（交通运输规划与管理专业论文）空管系统安全评价方法及其应用研究.pdf

南京航空航天大学硕士学位论文 i 摘 要 2008 年民航局要求全民航应全面建立符合国际民航组织要求的安全管理体系，因此各空 管单位进行安全管理体系建设的任务迫在眉睫。而空管安全管理体系建设中关键的一步是对风 险进行安全评价，因此要求以科学的理论和方法，通过调查、研究、分析影响空管安全现有的 因素，了解存在的问题，对目前空管管理系统的安全状态进行识别、诊断和预先控制。 本文根据国际民航组织doc9859文件， 探讨了安全指标的原则和选取方法， 以空管云南分局 为背景，通过对分局的运行情况实证研究，结合问卷调查深度分析，构建了云南分局运行安全 管理指标体系；针对安全评价中的不确定性、模糊性问题，提出基于不确定型层次分析和灰色 理论模型的空管安全综合评估方法；然后研究了采用时间序列的指数平滑法对安全状态进行预 测的具体方法，并根据云南分局往年安全状况对分局安全状态进行预测，从总评价结果、指标 权重、单因素三个方面提出对分局改进安全管理工作的建议，从而为云南分局安全管理现状的 改善，安全风险的控制做出了有力的理论方法支持；最后，就该领域的进一步研究进行展望。 关键词：关键词：空管，安全管理，不确定型层次，灰色评价 空管系统安全评价方法及其应用研究 ii abstract civil aviation administration of china required that units of civil aviation should set up safety management system comprehensively which is coincided to the request of icao, so it is emergency that each air traffic units establish safety management system. and the safety evaluation on risk is the key step of atc sms establishment process .so to recognize , diagnose and pre-control the safety state of recent atc management system, it is important to obtain the problem by surveying, researching and analyzing factors which effect atc safety. this paper discussed principles and methods of safety indexes selection, according to doc9859 by icao. it set up the index system of yunnan atc bureau running safety management, took yunnan atc bureau as background ,researched the actual running condition, deeply analyzed questionnaire survey; due to the inherently fuzzy and uncertain characteristics of the evaluations factors, this paper raised the atc safety synthetic evaluation method which based on uncertain analytic hierarchy and grey theory model; it discussed the specific prediction method on safety condition to use time series exponential smoothing method, and predicted next period safety condition of yunnan atc bureau according to the past few years statistic about safety condition. this paper raised suggestions to improve safety management work from three aspects which are total evaluation result, index