民航飞行员进近着陆风险感知影响因素及能力测度

陈农田，宁威峰，齐少桓

(中国民用航空飞行学院 航空工程学院，四川 广汉 618307)

1 引言

民机进近着陆阶段是民航运行事故频发阶段，民航飞机起飞后大约3分钟以及着陆前约8分钟在民航业有着“黑色11分钟”的说法[1]。由于民机进近着陆处于飞行运行最后阶段，呈现出时间短、任务杂、压力大飞行操纵特征，此阶段要求飞行员精神高度集中，一旦发生事故可供飞行员决策和处理时间极短，极易诱发飞行员出现人为差错。根据商用飞机飞行阶段事故数据统计，大约49%的致命事故和44%机上死亡人数发生在进近着陆阶段[2]。2010我国境内发生的伊春空难就是典型进近着陆阶段，由于飞行员进近着陆风险感知决策及操纵错误导致的事故。针对飞行进近着陆阶段的安全风险管理，民航行业探索和总结了系列飞行安全管理理论和方法，其中典型的“八该一反对”(该复飞的复飞、该穿云的穿云、该返航的返航、该备降的备降、该绕飞的绕飞、该等待的等待、该提醒的提醒、该动手的动手；反对盲目蛮干)在进近着陆事故预防方面起到明显成效，这些决策手段更针对关注运行环境和场景，而针对飞行员个体感官、决策能力差异性方面考虑较少。飞行进近着陆阶段经常遭遇包括雷暴、风切变、单发失效以及鸟击等风险场景，飞行员在进近着陆阶段的风险感知能力强弱，其个体差异性决定了其面对潜在威胁、规避风险决策以及采取防控行动的合理程度。因此关注民航飞行员进近着陆风险感知能力，考虑民航飞行员个体差异性对保障民航飞行安全具有现实意义。

风险感知是影响行为人个体风险决策行为重要变量[3]。国内外已有有关风险感知和维度分基础理论研究，有学者通过心理测试范式和社会认知模型揭示了心理波动对风险感知的影响[4]。Salter John通过利用不同文化探究不同人群面对风险感知的异同探究风险感知机理[5]。朱荟群通过研究着陆阶段人机交互关系改进人为差错识别方法与指标模型[6]。当前在民航飞行进近着陆风险管控以及人为差错方面许多学者开展了系列研究取得了丰富成果，但鲜有专门针对进近着陆阶段民航飞行员风险感知影响因素及能力测度研究。

本研究拟在确定民航飞行员进近着陆风险感知影响指标的基础上，编制民航飞行员进近着陆风险感知能力影响因素测评问卷并实施感知能力测度应用验证，为量化测度民航飞行员进近着陆风险感知能力和指导飞行科学训练提供提供理论参考。

2 方法

2.1 进近着陆风险感知

风险感知是行为人个体对于某一特定风险特征和严重性所做出的主观判断。在面对随机个体时一般分为两个维度，第一个维度是“错误决策后果的严重性”，包括“后果严重性”，“恐惧”和“潜在灾难”等特性，第二个维度是“决策结果的不确定性”，包括“未知的暴露”、“科学未知”，“陌生”，以及“非自愿”等特性[7]。

由于民航飞行员在身体特征、精神状态以及外界环境与平常人群存在明显差异性，针对其在进近着陆高风险、精神高度紧张的情景意识下以寻常的风险感知定义有失偏颇。民航飞行员进近着陆风险感知能力可以界定为民航飞行员在进近着陆阶段对突发事件的心理感受和认知行为的合理程度。参考风险感知相关理论研究文献，参考飞行教员/专家意见结合Delphi法确定飞行员进近着陆风险感知影响指标维度分为个人身体状态(Personal Physical Condition,PPC)、个人经验能力(Personal Experience Level,PEL)、人机交互关系程度(Human-Machine Relationship,HMR)、情景意识(Situational Awareness,SA)4个维度。

2.2 风险感知影响因素问卷编制

基于研究文献和专家建议，编制民航飞行员进近着陆风险感知影响指标初始问卷，然后对初始试卷表述不清、重复、歧义以及与问卷测试目的不符的题项进行增删修订，最终形成面向飞行学员、副驾驶与机长与机长教员的调查问卷并实施发放收集。发放300份问卷进行探索性因素分析，其中有效问卷为286份，对所获得的有效数据进行分析以期形成正式问卷。

