空中交通安全風險構成及耦合關系分析

劉堂卿，羅 帆

(1.廣東白云學院管理學院，廣東廣州 510450;2.武漢理工大學管理學院，湖北武漢 430070)

空中交通管理(以下簡稱空管)系統(tǒng)是一個復雜的大系統(tǒng)，涉及到操作人員、運行設備、自然環(huán)境、社會環(huán)境和安全管理等多個方面。隨著空中交通流量的快速增長，空管安全保障的壓力也越來越大。調(diào)查數(shù)據(jù)表明［1］，空管因素已超過機組因素成為影響民航安全最主要的因素。如管制人員數(shù)量短缺，長期超負荷工作;設備運行異常情況時有發(fā)生，不穩(wěn)定的狀態(tài)監(jiān)控不到位;空管安全基礎不牢，風險防范體系不健全;空管環(huán)境越來越復雜等。上述問題都是空管安全面臨的主要風險。因此，對空管安全面臨的風險進行全面的分析和研究，有助于風險防范關口前移，減少空管安全風險的發(fā)生，從而提升空管安全管理水平。

國外學者SVEN和ROLAND通過引入擾亂作用障礙分析法對空管安全風險進行分析，構建了基于事故的程序模型，探討了在復雜的系統(tǒng)中如何識別空中交通管制的風險［2］。PETER介紹了歐洲空管利用系統(tǒng)化、結(jié)構化的方法來評估和減弱空管安全風險［3］。國內(nèi)學者袁樂平等利用模糊綜合評價法對空管運行過程中危險可能發(fā)生的嚴重程度進行了評估［4］。萬健等構建了空管安全風險監(jiān)控指標體系［5］。羅帆等從人、機、環(huán)、管4個方面，設計了優(yōu)化后的空管安全風險評估指標體系［6-7］。

國外的學者在空管安全風險管理方面提出了一些參考指標，構建了部分空管安全風險評估模型，但引入我國空管系統(tǒng)還缺乏適應性檢驗。國內(nèi)在空管安全風險領域的相關研究主要分為兩大派系，一是從理論層面提出安全預警指標體系，二是從實踐層面提出空管風險嚴重程度評價指標體系，然而兩者缺乏有機的結(jié)合，更主要的是缺乏對空管安全特定風險的專項研究。國內(nèi)外學者多是從單個因素的角度去研究風險發(fā)生的嚴重程度，而對多因素的風險耦合后形成的耦合風險，其發(fā)生的可能性以及嚴重程度的規(guī)律缺乏研究。隨著我國民航空管與國際接軌，空中交通的日益繁忙，空管風險的構成也會越來越復雜。因此，我國空管系統(tǒng)的安全風險耦合研究將日益得到關注。

1 空管安全風險的定義

空管安全系統(tǒng)風險的大小主要由空管安全的動態(tài)性、復雜性和挑戰(zhàn)性等特點決定。根據(jù)空管系統(tǒng)內(nèi)、外部環(huán)境影響安全的風險因素分類標準，可將空管安全風險分為4類系統(tǒng)風險，即人為因素風險、設備因素風險、環(huán)境因素風險和管理因素風險，分別記為 a、b、c、d。因此，空管安全風險是指空管系統(tǒng)內(nèi)部及與其關系密切的各種與安全相關的因素，在特定的時間、空間和環(huán)境下，造成空管不安全事件發(fā)生的可能性，以及引發(fā)空管事故帶來的人員傷亡和財產(chǎn)損失的程度。

2 空管安全單因素風險

空管風險因素是誘發(fā)空管不安全事件的最基本單元，單個風險因素往往處在不安全事件的萌芽狀態(tài)，對于空管安全大系統(tǒng)來說，通常不會造成重大的故障，但是當多個風險因素在同一時間、同一地點、同一環(huán)境下耦合后，它們之間就會相互影響、相互作用，當耦合后的風險產(chǎn)生共振作用后就會導致風險放大，因而對空管安全系統(tǒng)產(chǎn)生重大威脅，很有可能造成系統(tǒng)故障。因此，空管單因素風險是導致空管不安全事件發(fā)生的始端，研究空管單因素風險，對于弄清空管安全風險發(fā)生的根本原因，有著極其重要的現(xiàn)實意義。

