民航机场跑道安全风险管理研究

　摘要：我国民航安全基础薄弱，安全管理体系仍在完善，安全保障能力不适应行业的快速发展。特别是安全管理体系的某些方面存在着明显的缺陷，与发达国家的安全管理体系有很大的不同。据统计，近年来，中国民航面临的最大挑战是跑道安全。研究跑道安全问题，是XX和企业在一定程度上增加民航运输量的必然要求，也是克服工业安全管理瓶颈的必由之路。

在此基础上，本文将讨论三个主要的跑道安全问题，即跑道的混淆、跑道的偏离/抛掷、跑道对系统的统一入侵以及空难分析、故障诊断等应用。综合灰色系统理论方法、人工智能等理论分析方法，提出了解决问题的指导思路和策略，最终形成了较为系统完善的跑道安全理论。本研究成果将改变我国民用航空长期采用的跑道安全保障模式。航空管道和民航局。

　关键词：跑道，跑道混淆，偏离/冲出跑道，跑道安全

　一、绪论

　　（一）研究背景

在旅程的开始和结束时，跑道一直都是最危险的区域。被国际航空行业称为“黑色8分钟”，就是说3分钟起飞和5分钟着陆，这个阶段是整个飞行阶段风险最大的阶段。为了突出飞机起飞和着陆事故的高发生率，从地面到地面以上600米的区域被称为基准跑道的“安全窗口”，如图1.1所示。

图1.1安全窗口示意图

e4f6ab49648f1550dc977e25c33a4e60 　　在不同阶段，飞行员的效率和强度不尽相同。飞行员的个人水平有关于飞行环境的复杂程度、任务密度、飞行的精度的要求以及在不同飞行阶段陆空通信的复杂程度，还有日常的训练，各人的身体状况，压力水平等等的原因。

如图1.2所示，随着续航时间的增加，飞行员的效率下降，特别是由于路程的远近、身体状况、是不是生病等因素。起飞、接近和着陆时对飞行员的最大载荷和压力，以及在特殊情况下对机组人员的载荷急剧增加；上下角的差别是现阶段的安全水平.虽然这是一个高质量的方案，但它清楚地表明了机组人员在起飞和进场着陆过程中的最低安全程度。如果任务强度曲线与飞行员的效率曲线重叠，那就意味着失去安全储备，这通常是不可避免的。

图1.2不同飞行阶段安全裕度

19b9717b1efaa5796f68e8836a555405 　　为了降低事故率(症状)和事故率，我们必须把重点放在飞机的起飞和降落上。随着航空兵对起降的重视程度越来越高，这类问题也逐渐从各个角度引起了人们的关注。在起飞和着陆期间发生事故最重要的表现是跑道安全。跑道安全是跑道条件下最严重和最典型的事故(症状)。

　（二）研究意义

与其他两类边坡防护问题相比，跑道混乱的可能性较低。它是跑道安全方面最不受关注的类别，国内外可供参考的专门研究较少。2007年7月，X联邦航空管理局发布了一份题为《从跑道上起飞的错误》的技术报告，分析了常见原因并提出了安全建议。2009年，澳大利亚发布了一份分析报告，题为“影响飞机在夜间起飞的正负跑道事件的因素”，总结了八个常见因素。

本文分析了2005年12月8日芝加哥中途岛国际机场跑道事故；对2006年10月28日B757飞机在纽瓦克国际机场跑道着陆事件进行了分析。根据故障飞机在错误跑道降落的特点，运用贝叶斯网络用于研究不同影响因素之间的关系，揭示了人、飞机、环境和管理因素相互作用的内在规律。Miciiel tremaud从放行、机组效率、基础设施和风险管理的角度分析了跑道混乱从跑道起飞一直是全世界民航界高度关注的一种事件。不幸的是，进近和着陆事故长期以来一直是商用飞机事故的第一位，跑道偏离是进近和着陆事故最常见的最终状态。为了应对偏差超调问题，国际航空运输协会和航空安全基金会于2009年联合推出了“偏差风险降低工具包”。该工具包的更新版本已被一些运营商推广使用。