在286份探索性因素分析的问卷中，参与者情况分布如下：年龄40岁以上的占8.01%，年龄在30岁～39岁的占12.20%，年龄在24～30岁的占33.80%，年龄在24岁以下的占46.00%：机长与飞行教员占18.81%，正驾驶与副驾驶占32.40%，飞行学员占48.79%。

2.3 调查数据统计分析

对286份有效问卷评分为两份(各193份)，使用SPSSAU软件分别进行探索性因素分析和符合性因素分析，Cronbach α系数信度分析检验问卷内部问题的一致程度，利用主成分分析和正交旋转检测问卷的结构效度是否合适[8]。对于正式问卷通过相关系数矩阵和一致性检验检测其信效度，最后根据探索性因素分析利用四因子的原始结构卡方实验进行验证性因素分析。

图1 主成分分析碎石图

3 结果与分析

3.1 探索性因素分析

对25个题项进行探索性因素分析，检测显示数据样本KMO检验值0.861>0.5，Bartlett球形检验结果达到了显著性水平(P<0.001)，说明适合进行因素分析。

采用主成分分析方法对数据进行探索性因素分析，其主成分分析碎石图如图1所示。根据以下标准确定因素：(1)因素特征值大于1；(2)抽取出的因素在旋转前至少解释3%的总变异；(3)每个因素至少包含3个以上题项；(4)题项只对某一因素存在较大贡献率；(5)删除在多个因素上负荷严重的题项；(6)题项归属尽量与原设定保持一致[9]。

通过探索性因素分析最终获得22个符合条件的题项，归纳为4个维度(见表1)。对剩余22个题项再次进行主成分分析，结果显示KMO=0.837，Bartlett球形检验结果达到了显著性水平(P<0.001)。提取了4个特征值大于1的公因子，因子载荷均在0.55与0.91之间且4个载荷累计解释了60.76%的总方差，见表1。题项维度与理论构想维度基本吻合，因而将其确定为测评民航飞行员进近着陆风险感知能力影响因素正式问卷，正式问卷各题项在具体维度上载荷见表2。

表1 维度检测适配

表2 各项因子结构和载荷量

维度1由于包含焦虑心理、饮食状况、注意力、健康状况等，定义为个人身体状态(PPC)；维度2由于包括对于突发状况的判断能力、平时飞行习惯等，定义为个人经验水平(PEL)；维度3由于包括对飞行器了解程度、仪表了解程度、驾驶舱布局等，定义为人机交互关系(HMR)，维度4由于包括对天气判断、航线熟知程度、与管制员交流(陆空对话)流畅程度等，定义为情景意识(SA)。

表3 内部一致性

3.2 信效度检验

在193份有效数据中，得分范围设定为0～40分，对该部分进行信效度分析，对于α系数，如果此值高于0.8，则说明信度高；如果此值介于0.7～0.8之间，则说明信度较好；如果此值介于0.6～0.7，则说明信度可接受；如果此值小于0.6，说明信度不佳。其中内部一致性系数(Cronbach α)数值均大于0.88。由表3可以得出个人身体状态、个人经验水平、人机关系、情景意识的一致性系数都大于0.8所以问卷的内部一致性较好，总体均值到达0.924所以信度较好。

使用Pearson的相关系数法可以良好的探究两个变量之间的相互关系及相关方向，以此来反映各维度之间和各维度与总量表之间的相关性即建构效度[10]。如表4所示各维度之间有着显著的相关性并且每个维度分别都与总表呈现较相关性。这表明各维度之间以及各维度与总表之间都存在着良好的关联效度。

表4 各分量表与总量表的相关系数矩阵

3.3 验证性因素分析

通过对相关系数进行卡方检验测试其塔克刘易斯指数(Tuck-Lewis Index,TLI)，比较拟合指数(Comparative Fit Index,CFI)和近似误差均方根(Root Mean Square Error Approximation,RMSEA)检测其模型与数据的适配程度。从表5来看模型与数据具有良好的适配程度，说明4因素模型的合理性得到了验证性因素分析验证。

