基于灰色關(guān)聯(lián)的飛機著陸沖出跑道事故影響因素研究

崔振新，陸 正，汪 磊

（中國民航大學(xué)民航安全科學(xué)研究所，天津 300300）

最終進近和著陸是飛機飛行中最關(guān)鍵的階段。盡管飛機著陸階段時間僅占飛行平均時間的1%，但根據(jù)波音公司對全球全重6 萬磅以上的商用噴氣飛機相關(guān)事故統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2003—2012年間23%的致命事故、17%的機載死亡人數(shù)發(fā)生在該階段［1］。在進近和著陸事故中，飛機偏離跑道事故所占比例較大［2］。根據(jù)澳大利亞運輸安全委員會（Australian Transport Safety Bureau，簡稱ATSB）的統(tǒng)計顯示，1998年1月1日至2007年12月31日期間共發(fā)生141起飛機偏離跑道事故，其中120起發(fā)生在著陸階段，在這120起事故中，72起是沖出跑道，相對于偏出跑道事故，沖出跑道事故所造成的財產(chǎn)損失及人員傷亡較嚴重［3-4］。因此，飛機沖出跑道事故的風(fēng)險管理研究對航空安全來說有著重要的意義。在飛機沖出跑道事故的風(fēng)險管理研究過程中，對事故影響因素的辨識和評價是重要環(huán)節(jié)。

目前，國內(nèi)外有很多針對航空事故／事件的分析模型和方法［5-11］，在運用中體現(xiàn)了各自的優(yōu)勢，但也存在一定的缺陷［12］。如Reason模型強調(diào)了事故發(fā)展的時間效應(yīng)，但是沒有將風(fēng)險因素進行合理的分類及整合；SHEL模型在風(fēng)險因素分類方面具有一定的優(yōu)勢，但是沒有注重事故演變過程，缺乏分析的理論依據(jù)性和分析過程的連貫性。因此，本文在分析國內(nèi)外研究機構(gòu)和學(xué)者對飛機沖出跑道事故進行相關(guān)研究［13-14］的基礎(chǔ)上，綜合考慮航空器著陸運行特點，并結(jié)合現(xiàn)有分析方法在風(fēng)險因素識別方面的優(yōu)勢，提出了飛機著陸沖出跑道事故／事件分析模型，同時通過對飛機著陸沖出跑道事故案例的分析，篩選出事故的影響因素，應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)方法對影響因素的重要度進行評價，從而提出預(yù)防及控制措施。

1 飛機著陸沖出跑道事故原因分析及影響因素樣本統(tǒng)計

1.1 飛機著陸沖出跑道事故原因分析

著陸是指飛機從在機場入口處離地15 m（50 ft）高度開始，經(jīng)過直線下滑、拉平、接地、減速滑跑到完全停下的過程。通過閱讀相關(guān)文獻和事故調(diào)查報告可知，造成飛機沖出跑道的不安全事件都可能在這些操縱環(huán)節(jié)中出現(xiàn)。因此，本文將飛機著陸分解為進場-拉平、拉平-接地、接地-停止三個環(huán)節(jié)。通過對具體案例的分析，找出各環(huán)節(jié)中導(dǎo)致沖出跑道的不安全事件；之后運用Reason模型［9］的思路，對這些不安全事件進行層層分析，找出導(dǎo)致這些不安全事件的原因；最后采用SHEL模型［8］，對這些不安全事件的原因進行歸納和總結(jié)。飛機著陸沖出跑道事故／事件分析模型見圖1。

由于一般的飛機著陸沖出跑道事故相關(guān)信息不夠詳細，事故發(fā)生過程和導(dǎo)致原因不夠明確，不適用于對著陸沖出跑道事故的深入分析，對此筆者收集了2010—2013年官方發(fā)布的完整的著陸沖出跑道事故調(diào)查報告，利用上述建立的飛機著陸沖出跑道事故／事件分析模型對2010—2013年發(fā)生的37起飛機著陸沖出跑道事故進行深入分析，得到如下結(jié)果：

（1）不安全事件：發(fā)生在進場-拉平階段的不安全事件主要有進近速度過快和進近高于下滑道；發(fā)生在拉平-接地階段的不安全事件主要有遠接地、接地速度過大、接地過輕和接地彈跳；發(fā)生在接地-停止階段的不安全事件主要有滑水、剎車使用不當、反推使用不當和擾流板使用不足。

（2）不安全事件原因：按照SHEL 模型將不安全事件的原因分為L、S、H、E、L-L、L-S、L-H、L-E 8項，各項的代表意義和統(tǒng)計結(jié)果見表1。

表1 飛機著陸沖出跑道事故原因統(tǒng)計表Table 1 Statistics table of the reasons of landing overrun accidents