weight and single factor, as a result, it can give strong theory method support of risk controlling on yunnan atc bureau; at last, it raised further research advices in this area. keywords: air traffic control, safety management, uncertain analytic hierarchy, grey evaluation 南京航空航天大学硕士学位论文 v 图表清单 图表清单 图 1.1 空管系统安全评价方法结构图. 5 图 2.1 云南分局飞行不正常事件 . 9 图 2.2 2008 年上半年云南分局飞行不正常事件分解 . 9 图 2.3 参加问卷调查人员分布. 10 图 2.4 云南分局两部门人员年龄分布 . 11 图 2.5 云南分局两部门人员学历分布. 11 图 2.6 空管运行安全人为因素调查结果. 12 图 2.7 空管运行安全设备因素调查结果. 14 图 2.8 空管运行安全环境因素调查结果. 15 图 2.9 空管运行安全管理因素调查结果. 16 图 2.10 空管运行管理安全评价指标体系 . 20 图 3.1 空管安全评价流程图 . 25 图 3.2 不确定层次分析确定权重方法流程图 . 27 图 3.3 区间数判断矩阵权重计算方法流程图 . 27 图 3.4 集值统计原理确定权重方法示意图. 32 图 3.5 随机集分布图. 33 图 3.6 最常用的三种白化权函数. 36 图 4.1 云南分局安全状态等级分值分布. 54 表 2.1 人为因素相关系数表 . 13 表 2.2 设备因素相关系数表. 14 表 2.3 环境因素相关系数表. 15 表 2.4 管理因素相关系数表. 17 表 3.1 区间判断矩阵的形式. 28 表 3.2 随机一致性指标取值. 28 表 3.3 云南分局环境因素的专家调查表. 39 表 3.4 环境因素区间指标权重. 41 空管系统安全评价方法及其应用研究 vi 表 3.5 空管运行管理安全指标体系二级、三级指标权重. 42 表 3.6 空管历史数据库数据转换标准. 43 表 3.7 安全风险评价指标的评判综合值 . 48 表 4.1 往年安全状态等级分数. 53 表 4.2 一次指数平滑预测. 53 表 4.3 二次指数平滑预测. 54 表 4.4 往年指标层人为因素等级分数 . 55 表 4.5 指标层人为因素二次指数平滑预测结果 . 55 表 4.6 指标层设备因素二次指数平滑预测结果 . 55 表 4.7 指标层环境因素二次指数平滑预测结果 . 56 表 4.8 指标层管理因素二次指数平滑预测结果 . 56 表 4.9 准则层二次指数平滑预测结果 . 56 表 4.10 目标层二次指数平滑预测结果 . 56 南京航空航天大学硕士学位论文 vii 注释表注释表 atm 空中交通管理（air traffic management） icao 国际民航组织（international civil aviation organization） crm 驾驶舱资源管理（cockpit resource management） losa 航线运行安全检查（line operation safety examine） scl 安全检查表法（safety check list） sms 安全管理系统（safety management system） pha 预先危险分析（prediction hazardous analysis） fha 故障危险分析（fault hazardous analysis） fta 故障树分析法 (fault tree analysis） eta 事件树分析法 (event hazardous analysis） 承诺书 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下， 独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明 引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著 作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人 和集体，均已在文中以明确方式标明。 