低能見度時進近管制區運行安全風險分析

李 璇工程師

(1.首都經濟貿易大學 管理工程學院，北京 100070；2.民航甘肅空管分局，甘肅 蘭州 730087)

0 引言

民航業有“黑色13分鐘”的說法，即飛機在起飛6min和降落7min的過程中風險最大。從空域劃設角度看，“黑色13分鐘”發生在進近空域和塔臺。塔臺位于機場，負責航空器起飛降落；進近管制區是塔臺和區域管制空域的中間過渡空域，主要負責一個或者多個機場航空器的進、離場飛行，涉及進離場沖突調配和飛越的航空器沖突調配。進近管制員管轄的范圍，上接航路區，下接機場管制區。進近管制區并非每個機場附近都有，只有在全年起降架次超過36 000架次或者空域環境復雜的機場才會劃設進近管制空域。截止2019年初，我國有運輸機場235個，僅有41個進近管制區，1個終端管制區。

進近管制區面積小，飛行沖突多，是民航安全管理中十分關注的區域。這個空域內出現的天氣類型多樣，氣象條件復雜，天氣對于進近管制區運行安全的影響大。在民用航空中，復雜氣象條件是指雷雨、結冰、顛簸、風切變、低能見度等影響飛行安全的惡劣天氣。據統計，自1960年以來，在復雜氣象條件下中國民航發生超40起事故。尤其是低能見度，對航空器安全運行影響重大，是民航安全運行關注的重點。

目前關于進近管制區的安全管理研究比較多，但是，國內關于復雜天氣的進近管制區運行安全分析多數是在討論風切變、雷暴等短時、小尺寸、極端的天氣，對低能見度這種時間較長、范圍大的氣象條件研究較少。進近管制區的研究側重于分析單一空難的成因、飛行設備優化、強調管制經驗分享等，對于進近管制區在低能見度氣象條件運行的危險源少有分析。因此，本文以某地進近管制區為例，參考1996-2016年當地氣象部門的低能見度氣象條件統計數據，從安全系統工程學中的“5M”模型出發，組織專家使用專家評估法和頭腦風暴法，全方位分析進近管制區在低能見度氣象條件下的危險源，再利用風險矩陣法找出關鍵危險源，對其進行安全風險分析并提出安全建議。

1 低能見度時某地的進近管制區運行安全分析

1.1 低能見度天氣的風險分析

很多天氣都會影響能見度，雨、雪、低云、霧、煙、火山灰、浮塵、沙、霾等液體或固體雜質都可能造成能見度降低，并且發生的地域遍布我國南北方。對于起飛的飛機，進近管制員會引導飛機加入航路航線。當飛機準備從航路航線上下降時，進近管制員應把飛機引導到儀表著陸系統的作用范圍內，一般在機場上空500m左右。在此空域內，低能見度天氣會影響飛行員辨識地標，所以能見度是航空器起飛落地標準中決定性因素。民航使用的能見度數值由民航氣象服務人員發布，主要數值有主導能見度和跑道視程(Runway Visual Range，RVR)2種。在Ⅰ類精密進近程序中規定，在沒有RVR可參考情況下，當能見度低于800m時，航空器不能著陸；在RVR可參考的機場，RVR數值低于550m時，航空器不能著陸。低能見度天氣可能會導致飛機復飛。此時，飛機需要在空中盤旋，等待天氣變好，這樣會造成空域超容量運行，增大管制員負荷。如果低能見度天氣持續時間較長，會使多架飛機返航備降，使得航路航線飽和、附近機場停機位飽和。當低能見度天氣覆蓋多個機場時，航班備降困難，附近機場氣象條件也無法滿足落地標準，而機組的剩余油量又無法支持航班飛到更遠的備降機場時，可能會發生非常嚴重的事故。

