中国民航飞行人误分类分析系统设计

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1、分类号 U D C 注1 密级 工9O9 -信息是定性的_ 架进行设计 _ 定义变量和数 常常是诱发事故1 的主要原因 预防人因错误 7 F 容易误解- 对变量常常进据库结构而任 的发生或降低其 侧重于发生行错误定义务繁重 后果有效的安全了什么而不一组织和机构难 很少分析用于 程序很少 是为什么会以理解识别根本的人 发生因安全问题 t 反馈 I 图l - 2 现有人的错误飞行事故的调查和预防程序 3 电子科技大学硕士学位论文 数据分析方法来确定常见的人因问题时，对结果的解释和重要安全问题的识别就 显得缺乏使用价值。更为糟糕的是：由这些分析方法所得到的结果只能提供给事 故调查者有限的反馈信息，提

2、供给航空公司和政府管理机构确定研究计划和安全 程序的信息也非常有限。这样，许多项目的研究趋向于直觉或时尚驱动，而不是 数据驱动，由此产生的干预策略在降低人因错误发生率及其后果时，效果不佳( 参 见图1 1 ，1 2 ) 。 对飞行中人的错误的研究始于2 0 世纪7 0 年代，是伴随着人的因素在民航的运 用而出现的。其中的一个标志性事件是特纳利夫岛事故的发生，在这次事故中， 两架B o e i n 9 7 4 7 - 飞机在特纳利夫岛相撞，造成5 8 3 人死亡，损失一亿五千万美元。这 是除美国“9 1 1 ”事件外，迄今为止世界航空史上最大的灾难，而事故的原因则完 全是由一系列人的失误造成的，

3、这也是民用航空中人的因素成为- I - J 与航空安全 紧密联系学科的重要促进因素。1 9 8 4 年，H a w k i n s 在一份欧共体论文上发表了由 E d w a r d s ( 1 9 7 2 ) 提出的S H E L 模型，该模型不仅是描述人的因素的概念模型，同时也 可作为分析人的错误的来源【5 】。到了上个世纪9 0 年代，英国学者R e a s o n ( 1 9 9 0 ) 出 版了人的错误著作，极大地推动了人的错误的研究。在该书中，R e a s o n 教授 首次提出了潜伏性错误和激活性错误以及事故链差错链的概念，将不安全的行动、 不安全行动的前提条件、不安全的管理监

4、督以及组织影响作为人误分类分析的理 论框架，提出了著名的人的错误原因瑞士奶酪模型【8 】。在R e a s o n 模型的基础上， C R M 经过二十多年的发展，人们已经将研究的重心转移到对威胁与人的错误的管 理，这是第六代C R M 的鲜明特点，其主要目标是着眼于错误分类分析的标准化和 发展控制错误的策略【9 , 1 0 , 1 1 】。在此以前，世界各国虽然投入了大量的人力和物力用 于人的因素的研究，但对人的错误的原因却没有深入研究，从而导致了许多精力 和经费的浪费。如果仅仅简单地将一次事故的原因归结为“飞行员错误”，其结果就 如同医生告诉病人患了病而又不告诉他患了什么病和为什么患病一样

5、，使事故的 原因得不到暴露，干预性策略也就无从下手了。夏佩尔和维格曼( 1 9 9 7 ) 完成了 人的因素分析分类系统的建构，其理论基础是R e a s o n 的事故链模型。自该系统问 世以来，H F A C S 已被其它军方( 如美国空军、陆军以及加拿大空军) 作为一种对 已经发生的事故进行调查和分析的辅助工具。目前为止，H F A C S 框架已经被运用 于1 0 0 0 多起军事航空事故的分类分析。它遵循客观、数据驱动的调查策略，加强 了事故调查过程中对人的因素信息的定量和定性收集，主要用途包括解释机组条 件和组织因素等各个层面人的差错。继后，S h a p p e l l 和W i