本人授权南京航空航天大学可以有权保留送交论文的复 印件，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分 内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复 制手段保存论文。 （保密的学位论文在解密后适用本承诺书） 作者签名： 日 期： 南京航空航天大学硕士学位论文 1 第一章 绪论 1.1 选题背景分析 以机场布局规模不断扩大和航空网络逐步拓展完善为基础，航空运输以其快捷、方便、舒 适和安全的比较优势，在我国中长途旅客运输、国际间客货运输、城际间快速运输及特定区域 运输方面逐步占据主导地位，对促进国际间人员交往、对外贸易和出入境旅游发展发挥了重要 作用。 “十五”1期间民航运输机场旅客吞吐量、货邮吞吐量和飞机起降架次分别年均增长16.3 、9.6和11.7，2006 年旅客吞吐量达3.32 亿人次，是2000年的2.5倍，年旅客吞吐量达到 1000 万人次以上的机场共有7个（其中：北京首都机场4875万人次、上海浦东机场2679万人次、 上海虹桥机场1933万人次、广州白云机场2622万人次） ，占全国机场总旅客吞吐量的52%。民航 客运量、 客运周转量在全社会客运总量和客运总周转量的比重从1985年的0.12、 2.64提高到 2006 年的0.8和12.3，航空运输在综合交通运输体系中的作用日益重要。 在空域没有扩大的情况下，空中的交通状况显得越来越拥挤。防止航空器与航空器空中相 撞、防止航空器与地面障碍物相撞、保障空中交通流畅已经成为中国民航的一项重要议题，而 这些工作也正是空中交通管制系统的主要任务。 我国的民航运输业还处于发展的初期，由于该系统建设的投资大、经济收益不明显，所以 系统建设往往比较滞后，造成了系统长期处于高负荷运转状态。由于受社会经济等因素制约， 我国航空业的发展起步较晚，跟航空发达国家相比，具有以下特点：机场密度偏低，东西部发 展不平衡，空域复杂，雷达管制、雷达监控下的程序管制、程序管制等各种管制方式共存，航 空从业人员年龄偏小，与航空运行相关单位众多。虽然我国的空中交通管制系统2在保证航空 安全方面可以借鉴国外的一些技术和经验，例如购进航空器、导航监视等设施，引用国际民航 组织的标准和措施。但是，洋为中用，还不能死搬硬套，必须满足我国政治、经济、文化的需 要。因此，对中国民航空中交通管制系统的安全性进行全面、科学的分析，具有非常重要的历 史和现实意义。高技术总是伴随着高风险，随着现代科学技术的发展，各种技术系统的复杂程 度增加了。以现代民航交通运输为例，无论从规模、速度、设备和管理上都发生了极大的飞跃， 一旦发生事故，其影响之大，伤亡之多、损失之重、补救之难，都是传统运输方式不可比拟的。 此外，事故是一种小概率的随机偶发事件，仅仅利用已有的事故资料不足以及时深入地系统的 危险性进行分析，而现代社会的文明进步又不允许通过事故重演来深化对安全的认识。因此， 认识事故机理，不断提示系统安全的各种隐患，确实是艰巨的任务。 1.2 研究目的和意义 近年来，icao 和许多民航发达国家越来越重视对系统安全管理角度考虑如何提高航空安 空管系统安全评价方法及其应用研究 2 全水平，即从系统安全的角度出发，在原有的安全管理模式的基础上，通过风险管理的手段， 预防事故的发生。目前我国在民航空中交通管理系统安全管理3的实际工作中，基本上是进行 定性的分析和评估，主要是根据经验和直观判断能力对空管系统的设备、设施、环境、人员和 管理等方面的状况进行定性的分析，评价的结果是一些定性的指标，如是否达到了某项安全指 标、事故类别和导致事故发生的因素等，无法对系统安全势态进行量化的、动态描述，国内外 尚未形成成熟的民航空中交通管理系统安全状况定量分析与风险评价的理论体系，缺少对空管 系统安全状况的风险评价、定量分析。 因此开展相关理论研究，对提高空中交通系统安全水平具有重要意义，能够为空管安全管 理提供决策支持，为建立空管安全管理风险评价体系提供指导，是实现空管更高安全目标的有 力保障。 1.3 国内外相关研究状况综述 1.3.1 民航安全管理研究 一直以来，安全是所有航空活动的重要主题。在国际民航组织公约44款中提出：国际民航 组织的目的是为了保证全世界民用航空的安全和有序发展。国际民航界4在民航安全管理研究 方面有着显著的成果， 对导致航空飞行事故的原因以及由此产生的不良后果进行了深入地分析， 并提出了如何规避导致发生飞行事故的各种不利因素的方法，对于进一步加强改进民航飞行质 量、降低飞行事故率以及提高整个民航业的管理水平有着重要意义。一直以来，民航界极为重 视对航空灾害原因的分析研究，且以研究人的因素为主，并进一步吸收了人为因素素理论的研 究成果。 二十世纪80年代盛行的驾驶舱资源管理5 (crm)和可靠性研究，在降低飞行中人的错误和 不可避免的错误发生的频率等方面有着较为深入的研究。