1.2 某進近管制區運行情況介紹

某進近管制區范圍(如圖1)內涉及3個機場的進離港航空器調配和附近的軍民航飛行沖突調配，其中有A機場的全部進離港航班，B機場的東側進離港航班，C機場的西側進離港航班。民航飛行沖突以及軍民航飛行沖突熱點均在A機場周圍，所以A機場的天氣情況對該進近區安全運行影響極大。A機場為高原機場，使用Ⅰ類精密進近程序，累年致使能見度小于1 000m的天氣現象有霧、雪、沙塵暴、雨、煙等，其中霧、雪、沙塵暴是主要影響因素，如圖2、3。

圖1 某進近區運行情況示意圖

從圖2可知，A機場各月均有能見度低于1 000m的低能見度天氣。從季節上來看，冬春季雪天影響較大，春季沙塵暴影響較大，秋季霧影響較大。秋季霧主要是輻射霧，短時間內能見度會低于50m，容易發生在前幾日有降水，后轉為晴天的早晨，日出后能見度轉好。

圖2 A機場累年氣象條件影響能見度低于1 000m的平均小時數(1996-2016年)

從圖3可知，近21年間(1996-2016年)能見度低于1 000m的在各月都有出現，但是能見度低于1 000m持續10h以上很少，低能見度持續時間超過10h多見于冬季1月、春季4和5月。根據《A機場氣候志》，A機場冬春季的雪天發生之前多有霧，如在夜晚降雪會伴隨出現凍霧。1月份大多正逢每年春運，進近管制區域航班量激增，航班準點率要求高，雪霧天氣不但造成航班大量延誤，還造成空域超容量運行，管制員負荷增大，增大航班運行風險。春季沙塵暴發生在白天，由于太陽輻射，地面湍流活動強，多數情況伴隨風切變而產生復雜的低能見度天氣，且持續時間長。4月份是航班換季時間，管制員工作模式切換，換季后A、B機場航班量激增，此時出現低能見度天氣會給該進近管制區運行帶來較大壓力，增大管制員負荷，使人為差錯和過失的數量增多。

圖3 A機場能見度低于1 000m的持續時間年平均統計圖(1996-2016年)

1.3 低能見度進近管制區安全風險分析

從5M模型出發，利用風險矩陣對危險源評級，對低能見度時該進近管制區運行安全風險分析。本文默認機組可以在低能見度天氣下正確處理問題，安全分析重點是進近管制單位。

1.3.1 任務(Mission)

某地的進近管制區內天氣全年復雜多變，民航氣象預報員每日09：30進行天氣預報講解。在能見度低于5 000m時，氣象觀測員會立即使用錄音電話通知進近管制區管制員，并更改通播(Automatic Terminal Information Service, ATIS)數值；當能見度低于1 500m時，氣象觀測員會使用錄音電話通報RVR數值。低能見度天氣是進近管制區常見的復雜天氣，在實際運行時會加大管制人員、設備、管理措施、空域環境等方面風險。

1.3.2 人員(Man)

該進近管制單位人員主要負責進近管制區內的進離場航空器的飛行活動、飛越航空器、通用航空作業等管制指揮。現設有一個帶班主任席、4個進近管制席、4個協調席席位。該進近管制區有管制員47人，其中持照放單管制員40人，見習管制員7人；其中持有進近程序和進近雷達雙照人員35人；持有進近程序執照5人。管制人員從見習到持照放單平均經歷2年時間，持照放單管制員每年進行復訓，應對復雜天氣的運行訓練時間不低于20h。

綜合考慮技術能力、業務量及人員數量，該進近區管制人員數量的配備和日常排班滿足低能見度天氣進近管制區安全運行以及分扇區運行保障要求，但是管制員的技術水平不同，經驗較少的管制員對低能見度天氣對空指揮風險增大。

1.3.3 設備(Machine)

(1)管制現場。該進近管制室現有6個管制扇區席位(含一個備份席位)，2個主任帶班席位。每套扇區席位均有自動化系統、多普勒氣象雷達終端(機場周圍氣象雷達拼圖，實時信息，2～10min更新)、氣象實況終端(Automated Weather Observing System，AWOS)、航空信息系統(Aeronautical Information Manual System，AMIS)、內話系統。供電系統有主用、備用和應急3套電源系統。管制現場設備完全符合安全運行相關要求。

