基于故障樹的空中交通安全評(píng)估系統(tǒng)淺析

朱原舜

（民航中南地區(qū)空管局空中交通管制中心，廣東 廣州 510800）

一、民航安全管理的現(xiàn)狀分析

空中交通管制與民用航空運(yùn)輸飛行是一個(gè)空地間的無縫鏈接，承擔(dān)著保障民用航空飛行安全，合理調(diào)配空中交通流量，優(yōu)化空域資源的重要職能。隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，國(guó)內(nèi)外航班流量日益增加，空中交通安全管理的評(píng)估工作顯得愈發(fā)重要。傳統(tǒng)的空中交通安全管理方法是事故管理和分析，現(xiàn)階段己經(jīng)過度到事故后的管理與事故前管理相結(jié)合，而事故前的管理是基于對(duì)安全狀況做出正確的評(píng)估與評(píng)價(jià)。然而，目前各部門的安全評(píng)估都是基于管制員的經(jīng)驗(yàn)評(píng)估，使得安全評(píng)估的結(jié)果不夠客觀準(zhǔn)確，導(dǎo)致安全隱患或事故癥候的產(chǎn)生，缺乏一套完備的關(guān)于民航空管一線單位使用的安全評(píng)估系統(tǒng)的出現(xiàn)。所以，建立安全評(píng)估系統(tǒng)作就顯得尤為重要。

二、故障樹原理

故障樹是樹狀邏輯因果關(guān)系圖，使用特定符號(hào)描述系統(tǒng)中各種事件的關(guān)系。

該方法既能對(duì)系統(tǒng)安全做定性的分析，又可以做定量的分析。釆用故障樹分析法可以從系統(tǒng)的源頭到系統(tǒng)中每個(gè)部件進(jìn)行分析，得出故障樹中各事件的發(fā)生概率，從而分析其對(duì)系統(tǒng)故障的影響。故障樹是在安全管理方面的一種管理方法，它可以預(yù)防與管理疏忽、失誤和管理系統(tǒng)缺陷有關(guān)的事故，可以定性和定量的分析事故來源，發(fā)現(xiàn)有關(guān)安全影響因素，對(duì)安全計(jì)劃和危險(xiǎn)實(shí)施有效管理。

故障樹也是一種全方位的安全事故調(diào)查和安全計(jì)劃分析的方法，該方法通過對(duì)事故全面細(xì)致的調(diào)查分析，探求事故發(fā)生的原因，為預(yù)防類似事件的發(fā)生提供依據(jù)，也為類似事件的分析和處理提供標(biāo)準(zhǔn)，基于故障樹適的安全評(píng)估方法用于安全技術(shù)水平要求高且難以進(jìn)一步提高安全技術(shù)水平的行業(yè)。故障樹的應(yīng)用可以使事故發(fā)生降低一個(gè)數(shù)量級(jí)，對(duì)于事故調(diào)查和預(yù)防有著積極的作用。定性的故障樹分析法通過找出可能引發(fā)頂端事件故障的所有分支，求出故障的最小割集，而定量的故障樹分析法是通過求輸入單元的失效概率，通過某種計(jì)算模式最終求得系統(tǒng)失效的概率，并根據(jù)概率的大小排序得出最佳的故障診斷順序，為系統(tǒng)的快速修復(fù)提出建議。

三、故障樹分析法的基本程序

故障樹是一種安全事故調(diào)查和安全分析方法，通過對(duì)已經(jīng)發(fā)生的事故的分析調(diào)查，再現(xiàn)事故產(chǎn)生的前因后果，以便分析該類事故產(chǎn)生的因果和導(dǎo)致該類事故發(fā)生的影響元素，從而對(duì)事故發(fā)生后的決策提出依據(jù)；故障樹可以定性和定量分析事故來源，從而分配各有關(guān)安全因素，有利于安全計(jì)劃和危險(xiǎn)管理。事故樹分析根據(jù)對(duì)象系統(tǒng)的性質(zhì)、分析目的其流程如圖1。

基于故障樹的安全評(píng)估分析的前提是對(duì)要評(píng)估的系統(tǒng)中的各種程序、重要參數(shù)相當(dāng)熟悉，針對(duì)系統(tǒng)曾經(jīng)出現(xiàn)過的事故進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并開展事故原因調(diào)查，并確定所要分析的對(duì)象事件的損失和發(fā)生的頻率，預(yù)測(cè)事故危害值并進(jìn)行等級(jí)劃分，最后控制其危害的嚴(yán)重程度在目標(biāo)值以下。

通過調(diào)查與事故有關(guān)的各種故障和錯(cuò)誤的發(fā)生，盡可能詳細(xì)地分析事故發(fā)生的因果，分析造成事故的影響程度，將要分析的目標(biāo)事件確定為頂上事件，然后從上至下找出所有導(dǎo)致事故發(fā)生的直接原因，遵循影響原因的因果關(guān)系建立故障樹。通過對(duì)故障樹的結(jié)構(gòu)作出凝練，最終求出最小割集和最小路徑集來進(jìn)行定性分析，最終得到事故原因的重要度排序。根據(jù)所調(diào)查的情況和資料，求解頂上事件的發(fā)生概率。弄清楚可維修系統(tǒng)和不可維修系統(tǒng)事故樹邏輯關(guān)系，基本原因事件的數(shù)值是否設(shè)定得過髙或過低。定量分析則需要求出具體的事故概率值，當(dāng)所求值超過規(guī)定的闡值時(shí)，則需采用具體的措施或預(yù)案來預(yù)防類似事件的發(fā)生。