　二、飞机冲出跑道的研究

　　（一）飞机冲出跑道因素统计

20世纪80年代至2008年间欧洲及欧洲以外地区民用航空商用涡轮机(涡扇发动机和涡轮螺旋桨发动机)坠毁的主要因素。欧洲事故飞机冲出跑道的原因与世界其他地区非常相似，主要因素的比例也非常相似。着陆和跑道噪声的共同因素是湿或跑道被污染、接地延迟、着陆决策错误、进入速度高、刹车错误、反向运动错误、滑水、顺风和进入高度高；起动时最常见的因素和活塞发出的噪音是：起动中断、活塞打滑或脏污、轮胎故障和负载分配不正确。我们应该关注这些。由于缺乏关于中国民航此类事件的信息，无法进行比较研究，但这些要素对本研究仍具有参考意义。本节将讨论表中最重要的因素或现象来自何处，以及是否有理论依据。

　（二）飞机冲出跑道力学模型推演

起飞指飞机以不低于安全起飞速度从跑道加速至离地35英尺高度的过程。正常情况下，如果飞行速度达到15.25节点，离地面高度为35英尺，飞机到跑道末端的剩余距离不得小于跑道长度的15%。中断起飞是指机组在起飞和加速过程中，由于警告、错误、控制命令或其他不安全因素，收回油门杆、减速和停止飞机的过程。着陆是指从进入跑道到完全停在跑道上的过程。本研究主要研究飞机与跑道之间的接触阶段。所谓飞机从跑道起飞是指运行中的飞机所需的滚动距离，与跑道上可用的实际滚动距离相比较。为简单起见，以下假设为：平静的风，跑道上没有纵向摆动，飞机是一个粒子。得出基本结论后，在具体分析环节必须充分考虑这三个偏差因素对跑步距离的影响。飞机在地面滑跑过程中，主要作用力有发动机推力、地面摩擦力、气动阻力、升力和重力。

图2.1飞机起飞受力图

70649bee09f9c6b12ed3d46a313883b7 　　加速段上发动机在回归燃烧时减小的推力克服了地面摩擦和空气动力阻力，在正加速度作用下提高了飞机速度；过渡段采用制动器、加速器和牵引减速器进行制动过程的检测、检测、风险评估、决策和实施。在决定停止起飞后，机组人员必须将起飞状态更改为制动状态。这在飞行测试中很容易做到，因为试飞员事先知道飞行会中断，但大多数飞行员都在离开机场时完成了正常飞行。时不时地，发射中断不能像飞行员那样在心理上做好准备，因此很难完成。因此，飞行手册中保留了更宽松的许可。如图3.8所示，减速制动完成后，额外增加2秒的公差。

一般来说，过渡时间很短，约为4秒，可以近似地认为是飞机以恒定速度运动。减速段的制动器、反推装置和地面扰流板产生的合力产生负加速度，在其作用下，速度越来越小。

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式中，Rzd为中断起飞滑跑距离，T1，为发动机推力，T2为发动机反推力，Vzd为中断速度，为过渡段时间，其它参数意义与式((3.3)、(3.4)中相同。

从上面的公式可以看出，决定起飞和滚转距离终止的因素包括：空气密度、机翼面积、升力系数、阻力系数、摩擦系数、飞机重量(包括载荷)、发动机推力和推力反推，以及机组的工作(断开时间、过渡期、制动时间反推)。

　（三）滑跑距离性能分析

根据综合反射公式，影响飞机冲出跑道的主要因素可归纳为三个方面：一是完工后飞机的固有性能；第二，该航班所处的实际运行条件；第三，部队的作战能力。目前，业内许多人的一些观念和做法已经偏离。接下来的讨论和分析，一方面是为了澄清中国民航标准的相关运行要求和标准，另一方面也是为了促进中国民航标准的相关运行要求和标准。

　三、跑道侵入系统性防控研究

　　（一）跑道侵入的多样性

动物和非生物在跑道上的出现不应包括在跑道入侵中，因为动物和非生物在跑道上的出现规律与人类入侵规律完全不同。对它们来说，“应该”或“不应该”并不重要。尽管大多数动物出现在封闭飞行区以及跑道上的非生物设施的存在，归根到底可以归结为人类活动管理的失败，不管是航空、汽车运输还是个人，但归根到底，具有社会特征的人是在有意识的引导下行动的。动物的出现和跑道上无生命物体的存在并不是出于人类的意志。由于入侵模式的不同，预防措施必须不同。此外，令人遗憾的是，入侵日本民航跑道的概念没有考虑到人员和车辆的随机进入。