6、 e g m a n ( 2 0 0 0 ，2 0 0 1 ) 将 H F A C S 移植到民航领域，分析了美国国家交通安全局( N T S B ) 储存的、从1 9 9 0 4 第一章绪论 年1 月至1 9 9 6 年1 2 月发生的1 1 9 起商用航空飞行事故。结果表明：H F A C S 对于所有 已经查明的、与商用航空事故有关的人的因素都是可靠的。此外，因应干预研究 的需要，在2 0 0 0 年的研究中，在使用H F A C S 对数据的分类时，他们对原有系统进 行了修订，突出了一些关键的安全问题，最后证实H F A C S 可以作为民航领域的一 种行之有效的人误分类分析方法【1

7、2 1 。2 0 0 3 年，S h a p p e l l 和W i e g m a n 再次利用H F A C S 系统对1 9 9 0 1 9 9 8 年发生的1 6 5 0 0 起通用航空事故进行了分析，首先由五名研究者利 用H F A C S 对其进行筛选，发现其中的1 4 0 7 起事故属于可控飞行撞地( C o n t r o l l e d F l i g h tI n t oT e r r a i n ，C F I T ) 。分析结果表明：与C F I T 有关的人误类型存在着很大差异 【l3 1 4 1 。2 0 0 7 年，美国F A A 的J u l i a 博士将欧洲

8、空管委开发的J A N U S 空管人误分类分析 系统移植到飞行领域，初步建立了J A N U SF L T 系统，它采用现代认知心理学信息 加工理论模型，按照人的信息加工过程和阶段分段分析不安全事件各关键点，以 流程图的方式予以表述，目的在于克服原有H F A C S 系统无法分析飞行员人误内部 机理的弊端。目前，H F A C S 系统和J A N U SF L T 系统在美国有交替使用或相互融合 的趋势【1 5 , 1 6 】。 在国内，专门对民用航空中人的错误进行分类分析研究的学者比较少见。罗 晓利于2 0 0 1 年7 月完成了我国民航1 9 9 0 2 0 0 1 年由于机组原因造

9、成的3 6 1 起事故征候 和3 5 起飞行事故的分类分析统计工作；制定了“机组原因飞行事故及事故征候分类 标准”，该标准按“事故链”的概念对飞行事故和事故征候从原因分类( 2 6 个变量) 、 错误类型( 2 1 个变量) 以及征候类型( 1 5 个变量) 等三方面进行分类【1 7 , 1 8 】； 2 0 0 3 年，罗晓利完成了“1 9 9 0 - 2 0 0 3 年1 5 2 起小于间隔飞行事件的分类统计与分析报 告”【l8 1 。该项研究以1 9 9 0 2 0 0 3 年3 月1 5 2 起人为原因导致的小于间隔事件为数据 源，根据R e a s o n 模型和H F A C S

10、系统进行分类，统计了各个因素所占的百分比和部 分因素之间的相关程度，对近1 4 年我国民航“小于间隔”事件中的人为因素进行了研 究。2 0 0 3 年，罗晓利在美国得克萨斯大学L O S A ( L i n eO p e r a i o nS a f e t yA u d i t s ) 检 查单的基础上对航线飞行情景下机组的管理行为进行了分析，提出了使用L O S A 检 查单管理航线飞行中人的失误的建议【2 们。高建廷则在其硕士论文中，较为详细和 系统地阐述了机组资源管理与飞行员失误之间的相互关系【2 1 1 。 1 3 课题来源 本课题是国家自然科学基金委员会信息科学部下达的“中国民用航

11、空人的错误 分类分析系统的研究( H E C A S ) ”课题的子项目之一，项目负责人为罗晓利教授， 电子科技大学硕士学位论文 根据课题组的任务分工，“飞行人误分类分析系统设计”的研究工作主要由本人在导 师指导下完成。 1 4 课题意义和价值 飞行人误分类分析的研究旨在挖掘发生人误的认知机制，并为飞行安全信息 的收集、分类储存与分类统计以及制订针对性防范措施提供依据，是建立飞行安 全数据库和自愿报告系统以及事故事件调查程序的一项基础性工作。因此，此项 研究具有梁高的理论与实际应用价值。 1 5 课题最终目标及实施方案 将采用系统工程学方法，以认知心理学以及人误分类学理论和技术为基础， 充分吸