2.1 人為因素風險

在空管安全系統(tǒng)中，人是安全的主導因素，涉及到管制、導航和氣象服務等業(yè)務。人為因素風險分為技術因素風險、生理因素風險和心理因素風險［8］，其中技術因素風險包括安全基礎知識掌握不牢、規(guī)章制度熟悉程度不夠、航行情報資料不全、工作經(jīng)驗不足、業(yè)務熟練程度不夠、特情處置能力欠缺、漏發(fā)放行指令和違規(guī)操作等;生理因素風險包括感知器官靈敏度不夠、疲勞上崗、帶病上崗、誤用關鍵指令、管制員口誤、管制員雙語通話不適應和飲酒后上崗等;心理因素風險包括工作責任心不夠、服務意識不強、紀律性不強、思想麻痹、心理素質(zhì)不穩(wěn)定、部門間配合不夠默契和注意力分配不當?shù)?。因此，人為因素風險是指空管安全系統(tǒng)中安全人員的素質(zhì)或能力所引發(fā)的風險。

2.2 設備因素風險

隨著科技的日新月異，涉及到導航、照明、通信和監(jiān)視等領域的空管系統(tǒng)設備不斷完善，自動化程度越來越高。設備因素引發(fā)的風險主要來自3個方面:一是空管設備設計、制造方面的問題;二是自動化設備的工作效率問題;三是先進設備造成了人員的依賴性問題。設備因素造成的風險具體表現(xiàn)為設備損壞而未及時更換或修理、網(wǎng)絡維護不到位、系統(tǒng)軟件出現(xiàn)問題、設備故障、設備沒有足夠的備件、雷達標牌未自動相關或相關錯誤，以及雷達信號丟失或信號虛假等。

2.3 環(huán)境因素風險

經(jīng)濟和社會的快速發(fā)展，導致了自然環(huán)境和社會環(huán)境逐漸復雜起來。對于空中交通有重要影響的氣候條件變化多端，特別是隨著空中交通運輸?shù)娜找娣泵Γ婕暗娇展芟到y(tǒng)安全運行的航路空域環(huán)境、通信環(huán)境和人文環(huán)境等所引起的風險也越來越不容忽視。環(huán)境因素隱藏的風險具體體現(xiàn)為惡劣天氣阻礙飛行、空中交通流量過大航班過密、航路設計不合理、非空中交通專用信號干擾、高原山地異物障礙、高空飛行動物干擾、社會非法活動干擾和空管室內(nèi)工作環(huán)境不適等。

2.4 管理因素風險

空管運行系統(tǒng)中，管理因素的比例越來越大，涉及到空管安全組織的安全指導思想、安全文化、空管安全保障單位的組織人事結(jié)構、安全規(guī)章制度建設和安全人員的培訓等方面，管理因素隱藏的風險具體表現(xiàn)為規(guī)章制度不完善、工作程序不合理、排班不科學、空域管理不當、管理制度落實不到位、執(zhí)行決策不力、人力資源管理不配套和決策失誤等。

3 耦合情況下的空管安全風險

3.1 空管安全風險耦合的含義

“耦合”一詞源于物理學，是指兩個或兩個以上的體系或兩種運動形式之間通過各種相互作用而彼此影響以致聯(lián)合起來的現(xiàn)象。在風險管理領域，存在著系統(tǒng)中某個風險的發(fā)生及其影響力依賴于其他風險，以及這種風險影響其他風險發(fā)生及影響力程度的現(xiàn)象，這種風險間的相互影響、相互依賴關系稱為風險耦合。因此，空管安全風險耦合是指在空管安全系統(tǒng)的整個安全活動過程中，風險與風險之間形成的相互依賴和相互影響關系。

3.2 空管安全耦合風險的分類

空管安全單個風險之間的耦合，擴大了以往空管安全風險的范疇，在空管安全系統(tǒng)中，不僅有單項風險，還有風險與風險之間的耦合風險。因此，根據(jù)風險的耦合情況相對應地將空管安全系統(tǒng)中的耦合風險分為3類，即單因素耦合風險，雙因素耦合風險和多因素耦合風險。

