基于事故事件信息的民機(jī)人為因素設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)研究

張娟娟

摘 要：以近幾年的重大事故或典型事件為基礎(chǔ)，分析事故發(fā)生原因，并找出事故原因中的人為因素，確定已有機(jī)型中易于誘發(fā)人為操縱錯(cuò)誤的設(shè)計(jì)。對(duì)現(xiàn)有的人為因素設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行梳理，將標(biāo)準(zhǔn)中沒(méi)有體現(xiàn)或體現(xiàn)不具體的條款進(jìn)行分析，為航空器設(shè)計(jì)人員、航空公司或制造廠(chǎng)提供參考。

關(guān)鍵詞：事故事件 事故原因 人為因素 設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

中圖分類(lèi)號(hào)：V328.2，X949 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）01（a）-0007-02

Abstract：Based on the accidents and typical incidents ，human factors involved in these accidents and incidents are found.Designs which can induce pilots mis-operations are targeted.By means of teasing out the human engineering standards，the items which are not mentioned or introduced in detail can be analysed comprehensively.These items can be an reference to the aircraft designers，airlines and manufacturers.

Key words：accidents and incidents causes human factors design standards

隨著航空業(yè)的不斷發(fā)展，在飛行事故中，人與機(jī)器的差錯(cuò)交替出現(xiàn)。20世紀(jì)初期飛行員的身體缺陷或操作失誤成為引發(fā)事故的主要原因；到40、60年代年代末期飛機(jī)的機(jī)械因素上升為飛行事故的主要原因；進(jìn)入80年代后，科技有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，飛機(jī)操作系統(tǒng)及顯示系統(tǒng)的高度自動(dòng)化又對(duì)飛行員又提出了更高的要求，人的因素再次成為制約飛行安全的主要因素[1]。在航空業(yè)比較發(fā)達(dá)的國(guó)家，人為因素早已被充分認(rèn)識(shí)并恰當(dāng)?shù)娜谌氲斤w機(jī)駕駛艙、客艙的設(shè)計(jì)以及維修等方面。

在關(guān)注人為因素的同時(shí)，國(guó)內(nèi)外制定了很多標(biāo)準(zhǔn)，在設(shè)計(jì)上來(lái)防止人為差錯(cuò)產(chǎn)生。例如美軍標(biāo)MIL-STD-1472F[2]，GJB2873《軍事裝備和設(shè)施的人機(jī)工程設(shè)計(jì)準(zhǔn)則》[3]，中國(guó)民用航空規(guī)章CCAR25部[4]等，都對(duì)防差錯(cuò)設(shè)計(jì)進(jìn)行了說(shuō)明。但是多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)都將防差錯(cuò)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)作為人機(jī)工程設(shè)計(jì)通用要求的一部分，沒(méi)有將其分離出來(lái)單獨(dú)闡述，做更進(jìn)一步的說(shuō)明，這就導(dǎo)致對(duì)所規(guī)定的某些內(nèi)容闡述不精確；其次，對(duì)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用信息的利用較少，即對(duì)由在飛行事故/事件中反饋的不合理設(shè)計(jì)利用的較少。

該文主要對(duì)民機(jī)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中涉及的人為因素進(jìn)行研究。以事故事件為依據(jù)，對(duì)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中可能誘發(fā)飛行機(jī)組誤操作或是涉及到的警告或警告部件的條款進(jìn)行分析，對(duì)現(xiàn)有設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行補(bǔ)充說(shuō)明或完善，為提升和改進(jìn)飛機(jī)性能提供更詳盡的參考。

1 事故事件研究

1.1 宇宙貨運(yùn)航空可控飛行撞地事故

可控飛行撞地是指一架完全滿(mǎn)足適航條件的飛機(jī)，在可控和飛行環(huán)境正常的情況下撞到地面、山體、水面或其他障礙物而導(dǎo)致的事故。據(jù)國(guó)際民航組織事故和事故征候數(shù)據(jù)報(bào)告（ADREP）系統(tǒng)顯示，從1992—2003年，全球由可控飛行撞地導(dǎo)致的傷亡事故共計(jì)180起，平均每年15起。

飛行員疏忽造成的航向、飛行高度的錯(cuò)誤，機(jī)相對(duì)于地形的位置判斷錯(cuò)誤，不合適的下降率，著陸進(jìn)近階段低于最小安全高度飛行，違反飛行程序，不按復(fù)飛程序?qū)嵤?fù)飛，低于氣象標(biāo)準(zhǔn)時(shí)仍強(qiáng)行著陸等，都是導(dǎo)致可控飛行撞地的原因。