四、基于故障樹的空中交通安全評(píng)估系統(tǒng)的建立

空中交通安全評(píng)估系統(tǒng)必須從管理、進(jìn)近、塔臺(tái)、航行情報(bào)服務(wù)、通信導(dǎo)航、氣象系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)的安全區(qū)進(jìn)行分析，每一個(gè)部分都將針對(duì)各自的管理人員、設(shè)備環(huán)境所形成的子系統(tǒng)展開研究，研究空管一線管制單位中設(shè)備、人員、環(huán)境之間的相互關(guān)系。基于故障樹的空中交通服務(wù)安全評(píng)估系統(tǒng)將由系統(tǒng)管理子系統(tǒng)、培訓(xùn)子系統(tǒng)、安全評(píng)估功能子系統(tǒng)等組成,如圖2。

（一）系統(tǒng)管理子系統(tǒng)

系統(tǒng)管理子系統(tǒng)主要包括空管系統(tǒng)組織機(jī)構(gòu)的管理和配置、系統(tǒng)用戶的賬號(hào)、權(quán)限管理以及個(gè)人信息管理和賬號(hào)管理。該系統(tǒng)權(quán)限管理是將不同角色的人擁有的權(quán)限進(jìn)行權(quán)限分配，每個(gè)人對(duì)系統(tǒng)管理對(duì)應(yīng)不同的角色，這樣就不會(huì)出現(xiàn)重復(fù)等錯(cuò)誤操作。系統(tǒng)管理員需要對(duì)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行維護(hù)，系統(tǒng)的配置進(jìn)行修改，服務(wù)器性能的調(diào)整以及系統(tǒng)日志的維護(hù)。

（二）評(píng)估系統(tǒng)培訓(xùn)子系統(tǒng)

評(píng)估系統(tǒng)培訓(xùn)子系統(tǒng)主要是向系統(tǒng)用戶灌輸與空管系統(tǒng)安全評(píng)估相關(guān)的理論知識(shí)，該系統(tǒng)包括文檔資料的管理（包含資料的上傳與下載、相關(guān)人員資料的管理、訓(xùn)練計(jì)劃的掌控、訓(xùn)練需求的規(guī)劃等。

安全評(píng)估系統(tǒng)的對(duì)象是空管一線管制單位，包括對(duì)進(jìn)近、塔臺(tái)、區(qū)調(diào)、航行情報(bào)服務(wù)、通信導(dǎo)航、氣象系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)的安全性進(jìn)行評(píng)估，通過研究空管一線管制單位中設(shè)備、人員、環(huán)境之間的相互關(guān)系，最終對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行重新配置和調(diào)整，對(duì)系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)調(diào)整提供建議和意見。因此，針對(duì)不同的管制單位的培訓(xùn)過程不盡相同，需要對(duì)其評(píng)估過程、評(píng)估方法分別進(jìn)行培訓(xùn)。需要首先弄清楚培訓(xùn)的需求、內(nèi)容、對(duì)象等信息，需要涉及評(píng)估系統(tǒng)培訓(xùn)子系統(tǒng)專門負(fù)責(zé)對(duì)評(píng)估系統(tǒng)培訓(xùn)相關(guān)功能的管理。

（三）安全評(píng)估子系統(tǒng)

安全評(píng)估子系統(tǒng)主要包括安全評(píng)估流程、創(chuàng)建安全評(píng)估故障樹、從安全評(píng)估算法（專家調(diào)查、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、層次分析、尾流分析以及基于障礙物和最低超障高）中選擇合理的評(píng)估算法，建立安全評(píng)估模型。

該模塊需要根據(jù)安全、安全評(píng)估的概念，整理安全評(píng)估流程，分析該類型事故發(fā)生的可能性，該事件發(fā)生后可能造成的影響即事故的嚴(yán)重程度，確定事故的危險(xiǎn)值并根據(jù)行業(yè)內(nèi)的專家意見進(jìn)行危險(xiǎn)等級(jí)的劃分。針對(duì)每種程度的危險(xiǎn)事故制定相應(yīng)的防范措施，深入分析原因并制定相應(yīng)的措施用于預(yù)防該類事件的再次發(fā)生?；诜治鲞^程建立安全評(píng)估故障樹，分析安全評(píng)估算法的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)以及應(yīng)用中的關(guān)鍵點(diǎn)，選擇合適的算法來進(jìn)行安全評(píng)估，最后建立應(yīng)用于民航的通用的安全評(píng)估模型，該模型要求：1.系統(tǒng)的安全評(píng)估算法具有普遍適用性；2.系統(tǒng)的評(píng)估流程符合基于故障樹的安全評(píng)估流程；3.系統(tǒng)的評(píng)估結(jié)果與實(shí)際空中交通運(yùn)行基本相符；四是系統(tǒng)的評(píng)估模型合理。

五、結(jié)語

安全是人類賴以生存發(fā)展和進(jìn)步的前提，是人類永恒的主題。基于故障樹理論的空中交通服務(wù)安全評(píng)估系統(tǒng)為安全評(píng)估人員提供了一條通用的可行的評(píng)估方法途徑，對(duì)空中交通管制中心安全運(yùn)行有著積極的意義。確保空中交通安全是空地之間的無縫鏈接，做好空地之間的安全評(píng)估的緊密結(jié)合是空中交通安全評(píng)估的發(fā)展方向。對(duì)空管系統(tǒng)進(jìn)行全過程分析、綜合評(píng)價(jià)，才能使空管中各種不安全因素減少到最小，以達(dá)到空管安全，因此在空管中建立并應(yīng)用故障樹進(jìn)行安全性評(píng)價(jià)，可以進(jìn)一步提高空管安全管理水平，有力保障民航安全。