低能见度时进近管制区运行安全风险分析

李 璇工程师

(1.首都经济贸易大学 管理工程学院，北京 100070；2.民航甘肃空管分局，甘肃 兰州 730087)

0 引言

民航业有“黑色13分钟”的说法，即飞机在起飞6min和降落7min的过程中风险最大。从空域划设角度看，“黑色13分钟”发生在进近空域和塔台。塔台位于机场，负责航空器起飞降落；进近管制区是塔台和区域管制空域的中间过渡空域，主要负责一个或者多个机场航空器的进、离场飞行，涉及进离场冲突调配和飞越的航空器冲突调配。进近管制员管辖的范围，上接航路区，下接机场管制区。进近管制区并非每个机场附近都有，只有在全年起降架次超过36 000架次或者空域环境复杂的机场才会划设进近管制空域。截止2019年初，我国有运输机场235个，仅有41个进近管制区，1个终端管制区。

进近管制区面积小，飞行冲突多，是民航安全管理中十分关注的区域。这个空域内出现的天气类型多样，气象条件复杂，天气对于进近管制区运行安全的影响大。在民用航空中，复杂气象条件是指雷雨、结冰、颠簸、风切变、低能见度等影响飞行安全的恶劣天气。据统计，自1960年以来，在复杂气象条件下中国民航发生超40起事故。尤其是低能见度，对航空器安全运行影响重大，是民航安全运行关注的重点。

目前关于进近管制区的安全管理研究比较多，但是，国内关于复杂天气的进近管制区运行安全分析多数是在讨论风切变、雷暴等短时、小尺寸、极端的天气，对低能见度这种时间较长、范围大的气象条件研究较少。进近管制区的研究侧重于分析单一空难的成因、飞行设备优化、强调管制经验分享等，对于进近管制区在低能见度气象条件运行的危险源少有分析。因此，本文以某地进近管制区为例，参考1996-2016年当地气象部门的低能见度气象条件统计数据，从安全系统工程学中的“5M”模型出发，组织专家使用专家评估法和头脑风暴法，全方位分析进近管制区在低能见度气象条件下的危险源，再利用风险矩阵法找出关键危险源，对其进行安全风险分析并提出安全建议。

1 低能见度时某地的进近管制区运行安全分析

1.1 低能见度天气的风险分析

很多天气都会影响能见度，雨、雪、低云、雾、烟、火山灰、浮尘、沙、霾等液体或固体杂质都可能造成能见度降低，并且发生的地域遍布我国南北方。对于起飞的飞机，进近管制员会引导飞机加入航路航线。当飞机准备从航路航线上下降时，进近管制员应把飞机引导到仪表着陆系统的作用范围内，一般在机场上空500m左右。在此空域内，低能见度天气会影响飞行员辨识地标，所以能见度是航空器起飞落地标准中决定性因素。民航使用的能见度数值由民航气象服务人员发布，主要数值有主导能见度和跑道视程(Runway Visual Range，RVR)2种。在Ⅰ类精密进近程序中规定，在没有RVR可参考情况下，当能见度低于800m时，航空器不能着陆；在RVR可参考的机场，RVR数值低于550m时，航空器不能着陆。低能见度天气可能会导致飞机复飞。此时，飞机需要在空中盘旋，等待天气变好，这样会造成空域超容量运行，增大管制员负荷。如果低能见度天气持续时间较长，会使多架飞机返航备降，使得航路航线饱和、附近机场停机位饱和。当低能见度天气覆盖多个机场时，航班备降困难，附近机场气象条件也无法满足落地标准，而机组的剩余油量又无法支持航班飞到更远的备降机场时，可能会发生非常严重的事故。

1.2 某进近管制区运行情况介绍

某进近管制区范围(如图1)内涉及3个机场的进离港航空器调配和附近的军民航飞行冲突调配，其中有A机场的全部进离港航班，B机场的东侧进离港航班，C机场的西侧进离港航班。民航飞行冲突以及军民航飞行冲突热点均在A机场周围，所以A机场的天气情况对该进近区安全运行影响极大。A机场为高原机场，使用Ⅰ类精密进近程序，累年致使能见度小于1 000m的天气现象有雾、雪、沙尘暴、雨、烟等，其中雾、雪、沙尘暴是主要影响因素，如图2、3。

图1 某进近区运行情况示意图

从图2可知，A机场各月均有能见度低于1 000m的低能见度天气。从季节上来看，冬春季雪天影响较大，春季沙尘暴影响较大，秋季雾影响较大。秋季雾主要是辐射雾，短时间内能见度会低于50m，容易发生在前几日有降水，后转为晴天的早晨，日出后能见度转好。

图2 A机场累年气象条件影响能见度低于1 000m的平均小时数(1996-2016年)