(1)單因素耦合風險。在空管安全系統(tǒng)中，單因素耦合引發(fā)的風險無時不有，無處不在。由于影響空管安全的人、機、環(huán)、管4大系統(tǒng)因素中，風險因子成分眾多，涉及到空管系統(tǒng)安全的方方面面。因此，把空管安全系統(tǒng)中單個風險因素所屬的風險因子之間的相互作用和影響所引發(fā)的新風險稱為單因素耦合風險。根據(jù)民航總局空中交通管理局安全管理處編制的不安全事件報告，對2000—2009年度的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計、分析，發(fā)現(xiàn)由于空管原因造成的不安全事件共524起，其中單因素耦合造成的不安全事件高達410起，占78.24%。

空管安全是一項系統(tǒng)工程，盡管小系統(tǒng)與小系統(tǒng)之間，甲環(huán)節(jié)與乙環(huán)節(jié)之間有著千絲萬縷的聯(lián)系，但安全責任的落實往往又具有獨立性，某個單位、某個崗位、某個員工都擔負著特定的安全責任，如果某個環(huán)節(jié)發(fā)生問題，風險就會沿著風險鏈進行傳導，遇到其他的風險因子就會耦合，因而可能對空管安全系統(tǒng)造成難以想像的后果。因此，單因素耦合風險的存在需要空管系統(tǒng)每一位與安全有關的人員保持高度的警惕，對空管安全風險進行及時有效的防范。如2002年2月28日，長沙區(qū)域管制室發(fā)生了一起由空管人為因素造成的空管事故征候，當時值班的管制員在已意識到飛行沖突并制定了正確預案的情況下，由于扇區(qū)內(nèi)飛行活動較多，當班的管制員注意力集中在其他沖突上，指揮時發(fā)生口誤，呼錯航班號，造成兩機危險接近［9］。這起空管事故征候是人為因素中的兩個風險因子，即管制員注意力分配不當和口誤，在同一時空下耦合而引發(fā)的耦合風險，對空中交通安全造成巨大的威脅。如果當班的管制員合理分配注意力，在復雜的環(huán)境下保持冷靜，類似事件應該可以減少甚至避免。

3.住房金融極度膨脹，余額比重越來越大，危及整個金融安全、穩(wěn)定，帶來系統(tǒng)性金融風險。房地產(chǎn)貸款余額占GDP之比從2004年的29.4%逐步攀升至2017年的75.4%，居民住房貸款余額占GDP之比由2004年的9.9%逐步攀升至2017年的26.5%。如圖13所示。

(2)雙因素耦合風險。耦合風險是指影響空管安全的人為因素風險、設備因素風險、環(huán)境因素風險和管理因素風險，它們之間的相互作用和影響所引發(fā)的新風險。評價不同的風險因素相互耦合后形成新的風險狀態(tài)，主要方法是計算它們四者之間的交互信息［10］，其計算公式如下:

pm，n，r，s為風險發(fā)生的概率，即人在第 m 種風險狀態(tài)、設備在第n種風險狀態(tài)、環(huán)境在第r種風險狀態(tài)和管理在第s種風險狀態(tài)下，相互耦合后發(fā)生風險的可能性大小。T值為空中交通安全風險總體狀況的數(shù)量化評估。

雙因素耦合風險是空管安全單個風險之間局部耦合所引發(fā)的風險，如設備因素風險和管理因素風險耦合后導致的空管不安全事件，當其與設備因素關系不大時，就界定為兩個風險局部的耦合。因此，考察局部耦合的風險情況，可以通過計算兩者之間的信息交互來體現(xiàn)風險的大小，即:

同理可列出 T(a，c)、T(a，d)、T(b，c)、T(b，d)、T(c，d)的計算公式。根據(jù) 2000—2009年度空管不安全事件的統(tǒng)計，雙因素耦合造成的不安全事件共99起，占18.89%，其中人-管耦合造成的不安全事件43起，機-環(huán)耦合造成的不安全事件44起。根據(jù)兩種風險因素耦合的不同情況發(fā)生的概率，可計算出雙因素耦合風險的T值。