表5 模型适配指标

4 民航飞行员风险感知能力测度分析

4.1 飞行员进近着陆风险感知能力量化方法

由于风险感知的效益主要产生在心理反应和认知行为两个方面。基于Lee等人[11]提出情绪对风险感知能力有着相关效益，以此发现焦虑情绪对于防范突发事件和提高警觉能力有着中介作用。参考心理学中的噪声心理效应和借助系统动力学模型对进近着陆情景下风险感知能力进行相应的量化考量[12]。具体值计算以风险矩阵法对单一风险的概率和风险严重性进行赋值，采用由Peter和Tarpey[13]提出的比较公认通用测量方法的OPR方程，即造成风险的概率与风险严重性的乘积作为单个风险的基础值。从主观层面的个人身体状态(睡眠与唤醒水平、注意力、饮食等)和个人经验能力(飞行履历，感知水平等)以及客观层面的人机交互关系(驾驶舱设计布局、仪表了解程度等)、外界环境情景意识(实时天气状况、降落机场可视参照物观察判断等)对民航飞行员进行评定。以李克特5点计分法将选项依次设置为“完全不符合、基本不符合、不确定、基本符合、完全符合”，分别给予 1～5分的能力评定，其分值作为风险感知得分。将该分值与该问题风险基础值进行相乘，其结果作为该飞行员该项风险感知能力值。对同一维度风险感知能力值取平均值再与不同维度相累加，结果作为这一名飞行员进近着陆的风险感知能力值。

4.2 民航飞行员进近着陆风险感知能力测度

面向100名民航飞行员发放进近着陆风险感知能力测度量表，共回收95份有效问卷，样本包含不足1年、1到3年、3到10年飞行年限的95位飞行员。平均进近着陆风险感知得分为35.705。以其中5人得分情况为例，实施飞行员进近着陆个体风险感知能力测度(如图2)。

图2 5名飞行员进近着陆风险感知能力测度分值

使用雷达图分析飞行员风险感知能力指标表现(如图3)，从图3可见3号及4号测试飞行员在风险感知能力测度表现方面存在偏差。进一步对其具体得分情况进行分析，总平均分与总体测评分值方面来看，3号、4号飞行员进近着陆风险感知测评分值低于平均分，可认为其风险感知能力较差，需对其风险感知能力加强培训。详细分析3号、4号飞行员具体指标得分情况，发现3号飞行员PEL、HMR指标得分较低，即可认为其个人经验水平及人机交互关系是造成其风险感知得分较低的重要原因，需针对这两方面对其设置个性化培养方案。4号飞行员SA、HMR指标得分最低，PEL指标得分也较低，即可认为情景意识及人机交互关系是造成其风险感知能力测度得分较低的重要原因。需针对这两方面对其设置个性化培养方案，PEL指标得分也偏低，在个性化培养提升方案中需关注PEL指标因素。

图3 5名飞行员进近着陆风险感知能力雷达图

5 讨论

为有效测度民航飞行员进近着陆风险感知能力测度编制调查问卷，其测量量表包含个人身体状态、个人经验水平、人机交互关系和情景意识4个维度指标。正式问卷4个维度个人身体状态、个人经验水平、人机交互关系、情景意识Cronbach α系数均达到0.8以上，总体α系数为0.924；各维度之间至少具有中等偏低相关度，与总量表间具有较高相关度，验证性4因素模型拟合较好，问卷整体信效度良好，实例验证证明可应用于民航飞行员进近着陆风险感知能力测度。

从维度构成要素来看，个人身体状态、个人经验水平、人机交互关系及情景意识四方面能够较好地反映飞行员进近着陆风险感知能力。从民机进近着陆风险人因致险分析上看，身体状态和个人经验水平对于飞行进近着陆操纵具有重要影响。民机进近着陆过程中的人机交互质量以及飞行员的情景意识对于风险信息的反馈和处理具有重要影响，直接影响飞行员进近着陆操纵绩效。

从风险感知能力实际测度案例分析来看，不同的飞行员在进近着陆处置中具有不同的绩效表现。针对四个主要影响维度指标，采用雷达图分析可以很好地分析出飞行员能力偏差，并可以针对性提出有效培养提升方案。

6 结论

民航飞行员进近着陆风险感知能力影响因素包含个人身体状态、个人经验水平、人机交互关系和情景意识4个维度指标，通过编制调查问卷并实施信效度分析，可以作为测度民航飞行员进近着陆风险感知能力测量量表。通过具体应用测评，直观量化民航飞行员进近着陆风险感知能力水平。通过测试有效识别飞行员进近着陆个体感知能力风险，为有效实施飞行员进近着陆安全绩效评估，科学建立飞行员个性化风险感知能力提升方案提供参考。