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多样本可控飞行撞地事件致因关联分析

刘俊杰 衣文正 雷俐 田鹏程 张爱华

刘俊杰, 衣文正, 雷俐, 田鹏程, 张爱华. 多样本可控飞行撞地事件致因关联分析[J]. 交通信息与安全, 2025, 43(6): 67-75. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2025.06.007
引用本文: 刘俊杰, 衣文正, 雷俐, 田鹏程, 张爱华. 多样本可控飞行撞地事件致因关联分析[J]. 交通信息与安全, 2025, 43(6): 67-75. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2025.06.007
LIU Junjie, YI Wenzheng, LEI Li, TIAN Pengcheng, ZHANG Aihua. A Causal Correlations Analysis with Multi-sample Controlled Flight Into Terrain Incidents[J]. Journal of Transport Information and Safety, 2025, 43(6): 67-75. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2025.06.007
Citation: LIU Junjie, YI Wenzheng, LEI Li, TIAN Pengcheng, ZHANG Aihua. A Causal Correlations Analysis with Multi-sample Controlled Flight Into Terrain Incidents[J]. Journal of Transport Information and Safety, 2025, 43(6): 67-75. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2025.06.007

多样本可控飞行撞地事件致因关联分析

doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2025.06.007
基金项目: 

国家自然科学基金项目 72501284

民航局安全能力建设项目 ASSA202218

民航局安全能力建设项目 HA202509

详细信息
    通讯作者:

    刘俊杰(1971—),硕士,副教授. 研究方向:民航安全. E-mail:billows.liu@126.com

  • 中图分类号: V37

A Causal Correlations Analysis with Multi-sample Controlled Flight Into Terrain Incidents

  • 摘要: 为深入探究不同等级后果事件致因关联研究不足的问题,基于“安全Ⅱ”视角,以可控飞行撞地(controlled flight into terrain,CFIT)类高风险事件为例,分析不同后果样本事件致因及其关联性。选取航空安全网(aviation safety network,ASN)128篇、航空安全报告系统(aviation safety reporting system,ASRS)354篇CFIT事件为样本,依据威胁与差错管理模型(threat and error management,TEM)分析事件潜在的条件、威胁、机组差错、航空器非预期状态和措施,识别出3 367个致因因素和2 169条因果/时序关系,经语义分析整合、因果/时序关系梳理建立基于46个贝叶斯网络节点的样本事件演化网络模型;依据贝叶斯网络和关联规则计算节点间先验概率、条件概率及相关性,确定样本事件高概率节点和链路。结果表明:①运行压力—机组疲劳—失去情景意识—错误设置高度表—航空器偏离高度路径是导致CFIT事故的高风险路径;②机组疲劳(57%)、航司/局方管理不足(17%)等消极因素出现时,发生可控飞行撞地事故概率增加24%;③从“安全Ⅱ”的视角展开研究,航空系统的应对措施(78%)和执行改出动作(84%)等积极因素生效时,稳定进近的概率增加34%,可有效降低发生可控飞行撞地的发生风险。

     

  • 图  1  TEM模型重要概念的相关性

    Figure  1.  The relevance of important concepts in TEM modeling

    图  2  样本1 CFIT事故调查报告地域分布

    Figure  2.  Geographic distribution of CFIT accident investigation reports of sample 1

    图  3  样本1贝叶斯网络

    Figure  3.  Bayesian network of sample 1

    图  4  样本2贝叶斯网络

    Figure  4.  Bayesian network of sample 2

    图  5  样本1高概率因果/时序链路

    Figure  5.  High probability causal/chronological pathway of sample 1

    图  6  样本2高概率因果/时序链路

    Figure  6.  The high probability causal/chronological pathway of sample 2

    图  7  样本1高风险因果/时序链路

    Figure  7.  The high-risk causal/chronological link of sample 1

    图  8  样本2弱控制因果/时序链路

    Figure  8.  The weakly controlled causal/chronological link of sample 2

    表  1  TEM模型重要概念

    Table  1.   Important concepts of the TEM model

    重要概念 概念含义
    潜在的条件 事故/事件发生前系统中存在的条件,由各种可能的因素引发
    威胁 发生在机组人员影响范围之外的事件或错误,但若要保持安全系数,则需要机组人员的关注和管理
    机组差错 观察到的机组偏离组织期望或机组意图的情况
    航空器非预期状态 由机组人员引起的明显降低安全系数的航空器状态;错误管理不力导致的安全受损情况。非预期航空器状态可恢复
    措施 帮助机组人员管理威胁、错误和非预期航空器状态的各种工具和技术
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    表  2  1892245号报告影响因素与关系分析