直至二十世纪90年代，世界各国民航 管理机构也在提高民航飞行质量、加强民航飞行安全管理等方面采取了一系列措施。国际民航 组织(icao) 6把losa(航线运行安全检查)方法作为预防人为过失的主要措施， 并把该方法作为 2000一2004年度icao飞行安全和人为因素计划的重点。此外，美国、加拿大7-8、俄罗斯等国 家也在近几年成立了专门的空管人为因素研究机构，配备了先进的实验设施，并取得了一定的 研究成果，对于加强安全管理的方法和技术等都有借鉴意义。国外的航空安全管理研究可操作 性较强，但其局限性在于其研究重点关注航空设备的技术缺陷或与航空设备紧密联系的人员管 理，注重采用先进的技术和仪器设备进行实验，而没有从风险管理的角度来探求提高空管系统 安全水平的方法。 南京航空航天大学硕士学位论文 3 1.3.2 空管安全管理研究 1995年国际民航组织启动安全监督计划；2001年11月,icao修订了附件十一，要求缔约国 为空中交通服务系统建立完整的安全管理系统（safety management system,sms） ，将安全管理 置于前所未有、相对独立而显著的地位；同年，icao 9在doc4444-atm/501中，首次将安全 管理作为单独章节，阐述了空中交通服务系统建设sms的具体要求。 2000年7月，欧控10（eurocontrol）针对空中交通服务提出了系统性安全管理要求； 2001年4月又针对空中交通管理系统提出了安全风险管理要求；2002年9月英国民航局11颁布了 cap730文件，明确了空中交通服务实施系统化安全管理(sms)的新要求。 2000年美国联邦航空管理局12开始专门组织人员研究空中交通服务的安全管理体系问题， 并把sms的设计、发展和实施作为未来航空安全的重要内容。2004年美国联邦航空管理局国 家航空研究计划有关空中交通管理系统部分13中明确指出：要积极开展航空安全分析方法的 研究，开发更加有效的方法来确定安全等级，从而降低系统差错造成的后果；开发风险管理决 策支持系统，该系统包括用来识别决策支持系统中必需信息的方法、风险、危害、事故数学模 型、基于系统工程和模型的下一代安全评估方法和风险指示系统、整体评价系统的先期概念设 计。 2003年在第11次航行会议上，俄罗斯联邦向icao提交了在全球国家层面对空中交通安全 水平进行评估的问题 里面提到， 不同国家的空中交通安全目标水平及其评估方法可能不相同。 icao有必要在总体上制定一个单一的、 标准化的空中安全指标、 其确定方法及其以后的实际应 用。 国内一些学者提出了民航灾害预警管理系统模型和组织方式，并对机组行为失误进行了分 析，但上述系统的建立是以航空公司为主，较少涉及空中交通管制的安全管理。近年来，国内 对航空安全管理的研究有很大的进展。中国民航大学航空安全研究所的孙瑞山教授14了涉及 “人-机-环境-管理”四个方面的航空公司安全评估体系以及评估指标计算方法。2007年西南交 通大学交通运输学院的马国忠15采用模糊综合评判方法计算民航系统的管理安全度和由飞行、 航空保障、维护与维修3个子系统安全度组成的人-机-环境安全度，在此基础上得出系统的综合 安全度。 2000年，中国民用航空学院民航安全科学研究所16孙瑞山等人与民航总局航安办合作完成 了 “空中交通服务安全评估系统” ， 在国内首次将科学的评估方法应用到了空中交通服务的安全 评估中。但由于该系统中采用了定性的安全检查表法（scl） ，此方法理论过于简单，致使该系 统存在评估基准不易掌握，评价结果受到主观因素影响等缺点。2006年，李迪，胡明华17通过 安全管理要素的分析，确定了各要素在空管安全管理中的响应，同时以shell和reason模型 为依据， 细化了各影响因素所包含的主要内容， 这对安全管理的有效实施具有十分重要的意义。 空管系统安全评价方法及其应用研究 4 2007年，中国民航大学石荣18采用层次分析法构建了空中交通安全风险分析系统，但对风险分 析的研究仅停留在静态的评价，对风险预测和预警控制没有涉及。2007年，中国民用航空总局 航空安全技术中心李敬19等人对空管安全形势进行模糊综合评价，并设定了风险监测信号的输 出方式，同样采用的层次分析法没有考虑空管评判专家判断的模糊性，无法反映空管专家对空 管运行现状认识的多样性以及评判过程中存在的不确定性和模糊性，与实际不相符。 1.3.3 风险评价研究 风险评价20也称安全评价或危险度评价，对风险评价概念确定的焦点主要集中在它与危险 辨识、分析和诊断的区别和联系上。