飛機著陸過程安全風險分析與評估研究

慶民 聶維麗 鄭娟娟 張 黎

（鄭州航空工業管理學院，河南 鄭州450046）

1 概述

根據《2019 年民航行業發展統計公報》：中國民航航空業2019 年實現運輸周轉量1293.25 億噸公里，同比增長7.2%。與此同時，全國民航運輸機場旅客吞吐量也比上年增長6.9%[1]。同時，飛行安全問題也日益突出，尤其是飛機起降階段發生跑道安全事件的概率較高，例如偏離跑道事件和跑道侵入事件。據統計，83%的飛機偏離跑道發生在著陸階段，主要表現為偏出跑道[2-3]。

國內外很多學者運用不同的方法從不同角度對飛機偏離跑道事件進行了研究，主要集中在著陸風險分析、飛行事故概率模型的優化、人的因素分析等方面[4-6]。本文利用故障樹對飛機著陸過程偏出跑道事件進行定性和定量分析，找出造成偏出跑道事件的關鍵事件，并提出相關的防控措施，降低飛機偏出跑道風險，為加強飛機著陸過程安全風險管理提供參考依據。

2 飛機著陸偏出跑道風險分析與事故樹構建

飛機降落過程中，導致偏出跑道的因素主要包括機組操作失誤、管制員指揮錯誤、航空器動力系統故障、航空器起落裝置故障、氣象條件不良、跑道濕滑等，不同觸發因素可能導致的事件后果不同。為了更加詳細分析和評估各觸發因素引發跑道偏出事件的機制，引入事故樹分析法（FTA）[7-8]，建立飛機著陸過程偏出跑道事故樹如圖1 所示。

3 飛機偏出跑道事故樹分析

3.1 求最小割集和最小徑集

利用布爾代數法，求得最小割集分析事故樹模型：

計算得到最小割集共13 組：{X2}，{X3}，{X4}，{X5}，{X6}，{X7}，{X8}，{X9}，{X10}，{X11}，{X12}，{X13}，{X1,X14,X15}。

分析可知，共計有13 種可能導致飛機著陸過程偏出跑道事件發生的途徑，說明該類不安全事件發生的可能性和危險性較大，與實際運行中的統計數據一致。

3.2 結構重要度分析

導致飛機著陸過程偏出跑道事件發生的基本事件較多，需要引入結構重要度進行進一步分析。結構重要度從事故樹結構入手，分析各基本事件對頂事件的相對重要程度。計算公式如下：

圖1 飛機著陸過程偏出跑道事故樹

公式中：I(i)——基本事件Xi的結構重要度；Kj——第j 個最小割集；nj——Kj中基本事件的總個數。

計算求得各基本事件的結構重要度排序為：I[X2]=I[X3]=I[X3]=I[X4]=I[X5]=I[X6]=I[X7]=I[X8]=I[X9]=I[X10]=I[X11]=I[X12]=I[X13]>I[X1]=I[X14]=I[X15]。

具體計算結果如表1 的第2 列所示。

通過結構重要度計算可知，基本事件中機組資源管理失效、違反標準操縱程序、駕駛術欠缺等對飛機著陸過程偏出跑道事件發生的影響較其他事件大。

3.3 概率重要度分析

事故樹中第i 個基本事件的概率重要度定義為：

其中，Ig(i)——基本事件Xi的概率重要度；P(T)——頂事件發生的概率函數；qi——第i 個基本事件的發生概率。

計算求得各基本事件的概率重要度排序為：Ig[X4]>Ig[X2]>Ig[X3]>Ig[X9]>Ig[X12]>Ig[X11]>Ig[X5]>Ig[X6]=Ig[X10]>Ig[X7]=Ig[X13]>Ig[X8]>Ig[X15]>Ig[X1]=Ig[X14]。

具體計算結果如表1 的第3 列所示。

通過概率重要度計算可知，基本事件中駕駛術欠缺、機組資源管理失效、違反標準操縱程序、復雜氣象條件等的概率重要度較大，說明這些因素概率發生變化對頂事件的影響程度較大。

3.4 臨界重要度分析

基本事件Xi的概率重要度沒有考慮事件 本身，臨界重要度則是從基本事件自身發生的概率和靈敏度兩個角度衡量重要度，結果更加準確。計算公式如下：

其中，Icg(i)——基本事件Xi的臨界重要度；P(T)——頂事件發生的概率函數；qi——第i 個基本事件的發生概率；Ig(i)——基本事件Xi的概率重要度。

計算求得各基本事件的臨界重要度排序為：Ic[X4]>Ic[X2]>Ic[X3]>Ic[X9]>Ic[X12]>Ic[X11]>Ic[X5]>Ic[X6]=Ic[X10]>Ic[X7]>Ic[X13]>Ic[X8]>Ic[X1]=Ic[X14]=Ic[X15]。

具體計算結果如表1 的第4 列所示。

4 結論

本研究創建了飛機著陸過程偏出跑道故障樹模型，并利用該模型對最小割集，最小徑集和結構重要進行定性分析。同時給出了每個基本事件的發生概率，并計算頂事件發生概率，各基本事件概率重要度和臨界重要度。

通過定性與定量分析發現，駕駛術欠缺、機組資源管理失效和違反標準操縱程序是對頂事件發生概率影響較大的關鍵事件。因此，在日常安全管理工作中應加強機組資源的合理配置，加強機組專業技術的培訓，以減少偏出跑道事件發生的可能，降低人員傷亡和經濟損失。

表1 各基本事件相應的定性與定量分析結果