    Table  2.   Influencing factors and relationships in ACN 1892245 report

    1892245号报告内容 因果/时序关系
    今晚日落后从CNO直飞ZZZ时,我计划爬升到792.48 m。但我误读了高度计的读数,在487.68 m时就平飞了。黄昏时分光线昏暗,我的头灯角度向下,高度计受到遮挡,这些都是造成误差的原因。在天色渐暗但尚未完全黑透的情况下,很难判断我在地面上的高度。当我接近奇诺山时,GPS地形警告系统启动,促使我重新检查高度计读数,发现我比计划高度低了304.8 m。我立即开始爬升,并在762 m(MSL)的高度飞离了丘陵 昏暗的照明条件→误读高度计
    头灯角度向下→误读高度计
    误读高度计→在487.68 m(MSL)高度处平飞
    在487.68 m(MSL)高度处平飞→比计划高度低了304.8 m
    山脉→GPS地形警告系统启动
    比计划高度低了304.8 m→ GPS地形警告系统启动
    GPS地形警告系统启动→重新检查高度计读数
    重新检查高度计读数→GPS地形警告系统启动
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    表  3  致因因素与TEM对应重要概念

    Table  3.   Influencing factors and corresponding concepts of TEM model

    影响因素 TEM对应重要概念
    山脉 威胁
    昏暗的照明条件
    误读高度计 机组差错
    在487.68 m高度处平飞
    GPS地形告警系统启动
    航空器非预期状态
    重新检查高度计读数
    立即爬升
    措施
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    表  4  致因因素的类型及数量

    Table  4.   Types and number of influencing factors

    因素类型 样本1各因素数量 样本2各因素数量
    潜在的条件L 93 144
    威胁T 355 718
    机组差错F 189 518
    非预期航空器状态U 167 323
    措施C 157 703
    共计 961 2 406
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    表  5  CFIT贝叶斯网络节点