比较有代表性的定义有“安全评价也称为危险度评价或风 险评价，以实现系统安全为目的，按照科学的程序和方法，对系统中的危险因素、发生事故的 可能性以及损失和伤害进行调查研究和分析论证，从而为评估系统的总体安全性及制定的基本 的预防和防护措施，提供科学的依据” 。劳动部劳动保护研究所21认为“安全评价是对系统存 在的危险性进行定性和定量分析，得出系统发生危险的可能性及其程度的评价，以寻求最低事 故率、最小损失和最佳的安全效益” 。欧洲航天局22的定义为“安全评价是对系统隐患的确认 和对系统整体危险性的度量，它是进行决策和事故管理（包括对系统安全最优化、变化过程验 证和人们危险接受水平）的一种方法” 。a r green23认为： “安全评价是在计划、设计、生产多 个阶段，对生产系统中存在的危险，进行充分的定性、定量分析，并建立安全评价数学模型， 评价系统的安全度，以便针对存在的问题，根据当前的科学技术水平和国民经济发展条件提出 有效的安全措施，消除危险或将危险降低到最低程度” 。因此，风险评价就是对被评价对象系统 的整体运转状态的危险程度的评估，并以此来确定人们对该系统的认可与否，并为系统安全水 平的进一步改进和事故的预防提供信息基础。 1.4 本文的总体思路与研究内容 1.4.1 总体思路 本课题的研究内容是通过调查、研究、分析影响空管系统安全现有的因素，了解存在的问 题，对目前空管系统的安全事故进行识别、诊断和预先控制，防止和纠正事故、事故症候和不 安全事件诱发因素的萌生与发展，并对空管系统进行静态评价和动态预测，从而起到预防和减 少空管系统事故造成的有形或无形的危害的作用。 深入阐述和研究影响空管系统安全的因素，确定空管系统安全的指标体系，同时建立空管 系统安全的多层次灰色评估系统， 最终实现对某一空管系统安全做出科学、 客观和准确的评估， 并对未来的空管系统运行的安全状态做出预测，提供具有针对性的科学决策和建议。 总体思路：空管系统安全评价预测方法及其应用研究，是通过综合安全管理科学、风险评 南京航空航天大学硕士学位论文 5 价理论等学科领域的最新成果，根据系统工程的基本原则和思路，对导致空管系统灾害的诱因 进行识别，诊断和预先控制的一种管理手段和方法。通过对空管系统安全进行评价和预测，对 风险管理理论在空管方面的应用进行研究。 空管安全管理的实施其实主要指预警分析，预控对策。即是对诱发空管灾害的各种现象进 行识别、分析与评价和预测，并由此做出警示。因此空管系统安全评价方法分为：危险识别、 风险评价、风险预测几个阶段。 图 1.1 空管系统安全评价方法结构图 1.4.2 研究内容 本文主要研究内容安排如下： 第二章通过对空管安全原理的分析，研究了构建空管安全系统指标体系的原则和方法。通 过对影响云南分局运行安全状况的因素进行分析，基于人为因素、设备因素、环境因素和管理 因素四个方面，构建了云南分局运行管理安全指标体系，并详细的探讨了指标的量化问题。 第三章研究不确定型层次分析确定系统指标体系的权重的方法，构造了基于灰色理论的空 管运行管理灰色多层次评价模型，提出了具体的计算算法。全面搜集云南分局运行的实际情况 与数据，对云南分局的安全状况进行评估，得出等级分值。 第四章研究了安全状态预测的具体方法，根据云南分局往年安全状况对分局下一期的安全 状态进行预测。结合第三章的评价结果，提出对云南分局改进安全管理的决策建议。 构建空管运行管理风 险指标体系 不确定型层次分析确定 次层、底层指标权重 建立空管安全系统 灰色多层次评价模型 计算空管安全系统的评价等级 利用时间序列的平滑法预 测空管系统安全状态 空管安全决策 和控制建议 空管安全系统 往年运行状况 空管系统安全评价方法及其应用研究 6 最后，对所做工作的总结，以及对以后工作的进一步展望。 南京航空航天大学硕士学位论文 7 第二章 构建空管运行管理安全评价指标体系 2.1 引言 安全和危险是一对辨证统一的概念，不存在绝对的安全，所谓安全是一种模糊的概念。按 照这种概念，危险度就是对安全的隶属度。事实上说的安全，指的就是可接受的安全，即当危 险性降低到某种程度时，人们就可以认为安全了。就安全而言，风险24是描述系统危险程度的 客观量。从整个系统的角度出发，风险是系统危险影响因素的函数，即风险可以表达为如下的 形式： () 1234 ,rf r r r r= 式中： 1 r人的因素； 2 r设备的因素； 3 r环境的因素； 4 r管理的因素； 对于已经达到的安全水平，只能通过对已发生的事件进行评估来得到。好的安全记录也无 法保证不发生事故。人们能够做的，一是在事故发生前找出漏洞，二是预计事故发生的风险。 当发现存在不可接受的风险时， 要采取降低风险的措施。 不同的事故承受风险的能力是不同的。 由edwards提出的shell25模型， 形象地描述了系统各要素之间的交互作用及关系。 