基于突变理论机场不停航施工安全评价指标体系的研究

管立刚 杜茂维

摘 要：机场不停航施工管理涉及工程投资、施工难易程度、机场运行相关影响等多方面的因素指标。文章根据不停航施工的管理特点建立了不停航施工管理评价指标体系，并以突变理论为基础，对评价目标函数进行层次分解，并计算出评价目标的隶属函数。此方法计算简便，评价指标科学、客观、可靠。

关键词：突变理论；不停航施工安全；评价指标

中图分类号：V351 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）27-0074-03

Abstract： Airport non-stop construction management involves many factors such as project investment， construction difficulty， airport operation related impact and so on. According to the management characteristics of non-stop construction， this paper establishes the evaluation index system of non-stop construction management， and on the basis of catastrophe theory， decomposes the evaluation objective function on different levels， and calculates the subordinate function of the evaluation objective. This method is simple and convenient， and the evaluation index is scientific， objective and reliable.

Keywords： catastrophe theory； safety of nonstop construction； evaluation index

1 概述

機场不停航施工管理一直是机场管理的重要组成部分，不停航施工涉及工程投资、施工难易程度、机场运行相关影响等多方面的因素，因此机场不停航施工管理是一个复杂的管理过程。机场不停航施工对机场的航空器地面运行有较大影响，因此，在考虑施工质量、工艺的前提下也要更加关注施工对机场运行的影响。现有的不停航施工方案选定往往靠经验来决定，决策过程缺乏科学性、客观性，因此建立一套不停航施工安全评价指标体系方法是必要的。

突变理论从影响突变现场的控制因素入手，通过对突变现场的控制，深入挖掘研究对象内部的错综复杂的关系，将研究过程简化，应用简便。本论文将应用此理论对机场选址方案的选择进行研究，建立一个更加科学、合理、应用性强的机场选址模型，为机场选址工作提供理论依据和指导性意见。

2 突变理论的基本原理

突变理论主要是研究不连续变化现象的理论，是研究系统变量与控制变量依存关系的学科，它主要建立在奇点理论和稳定性理论基础之上。根据突变理论系统势函数临界点变化特征，主要分为以下七种突变类型：折迭、尖点、燕尾、蝴蝶、椭圆脐、双曲脐和抛物脐。对于需要研究的突变系统，可根据其状态变量和控制变量的数目来选择系统的演化模型，进而可以建模进行求解。

3 突变系统归一公式及优选原则

突变系统共有7种突变模型，但是根据实际应用情况来说，一般尖点、燕尾、蝴蝶突变模型三种突变模型比较常用，其相应的示意图及归一公式如下所示：

其中x为状态变量，a，b，c，d为控制变量，根据变量的主次关系，通常在前面的是主要控制变量，后面的是次要控制变量。根据状态变量的控制变量数目来区分突变类型，例如，两个控制变量控制的状态变量，该系统为尖点突变系统；三个控制变量控制的状态变量，该系统为燕尾突变系统；四个控制变量控制的状态变量，该系统为蝴蝶突变系统。在实际的应用中，根据状态变量的控制变量个数来选择相应的突变模型，进行归一化计算。

利用突变理论进行优选时，应遵循“互补”与“非互补”原则计算状态变量x的隶属函数值。所谓“互补”原则是指同一系统各控制变量之间存在明显的相互关联作用，此时状态变量x的取值应是各控制变量值的均值。“非互补”原则是指同一系统各控制变量之间不存在明显的相互关联，用归一公式计算各控制变量的值，依据“大中取小”的原则取最小值作为状态变量x的值。在进行最后的方案优选时，要根据“小中取大”的原则对优选对象按总优选指标的得分大小排序，选取得分最高的方案为最优方案。

4 机场不停航施工评价体系

机场不停航施工安全管理水平评价方法需要考虑工程技术因素、建设经济性因素和机场运行影响等多方面因素指标，依据评价指标的特点，选取以下七个评价指标，其相互关系见图2所示。

5 实例分析

本文以某机场飞行区的不停航施工项目为例，阐述突变优选理论在不停航施工方案选取中的应用。某机场2016年计划新建一处机坪，共约6个机位。在对该工程进行项目立项及不停航施工方案设计时，分别从工程技术因素、建设经济性因素和机场运行影响因素等方面制定了三套施工方案，通过对不同方案的投资成本、安全风险等进行调研分析，同时经过不停航施工业内专家的综合评定，得出各个不停航施工的不同评价指标的评比结果，其相应的评价指标统计如表1所示。

为了便于评判，将定性指标进行定量化处理，具体参照如图3方法。

在对定性指标定量化处理后，得到不停航施工评价指标决策矩阵，见表2。

对表2中各指标原始数值进行无量纲化处理，转换为0-1的突变级数，如表3所示。

最后对表3中的指标用各突变系统的归一公式逐步向上综合，直至得到最高层评价。

其计算结果列于表4。

根据燕尾突变互补原则对不停航施工各方案进行总体评价，如表5。

利用突变优选理论对机场不停航施工各方案指标参数进行处理，得到各不停航施工方案的评价结果，列于表5中。从表5可以看出，机场不停航施工方案的评价结果为D2>D1>D3>D4，即方案二为最优的方案，与实际评价结果一致，说明此评价方案是准确的。而且，突变优选方法可以不用通过专家评价法来确定权重，能避免因此带来的误差，优选结果准确，计算更加简单，易行，易于被工程设计人员掌握。

6 结论

机场不停航施工安全评价指标体系应综合考虑工程技术因素、建设经济性因素和机场运行影响等多方面因素，因此不停航施工安全评价是一个较为复杂的过程。本文运用突变优选理论对机场不停航施工安全进行评价，引入三种常用的“突变模型”，无须确定指标权重，将主要指标综合计算排序，评价过程与结果具有较强的说服力，优选结果公认度高，可操作性好。另外，所确立的评价指标能较好地反映客观要求，与实际耦合情况良好，具有一定的实用性。

参考文献：

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