1.2 飛機著陸沖出跑道事故影響因素篩選及樣本統(tǒng)計

通過上述分析可見，造成航空器著陸沖出跑道事故的影響因素內(nèi)容龐雜、信息重疊，為了梳理和簡化因素信息，本文對上述因素進行了拆分、合并和剔除。例如表1中的機長決策失誤和處置錯誤兩項信息有所重復(fù)，而且這兩項都涉及CRM 失效、違反SOP和喪失情景意識，因此將這兩項拆分為CRM失效、違反SOP和喪失情景意識；錯覺和疲勞與L-E中的兩項屬于喪失情景意識的范疇，將這四項與喪失情景意識合并；疏漏與L-H 中的三項屬于CRM失效的范疇，將這四項與CRM 失效合并；管制員指令不當與L-L 中的空中交通服務(wù)不到位以及S 中的未及時提供準確的氣象或跑道信息可合并為空中交通服務(wù)缺陷。

按照上述思路，最終將飛機著陸沖出跑道事故的影響因素歸納為13個，分別屬于機組因素（人的因素）、機械因素、環(huán)境因素和管理因素四個方面，影響因素篩選結(jié)果見圖2。

本文對37起飛機著陸沖出跑道事故影響因素進行統(tǒng)計，統(tǒng)計結(jié)果見圖3。圖3中縱軸表示影響因素，橫軸表示涉及該影響因素的事故起數(shù)。由于導(dǎo)致一起事故的因素通常不是唯一的，多數(shù)是幾個因素的綜合或疊加，因此影響因素統(tǒng)計個數(shù)總和大于37。

2 飛機著陸沖出跑道事故影響因素灰色關(guān)聯(lián)度計算

2.1 灰色關(guān)聯(lián)分析原理

灰色關(guān)聯(lián)分析方法是灰色系統(tǒng)理論的重要組成部分，由我國學(xué)者鄧聚龍創(chuàng)立?；疑P(guān)聯(lián)分析的核心是計算灰色關(guān)聯(lián)度，關(guān)聯(lián)度是數(shù)據(jù)序列之間聯(lián)系緊密程度的數(shù)量表征。常見灰色關(guān)聯(lián)度的計算方法包括鄧氏灰色關(guān)聯(lián)度（一般灰色關(guān)聯(lián)度）、絕對關(guān)聯(lián)度、相對關(guān)聯(lián)度、綜合關(guān)聯(lián)度和斜率關(guān)聯(lián)度等［15-17］，實際應(yīng)用中，需要根據(jù)問題的背景、分析的目的和數(shù)據(jù)的特征等選擇適當?shù)年P(guān)聯(lián)度計算方法。

本文選擇鄧氏灰色關(guān)聯(lián)度方法進行灰色關(guān)聯(lián)度計算，具體步驟如下［17］：

（1）確定參考序列和比較序列。反映系統(tǒng)行為特征的參考數(shù)列為X0=（x0（1），x0（2），…，x0（n）），本文為飛機著陸沖出跑道事故數(shù)時間數(shù)據(jù)序列；影響系統(tǒng)行為的比較數(shù)列為Xi=（xi（1），xi（2），…，xi（n）），表示第i個影響因素的數(shù)據(jù)序列，i=1，2，…，m，其中xi（n）表示第i個影響因素第n時刻或狀態(tài)上的取值，本文所考慮的影響因素為圖2所列的所有因素。

（2）對各序列進行無量綱化。本文使用區(qū)間值化算子對序列的始點進行無量綱化處理，其計算公式如下：

（3）求差序列。差序列計算公式如下：

（4）計算灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)。灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)計算公式如下：

（5）計算灰色關(guān)聯(lián)度?；疑P(guān)聯(lián)度計算公式如下：

2.2 飛機著陸沖出跑道事故影響因素灰色關(guān)聯(lián)度計算

根據(jù)圖3的統(tǒng)計結(jié)果，將原始數(shù)據(jù)按照公式（1）至（4）進行計算，可得到各影響因素的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)ε0i（k）和灰色關(guān)聯(lián)度γ0i，詳見表2。

表2 各影響因素的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)和灰色關(guān)聯(lián)度Table 2 Grey relational coefficients and degree of influence factors

3 飛機著陸沖出跑道事故影響因素重要度綜合評價

灰色關(guān)聯(lián)度表示的是序列之間的幾何相似程度［17］，若直接使用灰色關(guān)聯(lián)度的計算結(jié)果來表示其重要度將會給結(jié)論帶來偏差。因此，本文在上述計算結(jié)果的基礎(chǔ)上，對各影響因素的灰色關(guān)聯(lián)度進行加權(quán)修正。一般認為當某個影響因素發(fā)生的次數(shù)越多時，其受重視程度應(yīng)該越高，權(quán)重應(yīng)該越大?；谏鲜隹紤]，本文提出第i個影響因素權(quán)系數(shù)的表達公式為