    Table  5.   CFIT Bayesian network nodes

    重要概念 编码 节点 示例
    潜在的条件L L1 陌生/无经验 不熟悉的机场、不熟悉的飞机、机组人员经验不足、度假、加拿大的不同做法
    L2 熟悉/有经验 熟悉的机场、以往的经验
    L3 生活压力 家庭成员, COVID-19
    L4 缺少技术和设备 未安装可用的安全设备(EGPWS、预测风切变、TCAS/ACAS等)、错误航图
    L5 完美的天气/极佳的能见度 塔台在望,跑道在望
    L6 维修 机械故障,没有氧气补充,没有燃料补充
    L7 航空公司/民航局管理不足
    L8 缺乏培训
    威胁T T1 环境运行压力 TCAS TA/RA、(可能的)交通堵塞、野火、天线不明显、野生动物
    T2 恶劣天气 结冰条件、潮湿天气、雾霾、阳光刺眼、雷暴/降雨、湍流/风切变/尾风
    T3 疲劳 精神疲劳、机组疲惫、睡眠不足、不能放松
    T4 空管威胁 空管员未能提供指导/做出回应、空管员语言困难、空管员跑道/目的地变更、空管员繁忙、空管员缺乏经验
    T5 任务饱和 工作量大,同时监控CTAF和中心频率
    T6 分心 分心使用iPad、分心进行配置、放松警惕、自满情绪
    T7 地形 山脊、山脉、树木、人造建筑、塔台
    T8 光线 夜晚、眩光反射、黑洞幻觉、日落
    T9 航司运营压力/运营规划和调度 准点率压力、延误、晚到飞机或机组人员、设备变更、航班时刻压力、前一航段延迟到达、长时间飞行、飞行计划变更、健康和福利问题
    T10 飞机自身威胁 自动驾驶仪/ILS/FMS失效、系统/发动机/飞行控制/自动化/无线电/高度表异常、发动机噪音、TCAS未正常工作、未收到GPWS警告、风扇声音大、遮阳板、无航图
    T11 能见度差
    机组差错F F1 自动化错误/飞行控制错误/系统无线电仪表问题 高度设置不正确、未使用VNAV、航向设置不正确、DME设置不正确、频率拥挤、飞行控制垂直/横向和/或速度偏差、未设置/检查高度计
    F2 检查单问题 未完成着陆检查单,未使用检查单/在错误的时间执行检查单
    F3 违反标准操作程序/无标准操作程序交叉验证 未遵守SOP、无菌环境、CRM不佳、未监控飞行链路
    F4 机组对外理解错误 误解指令/自动操作,未与ATC沟通,与现场失去联系,未尝试进行澄清
    F5 失去情景意识 机组人员忽略了潜在的障碍物,固步自封,只关注目视程序
    F6 继续飞行
    F7 对警报迟钝 对EGPWS警告不敏感
    航空器非预期状态U U1 飞机操作/手动飞行偏差 垂直/横向/速度偏差、俯仰下降、进场更快、下降过晚/过早、航向错误、矢量过高过紧、过冲最终航向、手飞垂直偏差
    U2 保持高下降率
    U3 进近不稳定
    U4 未经许可进入空域 军队空域
    U5 超出飞机限制的操作 超过速度限制
    U6 向地形飞行 受控飞向地形(人造建筑/桥梁/山脉/树木)
    U7 低于指定高度 低于MDA、低于MSA、低于MVA、低于MEA、低于FAF高度、低于拦截高度、未能保持足够高度
    U8 低于/高于下滑道
    U9 地面导航 走错滑行道、匝道、登机口或停机位
    措施C C1 基于航空系统的应对措施 TAWS/GPWS/EGPWS、红色PAPI灯/红色VASI灯
    C2 排除自动化设置故障 手动输入航向和频率,重设高度,排除无线电设置故障
    C3 监控/交叉检查
    C4 遵守RA
    C5 来自ATC的低空警报
    C6 来自ATC的指导
    C7 机组人员回复外部/请求指导
    C8 执行改出动作 脱离自动驾驶仪、增加动力、平飞、开始爬升、减少推力、绕行/错过进近、右转
    C9 警告设备无响应 没有EGPWS/GPWS警告
    C10 稳定进近
    C11 造成事故
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    表  6  样本2致因因素先验概率计算结果(部分)

    Table  6.   Results of a priori probability calculations of influencing factors for Sample 2 (partial)

    节点 状态发生 状态不发生
    T2恶劣天气 0.26 0.74
    T 10飞机自身威胁 0.07 0.93
    T9航司运营压力/运营规划和调度 0.07 0.93
    T4空管威胁 0.13 0.87
    F 1自动化错误/飞行控制错误/系统无线电仪表 0.17 0.83
    T6分心 0.06 0.94
    T 1环境运行压力 0.1 0.9
    L2熟悉/有经验 0.03 0.97
    T8光线 0.04 0.96
    L5完美的天气/极佳的能见度 0.03 0.97
    T7地形 0.23 0.77
    L 1陌生/无经验 0.18 0.82
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    表  7  样本2致因因素条件概率计算结果(部分)

    Table  7.   Results of conditional probability calculations for Sample 2 influencing factors (partial)

    规则前项 规则后项 置信度
    L5完美的天气/极佳的能见度 C 10稳定进近 0.666 7
    L2熟悉/有经验 C 10稳定进近 0.555 6
    L4缺少技术和设备 U9地面导航 0.200 0
    U4未经许可进入空域 C6来自ATC的指导 0.125 0
    T8光线 C7机组人员回复外部/请求导航 0.071 4
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    表  8  T5节点的父节点对应条件概率

    Table  8.   Conditional probabilities corresponding to the parent node of T5 node

    节点 状态
    T4空管威胁 Y N N
    T2恶劣天气 N Y N
    P(T5任务饱和=Y|Node i) 0.11 0.03 0
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    表  9  Noise or Gate方法计算T5节点概率示例

    Table  9.   Example of Noise or Gate method to calculate probabilities of T5 node

    节点状态 P(T5=Y|Node i) P(T5=N|Node i)
    T4=N T2=Y 0.03 0.97
    T4=Y T2=N 0.11 0.89
    T4=Y T2=Y 0.14 0.86
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  • 收稿日期:  2024-11-24
  • 网络出版日期:  2026-03-13

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