民航飛行員進近著陸風險感知影響因素及能力測度

陳農田，寧威峰，齊少桓

(中國民用航空飛行學院 航空工程學院，四川 廣漢 618307)

1 引言

民機進近著陸階段是民航運行事故頻發階段，民航飛機起飛后大約3分鐘以及著陸前約8分鐘在民航業有著“黑色11分鐘”的說法[1]。由于民機進近著陸處于飛行運行最后階段，呈現出時間短、任務雜、壓力大飛行操縱特征，此階段要求飛行員精神高度集中，一旦發生事故可供飛行員決策和處理時間極短，極易誘發飛行員出現人為差錯。根據商用飛機飛行階段事故數據統計，大約49%的致命事故和44%機上死亡人數發生在進近著陸階段[2]。2010我國境內發生的伊春空難就是典型進近著陸階段，由于飛行員進近著陸風險感知決策及操縱錯誤導致的事故。針對飛行進近著陸階段的安全風險管理，民航行業探索和總結了系列飛行安全管理理論和方法，其中典型的“八該一反對”(該復飛的復飛、該穿云的穿云、該返航的返航、該備降的備降、該繞飛的繞飛、該等待的等待、該提醒的提醒、該動手的動手；反對盲目蠻干)在進近著陸事故預防方面起到明顯成效，這些決策手段更針對關注運行環境和場景，而針對飛行員個體感官、決策能力差異性方面考慮較少。飛行進近著陸階段經常遭遇包括雷暴、風切變、單發失效以及鳥擊等風險場景，飛行員在進近著陸階段的風險感知能力強弱，其個體差異性決定了其面對潛在威脅、規避風險決策以及采取防控行動的合理程度。因此關注民航飛行員進近著陸風險感知能力，考慮民航飛行員個體差異性對保障民航飛行安全具有現實意義。

風險感知是影響行為人個體風險決策行為重要變量[3]。國內外已有有關風險感知和維度分基礎理論研究，有學者通過心理測試范式和社會認知模型揭示了心理波動對風險感知的影響[4]。Salter John通過利用不同文化探究不同人群面對風險感知的異同探究風險感知機理[5]。朱薈群通過研究著陸階段人機交互關系改進人為差錯識別方法與指標模型[6]。當前在民航飛行進近著陸風險管控以及人為差錯方面許多學者開展了系列研究取得了豐富成果，但鮮有專門針對進近著陸階段民航飛行員風險感知影響因素及能力測度研究。

本研究擬在確定民航飛行員進近著陸風險感知影響指標的基礎上，編制民航飛行員進近著陸風險感知能力影響因素測評問卷并實施感知能力測度應用驗證，為量化測度民航飛行員進近著陸風險感知能力和指導飛行科學訓練提供提供理論參考。

2 方法

2.1 進近著陸風險感知

風險感知是行為人個體對于某一特定風險特征和嚴重性所做出的主觀判斷。在面對隨機個體時一般分為兩個維度，第一個維度是“錯誤決策后果的嚴重性”，包括“后果嚴重性”，“恐懼”和“潛在災難”等特性，第二個維度是“決策結果的不確定性”，包括“未知的暴露”、“科學未知”，“陌生”，以及“非自愿”等特性[7]。

由于民航飛行員在身體特征、精神狀態以及外界環境與平常人群存在明顯差異性，針對其在進近著陸高風險、精神高度緊張的情景意識下以尋常的風險感知定義有失偏頗。民航飛行員進近著陸風險感知能力可以界定為民航飛行員在進近著陸階段對突發事件的心理感受和認知行為的合理程度。參考風險感知相關理論研究文獻，參考飛行教員/專家意見結合Delphi法確定飛行員進近著陸風險感知影響指標維度分為個人身體狀態(Personal Physical Condition,PPC)、個人經驗能力(Personal Experience Level,PEL)、人機交互關系程度(Human-Machine Relationship,HMR)、情景意識(Situational Awareness,SA)4個維度。

2.2 風險感知影響因素問卷編制

基于研究文獻和專家建議，編制民航飛行員進近著陸風險感知影響指標初始問卷，然后對初始試卷表述不清、重復、歧義以及與問卷測試目的不符的題項進行增刪修訂，最終形成面向飛行學員、副駕駛與機長與機長教員的調查問卷并實施發放收集。發放300份問卷進行探索性因素分析，其中有效問卷為286份，對所獲得的有效數據進行分析以期形成正式問卷。

