息、维护保养信息和检查信息；人员管理包括人员工作信息、工作内容、协调信息和培训信息；环境管理包括机场环境和自然环境两部分。其中机场环境包括机场的布局、飞行流量和道面情况。自然环境主要是天气状况。
通用管理模型包括数据管理、通信管理和协同管理。数据管理主要是对在模型所需的数据进行计入，其中包括路径信息、交通冲突信息等。通信管理作用是通过保持场面交通工具之间的正常通信，从而保证场面交通的安全，避免出现场面冲突，主要包括交通工具的通信、人员的通信和监控设备的通信。协同管理的用途是说明场面所有交通工具的路径情况，对交通工具进行协同管理。
基于多Agent的仿真概念模型将现实中的工作环境进行了模拟，并且对于出现的状况进行了有效的分析和总结，这样可以在一定程度上减少事故的发生，即使发生，也能及时的进行解决和处理，从而将损失降到最低。场面冲突的发生概率虽然要比其它事故发生的概率小，但是只要发生就会造成不可挽回的损失。这也要求民航公司加强对场面的监视和控制，增强工作人员的能力和素质，提高交通工具的质量，完善信息化体系。
3 机场场面冲突探测技术
3.1 机场场面监视技术
为了保证飞机的安全行驶，对空中的航线进行了严格的限制，并通过对空中交通管制监视技术的大力研究提升对飞机运行状态的监控能力。当前应用的监视技术主要分为独立监视、协同监视和相关监视这三种。独立监视是指将场面分成对等部分，对交通工具的当前位置进行监视，以一次雷达、多基地雷达为代表。协同监视一般是对交通工具的运行路线进行监控，这样可以对交通工具之间的时间和距离进行监控和分析，可以控制交通工具之间的距离和运行的时间，从而避免出现场面冲突，一般以二次雷达、多点定位（MLAT）为代表。相关监视一般是指交通工具获取周围其他交通工具的位置，以达到控制安全间隔和避免冲突的目的，一般以广播式自动相关技术（ADS-B）为代表。对于机场场面监视而言，通常应用较多的是一次雷达、二次雷达、MLAT和ADS-B。一次雷达技术可以通过荧幕确定飞机的方位和距离。二次雷达技术是指采用询问应答的方式进行定位。MLAT是基于A/C或S模式应答机的多基站定位系统。ADS-B是一种利用ADS-B IN和ADS-B OUT功能实现交通工具之间相互通信、感知周围环境的监视技术，相比上述几种监视方法更加准确、高效。
3.2 机场场面监视数据分析
对场面进行监视是避免出现场面冲突的前提和基础，也是避免出现场面冲突的关键步骤。不过无论是哪一种监视技术，都存在或多或少的缺点，进而影响监视数据的可靠性。一次雷达、二次雷达易受多径效应、雨水和地面杂波干扰等的影响；MLAT易受A/C或S模式应答机位置偏离、地面时钟同步误差、收发机误差等的影响；ADS-B易受收发机误差、GPS故障等的影响。因此在依靠这些监视方法取得机场场面监视数据后还需要对监视数据进行处理。可以根据实际需求采用卡尔曼滤波（KF）、扩展卡尔曼滤波（EKF）、无迹卡尔曼滤波（UKF）、粒子滤波（PF）、交互式多模式运动模型等算法和模型对监视数据进行处理，进而得到更加完整、更加连续、更加可靠的监视数据。
4 结语
民航事业的迅速发展，拉近了人们的距离，丰富了人们的生活。为了避免机场场面冲突的出现，本文构建了基于多Agent的仿真概念模型，并对机场场面监视技术进行了探讨，说明了机场场面监视数据处理的方法。相信随着场面监视技术的发展和风险管理手段的进一步完善，一定可以建立一个更加安全、高效的机场场面运行环境。
参考文献
[1]牟奇锋，冯晓磊，向硕凌．机场场面冲突检测告警系统的设计与实现[J]．四川大学学报（工程科学版），2015，47（4）：104-110．
[2]高明．机场场面交通冲突风险预警仿真建模及系统设计[D]．武汉：武汉理工大学，2015．
收稿日期：2018-08-25
作者简介：陈倩（1991-），女，江苏淮安人，中国商飞公司民用飞机试飞中心助理工程师，硕士，研究方向：场面监控。