从图3可知，近21年间(1996-2016年)能见度低于1 000m的在各月都有出现，但是能见度低于1 000m持续10h以上很少，低能见度持续时间超过10h多见于冬季1月、春季4和5月。根据《A机场气候志》，A机场冬春季的雪天发生之前多有雾，如在夜晚降雪会伴随出现冻雾。1月份大多正逢每年春运，进近管制区域航班量激增，航班准点率要求高，雪雾天气不但造成航班大量延误，还造成空域超容量运行，管制员负荷增大，增大航班运行风险。春季沙尘暴发生在白天，由于太阳辐射，地面湍流活动强，多数情况伴随风切变而产生复杂的低能见度天气，且持续时间长。4月份是航班换季时间，管制员工作模式切换，换季后A、B机场航班量激增，此时出现低能见度天气会给该进近管制区运行带来较大压力，增大管制员负荷，使人为差错和过失的数量增多。

图3 A机场能见度低于1 000m的持续时间年平均统计图(1996-2016年)

1.3 低能见度进近管制区安全风险分析

从5M模型出发，利用风险矩阵对危险源评级，对低能见度时该进近管制区运行安全风险分析。本文默认机组可以在低能见度天气下正确处理问题，安全分析重点是进近管制单位。

1.3.1 任务(Mission)

某地的进近管制区内天气全年复杂多变，民航气象预报员每日09：30进行天气预报讲解。在能见度低于5 000m时，气象观测员会立即使用录音电话通知进近管制区管制员，并更改通播(Automatic Terminal Information Service, ATIS)数值；当能见度低于1 500m时，气象观测员会使用录音电话通报RVR数值。低能见度天气是进近管制区常见的复杂天气，在实际运行时会加大管制人员、设备、管理措施、空域环境等方面风险。

1.3.2 人员(Man)

该进近管制单位人员主要负责进近管制区内的进离场航空器的飞行活动、飞越航空器、通用航空作业等管制指挥。现设有一个带班主任席、4个进近管制席、4个协调席席位。该进近管制区有管制员47人，其中持照放单管制员40人，见习管制员7人；其中持有进近程序和进近雷达双照人员35人；持有进近程序执照5人。管制人员从见习到持照放单平均经历2年时间，持照放单管制员每年进行复训，应对复杂天气的运行训练时间不低于20h。

综合考虑技术能力、业务量及人员数量，该进近区管制人员数量的配备和日常排班满足低能见度天气进近管制区安全运行以及分扇区运行保障要求，但是管制员的技术水平不同，经验较少的管制员对低能见度天气对空指挥风险增大。

1.3.3 设备(Machine)

(1)管制现场。该进近管制室现有6个管制扇区席位(含一个备份席位)，2个主任带班席位。每套扇区席位均有自动化系统、多普勒气象雷达终端(机场周围气象雷达拼图，实时信息，2～10min更新)、气象实况终端(Automated Weather Observing System，AWOS)、航空信息系统(Aeronautical Information Manual System，AMIS)、内话系统。供电系统有主用、备用和应急3套电源系统。管制现场设备完全符合安全运行相关要求。

(2)监视情况。该进近区二次雷达双重覆盖(每4s更新一次)、ADS-B覆盖，可以提供机场周边的监视覆盖。

(3)陆空通信情况。该进近区有甚高频频率7个信道，有可供调整的“主用、备用、应急使用”通信设备，但是单一甚高频通信频率不能覆盖整个进近区域，在遇到雨雪沙尘暴等低能见度气象条件时，频率会有干扰，通信质量会变差。

1.3.4 管理(Management)

为确保该进近管制区在低能见度时的安全运行，该进近单位制定相关保障措施、签订协议、完善运行手册等规章。

(1)该进近单位每月梳理、修订《运行手册》《应急工作手册》。

(2)该进近单位与气象部门签署协调通报协议，规定气象部门定期提供气象服务的内容、频率，以及低能见度时天气通报流程。

(3)该进近单位制定低能见度气象条件的安全措施：当能见度、RVR接近着陆、起飞最低标准等条件，管制席管制员优先使用跑道36，适当增大着陆间隔；机组要求时，管制员向机组通报摩擦效应；能见度/RVR低于最低着陆标准时，管制员及时通知进场航空器，了解其续航能力，提供航空器返航或备降建议。协调席管制员严密监控管制席管制员的管制工作；协调席管制员应及时向气象部门了解低能见度天气的性质、范围、发展趋势、移动的方向和速度，掌握气象雷达终端显示资料，通报管制席位管制员；协调席管制员应根据低能见度天气的性质、范围、发展趋势、特殊天气实况及机长意图及时向区域管制室申请航空器的绕飞空域。

(4)制作工作流程提示牌。为减少人为因素导致的“错忘漏”，管制单位制作工作流程提示牌作为管制员在复杂天气时的工作辅助。

1.3.5 环境(Media)

进近管制区垂直范围：2 700(不含)～6 000m(含)，空域面积约4万平方千米。

目前该进近管制区内有民航A机场，周围有民航B机场、C机场，A、B为省会机场，暑运航班量合计超过600架次。A机场为高原机场，B为高高原机场，2个机场距离约为150km，因为地理原因低能见度天气几乎同时发生，且A机场位于B机场下风向，导致低能见度的雨雪天气经常从B机场移动到A机场，所以当引用A机场的气象资料时，实际上低能见度天气在该进近区影响时间，远远超过A机场低能见度天气单独出现时间。

