飛機(jī)著陸過程安全風(fēng)險分析與評估研究

慶民 聶維麗 鄭娟娟 張 黎

（鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院，河南 鄭州450046）

1 概述

根據(jù)《2019 年民航行業(yè)發(fā)展統(tǒng)計公報》：中國民航航空業(yè)2019 年實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸周轉(zhuǎn)量1293.25 億噸公里，同比增長7.2%。與此同時，全國民航運(yùn)輸機(jī)場旅客吞吐量也比上年增長6.9%[1]。同時，飛行安全問題也日益突出，尤其是飛機(jī)起降階段發(fā)生跑道安全事件的概率較高，例如偏離跑道事件和跑道侵入事件。據(jù)統(tǒng)計，83%的飛機(jī)偏離跑道發(fā)生在著陸階段，主要表現(xiàn)為偏出跑道[2-3]。

國內(nèi)外很多學(xué)者運(yùn)用不同的方法從不同角度對飛機(jī)偏離跑道事件進(jìn)行了研究，主要集中在著陸風(fēng)險分析、飛行事故概率模型的優(yōu)化、人的因素分析等方面[4-6]。本文利用故障樹對飛機(jī)著陸過程偏出跑道事件進(jìn)行定性和定量分析，找出造成偏出跑道事件的關(guān)鍵事件，并提出相關(guān)的防控措施，降低飛機(jī)偏出跑道風(fēng)險，為加強(qiáng)飛機(jī)著陸過程安全風(fēng)險管理提供參考依據(jù)。

2 飛機(jī)著陸偏出跑道風(fēng)險分析與事故樹構(gòu)建

飛機(jī)降落過程中，導(dǎo)致偏出跑道的因素主要包括機(jī)組操作失誤、管制員指揮錯誤、航空器動力系統(tǒng)故障、航空器起落裝置故障、氣象條件不良、跑道濕滑等，不同觸發(fā)因素可能導(dǎo)致的事件后果不同。為了更加詳細(xì)分析和評估各觸發(fā)因素引發(fā)跑道偏出事件的機(jī)制，引入事故樹分析法（FTA）[7-8]，建立飛機(jī)著陸過程偏出跑道事故樹如圖1 所示。

3 飛機(jī)偏出跑道事故樹分析

3.1 求最小割集和最小徑集

利用布爾代數(shù)法，求得最小割集分析事故樹模型：

計算得到最小割集共13 組：{X2}，{X3}，{X4}，{X5}，{X6}，{X7}，{X8}，{X9}，{X10}，{X11}，{X12}，{X13}，{X1,X14,X15}。

分析可知，共計有13 種可能導(dǎo)致飛機(jī)著陸過程偏出跑道事件發(fā)生的途徑，說明該類不安全事件發(fā)生的可能性和危險性較大，與實(shí)際運(yùn)行中的統(tǒng)計數(shù)據(jù)一致。

3.2 結(jié)構(gòu)重要度分析

導(dǎo)致飛機(jī)著陸過程偏出跑道事件發(fā)生的基本事件較多，需要引入結(jié)構(gòu)重要度進(jìn)行進(jìn)一步分析。結(jié)構(gòu)重要度從事故樹結(jié)構(gòu)入手，分析各基本事件對頂事件的相對重要程度。計算公式如下：

圖1 飛機(jī)著陸過程偏出跑道事故樹

公式中：I(i)——基本事件Xi的結(jié)構(gòu)重要度；Kj——第j 個最小割集；nj——Kj中基本事件的總個數(shù)。

計算求得各基本事件的結(jié)構(gòu)重要度排序為：I[X2]=I[X3]=I[X3]=I[X4]=I[X5]=I[X6]=I[X7]=I[X8]=I[X9]=I[X10]=I[X11]=I[X12]=I[X13]>I[X1]=I[X14]=I[X15]。

具體計算結(jié)果如表1 的第2 列所示。

通過結(jié)構(gòu)重要度計算可知，基本事件中機(jī)組資源管理失效、違反標(biāo)準(zhǔn)操縱程序、駕駛術(shù)欠缺等對飛機(jī)著陸過程偏出跑道事件發(fā)生的影響較其他事件大。

3.3 概率重要度分析

事故樹中第i 個基本事件的概率重要度定義為：

其中，Ig(i)——基本事件Xi的概率重要度；P(T)——頂事件發(fā)生的概率函數(shù)；qi——第i 個基本事件的發(fā)生概率。

計算求得各基本事件的概率重要度排序為：Ig[X4]>Ig[X2]>Ig[X3]>Ig[X9]>Ig[X12]>Ig[X11]>Ig[X5]>Ig[X6]=Ig[X10]>Ig[X7]=Ig[X13]>Ig[X8]>Ig[X15]>Ig[X1]=Ig[X14]。

具體計算結(jié)果如表1 的第3 列所示。

通過概率重要度計算可知，基本事件中駕駛術(shù)欠缺、機(jī)組資源管理失效、違反標(biāo)準(zhǔn)操縱程序、復(fù)雜氣象條件等的概率重要度較大，說明這些因素概率發(fā)生變化對頂事件的影響程度較大。

3.4 臨界重要度分析

基本事件Xi的概率重要度沒有考慮事件 本身，臨界重要度則是從基本事件自身發(fā)生的概率和靈敏度兩個角度衡量重要度，結(jié)果更加準(zhǔn)確。計算公式如下：

其中，Icg(i)——基本事件Xi的臨界重要度；P(T)——頂事件發(fā)生的概率函數(shù)；qi——第i 個基本事件的發(fā)生概率；Ig(i)——基本事件Xi的概率重要度。

計算求得各基本事件的臨界重要度排序為：Ic[X4]>Ic[X2]>Ic[X3]>Ic[X9]>Ic[X12]>Ic[X11]>Ic[X5]>Ic[X6]=Ic[X10]>Ic[X7]>Ic[X13]>Ic[X8]>Ic[X1]=Ic[X14]=Ic[X15]。

具體計算結(jié)果如表1 的第4 列所示。

4 結(jié)論

本研究創(chuàng)建了飛機(jī)著陸過程偏出跑道故障樹模型，并利用該模型對最小割集，最小徑集和結(jié)構(gòu)重要進(jìn)行定性分析。同時給出了每個基本事件的發(fā)生概率，并計算頂事件發(fā)生概率，各基本事件概率重要度和臨界重要度。

通過定性與定量分析發(fā)現(xiàn)，駕駛術(shù)欠缺、機(jī)組資源管理失效和違反標(biāo)準(zhǔn)操縱程序是對頂事件發(fā)生概率影響較大的關(guān)鍵事件。因此，在日常安全管理工作中應(yīng)加強(qiáng)機(jī)組資源的合理配置，加強(qiáng)機(jī)組專業(yè)技術(shù)的培訓(xùn)，以減少偏出跑道事件發(fā)生的可能，降低人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。

表1 各基本事件相應(yīng)的定性與定量分析結(jié)果