基于Reason模型的航空器事故调查分析软件设计

耿增显，赵嶷飞，b，孟令航，谢逸哲

（中国民航大学，a.空中交通管理学院；b.空中交通管理研究基地，天津300300）

基于Reason模型的航空器事故调查分析软件设计

耿增显a，赵嶷飞a，b，孟令航a，谢逸哲a

（中国民航大学，a.空中交通管理学院；b.空中交通管理研究基地，天津300300）

通过对航空器事故进行分析与研究，从而提出相应的改进措施，对于减少飞行事故、保障飞行安全具有重要意义。在现有航空器事故分析的基础上，提出了基于Reason模型的航空器事故调查分析软件设计。在分析Reason模型基本概念的基础上，详细介绍了该软件的系统结构、软件的界面和相应的操作步骤与方法，并结合实际的案例介绍了该软件在分析航空器事故调查方面的优势。该软件对于调查分析民航业不安全事件中的人为因素具有一定的借鉴作用。

航空器；事故；Reason模型；软件设计

近年来，随着中国国民经济的快速发展，民航业也得到了高速发展。航空业在给人们生活带来方便的同时，航空事故较高的事故死亡也给人民生命财产和社会带来严重问题。据资料统计表明70％～80％的航空事故是由人为因素造成的[1-2]。因此，开展航空事故中人为因素研究具有重要意义。

文献[3]针对航空器事故的特征，提出了人为因素分析系统（HFACS）及实例分析。文献[4]提出了人为因素分析与分类系统（HFACS）及事故个例分析。文献[5]根据一起空管责任事故征候，提出了采用Reason模型对其进行分析，以分析其人为因素特征。文献[6]根据航空器事故调查的特征，提出了Reason模型在空中交通管制中的应用研究。上述研究结合人为因素在航空事故调查中的特征，对人为因素在航空器事故调查中的作用和方法进行了相关研究。

本文在分析上述研究成果的基础上，深入分析航空事故中人为因素的特征，提出基于隐性失效分析的Reason模型的航空器事故调查分析软件设计。该软件基于VB语言开发，在介绍Reason模型基本概念的基础上，详细介绍了该软件的系统结构、软件的界面和相应的操作步骤与方法，最后结合实际的案例介绍了该软件在分析航空器事故调查方面的优势。该软件对于调查分析民航业不安全事件中的人为因素具有一定的借鉴作用。

1 Reason模型概述

1990年，英国曼彻斯特大学教授詹姆斯里森（James Reason）在吸收众多研究者的观点后，在其著名的心理学专著“Human error”一书中提出了概念模型“瑞士奶酪”模型，即Reason模型，如图1所示。Reason模型认为，孤立的因素并不能导致事故的发生，事故是系统各层次同时失效，共同作用的结果。模型的各个层次就像一层层的奶酪，上面的孔洞代表每一层的缺陷。事故发生时，就像有一条光线穿透了奶酪各层的孔洞，系统失去了多层次的防御保护，从而引发事故。

图1 Reason模型Fig.1Reason model

Reason模型应用在在民航不安全事件中，把人为失误分为4层。第1层是显性失效因素，即操作者的不安全行为是造成航空器事故的直接原因。第2、3、4层均为隐性失效因素。第2层是不安全行为的前提条件，由操作者的状态、环境因素、相关人员配合不足等直接导致的不安全行为。第3层是不安全监督。造成事故的不安全行为与不安全行为的前提条件，与监督的不到位息息相关。第4层是组织管理因素，是Reason模型的主体，具有最高级别的影响。它是最难被发现的部分，对于增强和提高民航系统的持续安全也最有帮助。

使用Reason模型用于航空器事故分析时，应采用倒序的方式，即：不安全行为—不安全行为的前提条件—不安全的监督—组织管理因素，用这样的顺序进行分析，从最接近事故的表层因素逐步深入到隐性影响因素。这种分析方法符合“光线穿透奶酪”的逻辑，可在光线透出处回望来确定所有层次“奶酪”的“漏洞”。

Reason模型是一个广泛、层次分明的模型，强调组织因素，善于探索根本原因。其缺陷在于没有明确定义在航空器事故中奶酪模型“洞”的具体含义。在Reason模型的基础上，人的因素分析与分类系统HFACS被开发和设计出来，以定义这些“洞”所代表的缺陷。

2 基于Reason模型的航空器事故软件设计

2.1 设计思路

对于事故的分析可以分为两个方面：一方面是对事故描述和基本信息的记录，事故描述的记录是为了再次读取时，可以方便地看到这个事故的简介；而基本信息的记录，是为了对事故进行按条件筛选和统计，可以通过数据的基本信息（年份、阶段、主要原因、事故类型）存进数据库来实现。基于Reason模型的航空器事故调查分析软件组织结构如图2所示。

图2 基于Reason模型的航空器事故调查分析软件组织结构Fig.2Structure of aircraft accidents analysis software based on Reason model

