基于SHEL模型與層次分析法的跑道侵入影響因素研究

盛昀 馮自立 陳驚宇 方學(xué)東

摘 要：文章以跑道侵入為主要研究對象，簡述了跑道侵入的研究意義和相關(guān)概念。利用SHEL模型分析跑道侵入的風(fēng)險(xiǎn)因素，建立跑道侵入風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。根據(jù)各級(jí)指標(biāo)，選取層次分析法構(gòu)建判斷矩陣，對相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重占比計(jì)算，得出對跑道侵入風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)生影響的主要因素是人員因素;根據(jù)跑道侵入危險(xiǎn)等級(jí)提出預(yù)防跑道侵入事件發(fā)生的有效措施，從而盡量避免類似事件的發(fā)生，提高航空器運(yùn)行效率。

關(guān)鍵詞：跑道侵入;SHEL模型;層次分析法

中圖分類號(hào)：V328 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract：Taking runway intrusion as the main research object，this paper briefly describes the research significance and related concepts of runway intrusion.The risk factors of runway intrusion are analyzed by SHEL model，and the risk evaluation index system of runway intrusion is established.According to the indicators at all levels，AHP is selected to construct the judgment matrix，and the weight proportion of the relevant indicators is calculated.It is concluded that the main factor affecting the runway invasion risk is the personnel factor.According to the risk level of runway intrusion，effective measures are proposed to prevent runway intrusion events，so as to avoid similar events as far as possible and improve the efficiency of aircraft operation.

Key words：Runway Incursion;SHEL Model;AHP

近年來，我國經(jīng)濟(jì)實(shí)力不斷增強(qiáng)，國際地位顯著提高，航空運(yùn)輸作為促進(jìn)國內(nèi)外交互融合的重要載體，對促進(jìn)我國社會(huì)發(fā)展起到了重要作用。航空運(yùn)輸在提供快捷、高效服務(wù)的同時(shí)，航空安全也成為人們廣泛關(guān)注的焦點(diǎn)。航空安全首要任務(wù)就是確保跑道安全運(yùn)行，防止跑道侵入發(fā)生。2016年10月11日，上海虹橋機(jī)場跑道侵入事件引起了社會(huì)廣泛關(guān)注。2018年3月18日吉祥航空A320沖繩機(jī)場未獲許可起飛。2018年9月14日以色列AIT航空E145特拉維夫侵入跑道。2020年西南地區(qū)某機(jī)場僅一條聯(lián)絡(luò)道，也發(fā)生了跑道侵入事件。由此可見，跑道侵入事件時(shí)有發(fā)生。

根據(jù)美國FAA在對機(jī)場跑道侵入數(shù)據(jù)分析后得出結(jié)論：“越是復(fù)雜，航班流量大的機(jī)場越容易發(fā)生跑道入侵”[1]。為了滿足日益增長的航空需求，我國機(jī)場方面采取了一系列措施，例如：航站樓擴(kuò)建，增加跑道數(shù)量、延長跑道長度，增加機(jī)坪數(shù)量，采用人工智能設(shè)備等措施來更加高效快捷的服務(wù)旅客。這些措施在一定程度上滿足了航空需求，提高了服務(wù)效率，但是對于機(jī)場來說，也增加了運(yùn)行的復(fù)雜性，相應(yīng)的發(fā)生跑道侵入事故的可能性也有所提高。為避免跑道侵入事件發(fā)生，機(jī)場需采取一定的方法與手段。目前，我國對于跑道侵入問題的研究基本還處于不太成熟和完備的階段，一些比較有創(chuàng)新和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)睦碚撊栽谘芯恐?，對于該風(fēng)險(xiǎn)的處理和預(yù)防還未形成一套合理完整的防御體制，也就是說，這對于中國民航仍是一個(gè)任重而道遠(yuǎn)的任務(wù)。

本文先闡述了跑道侵入的定義，對跑道侵入危險(xiǎn)程度等級(jí)進(jìn)行劃分。根據(jù)影響因素不同類型分別從SHEL模型四個(gè)匹配界面對機(jī)場跑道侵入指標(biāo)進(jìn)行分析，基于SHEL模型從“人員—設(shè)備—環(huán)境—管理”四個(gè)方面確定各級(jí)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)，計(jì)算相應(yīng)指標(biāo)的權(quán)重占比。根據(jù)影響跑道侵入的最主要因素及相關(guān)因素，明確機(jī)場及相關(guān)單位安全責(zé)任，制定相應(yīng)的規(guī)避方法，提高跑道運(yùn)行安全能力，這對民航事業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

1 跑道侵入的定義及等級(jí)分類

目前，針對跑道侵入的定義國際上和國內(nèi)都沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，各組織都有著自己不同卻也相似的理解。通常跑道侵入的定義可歸納為：航空器、地面車輛以及人員在未經(jīng)授權(quán)下非法闖入跑道，對跑道運(yùn)行造成干擾或者威脅的行為。我國發(fā)布的《民用航空器事故征候》，將跑道侵入等級(jí)劃分為五類，如表1所示。