shell 模型是将操作者（即管制员）置于一个由其他人员（l） 、硬件（h） 、软件（s）和环境（e）组 成的平面系统中，由于各种要素互相影响，所以需要处理好人与硬件、人与软件、人与人、人 与环境的关系。james reason教授修改的事故起因reason模型，从系统的纵向层次上进行划 分，一般可分为组织因素、不安全的监督、不安全行为的前提及不安全行为本身四个层次，在 每一个层次都可能存在缺陷，这是必然，但是有缺陷不一定爆发事故，只有当缺陷穿透了各层 面，事故才会爆发。 本文研究的是空管运行管理系统的安全问题。而指标是衡量系统总体目的的具体标志，对 于所评价的系统，必须建立能够对照和衡量的统一尺度，即评价指标体系。因此，要对空管运 行管理系统的安全状况进行综合评价，首先应建立起空管运行管理的安全评价指标体系，以 shell和reason模型的基本原理为指导，分析空管安全管理的原理，对指定空管运行单位的 系统分析， 找出能够综合反映其属性的指标体系， 才能运用指标对整个空管系统进行安全评价。 2.2 空管安全管理原理 空管安全管理能够在空管系统原有的管理功能上形成预警机制，其最终目的是在原有管理 功能基础上形成以警报为导向以矫正为手段和以矫正为目的的新机制,能够更好的对空管安全 状况起到监督作用。 空管系统安全评价方法及其应用研究 8 （1）警报功能 警报功能是对空管运行系统早期征兆和诱因进行监测、识别、诊断与警报的一种功能。通 过设立各类行为所产生失误后果的界限区域，对某些可能的错误行为进行识别和警告；警告功 能是建立在空管安全风险监测指标的基础上的，它通过设立各类行为所可能产生失误后果的界 限区域，对可能出错的地方和行为进行识别，提出警告，以此规范安全生产的秩序。警报功能 的核心是它的识别系统的建立。 （2）矫正功能 矫正功能是对空管运行系统早期征兆和诱因进行预控和纠错的一种功能。它能对灾害早期 征兆和诱因进行主动预防控制并纠正其错误，保证空管运行系统处于安全状态。 （3）免疫功能 免疫功能是对同类同性质的灾害或诱因进行预测或迅速识别并采取有效对策的一种功能。 当管理过程中出现了过去曾经发生过的失误征兆或相同的致错环境时，它能准确地预测并迅速 运用规范手段予以有效制止或回避。 空管安全管理对象是人、设备、环境和其它与组织相关的管理活动，空管安全管理的实践 表明，事故虽然具有随机性和偶然性，同时也具有因果性和必然性。事物之间存在着因果关系， 掌握因果关系，阻断事故因果的环链，就可能防止事故发生。空管事故或不安全事件所产生的 后果是随机的，难以预测的，同类事故并不一定产生相同的后果。所以，无论事故是否造成损 失，为了防止事故失，惟一的办法是防止事故的发生。 空管事故或不安全事件的发生常常不是突然发生的，事态的发展也不是突变的，在事故或 不安全事件发生之前，总会存在大量的安全隐患，预示着事故或不安全事件的征兆，各种因素 在转化、积累中经过意外触发，大量隐患就会导致事故或不安全事件的发生。因此，事故或不 安全事件的发生是一个渐进且不易引起注意的过程，及早找出影响安全的隐患因素加以消除是 安全管理的最有效方式。 事物的发展一般都与过去的状况有千丝万缕的联系，都具有一定的延续性，影响到后续状 况。当不同事件之间的相互关系是已知的，可利用先导事件的发展规律来预测迟发事件的发展 趋势，这也是空管安全管理值得借鉴的规律，可以将其用于对各项因素或事件的发生情况及概 率的预测，进而有效的避免或消除可能爆发的危机。 2.3 空管云南分局运行风险因素分析 民航总局空管局26-27认为： “危险识别应从人、机、环、管各个方面入手，常见的识别方法 有对历年来本单位有关不安全事件的分析，本单位安全信息的分析，问卷调查、访谈、会议讨 论，内部安全检查等。 ”本节主要从以上几个方面进行对空管云南分局的危险识别。 南京航空航天大学硕士学位论文 9 2.3.1 空管云南分局运行情况分析 云南位于我国西南边陲，东北依国内腹地，西南与南亚国家相邻，是我国对内发展大西南 经济圈，对外实施东盟自由贸易区的重要省份。近年来区内航班量快速增长，周围，空域环境 复杂，气象环境复杂，管制难度较大。由于地理位置和地理环境的特殊性，云南空管分局在高 原机场的背景下， 其生产运行的安全性的保障就显得尤为重要。 根据2008年上半年的统计数据， 云南空管分局共保障各类飞行237484架次，其中专机飞行30架次，通用飞行306架次，地震救灾 151架次，管制区域内的日流量最高记录达466架次，小时起降高峰36架次。 图 2.1 云南分局飞行不正常事件 图 2.2 2008 年上半年云南分局飞行不正常事件分解 根据图2.1可知，近年来云南分局的飞行不正常事件呈增长趋势，而2008年上半年受到自然 灾害的影响，发生飞行不安全事件数量较大。 