在286份探索性因素分析的問卷中，參與者情況分布如下：年齡40歲以上的占8.01%，年齡在30歲～39歲的占12.20%，年齡在24～30歲的占33.80%，年齡在24歲以下的占46.00%：機長與飛行教員占18.81%，正駕駛與副駕駛占32.40%，飛行學員占48.79%。

2.3 調查數據統計分析

對286份有效問卷評分為兩份(各193份)，使用SPSSAU軟件分別進行探索性因素分析和符合性因素分析，Cronbach α系數信度分析檢驗問卷內部問題的一致程度，利用主成分分析和正交旋轉檢測問卷的結構效度是否合適[8]。對于正式問卷通過相關系數矩陣和一致性檢驗檢測其信效度，最后根據探索性因素分析利用四因子的原始結構卡方實驗進行驗證性因素分析。

圖1 主成分分析碎石圖

3 結果與分析

3.1 探索性因素分析

對25個題項進行探索性因素分析，檢測顯示數據樣本KMO檢驗值0.861>0.5，Bartlett球形檢驗結果達到了顯著性水平(P<0.001)，說明適合進行因素分析。

采用主成分分析方法對數據進行探索性因素分析，其主成分分析碎石圖如圖1所示。根據以下標準確定因素：(1)因素特征值大于1；(2)抽取出的因素在旋轉前至少解釋3%的總變異；(3)每個因素至少包含3個以上題項；(4)題項只對某一因素存在較大貢獻率；(5)刪除在多個因素上負荷嚴重的題項；(6)題項歸屬盡量與原設定保持一致[9]。

通過探索性因素分析最終獲得22個符合條件的題項，歸納為4個維度(見表1)。對剩余22個題項再次進行主成分分析，結果顯示KMO=0.837，Bartlett球形檢驗結果達到了顯著性水平(P<0.001)。提取了4個特征值大于1的公因子，因子載荷均在0.55與0.91之間且4個載荷累計解釋了60.76%的總方差，見表1。題項維度與理論構想維度基本吻合，因而將其確定為測評民航飛行員進近著陸風險感知能力影響因素正式問卷，正式問卷各題項在具體維度上載荷見表2。

表1 維度檢測適配

表2 各項因子結構和載荷量

維度1由于包含焦慮心理、飲食狀況、注意力、健康狀況等，定義為個人身體狀態(PPC)；維度2由于包括對于突發狀況的判斷能力、平時飛行習慣等，定義為個人經驗水平(PEL)；維度3由于包括對飛行器了解程度、儀表了解程度、駕駛艙布局等，定義為人機交互關系(HMR)，維度4由于包括對天氣判斷、航線熟知程度、與管制員交流(陸空對話)流暢程度等，定義為情景意識(SA)。

表3 內部一致性

3.2 信效度檢驗

在193份有效數據中，得分范圍設定為0～40分，對該部分進行信效度分析，對于α系數，如果此值高于0.8，則說明信度高；如果此值介于0.7～0.8之間，則說明信度較好；如果此值介于0.6～0.7，則說明信度可接受；如果此值小于0.6，說明信度不佳。其中內部一致性系數(Cronbach α)數值均大于0.88。由表3可以得出個人身體狀態、個人經驗水平、人機關系、情景意識的一致性系數都大于0.8所以問卷的內部一致性較好，總體均值到達0.924所以信度較好。

使用Pearson的相關系數法可以良好的探究兩個變量之間的相互關系及相關方向，以此來反映各維度之間和各維度與總量表之間的相關性即建構效度[10]。如表4所示各維度之間有著顯著的相關性并且每個維度分別都與總表呈現較相關性。這表明各維度之間以及各維度與總表之間都存在著良好的關聯效度。

表4 各分量表與總量表的相關系數矩陣

3.3 驗證性因素分析

通過對相關系數進行卡方檢驗測試其塔克劉易斯指數(Tuck-Lewis Index,TLI)，比較擬合指數(Comparative Fit Index,CFI)和近似誤差均方根(Root Mean Square Error Approximation,RMSEA)檢測其模型與數據的適配程度。從表5來看模型與數據具有良好的適配程度，說明4因素模型的合理性得到了驗證性因素分析驗證。

