飞机着陆过程安全风险分析与评估研究

庆民 聂维丽 郑娟娟 张 黎

（郑州航空工业管理学院，河南 郑州450046）

1 概述

根据《2019 年民航行业发展统计公报》：中国民航航空业2019 年实现运输周转量1293.25 亿吨公里，同比增长7.2%。与此同时，全国民航运输机场旅客吞吐量也比上年增长6.9%[1]。同时，飞行安全问题也日益突出，尤其是飞机起降阶段发生跑道安全事件的概率较高，例如偏离跑道事件和跑道侵入事件。据统计，83%的飞机偏离跑道发生在着陆阶段，主要表现为偏出跑道[2-3]。

国内外很多学者运用不同的方法从不同角度对飞机偏离跑道事件进行了研究，主要集中在着陆风险分析、飞行事故概率模型的优化、人的因素分析等方面[4-6]。本文利用故障树对飞机着陆过程偏出跑道事件进行定性和定量分析，找出造成偏出跑道事件的关键事件，并提出相关的防控措施，降低飞机偏出跑道风险，为加强飞机着陆过程安全风险管理提供参考依据。

2 飞机着陆偏出跑道风险分析与事故树构建

飞机降落过程中，导致偏出跑道的因素主要包括机组操作失误、管制员指挥错误、航空器动力系统故障、航空器起落装置故障、气象条件不良、跑道湿滑等，不同触发因素可能导致的事件后果不同。为了更加详细分析和评估各触发因素引发跑道偏出事件的机制，引入事故树分析法（FTA）[7-8]，建立飞机着陆过程偏出跑道事故树如图1 所示。

3 飞机偏出跑道事故树分析

3.1 求最小割集和最小径集

利用布尔代数法，求得最小割集分析事故树模型：

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

分析可知，共计有13 种可能导致飞机着陆过程偏出跑道事件发生的途径，说明该类不安全事件发生的可能性和危险性较大，与实际运行中的统计数据一致。

3.2 结构重要度分析

导致飞机着陆过程偏出跑道事件发生的基本事件较多，需要引入结构重要度进行进一步分析。结构重要度从事故树结构入手，分析各基本事件对顶事件的相对重要程度。计算公式如下：

图1 飞机着陆过程偏出跑道事故树

公式中：I(i)——基本事件Xi的结构重要度；Kj——第j 个最小割集；nj——Kj中基本事件的总个数。

计算求得各基本事件的结构重要度排序为：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]。

具体计算结果如表1 的第2 列所示。

通过结构重要度计算可知，基本事件中机组资源管理失效、违反标准操纵程序、驾驶术欠缺等对飞机着陆过程偏出跑道事件发生的影响较其他事件大。

3.3 概率重要度分析

事故树中第i 个基本事件的概率重要度定义为：

其中，Ig(i)——基本事件Xi的概率重要度；P(T)——顶事件发生的概率函数；qi——第i 个基本事件的发生概率。

计算求得各基本事件的概率重要度排序为：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]。

具体计算结果如表1 的第3 列所示。

通过概率重要度计算可知，基本事件中驾驶术欠缺、机组资源管理失效、违反标准操纵程序、复杂气象条件等的概率重要度较大，说明这些因素概率发生变化对顶事件的影响程度较大。

3.4 临界重要度分析

基本事件Xi的概率重要度没有考虑事件 本身，临界重要度则是从基本事件自身发生的概率和灵敏度两个角度衡量重要度，结果更加准确。计算公式如下：

其中，Icg(i)——基本事件Xi的临界重要度；P(T)——顶事件发生的概率函数；qi——第i 个基本事件的发生概率；Ig(i)——基本事件Xi的概率重要度。

计算求得各基本事件的临界重要度排序为：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]。

具体计算结果如表1 的第4 列所示。

4 结论

本研究创建了飞机着陆过程偏出跑道故障树模型，并利用该模型对最小割集，最小径集和结构重要进行定性分析。同时给出了每个基本事件的发生概率，并计算顶事件发生概率，各基本事件概率重要度和临界重要度。

通过定性与定量分析发现，驾驶术欠缺、机组资源管理失效和违反标准操纵程序是对顶事件发生概率影响较大的关键事件。因此，在日常安全管理工作中应加强机组资源的合理配置，加强机组专业技术的培训，以减少偏出跑道事件发生的可能，降低人员伤亡和经济损失。

表1 各基本事件相应的定性与定量分析结果