1.1.1 事故簡(jiǎn)述

2009年3月26日，一架哥倫比亞宇宙貨運(yùn)航空公司的波音727-300貨機(jī)，執(zhí)行從萊蒂西亞到哥倫比亞波哥大的貨運(yùn)航班任務(wù)，在接近波哥大時(shí)遇到惡劣天氣。在高度大概為1000英尺時(shí)執(zhí)行復(fù)飛。復(fù)飛后第二次進(jìn)近在跑道上安全著陸，飛機(jī)停在跑道末端。之后檢查飛機(jī)，發(fā)現(xiàn)有樹(shù)枝遺留在飛機(jī)的起落架上，確定飛機(jī)撞到了樹(shù)。

1.1.2 事故原因分析

（1）飛機(jī)以不合適的下降率進(jìn)近，并采用不適當(dāng)?shù)募夹g(shù)和程序。復(fù)飛開(kāi)始的太遲且以一種危險(xiǎn)的方式實(shí)施復(fù)飛，導(dǎo)致飛機(jī)在外指點(diǎn)標(biāo)之前撞樹(shù)。

（2）當(dāng)飛機(jī)下降到最低扇區(qū)高度之下后，雷達(dá)系統(tǒng)沒(méi)有發(fā)出告警信號(hào)。

1.1.3 設(shè)計(jì)改進(jìn)研究

（1）執(zhí)行錯(cuò)誤下降率

飛機(jī)第一次進(jìn)近時(shí)，飛行員執(zhí)行了過(guò)大下降率。下降率過(guò)大，高度下降過(guò)快，水平速度小，易導(dǎo)致升力不足和重著陸。由于執(zhí)行過(guò)大下降率而導(dǎo)致的事故、事件屢有發(fā)生。2010年4月2日西北航空公司的A320在丹佛國(guó)際機(jī)場(chǎng)的大下降率下降、1994年12月2日美國(guó)西部航空公司的B737執(zhí)行過(guò)大下降率以及2011年6月20日俄羅斯航空公司的圖134執(zhí)行過(guò)大下降率等不安全事件表明明，怎樣從設(shè)計(jì)上防止飛行員執(zhí)行錯(cuò)誤下降率是迫切需要解決的問(wèn)題。

飛機(jī)下降率應(yīng)由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算。計(jì)算機(jī)根據(jù)傳感器傳送的高度、地速、氣象條件等信息，并結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)的跑道類(lèi)型和周邊地形數(shù)據(jù)，計(jì)算出具有可接受波動(dòng)范圍的下降率。進(jìn)近階段將其通過(guò)駕駛艙顯示器傳遞給飛行員。

FAA于2011年12月8號(hào)發(fā)布了咨詢(xún)通告AC20-175，《Controls for Flight Deck Systems》。該咨詢(xún)通告給出了10種常用的降低操縱器件誤操作的方法，包括：位置&方向、物理保護(hù)、滑脫阻力、手部穩(wěn)定、邏輯保護(hù)、復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)觸覺(jué)提示、鎖定/連鎖操縱器件順序運(yùn)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)阻力[5]。要有效降低操作飛機(jī)執(zhí)行大下降率下降的發(fā)生概率，可以采取邏輯保護(hù)以及增加手部穩(wěn)定設(shè)計(jì)的方法。

（2）雷達(dá)告警

飛機(jī)下降到最低扇區(qū)高度之下后，雷達(dá)應(yīng)該發(fā)出視覺(jué)及聽(tīng)覺(jué)告警，引起管制員注意，以便其第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)飛行器所處的危險(xiǎn)狀態(tài)，并能在第一時(shí)間給予機(jī)組警告，讓其意識(shí)到飛機(jī)的當(dāng)前狀態(tài)并及早采取措施改出危險(xiǎn)狀態(tài)。

除雷達(dá)告警之外，另一種方法就是在駕駛艙安裝視景顯示器。駕駛艙主飛行顯示器（Primary Flight Display，PFD）上顯示由數(shù)據(jù)庫(kù)合成的三維飛機(jī)前方飛行環(huán)境，使顯示器成為視景顯示器。同時(shí)在導(dǎo)航顯示器（Navigation Display，ND）上顯示飛機(jī)下方正投影地形圖。2008年8月31日委內(nèi)瑞拉Conviasa航空公司的撞山事故[6]以及2009年8月2日印尼梅帕蒂航空公司的撞山事故[7]皆因不了解前方地形又不能獲得前方地形信息而撞毀。這種合成的地形顯示不受天氣狀況影響，在能見(jiàn)度不高的情況下，這一優(yōu)點(diǎn)尤為突出。