2 SHEL模型跑道侵入原因分析

SHEL模型由愛德華提出，是一個(gè)被廣泛應(yīng)用的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，SHEL模型的主要思想是以人為主要影響因素，是事故發(fā)生的主要原因，其他因素是基于人的因素產(chǎn)生的，所以在該模型中，元素L（Liveware：人）處在最中間的位置，其他元素圍繞著人產(chǎn)生如圖1所示[2]。

在SHEL模型中，S（Software：軟件）與H（Hardware：硬件）分別對應(yīng)管理因素和設(shè)備因素，E（Environment：環(huán)境）對應(yīng)環(huán)境因素。SHEL模型的關(guān)鍵在于它不是獨(dú)立的部分，而是系統(tǒng)中的人、軟件、硬件以及環(huán)境與人的相互作用關(guān)系。從而構(gòu)成了SHEL模型的四個(gè)界面，即人—人（L—L）;人—軟件（L—S）;人—硬件（L—H）;人—環(huán)境（L—E）。在跑道侵入案例中，四種界面的含義如下：

（1）人員—軟件：主要指針對航空飛行相關(guān)人員的規(guī)章制度、標(biāo)準(zhǔn)手冊等文件或資料，人員培訓(xùn)管理等。

（2）人員—硬件：主要是指機(jī)器、設(shè)備等與飛行相關(guān)的設(shè)施發(fā)生故障或受到干擾時(shí)對人員產(chǎn)生的影響，主要從通信設(shè)備、飛行區(qū)設(shè)施設(shè)備、空管設(shè)備進(jìn)行分析。

（3）人員—環(huán)境：主要指人處于多個(gè)環(huán)境中，如機(jī)場的運(yùn)行環(huán)境，相關(guān)人員的工作環(huán)境，以及影響飛行安全的自然環(huán)境如大風(fēng)、暴雨、雷電等。

（4）人員—人員：系統(tǒng)中的相關(guān)人員及相關(guān)系統(tǒng)中的其他人員，分析角度主要有心理和身體素質(zhì)、語言表達(dá)能力、學(xué)習(xí)能力、決斷力、專業(yè)技能。

根據(jù)SHEL模型從“人員—設(shè)備—環(huán)境—管理”四維度進(jìn)行分析，影響跑道侵入的原因主要有以下方面，如表2所示：

3 基于層次分析法的跑道侵入因素風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是按照科學(xué)的程序和方法，首先對發(fā)生了或者未發(fā)生的事件進(jìn)行分析，預(yù)測該風(fēng)險(xiǎn)事件發(fā)生可能帶來的影響或損失。隨后根據(jù)分析結(jié)果，為評(píng)估系統(tǒng)的整體狀況進(jìn)行了解并為制定安全防御體制提供科學(xué)依據(jù)。通過SHEL模型建立跑道侵入風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，以“人—機(jī)—環(huán)境—管理”為一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)，并進(jìn)行細(xì)化分析構(gòu)建二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)，根據(jù)層次分析法確立跑道侵入風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的各級(jí)判斷矩陣，根據(jù)判斷矩陣得到各級(jí)指標(biāo)的權(quán)重占比，從而明確跑道侵入的最主要影響因素，制定相應(yīng)的防御體系，減少跑道侵入的影響[3-5]。

3.1 跑道侵入風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)體系的建立

上文根據(jù)SHEL模型從“人員—設(shè)備—環(huán)境—管理”四維度，分析了跑道侵入的原因，在此基礎(chǔ)上建立跑道侵入風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)評(píng)估體系，如圖2所示。

3.2 一級(jí)指標(biāo)權(quán)重計(jì)算

運(yùn)用層次分析法求解影響因素權(quán)重值時(shí)，根據(jù)層次分析法評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，由專家進(jìn)行打分，評(píng)判結(jié)果如表3所示，構(gòu)建判斷矩陣A。

根據(jù)表3的打分結(jié)果，計(jì)算一級(jí)指標(biāo)權(quán)重，計(jì)算結(jié)果如表4所示。

最大特征根：

計(jì)算一致性比率CR：

對矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，通過查表，可得當(dāng)n=4時(shí)，RI=0.9，故：

CR=CIRI=0.02230.9=0.0248

因?yàn)镃R=0.0248<0.1，說明一級(jí)指標(biāo)判斷矩陣符合一致性檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。由此得到跑道侵入風(fēng)險(xiǎn)的一級(jí)指標(biāo)權(quán)重W=（0.5755，0.2101，0.0836，0.1308）T。

