文章编号:1006 8309(2010)02 0034 06基金项目:本文得到南京航空航天大学人才引进科研启动资金(1007 907302)资助和南京航空航天大学民航学院科研基金资助(1007 266911)作者简介:李海峰(1975- ),男,吉林长春人,博士,讲师,研究方向:道路和空中交通运输规划与管理,(电话)025-********(电子信箱)sea w i nd7510@163.co m 。
基于全决策树的空管人因可靠性研究李海峰1,李文权2,武喜萍1(1.南京航空航天大学民航(飞行)学院,江苏南京 210016;2.东南大学交通学院,江苏南京 210096)摘要:随着民用航空运输业的迅猛发展和空中交通流量的不断增长,民用航空器的数量显著增加,对空中交通管制的工作提出了更高的要求和挑战。
作为民用航空运输系统中三大安全支柱之一的空中交通管制,长久以来,事故和事件80%以上是由人为表现不佳引起的,人为因素已经成为影响安全和工作效率的最大因素。
本文分析了全决策树分析方法(the Entire D ec isi on T ree ,EDT )、模型原理和分析步骤,研究了影响空管人因可靠性的相关因素,提出了基于全决策树的空管人因可靠性的方法,对提高空管工作的效率和安全具有参考价值。
关键词:空中交通管制(ATC );人因可靠性;人的失误;全决策树(EDT )中图分类号:X 910;D631.5 文献标识码:AStudy on ATC Hu man Reliabilit y based on EDTL IH ai-feng 1,LIW en-quan 2,WU X i-p i n g1(1.Co llege of C iv ilA viati o n and Fli g h,t N anjing University o fA eronautics and Astronauti c s ,Nan ji n g ,210016,2.Co llege of Transportation ,SoutheastUn i v ersity ,N anji n g ,210096)Abstrac t :w ith the rapid deve l op m ent and constant gro w t h of t he a ir tra ffic fl ow,the nu mber of c i v il a ircra fts in c rease no tab l y ,thus it has put fo r w ard the dem and and chall eng e f o r t he w ork of a ir traffic contro ller .M o re than 80%acc i den t and i ncident are caused by hu m an erro r .T he hu m an factor has already beco m e the greatest danger o f secur it y and e fficiency .T he paper presents the t heory and steps of the entire dec isi on tree ana l y si s ,ana l ys i s t he i m pact factors o f ATC hu m an reli ability.A m ethod on ATC hu m an re liab ility based on EDT i s prov i ded ,and has reference value f o r ra isi ng effi c i ency and safety o f a ir traffic con tro.lK ey word :a ir traffic contro ;l human reliab ility ;hu m an e rror ;the entire dec i sion tree1 引言在民航这种高风险行业中,不管是对于风险管理部门还是对于行业营运机构,概率风险评价(Probab ilistic R isk Ana l y sis ,PRA )已成为越来越重要的工具。
随着机器和电子部件可靠性的不断提高,系统安全越来越取决于人的行为,人因失误对系统安全的重要性也越来越受到重视。
人因可靠性分析(H um an Reliab ility analysis ,HRA )自20世纪40年代从西方国家起源并发展至今,取得了很多的研究成果。
它以分析预测,减少或防止人的失误为研究核心,对人的可靠性进行定性定量的评价。
人的可靠性预测方法有许多种,大致可分为静态的人的可靠性分析方法和动态的可靠性分析方法两类[1]。
第一代人因可靠性分析方法又称为静态人因可靠性分析方法,主要的工作包括人的失误理论与分类研究、人的可靠性数据收集和整理以及发展以专家判断为基础的人的失误概率统计分析预测方法。
第二代人因可靠性分析方法又称动态人因可靠性分析方法,它是以认知心理学,行为科学为基础,研究人的认知活动,通过建立可靠性模型,对人因可靠性进行综合性评价的方法。