1.2 韓國(guó)釜山特大飛行事故

1.2.1 事故簡(jiǎn)述

韓國(guó)時(shí)間2012年4月15日，中國(guó)國(guó)際航空公司的B767-200執(zhí)行從北京飛往韓國(guó)釜山金海機(jī)場(chǎng)的航班任務(wù)。在金海國(guó)際機(jī)場(chǎng)盤(pán)旋進(jìn)近著陸時(shí)墜毀。飛機(jī)撞地?fù)p毀繼而起火，導(dǎo)致航空器完全損毀。

1.2.2 事故原因分析

（1）在向跑道盤(pán)旋進(jìn)近的過(guò)程中喪失位置感，導(dǎo)致飛機(jī)飛出盤(pán)旋進(jìn)近區(qū)，使三邊轉(zhuǎn)彎延遲。

（2）飛機(jī)撞地前5秒副駕駛建議機(jī)長(zhǎng)復(fù)飛，機(jī)長(zhǎng)沒(méi)有反應(yīng)，副駕駛也沒(méi)有執(zhí)行復(fù)飛。

（3）機(jī)組在進(jìn)行盤(pán)旋進(jìn)近時(shí)不了解B767-200作為寬體客機(jī)的著陸最低氣象條件；在進(jìn)近簡(jiǎn)令中沒(méi)有包括飛行和培訓(xùn)手冊(cè)中規(guī)定的復(fù)飛項(xiàng)目。

1.2.3 設(shè)計(jì)改進(jìn)研究

（1）儀表進(jìn)近階段引導(dǎo)信息

儀表進(jìn)近階段缺乏引導(dǎo)信息。該航班機(jī)組使用的儀表進(jìn)近程序圖顯示了平面圖，有等高線(xiàn)，不同顏色的陰影表示地形的高度，以及標(biāo)明標(biāo)高的障礙物標(biāo)志，但是復(fù)飛等待部分的放大圖沒(méi)有顯示出盤(pán)旋進(jìn)近區(qū)以北的障礙物。

（2）盤(pán)旋進(jìn)近階段安全高度警告

金海機(jī)場(chǎng)建有最低安全高度警告系統(tǒng)（Minimum Safe Altitude Warning，MSAW），MSAW按邏輯設(shè)計(jì)觸發(fā)并產(chǎn)生視覺(jué)告警，任何時(shí)候當(dāng)航空器在有最低安全高度程序的方塊內(nèi)低于MSAW觸發(fā)高度時(shí)或是從低于最高安全高度進(jìn)近約2英里時(shí)，MSAW會(huì)發(fā)出字符閃爍的視覺(jué)告警。

這種單一的警告類(lèi)型對(duì)進(jìn)近過(guò)程中高度過(guò)低，尤其是機(jī)組喪失情景意識(shí)時(shí)進(jìn)近高度過(guò)低的告警級(jí)別不夠明顯。此時(shí)機(jī)組工作負(fù)荷大，壓力大，閃爍的屏幕得不到機(jī)組充分的重視。因此，MSAW應(yīng)考慮在單一視覺(jué)告警的基礎(chǔ)上，添加音頻（聽(tīng)覺(jué)）警告。音頻應(yīng)該急促而有力，最大可能吸引機(jī)組注意。

（3）駕駛艙顯示器

機(jī)組內(nèi)部談話(huà)以及與塔臺(tái)的無(wú)線(xiàn)電通信表明，由儀表進(jìn)近轉(zhuǎn)為盤(pán)旋進(jìn)近的時(shí)候，飛行機(jī)組對(duì)航空器的位置喪失情景意識(shí)。此時(shí)機(jī)組多項(xiàng)任務(wù)并存，難免在某些事件上注意力相對(duì)分散，而人的記憶力和注意力是有限的。