该进近管制区内有空军D机场，附近有空军E机场、空军F机场、空军G机场、空军H机场。该进近管制单位已与D机场、E机场建立协调通报关系，与G机场、H机场、D机场通过上级单位建立通报关系。在空军活动限制时，进近空域可使用范围会缩小30%，同时进近空域会有高度限制，例如此时出现低能见度天气，根据该进近管制区容量评估报告，进近管制区运行容量会下降50%，低能见度天气的出现，会使正常航班次序改变，航班流量增加，管制员工作流程变化。针对低能见度天气，管制员的管制协调移交、管制指挥方法、管制员的情景意识和空间概念需要进行适应改变，管制员需要有一定经验才能应对；关于能见度变化带来航班穿越矛盾、冲突点激增的情况，管制员需要在极短的时间做好决策。

2 低能见度某地进近管制区安全评估

进近管制区运行的风险没有定量的标准，一般使用基于经验的专家评估法和头脑风暴法进行分析。

首先组织专家评估小组。专家为5年以上进近持照放单管制员30人，其中一级管制员1人，二级2人，三级15人，四级11人，五级1人。30人中有带班主任15人，管制岗位教员9人。根据民航培训规章要求，进近管制员首次执照申请要经历1 000h的岗位见习，然后进行进近程序管制考核，如果需要申请雷达执照，需要再经过800h的雷达管制岗位见习，才能进行雷达管制考核。在取得2个执照后，再进行管制员放单考核，拥有雷达管制上岗资质。在进近管制单位，工作5年以上的进近持照放单管制员的管制工作时间超过7 000h，在该领域有很强的专业性。

为保证讨论问题的独立性，将专家随机分为A、B 2组。A组为20人，用头脑风暴法深度挖掘可能存在的风险，讨论进近管制区运行安全的风险点，列出危险源清单，见表1。

表1 危险源清单

B组为10人，对危险源进行风险评估。B组在利用风险矩阵进行风险评估时，为防止个人主观因素对风险评估结果的影响，使用10个人打分的平均数，并将平均数进行四舍五入取至整数后填入风险矩阵，见表2。

表2 风险矩阵

针对以上危险源，结合近5年不安全事件统计数据，专家利用风险矩阵进行定性和定量分析，根据运行结果的可能性、严重程度进行风险评估。在得出“可能性”和“严重程度”量值后，根据表2确定的风险等级，再根据表3相应的风险可接受程度，得出每个危险源发生的可能性、后果的严重性、风险等级及风险可接受程度，见表4。

表3 风险指数分级表

表4 危险源清单

根据表2，风险等级≥10分为不可接受的危险源，其存在高风险，必须采取控制措施。因此，根据对运行结果的可能性、严重程度方面进行风险评估分析后得到3个在低能见度时进近管制区的关键危险源：进近管制员低能见度天气运行经验少；航班流量增大(低能见度天气持续)；陆空通讯干扰。

前2个危险源与管制单位认知一致，在运行中被关注。首先针对进近管制员低能见度天气运行经验少的危险源，进近管制单位在复杂天气时都会安排经验丰富的管制员上岗，工作经验少的管制员会按照“新老搭配”的原则，组合上岗。建议管制单位应当增加低能见度天气时大流量模拟机培训，增强管制员对低能见度天气的认识，提升管制技能。尤其在不同季节，低能见度天气的不同类型，管制单位可以针对季节特点专项培训，并在航班换季时，管制单位要针对季节转变，做好低能见度天气类型的提醒。

其次针对航班流量增大(低能见度天气持续)的危险源，民航程序设计中一般落地标准高于起飞标准，低能见度天气时，经常发生航班不能落地但可以正常起飞的情况，加上空中飞机盘旋，等待落地，会造成进近区航班流量增大，增大了运行风险。建议管制单位在低能见度天气时，要根据其特点进行航班流量控制，合理安排人员排班，防止疲劳上岗。

最后针对陆空通讯干扰，此危险源最容易被忽视。天气变化带来的大气条件变化会影响陆空通讯设备工作，使得陆空通信质量变差。当低能见度天气持续时航班流量增大，进近区内“抢话、话筒卡阻”等现象会加重陆空通讯干扰程度，增大运行风险。建议管制员要对陆空通讯干扰有一定的敏感性，出现问题及时和设备保障部门沟通。

3 结论

本文分析发现，低能见度时进近管制区运行安全有3个不容忽视的危险源：进近管制员低能见度天气运行经验少；航班流量持续增大(低能见度天气持续)；陆空通讯干扰。

低能见度是常见的复杂天气，因此这3个危险源需要管制单位长时间动态监控。需要注意的是，管制员的成长需要一定时间，管制经验少是刚放单管制员的常态，所以第一个危险源是民航安全管理的重中之重，管制单位应该加强管制员的培训。第二个危险源涉及航空器流量控制，管制单位应当做好航班实时的流量控制，并且合理排班，防止管制员疲劳上岗。第三个危险源是普遍存在的，需要进近管制部门和设备保障部门共同制定管控措施。