統(tǒng)計結(jié)果表明，人為因素與管理因素、環(huán)境因素與設備因素耦合的風險較多，可以看出當前安全管理人員與安全管理的不適應性、空管安全設備對環(huán)境變化的不適應性。因此，要加強對一線安全人員的培訓，改善系統(tǒng)安全的風險管理，提高設備對環(huán)境的適應性。如2000年7月，法國航空公司的一架協(xié)和飛機在巴黎戴高樂機場起飛后不久墜毀，機上109名人員全部遇難［11］。事故調(diào)查結(jié)果表明，協(xié)和飛機因為發(fā)動機維護而延誤了原定的起飛時間，在該航班起飛前，一架DC-10飛機掉下一片發(fā)動機上的金屬襯環(huán)滯留在協(xié)和飛機起飛的跑道上。當協(xié)和飛機在高速滑跑中機輪軋上了該殘片，引起輪胎炸裂，炸裂的輪胎碎片擊中了飛機的發(fā)動機與燃料箱，燃油泄露，立即起火?？展軉T發(fā)現(xiàn)飛機起火后立即通知了機組，機組決定繼續(xù)起飛，希望在9 km外的另一機場就近迫降。遺憾的是飛機只堅持了8 km就墜毀了。協(xié)和飛機由于發(fā)動機維護導致起飛時間延誤，隱藏了設備因素風險;滯留在跑道上的金屬襯環(huán)，導致了環(huán)境因素風險。協(xié)和飛機在高速滑跑中機輪軋上了金屬襯環(huán)，設備因素風險與環(huán)境因素風險耦合，最終釀成了航空事故。如果另一飛機沒有掉下金屬襯環(huán)，或者及時清理跑道，又或者協(xié)和飛機起飛時間沒有延誤，機輪就不會扎上金屬襯環(huán)。因此，減少空管安全風險因素的耦合，能夠避免一系列的空管不安全事件發(fā)生。

(3)多因素耦合風險。在空管安全系統(tǒng)中，多因素耦合風險是指人、機、環(huán)、管因素中，3個或4個系統(tǒng)風險之間的相互影響和相互作用所導致的新風險，其中3個系統(tǒng)之間的耦合風險是局部耦合的較大化，4個系統(tǒng)之間的耦合風險是全局風險的耦合?？展芟到y(tǒng)三者之間的耦合風險計算公式為:

同理可列出 T(a，b，d)、T(a，c，d)、T(b，c，d)的計算公式。在2000—2009年度發(fā)生的空管不安全事件中，多因素耦合造成的不安全事件15起，僅占2.86%，其中人-環(huán)-管耦合造成的不安全事件就達13起;事故征候多達4起，占總數(shù)27起的14.81%。根據(jù)3種風險因素耦合的不同情況發(fā)生的概率，可計算出空管安全多因素耦合風險的T值。

4 耦合下的空管安全整體風險模型構建

由于空管耦合風險的存在，對于空管安全整體風險突破了傳統(tǒng)的認識，不僅局限于人、機、環(huán)、管4大因素風險，還包括單因素耦合風險、雙因素耦合風險和多因素耦合風險。因此，構建了基于耦合的空管安全整體風險模型，如圖1所示。

圖1 基于耦合的空管安全整體風險模型

5 結(jié)論與對策

(1)空管安全風險耦合的因素越多，發(fā)生不安全事件的可能性就越小，但嚴重程度卻越來越高。

(2)空管安全系統(tǒng)中的耦合風險是客觀存在的。風險耦合情況下的空管安全整體風險比不考慮風險耦合情況下的整體風險要復雜得多，同時風險值也大得多。

上述結(jié)論驗證了空管行業(yè)的高風險性。因此，對于空管安全風險，特別是耦合風險應提升認識，制定切實有效的措施加強防范和監(jiān)控:

(1)加強對空管安全風險單因素系統(tǒng)的監(jiān)控，使各個系統(tǒng)的風險網(wǎng)格化，構筑風險之間的防火墻、防盜網(wǎng)，避免空管多因素風險耦合，減少多因素耦合風險的發(fā)生。

(2)在空管安全風險耦合的過程中，控制主觀因素造成的耦合風險要比控制客觀因素耦合造成的風險容易得多。因此，在安全保障過程中，要充分調(diào)動安全人員的積極性，發(fā)揮安全人員的主觀能動性，及時控制風險耦合的情況發(fā)生，減少風險耦合造成的不安全事件的發(fā)生。

(3)加強對空管安全人員的全方位培訓，熟悉環(huán)境變化的規(guī)律，掌握設備的運行規(guī)則，對人、機、環(huán)、管風險之間的關系進行深入觀察和探討，增強人與設備、環(huán)境之間的友好合作，減少客觀因素造成的耦合風險發(fā)生。

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