(2)監視情況。該進近區二次雷達雙重覆蓋(每4s更新一次)、ADS-B覆蓋，可以提供機場周邊的監視覆蓋。

(3)陸空通信情況。該進近區有甚高頻頻率7個信道，有可供調整的“主用、備用、應急使用”通信設備，但是單一甚高頻通信頻率不能覆蓋整個進近區域，在遇到雨雪沙塵暴等低能見度氣象條件時，頻率會有干擾，通信質量會變差。

1.3.4 管理(Management)

為確保該進近管制區在低能見度時的安全運行，該進近單位制定相關保障措施、簽訂協議、完善運行手冊等規章。

(1)該進近單位每月梳理、修訂《運行手冊》《應急工作手冊》。

(2)該進近單位與氣象部門簽署協調通報協議，規定氣象部門定期提供氣象服務的內容、頻率，以及低能見度時天氣通報流程。

(3)該進近單位制定低能見度氣象條件的安全措施：當能見度、RVR接近著陸、起飛最低標準等條件，管制席管制員優先使用跑道36，適當增大著陸間隔；機組要求時，管制員向機組通報摩擦效應；能見度/RVR低于最低著陸標準時，管制員及時通知進場航空器，了解其續航能力，提供航空器返航或備降建議。協調席管制員嚴密監控管制席管制員的管制工作；協調席管制員應及時向氣象部門了解低能見度天氣的性質、范圍、發展趨勢、移動的方向和速度，掌握氣象雷達終端顯示資料，通報管制席位管制員；協調席管制員應根據低能見度天氣的性質、范圍、發展趨勢、特殊天氣實況及機長意圖及時向區域管制室申請航空器的繞飛空域。

(4)制作工作流程提示牌。為減少人為因素導致的“錯忘漏”，管制單位制作工作流程提示牌作為管制員在復雜天氣時的工作輔助。

1.3.5 環境(Media)

進近管制區垂直范圍：2 700(不含)～6 000m(含)，空域面積約4萬平方千米。

目前該進近管制區內有民航A機場，周圍有民航B機場、C機場，A、B為省會機場，暑運航班量合計超過600架次。A機場為高原機場，B為高高原機場，2個機場距離約為150km，因為地理原因低能見度天氣幾乎同時發生，且A機場位于B機場下風向，導致低能見度的雨雪天氣經常從B機場移動到A機場，所以當引用A機場的氣象資料時，實際上低能見度天氣在該進近區影響時間，遠遠超過A機場低能見度天氣單獨出現時間。

該進近管制區內有空軍D機場，附近有空軍E機場、空軍F機場、空軍G機場、空軍H機場。該進近管制單位已與D機場、E機場建立協調通報關系，與G機場、H機場、D機場通過上級單位建立通報關系。在空軍活動限制時，進近空域可使用范圍會縮小30%，同時進近空域會有高度限制，例如此時出現低能見度天氣，根據該進近管制區容量評估報告，進近管制區運行容量會下降50%，低能見度天氣的出現，會使正常航班次序改變，航班流量增加，管制員工作流程變化。針對低能見度天氣，管制員的管制協調移交、管制指揮方法、管制員的情景意識和空間概念需要進行適應改變，管制員需要有一定經驗才能應對；關于能見度變化帶來航班穿越矛盾、沖突點激增的情況，管制員需要在極短的時間做好決策。

