基于飞行超限事件的飞行安全评估模型

张晓瑜，陈玖圣

（中国民航大学航空自动化学院，天津 300300）

随着民航业的快速发展，各方面影响飞行安全的隐患随之产生，而飞行安全可能成为制约民航发展的一个重大问题。虽然中国民航的事故率总体呈不断下降趋势，但近20多年来事故率的减少缓慢，与世界航空发达国家水平还有较大差距。目前普遍采用的航线运行安全检查（LOSA）系统从正常运行中获取安全数据，以威胁和错误管理（TEM）模型为基础，根据此模型，界定了多组机组过失、威胁以及机组的反应行为，观察员将其所观察的行为输入到TEM模型提供的一个量化表中，从而完成信息的收集和分类，然后分析得到机组最常遇到的威胁与过失（包括什么时候发生）、最难处理的威胁与过失及处理不当的后果以及不同机场、机队、航线与飞行阶段遇到的威胁与过失有何不同等。所有这些问题可以让航空公司发现飞行运营系统所存在的缺陷，也可以看到机组表现优秀的地方。

截止到1998年底，民航的绝大多数飞机都已加装了快速数据记录器（QAR），用于监控、检查飞行员操纵的每一个细节，及时发现超过飞行标准、不规范的飞行动作（称之为事件），通过检查飞行数据来提醒飞行员改正不正确动作，从而提升飞行技能。从飞机真实飞行数据中分析飞行超限事件，能够准确地分析飞行超限事件与飞行安全趋势，全面监控影响飞行安全的飞行超限事件，进而对飞行运行系统进行综合安全评价，可掌握系统的安全状况，了解其不足和潜在风险，并针对这些问题提出改进措施，从而提高航空公司系统飞行安全的管理水平。

本文利用改进的AHP[1-2]方法建立了飞行安全评估模型，介绍了飞行安全综合评价选择模型的修正及改进，并用实例进行了验证，结果表明该方法的有效性。

1 基于AHP的飞行安全评估模型

1.1 评价体系模型

飞行安全评价指标体系从4个方面进行构建：①评价指标，解决评价什么的问题；②评价基准，即飞行安全的度量标准；③评价方法或手段，如专家评分还是抽样调查，是人工计量还是自动计量等；④评价目标，即项目期望实现的目标或者要达到的结果，使飞行安全达到行业标准。

对飞行安全[3]评估的关键是在满足航空公司安全评估需求的同时，实现其航班运行经济目标，并不断提高企业的安全水平能力。因此，系统发生的一切活动都必须紧密围绕这个根本目标来进行。所以，建立健全飞行安全性能评价指标体系，对航空公司航班正常健康运行都至关重要。其次，因为整个飞机的运行状态其外部环境总是处在一个变化的环境之中，所以评估体系的建立必须反映这种变化。我们认为在飞机飞行过程中外部因素都会反映在飞机实际飞行数据中，因此通过记录在QAR[4]数据中的飞行超限事件来建立飞行安全评价指标体系，如表1所示。

1.2 判断矩阵

在实际评估过程中，由于客观事物的复杂性和人们认识的多样性，很难保证判断矩阵完全一致。如果靠人工不断地去逐个分析、调整判断矩阵，然后再检验一致性，必然费时费力且带有一定盲目性，因此需要提出一种更为行之有效的算法，使AHP在给定的判断矩阵下，不需经过一致性检验，能够直接给出所要求的权重值。

改进的AHP矩阵一致性检验算法[5]如下：

表1 飞行安全评价指标体系及仿真数据Tab.1 Flight safety evaluation system and simulation data

5）求解V的特征向量，得到在给定初始矩阵下各影响因素的权重值。

2 评价过程和指标量化

2.1 飞行安全评价过程

通过两阶段评价方法，包括飞行安全的静态评价与选择过程、动态评价与选择过程。它既充分考虑了系统最优理论目标，又同时强调工程的可操作性要求。

1）静态评价：是指对影响飞行安全所必须的综合素质及历史业绩的必要考察。

2）动态评价：是指针对影响飞行安全事件品质的再评估，是对影响飞行安全品质所必须的要求不断提升的再判断过程。

我们每隔一段时间扫描超限事件，同时对机队各型号飞机进行安全评估，从而实现对飞机飞行安全的动态评估管理，通过比较不同时期同一架飞机安全评估水平的变化来进一步对飞机的预防性维修工作提前进行前期准备。

2.2 飞行超限事件发生率

飞行超限事件发生率可用一定时期内飞行超限事件的发生次数与总起降次数的百分比来表示，它是一个负指标。飞行超限事件的发生次数和总起降次数通过统计数据可得到。

可设时段T内总起降次数为Vz，飞行超限事件的发生次数为VT，则飞行超限事件发生率为

3 系统实现及仿真结果

3.1 QAR译码

如图1所示，通过QAR译码软件对飞机QAR原始数据进行译码，获取需要的飞行数据。

3.2 飞行航班超限数据统计

选取任意3架飞机的30个航班数据进行超限数据统计，记录各超限事件发生的次数，统计数据如表1所示。

3.3 仿真结果分析

软件采用.NET为开发平台，并在Windows XP操作系统上编译通过。对指标层超限事件的量化方法，通过对飞行过程中QAR数据进行分析得到超限事件统计数据，运用式（1）将指标数据进行量化。整个评价过程取消了人为评价，同时随着系统的运行时间的增加，超限事件的统计数据也会越来越全面，评价结果也会越来越正确。系统最终评估结果如图2所示。

4 结语

本文建立了飞机飞行安全评估指标体系，应用AHP方法建立飞行安全评估模型，通过改进一致性判断算法对AHP方法进行改进。评价过程避免定性判断，而是通过对超限事件的不断统计，对指标层进行定量描述，从而使评价结果更客观。

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