要想前瞻性的和主動(dòng)性的探測(cè)飛機(jī)有可能遇到的威脅，就要將來(lái)自不同傳感器和各告警信息進(jìn)行融合，按優(yōu)先級(jí)進(jìn)行排序，因此建議開(kāi)發(fā)駕駛艙新型顯示模式。新型顯示模式能夠給飛行員在各個(gè)飛行階段提供最優(yōu)化的情景意識(shí)。根據(jù)高分辨率、高精度、高完整性的地形數(shù)據(jù)庫(kù)，合成與真實(shí)的外部地形具有高相似度的地形顯示，將該合成地形庫(kù)在PFD上顯示。即使飛機(jī)導(dǎo)航系統(tǒng)完整性受到損壞或是與地面塔臺(tái)溝通出現(xiàn)障礙，也能很好的輔助機(jī)組判斷飛機(jī)位置、航向以及周邊環(huán)境，進(jìn)一步可以減少跑道入侵或滑行偏差等類(lèi)似不安全事件的發(fā)生。

2 人為因素相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)研究

（1）HB7289-96《民用運(yùn)輸機(jī)駕駛艙儀表、顯示器及有關(guān)控制器的要求》[8]規(guī)定了民用運(yùn)輸機(jī)駕駛艙中儀表、顯示器及有關(guān)控制器的布局及設(shè)計(jì)要求以及平視顯示器（Head Up Display，HUD）的設(shè)計(jì)和安裝要求。其中4.6節(jié)系統(tǒng)顯示器（System Display，SD）第5部分指出：SD應(yīng)能自動(dòng)地顯示下述信息：

a.在告警顯示器上指示的相應(yīng)故障；

b.飛行階段正常的狀態(tài)監(jiān)控；

c.接近極限值的關(guān)鍵參數(shù)；

d.系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的改變。如不需要機(jī)組人員注意或采取措施時(shí)，可以抑制自動(dòng)顯示。SD還應(yīng)有手動(dòng)選擇系統(tǒng)信息的功能。

對(duì)于c條“接近極限值的關(guān)鍵參數(shù)”可做詳細(xì)說(shuō)明，指明具體是哪些參數(shù)。例如GPWS（近地警告系統(tǒng)），其核心是近地警告計(jì)算機(jī)，其核心參數(shù)應(yīng)包括下降率過(guò)大、過(guò)大的地形接近率、起飛或復(fù)飛時(shí)過(guò)度掉高度、不在著陸形態(tài)時(shí)的不安全越障高度、低于下滑道太多、無(wú)線(xiàn)電高度和決斷高度的報(bào)告、風(fēng)切變警告。

GPWS缺陷之一是如果前方出現(xiàn)突然上升的地形，垂直的峭壁或陡峭的懸崖，則無(wú)法及時(shí)發(fā)出告警信號(hào)，導(dǎo)致延緩改出機(jī)會(huì)。警告信號(hào)的作用就是提前告知人危險(xiǎn)的存在的，若是其前瞻性不存在，那么警告系統(tǒng)就沒(méi)有存在的意義，因此警告信號(hào)的及時(shí)性雖然不是關(guān)鍵參數(shù)，但是其系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)功能的基本前提，應(yīng)給予充分重視。

（2）SAEARP5108v001《Human Interface Criteria for Terrain Separation Assurance Display Technology》[9]定說(shuō)明了系統(tǒng)的應(yīng)具有提前警告的功能，且警告應(yīng)包含視覺(jué)警告及聽(tīng)覺(jué)警告兩方面。就韓國(guó)釜山特大飛行事故而言，其MSAW作為關(guān)鍵警告，應(yīng)包含2個(gè)方面即聽(tīng)覺(jué)和視覺(jué)。標(biāo)準(zhǔn)方面，明確了負(fù)責(zé)發(fā)出警告的系統(tǒng)后，應(yīng)對(duì)這個(gè)或這些系統(tǒng)發(fā)出的警告類(lèi)型進(jìn)行詳盡說(shuō)明，例如警告的可視性，可是警告時(shí)用的字體、字體寬度高度比、或是字體顏色、字體閃爍頻率等；聽(tīng)覺(jué)警告的強(qiáng)度、可辯性、頻率、時(shí)長(zhǎng)等。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)事故事件發(fā)生原因的分析，并與現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)包括設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、試航標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比，發(fā)現(xiàn)針對(duì)民機(jī)駕駛艙的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)比較完整。但是在一例又一例事故發(fā)生的背后，反映的是標(biāo)準(zhǔn)遵循程度不夠。因此，在不斷完善標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，要加強(qiáng)各型號(hào)飛機(jī)的試航管理，也要運(yùn)營(yíng)人管理、完善操作規(guī)程和檢查規(guī)定，加強(qiáng)培訓(xùn)。

參考文獻(xiàn)

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