同理，按照上述計(jì)算方法，針對二級(jí)指標(biāo)B1、B2、B3、B4構(gòu)建判斷矩陣進(jìn)行權(quán)重計(jì)算，計(jì)算結(jié)果如表5所示。

4 跑道侵入預(yù)防建議措施

通過上述計(jì)算可知，造成跑道侵入的主要原因是人員因素和設(shè)備因素。為了減少跑道侵入的風(fēng)險(xiǎn)，需要從這兩個(gè)方面進(jìn)行重點(diǎn)管控[6-7]。

4.1 人員方面

對于跑道侵入事件，管制人員是這個(gè)系統(tǒng)中最主要的因素。為了避免SHEL模型分析出的跑道侵入原因，管制員應(yīng)使用標(biāo)準(zhǔn)陸空通話用語，養(yǎng)成養(yǎng)好的管制習(xí)慣，隨時(shí)認(rèn)真監(jiān)聽飛行員的回復(fù)和請求，避免因?yàn)檎`聽指令引起跑道侵入。管制員發(fā)布的指令必須有明確的滑行界限，當(dāng)滑行許可的界限超越跑道時(shí)，即使相應(yīng)的跑道沒有使用，也必須含有明確的可以穿越跑道的許可。對于較復(fù)雜的指令，可將指令分成若干部分，按照先后次序發(fā)送，避免飛行員誤解。

引起飛行員造成的跑道侵入事件的原因主要有經(jīng)驗(yàn)不足、錯(cuò)誤使用機(jī)場圖、操作不當(dāng)?shù)取Υ?，飛行員需要提前熟悉并明確機(jī)場相關(guān)設(shè)施設(shè)備、滑行道和停機(jī)位，通過加強(qiáng)培訓(xùn)，多做模擬機(jī)，增加駕駛時(shí)間等措施克服這類問題。

對于機(jī)場場務(wù)人員等地面工作人員，當(dāng)發(fā)現(xiàn)飛行區(qū)內(nèi)設(shè)備故障或有外來物入侵時(shí)，應(yīng)該及時(shí)通報(bào)塔臺(tái)，等待下一步許可后立即進(jìn)行處理，確保機(jī)場運(yùn)行正常，避免發(fā)生跑道侵入事件。

4.2 設(shè)備方面

針對設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)而言，避免跑道侵入主要從兩方面入手：改善通信質(zhì)量和改進(jìn)機(jī)場飛行區(qū)的設(shè)計(jì)和道面引導(dǎo)標(biāo)識(shí)。機(jī)場需要定期檢查通信設(shè)備，保障通信質(zhì)量，提前排查無線電路，才能盡可能保障航空安全。同時(shí)機(jī)場場面標(biāo)識(shí)、各種目視引導(dǎo)標(biāo)識(shí)和機(jī)場燈光引導(dǎo)系統(tǒng)的安裝和使用，都應(yīng)符合國際標(biāo)準(zhǔn)，能保障各類人員在夜間和復(fù)雜氣象條件下識(shí)別明顯地識(shí)別各種標(biāo)志，才能真正地加強(qiáng)跑道安全。

5 結(jié)語

通過上文的分析，跑道侵入問題主要是受人員因素和設(shè)備因素的影響。通過行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)章制度等措施進(jìn)行管理，在一定程度上可以較好地減少跑道侵入現(xiàn)象的發(fā)生。但是，這些舉措并不能完全杜絕跑道侵入的發(fā)生。開發(fā)新設(shè)備、研究新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)從“人防”與“技防”相結(jié)合，應(yīng)是未來跑道侵入研究的主要方向。

參考文獻(xiàn)：

[1]FAA Air Traffic Organization.Annual Runway Safety Report[R].Washington DC，2010.

[2]李佳玥.基于SHEL模型的航空情報(bào)工作的研究[J].科技經(jīng)濟(jì)導(dǎo)刊，2020，28（19）：38.

[3]唐迎曦，羅曉利.基于SHEL模型的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)民航安全評(píng)價(jià)研究[J].中國民航飛行學(xué)院學(xué)報(bào)，2020，31（01）：16-20.

[4]丁松濱，劉佳玙，徐蘇.跑道侵入風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)層次分析法研究[J].航空工程進(jìn)展，2019，10（02）：187-193.

[5]張曉全，于露，曹鈞.基于模糊層次分析法的跑道偏離風(fēng)險(xiǎn)管理[J].安全與環(huán)境學(xué)報(bào)，2012，12（04）：239-242.

[6]雍正，朱黎.淺談跑道侵入的預(yù)防[J].科技風(fēng)，2019，（25）：213.

[7]黃陽廣.跑道侵入原因分析與預(yù)防[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2015，12（21）：214-215.

作者簡介：盛昀（1994— ），男，漢族，江蘇揚(yáng)州人，碩士，助教，研究方向：機(jī)場飛行區(qū)管理、機(jī)場安全管理。