全决策树分析方法(t h e Entire Decisi o n Tree Analysis ,EDT)就是其中较好的评价方法,它在Pasks 核电站,国际空间站,法国危机中心等多个项目中得到应用。
本文利用这种方法来研究空管人因可靠性。
2 EDT 模型2.1 EDT 模型原理EDT 方法的基本原理:事故场景以及人们所处的情景决定了人们失误的概率[2]。
人误概率是事故场景或人们所处的情景中影响人们出错的影响因子的函数。
即:人误的概率=影响因子(如规程,人机界面,领导指挥质量)的函数。
情景是由一系列影响因子组成的,包括事故的种类,事故展现给人的方式(如显示的变化,报警声音等)以及人依靠专业技术,经验和培训对事故所做出的反应。
EDT 方法通过树状结构描述人误相关情景的联系以及最终的人误概率。
树状结构的标题描述了情景化的影响因子。
不同的场景每个影响因子的相互作用不同,因为它对个人行为的重要性不同,影响因子的品质不同,品质变化与人员可靠性变化之间的联系不同。
典型的EDT 决策树可见图1所示,树的主要元素是影响因子,分支结构,影响因子的权重以及品质描述值。
影响因子就是那些标题项。
标题项下面的数字是事故场景的影响因子的权重值。
树的分支是品质描述(Qua lity Descri p to r ,QD )等级,分别对应不同的品质因子值(Qua lity V alue ,QV )。
品质用于描述影响因子的好坏程度,一般有两个或者三个等级,如!好,中,差;很有帮助的,足够的,不利的;有效的,足够的,不利的;好的,足够的,不利的;能力超出的,能力合适的,能力不足的∀∀#。
品质因子值则是对产品描述等级的量化表示,描述各个QD 对应的人的失误的概率增加的程度。
树结构在开始与事件树一样,然后在第一个标题项处分成几个路径。
每个路径对应的是不同的品质描述的组合,分支树对应影响因子品质等级。
图1 典型EDT 决策树图2.2 EDT 的分析步骤进行EDT 分析有如下步骤[3]:(1)列出可能的影响因素。
(2)区分全局因素与场景相关因素。
人误概率值受到场景(局部)因素和全局因素两者的影响。
全局因素对每个场景都有影响。
(3)将影响因子按重要程度排列并选出最重要的影响因子。
(4)选择并且仔细定义这些因子的品质等级描述,画出树结构。
(5)确定各因素的权重值,可以使用专家判断方法,并且由不同的参考者的不同判断作为不确定值的度量。
(6)选择人误概率的上下标定值。
(7)用QD 为每个场景的每个影响因子划分等级。
(8)确定各个QD 等级对应的人误的概率,这些就是QV 。
根据上述EDT 分析步骤可以得到空管人因EDT 分析步骤,如图2所示。
图2 空管人因全决策树法(EDT )分析过程图3 EDT在空管中应用研究3.1 选择影响管制人员行为的因素空中交通管制工作在民用航空运输中发挥着重要的作用。
它的主要目的是:使航空器按照计划飞行,使保障工作有条不紊;维护飞行秩序,合理控制空中交通流量,防止航空器之间、航空器和障碍物之间相撞,保证飞行安全;对违反飞行管理的现象,查明情况,进行处理。
要完成达到这个目的需要飞行员,人与管制雷达的界面交互程度等诸多因素的同时配合。
影响管制人员行为的因子有[4]:管制员的管制技能;管制员的精神面貌;空管设备的可靠性;空管行业规章;管制员与有关部门的协调;管制员的工作环境。
对这些因子进行分析,便于准确的对影响管制人员的行为因素进行分类和判断各因素所处的等级。
(1)管制员的管制技能管制员的管制技能(能力因素)包括:个人的心理素质、生理素质、业务水平和管制员的培训。
个人的心理承受能力强,才能在紧急情况下临危不乱,做出正确的处置。
具有良好的生理素质,拥有健康的体魄,才能胜任长时间的值班岗位。
培训可以提高人们对系统的认识,包括对系统的功能和系统之间的关系。
培训还可以增进人们对系统的安全经济运行的理解,培训质量取决于良好的培训计划,有经验的合格的管制员,通过模拟机这种方法以保证获得接近真实状况的经验和一个能够检查人员表现并能由测试信息来纠正和提高人员培训的系统。
管制员的管制技能可以分为有效,足够和缺乏三个层次。
(2)管制员的精神面貌管制员的精神面貌(非能力因素)是指管制员的管制作风、工作态度、敬业精神,也就是管制员的主观能动性是否得到发挥。
管制员的精神面貌可以分为好,足够和不够三个层次。
(3)空管设备的可靠性空管设备包括通讯设备、导航设备、监视设备。
通讯指管制员与飞行员的语音和数据传输。
语音和数据通过无线电进行地空传输。
导航设备有自动定向机、甚高频全向信标台、测距机、一次雷达、二次雷达等。
当前广泛采用二次雷达作为监视设备,在终端区和高密度陆地空域,采用A/C模式或S模式的二次监视雷达。
使用设备的类型和设备的可靠性影响空管员的行为。
空管设备的可靠性可以分为三个等级:很有帮助的,可用的,不利的三个层次。
(4)空管行业规章空中交通管制是一项复杂的系统工程,需要行之有效的规章来维护。
空管行业规章包括:航空法规、程序,空域划分,管理体制和管理机构。
分为三个级别:很有帮助的,可用的,不利的。
(5)管制员与有关部门的协调管制员与有关部门的协调包括与机组、气象部门、军方、其他管制单位的协调。
管制工作以班组为单位,由多个席位、多名管制员共同完成,席位间,管制区间以及军民航管制单位间的飞行动态要互相通报,航空器的管制责任要进行移交,联系频繁,关系密切。