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 次数 一月 二月 三月 四月 五月 六月 机械故障 空中物体 跑道或地 面原因 干扰 rvsm tcas故障 天气 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 次数 2005年上半年 2005年下半年 2006年上半年 2006年下半年 2007年上半年 2007年下半年 2008年上半年 空管系统安全评价方法及其应用研究 10 由图2.2可以看出，2008年的发生的不安全飞行事件中，机械故障、跑道及地面原因引起的 飞行不正常情况所占比例较大。 这对管制部门以及管制员对特情处理的要求增大， 以便应对突 发紧急情况。 2.3.2 问卷调查与结果分析 问卷调查是将许多典型问题通过专业的分解和设计，糅合了一些伪装问题和判断填写问卷 真实度的问题，形成一套完整的问卷，经过分类处理和统计分析得出初步的诊断。 考虑到本次调查的针对性，问卷发放的范围包括航务管理部进近管制室、塔台管制室、区 域管制室、飞行服务室、气象预报室，技术保障部网络设备室、航管雷达室，以及安监科的全 体人员，具体包括管制员，安全监察员，气象画图员，无线电机务员等。共发放问卷 177份， 收回156份，回收率88.1%。其中有效问卷113份，无效问卷43份，有效率72.4%。 图 2.3 参加问卷调查人员分布 根据系统工程理论，影响空管运行安全的因素28大致分为四类：人为因素，设备因素，环 境因素和管理因素。因此此次问卷分别从这四个方面进行调查。 （1） 人为因素 空中交通管制是一项高风险、高负荷的智力劳动，它对管制员有极高的要求。一名合格的 管制员不仅需要很强的业务技能，还需要有良好的身体素质和心理素质。管制员一方面要不断 获取信息，分析评估动态，做出判断决策，发出指令信息，随时为运动中的航空器配备安全的 管制间隔，及时处理各种突发的特殊情况；另一方面管制人员可利用的思考时间很短，而发出 的指令直接影响航班空中飞行状态和航空安全，管制员的一个小小的口误或操作失误都可能导 致航空事故甚至灾害的发生。管制员的思想素质、业务素质和心理素质等方面的缺陷是严重威 胁航空安全的致灾因素。 7 5 . 2 2 % 3 . 5 4 %2 1 . 2 4 % 航务管理部 技术保障部 安监科 南京航空航天大学硕士学位论文 11 云南分局航务管理部、技术保障部工作人员基本情况如下图所示： 图 2.4 云南分局两部门人员年龄分布 图 2.5 云南分局两部门人员学历分布 图2.4，2.5可以得出：在一线岗位上，2635岁的青年占了73.45%，云南分局的一线队伍呈 现年轻化的态势；在学历的调查上，本科生占有84.07%的优势，是一支文化素质较高的队伍， 而研究生学历出现在要求较高的技术保障部。 7 3 . 4 5 % 1 5 . 9 3 % 1 5 . 9 3 % 9 . 7 3 % 25岁以下 2635岁 3645岁 4655岁 1 1 . 5 0 % 0 . 8 8 % 3 . 5 4 % 8 4 . 0 7 % 大专 本科生 研究生 其他 空管系统安全评价方法及其应用研究 12 0.00% 10.00% 20.00% 30.00% 40.00% 50.00% 60.00% 70.00% 管制员健康状况m11 管制员安全意识和责 任心m12 管制员业务知识水平 m13 管制员语言和交流沟 通能力m14 管制组配合默契程度 m15 新管制员培养情况m16 管制员指挥失误率m17 岗前准备情况m18 图 2.6 空管运行安全人为因素调查结果 从统计结果来看， “管制员的健康状况”被认为是人为因素中最重要的因素，包括管制员的 体能，身体素质，以及是否处于疲劳状态等。从某种意义上讲，管制员健康状况较好能使管制 员克服一些不利于空管操作中的弱点和缺点，从而使空管系统保持正常的安全状态，避免空中 交通事故的发生。 “管制员的安全意识和责任心”贯穿于安全工作的整个过程，衡量管制员工作 中的努力程度、责任感和对危险的警觉性。 “管制员业务知识水平” ， “管制员语言和交流沟通能 力”和“管制员指挥失误率”都是对管制员管制技能的衡量。 “管制组配合默契程度”用于衡量 管制班组分工合理以及配合默契程度， 在一定程度上反应了安全管理存在的漏洞。 “岗前准备情 况”包括交接班，班前讲评等工作的实际效果，是执行规范化管理的较为重要的工作。 运用统计软件对上述各因素进行相关分析。上述六个因素分别标识为 111218 ,.mmm，将 111218 ,.mmm对应的几组数据（必须有两组以上的数据）导入“相关分析”模块，即可得到 111216 ,.mmm各因素之间的相关系数。 （下同） 南京航空航天大学硕士学位论文 13 表 2.1 人为因素相关系数表 m11 m12 m13 m14 m15 m16 m17 m18 m11 1.000 m12 0.159 1.000 m13 0.655 -0.641 1.000 m14 0.862 0.636 0.1821.000 m15 -0.354 0.867 -0.4380.1821.000 m16 -0.738 0.192 -0.876-0.6330.655 1.000 m17 0.994 0.256 0.5760.908-0.258-0.8981.000 m18 -0.481 0.031 -0.786-0.7500.525 0.986-0.957 1.000 上表为各因素之间的相关性系数表。相关系数的取值在-1和+1之间，小于0说明两因素之间 负相关，即两因素存在相反的线性变化趋势；大于0说明两因素之间正相关，即两因素存在相同 的线性变化趋势；等于0表示两因素不相关，越接近0说明两因素之间相关性越小。从表中相关 系数的正负、大小可以看出各因素之间的相互影响趋势以及相互影响程度的大小。若把相关性 系数绝对值大于0.90定义为相关性较大，则表示其对应的两个相关性较大，下文与此相同。各 因素之间的相关性分析对进一步认清各影响因素之间存在内在联系，以及如何选择符合实际情 况的致灾因素具有重要意义。 由表可知， m11（管制员健康状况）与m17（管制员指挥失误率）存在较大的相同线形变化 趋势。m14（管制员语言和交流沟通能力) 与m13（管制员业务水平） ，m16（新管制员培养情况） 与m18（岗前准备情况）同样存在较大正相关关系。 （其他因素之间的相关性在这里不再详述。 下同） 。 （2）设备因素 随着云南分局空管事业的发展，大量先进的管制设备投入使用，特别是先进的告警技术的 发展在飞速提高管制手段和能力的同时，也增强了人对管制设备的依赖程度，特别是长时间的 使用管制设备以后， 容易使人产生思维定势， 而一旦发生设备故障后很容易导致事故链的产生。 如发生在2002年的苏黎士管制区内的飞机撞机事件就是因为关键管制设备发生故障，而又没有 备份设备，导致管制员与飞机失去有效联系，从而发生了航空重大灾害。因此保障管制工作主 要工作设备的正常运行也是减少和消除航空灾害的重要措施和环节。 空管系统安全评价方法及其应用研究 14 0.00% 10.00% 20.00% 30.00% 40.00% 50.00% 60.00% 70.00% 维护和保养状态 m21 设备故障率 m22 空管备用设备设施建 设状况m23 地空设备使用年限m24 空管设备可靠性m25 雷达设备更新情况m26 设备原因不安全发生 情况m27 图 2.7 空管运行安全设备因素调查结果 鉴于云南分局已经实现了雷达管制，空管设施自动化的提高，使得管制员能够借助先进的 设备仪器来把握航空器的准确定位，提高管制可靠性。但管制员一旦依赖上仪器设备，如果仪 器设备突然出现故障没有及时排除，很有可能使管制员措手不及，使管制出现不安全的事件。 从统计结果来看， “维护和保养状态”是保证设备处于正常运转状态的重要因素。而备用设备的 状态以及“地空主用设备的使用年限”也是影响设备状态的重要因素。由于云南分局备用设备 以及应急设备的状态较好，因此“设备故障率”选项表示，该影响因素的影响程度相对较低。 表 2.2 设备因素相关系数表 m21 m22 m23 m24 m25 m26 m27 m21 1.000 m22 -0.217 1.000 m23 -0.412 -0.799 1.000 m24 0.587 -0.917 0.494 1.000 m25 0.997 -0.141 -0.481 0.523 1.000 m26 -0.996 0.140 0.482 -0.522 -0.972 1.000 m27 -0.475 -0.755 -0.994 0.433 -0.541 0.542 1.000 同样经过相关分析，m21（维护和保养状态）与m25（空管设备可靠性）存在较大的相同线 形变化趋势。m23（空管备用设备设施建设状况）与 m27（设备原因不安全发生情况）之间存在 较大的相反线性变化趋势。此外m21（维护和保养状态）与m26（雷达设备更新情况） ，m25（空 管设备可靠性）与m26（雷达设备更新情况）之间也有较大的负相关性。 南京航空航天大学硕士学位论文 15 （3）环境因素 空管环境因素包括空中管制区域内的地形地貌、管制室的环境状况，管制过程中的自然环 境、法律法规因素，以及机场和航空公司的运行环境等。这些环境因素对管制员的工