另一方面是对事故的分析，按照Reason模型+ HFACS系统的分类方式，设计一个直观的界面，对每一个具体因素进行记数。按HFACS设计一个事故分析界面并不够，因为每一项因素下又有许多具体的原因，因此为每一项都设计一个第2级的分析界面，实现具体因素具体分析，通过点击因素名称来打开。全部分析结束后，应能够自动导出事故分析报告。基于分析结束后需要对记录进行保存，以便下次读取、修改和统计，一方面要满足对于事故的维护（添加、删除、读取、查询），另一方面要满足用户对这些记录筛选、排列、统计、自动绘图等的要求，能够对不同条件下的人为因素进行统计，并通过一个统计界面显示统计结果。

2.2 软件界面

该事故调查分析软件主要包括5个界面，即主界面、事故描述界面、事故分析界面、数据库界面和事故统计界面。其中主界面为其他界面的基础，用以进入其他各个页面。该软件的主界面如图3所示。

图3 主界面Fig.3Main interface

事故描述界面主要用以记录事故年份、发生的阶段、主要责任、事故类型，事故的具体描述报告，也可以作为一个界面读取之前保存过的记录。事故描述界面如图4所示。

图4 事故描述界面Fig.4Accident describing interface

事故描述界面由4个列表框，1个文本框，3个按钮组成。列表框负责选择和记录事件的基本信息，文本框负责填写和记录事件经过的描述，3个按钮分别可以实现进入事故分析界面、清空文本框重置列表框、回主菜单等功能。

事故分析界面明确HFACS系统的分析思路，设计每个具体因素各自的窗口，从中选择或输入每一项的原因，自动计算各项因素的数目。并拥有保存至数据库、计算等功能，可一键生成文本格式的事故报告。

数据库界面用以增删记录，查看保存的记录，读取记录。能够按不同项目排序方便分类研究，并进入统计界面。拥有筛选条件的功能，对录入的记录进行按条件筛选：事故年份、发生的阶段、主要责任、事故类型，方便对各个条件下的记录进行统计。

统计界面对录入的所有记录进行统计，显示百分比，并可以自动绘制直方图、饼形图，输出直观的结果。统计界面是由一个双排的数据统计表格，一个HFACS按照分类分界的表格，以及3个按钮组成。统计表格统计了全部录入数据的各个具体因素的总和（若经过记录筛选功能，则为按条件分类的因素总和），中间的分界的表格计算了各个因素所占百分比，以及平均每次事故中出现的次数。

3 应用研究

3.1 事故简介

1993年l1月26日，中国北方航空公司MD82，注册号：B2141，执行CJ6901航班北京—乌鲁木齐任务，在向乌鲁木齐机场正常进近阶段撞高压线后坠地烧毁。机上共有乘客92人、机组10人，死亡12人（包括4名机组成员）。事故简介：在向乌鲁木齐机场正常进近阶段，机组误将塔台通报的高度表拨正值1024设置为高度，飞机此时已建立盲降自动进近中，机组根据错误的高度口令断开自动驾驶，下降高度，随后飞机近地警告系统发出2次“低于下滑道”，4次“拉起”报警，机组成员均未听懂，当机组发现高度太低时，开始使用自动驾驶开始爬升时，却忘记加油门，导致飞机失速，最终飞机撞上地面高压线后，在距跑道外2 200 m处坠地烧毁。

3.2 软件应用研究

针对上述航空器事故，通过建立相应的事故档案，将事故进行存储。主要通过点击“事故描述”进入事故描述界面，将上述事件描述粘贴至文本框中，事故年份选择“1993”，发生的阶段选择“进近”，主要责任选择“机组”，事故类型选择“空中/地面撞障碍物”。点击“开始分析”进入事故分析界面，输入事故编号“00001”，然后开始按照软件界面所示人为因素分类，对事故原因进行解析。下面是事故中具体的不安全行为的过程和步骤：

1）在不安全行为—差错分类下，点击“技能差错”。由于左座飞行员错调了高度表，把高度表拨正值1024设置为高度；出现“PULL UP”的语音警告时，机组不明白其含义，飞机在低于下滑道飞行，没有重新进入盲降，说明飞行人员不具备在仪表条件下飞行的能力或者说能力不足；没有按检查单程序一一完成，点选漏掉程序中的步骤，遗漏信息。因点选2项原因，在文本框中输入具体原因，点击确定后，事故分析界面中该因素的计数显示为“2”。

2）在不安全行为—差错分类下，点击“认知差错”。当飞机危险接近地面时，机组以为是在足够的高度飞行，在不利的气象条件下飞行视觉信息会相对减少，从而造成飞行机组人员处于高度精神紧张状态，以致产生认知差错。点选视觉错觉。

3）在不安全行为—违规分类下，点击“偶然性违规”。对于机长来说，因为该机长未及时发现左座的错误操作而予以纠正，属于偶然性的违规，将该原因输入文本框。

4）在不安全行为的前提条件—环境因素中，点击“物理环境”，当时乌鲁木齐机场能见度1 000 m，有大雾和轻度结冰，8个低云，云高150 m，温度-3℃，露点-3℃，恶劣的外界物理环境极不利于飞行与进近，点选“气象、恶劣天气”。