式中：分子表示的是涉及第i個影響因素的事故起數(shù)；分母表示的是飛機著陸沖出跑道事故發(fā)生的總起數(shù)。

由于各影響因素不是互斥事件，多個影響因素常常同時發(fā)生，因此∑wi≠1。各影響因素的灰色加權(quán)關(guān)聯(lián)度計算公式為

根據(jù)公式（5）、（6），可計算得出飛機著陸沖出跑道事故各影響因素的權(quán)系數(shù)、灰色加權(quán)關(guān)聯(lián)度，依據(jù)各影響因素灰色加權(quán)關(guān)聯(lián)度R 的大小，可對影響因素進行排序，即可得出飛機著陸沖出跑道事故影響因素重要度綜合評價結(jié)果見表3。通過對表3進行分析可以發(fā)現(xiàn)：

（1）對飛機著陸沖出跑道事故影響最大的前5項因素中，有4項屬于機組因素即人的因素，由此可見人的因素應(yīng)該作為飛機著陸沖出跑道風(fēng)險防范的重點。而在人的因素中，機組喪失情景意識和機組資源管理失效分別位于第一、第二，因此加強機組情景意識和機組資源管理的培訓(xùn)是預(yù)防人為因素工作的重心。

表3 飛機著陸沖出跑道事故影響因素重要度綜合評價結(jié)果Table 3 Comprehensive evaluation results of the importance degree of influence factors

（2）環(huán)境因素對飛機著陸沖出跑道事故的影響僅次于人的因素，其中跑道濕滑或污染和不利天氣條件影響分別位于第三和第六，由此可見預(yù)防跑道濕滑或污染和不利天氣條件對著陸的影響是飛機著陸沖出跑道風(fēng)險防范工作的另一個重點。

（3）管理因素作為潛在影響因素應(yīng)引起足夠重視，其中較為突出的問題是航空公司文件缺陷、機場跑道管理缺陷和航空公司培訓(xùn)缺陷。航空公司文件缺陷體現(xiàn)在缺乏特殊情況下的指導(dǎo)文件及飛行文件信息缺陷、飛行程序不合理、規(guī)章或標準不完善等。通過對事故調(diào)查報告的研究和分析可以發(fā)現(xiàn)，航空公司文件缺陷和培訓(xùn)缺陷是導(dǎo)致飛行員表現(xiàn)不佳的主要原因，因此改善管理方面的缺陷能從根本上減小飛機著陸沖出跑道的風(fēng)險。

4 飛機著陸沖出跑道事故預(yù)防及控制措施

針對飛機著陸沖出跑道事故影響最大的人的因素，航空公司應(yīng)加強對飛行員的專項訓(xùn)練，尤其要加強情景意識和機組資源管理的培訓(xùn)；同時，針對濕滑或污染跑道和不利天氣條件對飛機著陸的影響，機場單位應(yīng)加強跑道維護管理，對天氣條件進行及時有效的監(jiān)測，并及時向飛行員提供準確的跑道和天氣條件信息。根據(jù)上述分析，本文提出針對飛機著陸沖出跑道事故各方的安全防范措施與建議，詳見表4。

5 結(jié)論

（1）本文運用Reason 模型和SHEL 模型對2010—2013年官方發(fā)布的飛機著陸沖出跑道事故調(diào)查報告進行分析，通過拆分、合并、剔除篩選出13個飛機著陸沖出跑道事故的影響因素，并在此基礎(chǔ)上運用灰色關(guān)聯(lián)分析方法對各影響因素進行灰色關(guān)聯(lián)度的計算，同時對計算結(jié)果進行加權(quán)修正，得到各影響因素重要度的綜合評價結(jié)果。評價結(jié)果表明對飛機著陸沖出跑道事故影響最大的因素是人的因素，環(huán)境因素次之，同時管理因素作為潛在因素應(yīng)加以重視。

（2）針對飛機著陸沖出跑道事故各影響因素重要度的綜合評價結(jié)果，本文從航空公司、機場、管制單位、飛行員和局方五個方面提出了預(yù)防及控制措施，并強調(diào)指出加強飛行員專項訓(xùn)練和跑道維護管理是飛機著陸沖出跑道事故防范工作的重點。

（3）飛機著陸沖出跑道事故涉及的因素眾多且關(guān)系復(fù)雜，本文在對事故影響因素的篩選中難免存在不足，加之受樣本數(shù)據(jù)容量的影響，分析結(jié)果還無法準確反映各影響因素對事故的重要度大小，針對這些問題，在今后的工作中需進一步補充和完善。參考文獻：

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