表5 模型適配指標

4 民航飛行員風險感知能力測度分析

4.1 飛行員進近著陸風險感知能力量化方法

由于風險感知的效益主要產生在心理反應和認知行為兩個方面。基于Lee等人[11]提出情緒對風險感知能力有著相關效益，以此發現焦慮情緒對于防范突發事件和提高警覺能力有著中介作用。參考心理學中的噪聲心理效應和借助系統動力學模型對進近著陸情景下風險感知能力進行相應的量化考量[12]。具體值計算以風險矩陣法對單一風險的概率和風險嚴重性進行賦值，采用由Peter和Tarpey[13]提出的比較公認通用測量方法的OPR方程，即造成風險的概率與風險嚴重性的乘積作為單個風險的基礎值。從主觀層面的個人身體狀態(睡眠與喚醒水平、注意力、飲食等)和個人經驗能力(飛行履歷，感知水平等)以及客觀層面的人機交互關系(駕駛艙設計布局、儀表了解程度等)、外界環境情景意識(實時天氣狀況、降落機場可視參照物觀察判斷等)對民航飛行員進行評定。以李克特5點計分法將選項依次設置為“完全不符合、基本不符合、不確定、基本符合、完全符合”，分別給予 1～5分的能力評定，其分值作為風險感知得分。將該分值與該問題風險基礎值進行相乘，其結果作為該飛行員該項風險感知能力值。對同一維度風險感知能力值取平均值再與不同維度相累加，結果作為這一名飛行員進近著陸的風險感知能力值。

4.2 民航飛行員進近著陸風險感知能力測度

面向100名民航飛行員發放進近著陸風險感知能力測度量表，共回收95份有效問卷，樣本包含不足1年、1到3年、3到10年飛行年限的95位飛行員。平均進近著陸風險感知得分為35.705。以其中5人得分情況為例，實施飛行員進近著陸個體風險感知能力測度(如圖2)。

圖2 5名飛行員進近著陸風險感知能力測度分值

使用雷達圖分析飛行員風險感知能力指標表現(如圖3)，從圖3可見3號及4號測試飛行員在風險感知能力測度表現方面存在偏差。進一步對其具體得分情況進行分析，總平均分與總體測評分值方面來看，3號、4號飛行員進近著陸風險感知測評分值低于平均分，可認為其風險感知能力較差，需對其風險感知能力加強培訓。詳細分析3號、4號飛行員具體指標得分情況，發現3號飛行員PEL、HMR指標得分較低，即可認為其個人經驗水平及人機交互關系是造成其風險感知得分較低的重要原因，需針對這兩方面對其設置個性化培養方案。4號飛行員SA、HMR指標得分最低，PEL指標得分也較低，即可認為情景意識及人機交互關系是造成其風險感知能力測度得分較低的重要原因。需針對這兩方面對其設置個性化培養方案，PEL指標得分也偏低，在個性化培養提升方案中需關注PEL指標因素。

圖3 5名飛行員進近著陸風險感知能力雷達圖

5 討論

為有效測度民航飛行員進近著陸風險感知能力測度編制調查問卷，其測量量表包含個人身體狀態、個人經驗水平、人機交互關系和情景意識4個維度指標。正式問卷4個維度個人身體狀態、個人經驗水平、人機交互關系、情景意識Cronbach α系數均達到0.8以上，總體α系數為0.924；各維度之間至少具有中等偏低相關度，與總量表間具有較高相關度，驗證性4因素模型擬合較好，問卷整體信效度良好，實例驗證證明可應用于民航飛行員進近著陸風險感知能力測度。

從維度構成要素來看，個人身體狀態、個人經驗水平、人機交互關系及情景意識四方面能夠較好地反映飛行員進近著陸風險感知能力。從民機進近著陸風險人因致險分析上看，身體狀態和個人經驗水平對于飛行進近著陸操縱具有重要影響。民機進近著陸過程中的人機交互質量以及飛行員的情景意識對于風險信息的反饋和處理具有重要影響，直接影響飛行員進近著陸操縱績效。

從風險感知能力實際測度案例分析來看，不同的飛行員在進近著陸處置中具有不同的績效表現。針對四個主要影響維度指標，采用雷達圖分析可以很好地分析出飛行員能力偏差，并可以針對性提出有效培養提升方案。

6 結論

民航飛行員進近著陸風險感知能力影響因素包含個人身體狀態、個人經驗水平、人機交互關系和情景意識4個維度指標，通過編制調查問卷并實施信效度分析，可以作為測度民航飛行員進近著陸風險感知能力測量量表。通過具體應用測評，直觀量化民航飛行員進近著陸風險感知能力水平。通過測試有效識別飛行員進近著陸個體感知能力風險，為有效實施飛行員進近著陸安全績效評估，科學建立飛行員個性化風險感知能力提升方案提供參考。