5）在不安全行为的前提条件—操作者状态中，点击“精神状态差”，从事故中可以看出左座驾驶员对于飞行的警惕性较低，才会将高度表拨正值1024设置为高度，该因素被HFACS归为精神状态差，点选“警觉度低，麻痹大意”。

6）在不安全行为的前提条件—操作者状态中，点击“身体/精神局限”，左座调错高度表，显然缺乏飞行经验，训练不够，点选“缺乏所需能力”；机组缺乏在恶劣气象条件下飞行的经验，点选“处理复杂情境经验不足”，该因素计数为2。

7）在不安全行为的前提条件—人员因素中，点击“班组资源管理”，见习副驾驶跟随机长和副驾驶积累飞行经验，所指派的机长与副驾驶对该机型（MD82）的飞行经验也不足，机长在左座错调高度表后竟未及时检查纠正，说明其团队沟通与合作不畅，机组配合不好，点选“团队分工配合不佳”。

8）在不安全监督中，点击“运行计划不适当”。航空公司在飞行任务中想让见习副驾驶跟随机长和副驾驶积累飞行经验，而所指派的机长与副驾驶对该机型（MD82）的飞行经验也不足，以致出现听不懂下滑道飞行的语音警告，因而指派这样的机组执行当天的飞行任务属于不安全的监督，确切地说是运行计划不适当。

9）在不安全监督中，点击“没有纠正问题”，机长没有纠正左座高度表调错、错误判断高度、未按检查单检查等问题，点选“没有纠正不适当的行为”。

上述过程完成后，回到事故分析界面，点击“计算”按钮，各个分类下的因素便计算完毕并存储于相应的数据库中。

点击“导出报告”按钮，弹出消息框提示保存成功，已经报告保存的位置（App.path）。可以到该路径下查看这个事故的事故报告。

完成所有分析之后，点击“保存更改”，则将这次分析的结果保存至数据库，并进入数据库界面。在数据库界面，事故编号为“00001”的便是此次事故分析的结果。

点击“统计结果”，进入统计界面，显示该条记录和之前保存的其他记录的统计结果，“查看直方图”和“查看饼形图”分别自动绘制这些记录统计结果的图表。

4 结语

航空事故调查研究一直得到民航各相关单位的重视。通过对航空事故进行深入的分析与研究，了解其事故发生的机理、原因，对于杜绝和改进航空中不安全事件，提高航空运输安全，保障人民生命财产安全具有重要意义和作用。本文在介绍Reason模型基本概念和理论的基础上，详细介绍了基于Reason模型的航空器事故调查分析软件的组织结构、软件设计的思路、相关的软件设计界面及操作方法。最后以实际的航空器事故为例，详细介绍了该软件的具体应用。基于Reason模型的航空器事故调查分析软件对于加深和提高对Reason模型的认识、分析航空事故中人为因素等方面具有重要作用，对于分析航空事故的人为因素研究具有一定的借鉴作用。

[1]WIEGMANN D A，SHAPPELL S A.Applying the human factors analysis and classification system（HFACS）to the analysis of commercial aviation accident data[C].The 11th International Symposium on AviationPsychology，Columbus：OH：The OHioStateUniversity，2001：1-6.

[2]SCOTT SHAPPELL，CRISTY DETWILER，et al.Human error and commercial aviation accidents:an analysis using the human[J].Human Factors:The Journal of the Human Factors and Ergonomics Society，2007（49）：227.

[3]李冬宾，孙瑞山.人为因素分析系统（HFACS）及实例分析[J].中国民航大学学报，2005，23（1）：106-108.

[4]吕春玉，房春花.人为因素分析与分类系统（HFACS）及事故个例分析[J].中国民航飞行学院学报，2009，20（2）：37-40.

[5]刘亚军，王中东.对一起空管责任事故征候的REASON模型分析[J].空中交通管理，2006（3）：4-9.

[6]霍志勤，谢孜楠.Reason模型在空中交通管制中的应用[J].中国安全科学学报，2008，18（1）：154-159.

（责任编辑：黄月）

Design of aircraft accidents analysis software based on Reason model

GENG Zeng-xiana，ZHAO Yi-feia，b，MENG Ling-hanga，XIE Yi-zhea
（a.College of Air Traffic Management，b.Research Base of Air Traffic Management，CAUC，Tianjin 300300，China）

To decrease air traffic accidents and ensure flying safety,it is significant to analyze and study the existing aircraft accidents and propose corresponding advanced solutions.Through analysis of current cases,designing of aircraft accidents analysis software is approached based on Reason model.With introduction of basic concepts of the model,the authors elaborate on the system structure,the interface as well as corresponding operating steps and methods of the software;and illustrate its advantages in analyzing and investigating aircraft accidents with actual cases.This software is of certain reference for investigation and analysis of human factors in civil aviation unsafe accidents.

aircraft；accident；Reason model；software design

V328；TP29

A

1674-5590（2013）03-0006-04

2012-05-04；

2012-08-20

中央高校基本科研业务费中国民航大学专项（ZXH2010B003）；中国民航大学科研启动基金（09QD06S）

耿增显（1976—），男，陕西咸阳人，博士，讲师，主要研究方向为空中交通管理.