2 低能見度某地進近管制區安全評估

進近管制區運行的風險沒有定量的標準，一般使用基于經驗的專家評估法和頭腦風暴法進行分析。

首先組織專家評估小組。專家為5年以上進近持照放單管制員30人，其中一級管制員1人，二級2人，三級15人，四級11人，五級1人。30人中有帶班主任15人，管制崗位教員9人。根據民航培訓規章要求，進近管制員首次執照申請要經歷1 000h的崗位見習，然后進行進近程序管制考核，如果需要申請雷達執照，需要再經過800h的雷達管制崗位見習，才能進行雷達管制考核。在取得2個執照后，再進行管制員放單考核，擁有雷達管制上崗資質。在進近管制單位，工作5年以上的進近持照放單管制員的管制工作時間超過7 000h，在該領域有很強的專業性。

為保證討論問題的獨立性，將專家隨機分為A、B 2組。A組為20人，用頭腦風暴法深度挖掘可能存在的風險，討論進近管制區運行安全的風險點，列出危險源清單，見表1。

表1 危險源清單

B組為10人，對危險源進行風險評估。B組在利用風險矩陣進行風險評估時，為防止個人主觀因素對風險評估結果的影響，使用10個人打分的平均數，并將平均數進行四舍五入取至整數后填入風險矩陣，見表2。

表2 風險矩陣

針對以上危險源，結合近5年不安全事件統計數據，專家利用風險矩陣進行定性和定量分析，根據運行結果的可能性、嚴重程度進行風險評估。在得出“可能性”和“嚴重程度”量值后，根據表2確定的風險等級，再根據表3相應的風險可接受程度，得出每個危險源發生的可能性、后果的嚴重性、風險等級及風險可接受程度，見表4。

表3 風險指數分級表

表4 危險源清單

根據表2，風險等級≥10分為不可接受的危險源，其存在高風險，必須采取控制措施。因此，根據對運行結果的可能性、嚴重程度方面進行風險評估分析后得到3個在低能見度時進近管制區的關鍵危險源：進近管制員低能見度天氣運行經驗少；航班流量增大(低能見度天氣持續)；陸空通訊干擾。

前2個危險源與管制單位認知一致，在運行中被關注。首先針對進近管制員低能見度天氣運行經驗少的危險源，進近管制單位在復雜天氣時都會安排經驗豐富的管制員上崗，工作經驗少的管制員會按照“新老搭配”的原則，組合上崗。建議管制單位應當增加低能見度天氣時大流量模擬機培訓，增強管制員對低能見度天氣的認識，提升管制技能。尤其在不同季節，低能見度天氣的不同類型，管制單位可以針對季節特點專項培訓，并在航班換季時，管制單位要針對季節轉變，做好低能見度天氣類型的提醒。

其次針對航班流量增大(低能見度天氣持續)的危險源，民航程序設計中一般落地標準高于起飛標準，低能見度天氣時，經常發生航班不能落地但可以正常起飛的情況，加上空中飛機盤旋，等待落地，會造成進近區航班流量增大，增大了運行風險。建議管制單位在低能見度天氣時，要根據其特點進行航班流量控制，合理安排人員排班，防止疲勞上崗。

最后針對陸空通訊干擾，此危險源最容易被忽視。天氣變化帶來的大氣條件變化會影響陸空通訊設備工作，使得陸空通信質量變差。當低能見度天氣持續時航班流量增大，進近區內“搶話、話筒卡阻”等現象會加重陸空通訊干擾程度，增大運行風險。建議管制員要對陸空通訊干擾有一定的敏感性，出現問題及時和設備保障部門溝通。

3 結論

本文分析發現，低能見度時進近管制區運行安全有3個不容忽視的危險源：進近管制員低能見度天氣運行經驗少；航班流量持續增大(低能見度天氣持續)；陸空通訊干擾。

低能見度是常見的復雜天氣，因此這3個危險源需要管制單位長時間動態監控。需要注意的是，管制員的成長需要一定時間，管制經驗少是剛放單管制員的常態，所以第一個危險源是民航安全管理的重中之重，管制單位應該加強管制員的培訓。第二個危險源涉及航空器流量控制，管制單位應當做好航班實時的流量控制，并且合理排班，防止管制員疲勞上崗。第三個危險源是普遍存在的，需要進近管制部門和設備保障部門共同制定管控措施。