12、取国内外已有研究成果，研究适合于我国民航飞行特点的人误分类分析系 统。内容包括：研究和提炼已有的合理研究思想、理论、方法和技术；完成我国 民航飞行员的错误分类分析理论框架和指标体系的建构；编制分类分析操作程序； 对已有飞行事故事故征候报告进行分类分析；建立飞行事故事故征候调查的人 误分类分析程序；对我国民航现有飞行安全数据库的结构进行仔细分析，建立未 来飞行安全数据库的参数结构模型。 研究方案见图卜3 。 6 第一章绪论 1 6 本文结构 图1 3 课题研究方案 本文主要由以下各章组成： 第一章：绪论 第二章：飞行人误分类分析理论模型研究 第三章：飞行人误指标体系设计及分类标准 第四章：飞行事

13、故事故征候不安全事件调查的人误分类分析程序 第五章：飞行人误分类分析系统需求分析与系统设计 第六章：总结与展望 7 电子科技大学硕士学位论文 第二章飞行人误分类分析理论模型研究 在人误发生机制和人误辨识与控制的研究历程中，形成了众多的理论模型， 以下一些人误分类分析理论模型与飞行人误分类分析关联度较高。 2 1S H E L 模型 图2 - 1S H E L 模型 S H E L 不是一个单词，是S o f t w a r e ( 航空中的软件) 、H a r d w a r e ( 航空中的硬件) 、 E n v i r o n m e n t ( 航空环境) 、L i v e w a r

14、e ( 航空中的人) 四个单词的首写字母构成， 分别代表了航空系统中的四个要素，其中人处于系统的核心，是四个要素中最为 重要、最为敏感，也是最为复杂多变和最容易出现差错的因素。就本课题研究的 问题而言，应用该理论模型，可将飞行人误划分为以下几个亚类： ( 1 ) 机载设备设计不良诱发的飞行员失误：按照人因学的分类，机载设备可 分为通讯设备( 如陆空通话设备) 、状态指示器( 如航空地平仪) 、趋势预测指示 器( 如近地警告系统G P W S ，防撞系统T C A S 等) 、劳动保护装置( 如自动驾驶仪、 配平) ，这些设备或系统设计不良是诱发飞行员失误的重要原因。以G P W S 为例， 早

15、期的G P W S 系统因反复出现虚假近地警告，导致了飞行员不相信近地警告，不按 第二章飞行人误分类分析理论模型研究 照G P W S 系统的指示爬升以躲避障碍物，或者干脆关掉G P W S 系统，由此引发的飞 行事故不在少数。 ( 2 ) 飞行操纵环境不良引发的飞行员失误：飞行环境可分为驾驶舱环境和自 然环境，已有的研究表明：驾驶舱噪音、气压、湿度以及驾驶舱空间设计不良因 素是诱发飞行员失误的重要致因因素；而自然环境，诸如复杂的地形地貌、高原 环境以及气象条件同样引发了不计其数的飞行员失误和飞行事故事件。 ( 3 ) 飞行软件设计不良诱发的飞行员失误：飞行软件既包含自动系统的计算 机软件，也

16、包括飞行员有效地进行计划和做出决策所需要的各种资料，如飞行手 册、检查单、航图、机场细则以及气象简述、飞行计划等。上述软件系统或信息 显示设计不良同样会诱发飞行员错误，如飞行检查单或应急检查单的内容设计和 顺序设计不良，要么使飞行员无法查找到所需要的信息，要么延缓飞行员查找相 关信息的速度，贻误纠正错误和应对复杂情况的时机。 ( 4 ) 飞行机组协作配合不良或机组与飞行活动关联者协作配合不良诱发的飞 行员失误：飞行机组主要是指驾驶舱内的双人制或多人之机组，在实际的飞行活 动中如果存在机长与机组成员间、机组与客舱乘务员之间不良的协作配合，就会 影响飞行员的信息收集、分析、判断和决策，最终诱发飞行员失误。同样，飞行 活动是在飞行活动关联者的支持配合下才能顺利完成的复杂脑力劳动，在这里空 中交通管理人员对于飞行间隔的不正确调配和指令，以及机务人员对于飞行器的 维护不良都有可能诱发飞行员失误。 ( 5 ) 飞行员个体认知缺陷或非智力因素缺陷导致的飞行员失误。图2 2 是 B r o d b a n t ( 1 9 7 2 )