飞机、车辆或人员如意外进入地面保安区供飞机降落及起飞，一般都有发生碰撞的危险，但其严重程度各有不同。此外，不降低碰撞风险或碰撞间隔的入侵事件可被视为导致碰撞风险较低或持续时间较短的事件。原因是，虽然不确定事件是由于不同的时间、背景或系统属性而发生的而具有不同的结果，但事件本身的发生并无差异。研究此类事件是基于性能的安全管理倡导的内容，也是避免小问题的一种手段。

在加拿大，跑道入侵的定义包括限定词“未经批准或计划外”，这意味着由管制员或其他管理部门的错误导致的入侵事件不包括在范围内。由于跑道入侵的定义本身是基于事件结果的判断，因此不关注谁是始作俑者(机组人员、管制员、驾驶员、行人和其他指示发布者)。

（二）升降带

升降带是一个矩形区域，带有启动和停止轨道(如果设置)。升降带在跑道周围形成保护和事故缓冲区。吊索应从跑道末端向外延伸一定距离(如果有等待车道，则从等待车道末端)。如果飞机指数I为2、3和4，则应从跑道末端向外延伸至少60米；如果仪表跑道的机翼指数I为3或4，吊索的宽度为300m，即从跑道中心线向两侧延伸150m，如图3.1所示。

图3.1仪表跑道升降带范围内禁止活动物体的区域

08004940e90858495913506631d28bc8 　　为了确保飞行安全和符合折叠要求所需的助航设备外，升降带的特定区域内不得有危及飞行安全的固定和移动物体。要准确接近标号I为4、飞机标号为IIF的跑道，跑道中心线两侧距离不得超过77.5米；为了准确进入索引I为3或4的跑道，跑道中心之间的距离不得超过60米。如果跑道用于飞机起飞或降落，则不允许在上述着陆区内移动物体。在跑道中心线75米范围内，飞机指数I为3或4的仪表跑道升降机部分应调平。

　（三）仪表着陆系统场地保护区

仪器着陆系统中的导航信号可对固定设施(如建筑物和构筑物)和活动设施的着陆天线(控制站天线和滑翔机天线)附近的许多信道进行干扰(如飞机、车辆、设备等，干扰的程度取决于天线周围的一般环境、天线导航类型(I、II、M类)的特性以及干扰源的特性(尺寸、形状、材料、机动性)和位置。为了保护仪表着陆系统的信号质量，需要在仪表着陆系统中设置信号的临界敏感区。

关卡和滑翔机平台的保护标准载于航空无线电中继终端的电磁环境要求和国际民航组织航空无线电中继终端和空中导航雷达站现场规则附件10。国家和行业标准只考虑关键领域而不考虑敏感领域。民航组织的保护区列于附件10.5。国家标准将滑跃平台保护划分为A区和B区，行业标准将滑动平台的保护分为三个区域A、B和C进行保护。这两个标准保护的整个范围是统一的，但与国际民航组织附件10中规定的规范相比存在一些差异。

　总结

分析了起落架起落架起落架的力学特性，提取了起落架起落架起落架起落架起落架起落架起落架起落架起落架起落架起落架起落架起落架起落架起落架起落架起落架鉴于飞机的设计和制造不受关注，本文从民航运营的角度提出了系统的保障策略。建立一个人类干预矩阵，以便为安全建议建立一个规范性框架；减少不安全行为的风险。此外，通过评估安全建议的可行性、可接受性、经济性和有效性，确定优先次序，可以比较各种安全建议的优缺点。为了找出影响跑道外种植的主要因素，克服传统故障树的缺陷，本文根据近年来的统计数据，将故障树与贝叶斯网络相结合，对证券市场进行了实证研究。结果表明，与传统的故障树分析相比，故障树合并和贝叶斯网络具有更广泛的建模分析能力。同时，应特别注意飞机在跑道外着陆的主要风险因素，如停机坪外是否有积水、是否有回流喷流、制动盘故障和气象条件复杂等。在确定跑道侵入时，应充分考虑跑道、最终安全区、工具着陆系统保护区和进入区等约束条件。这一结论支持并丰富了国际民航组织对跑道侵入的定义。目前，该研究成果已获得中国民航总局批准。(ap-140-ca-2011-3)行政程序采纳和应用。

　参考文献

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[7]徐子晴.民航机场跑道安全风险的管理模式[J].中国航班，2019(7):1.

　致谢

经过努力，我的毕业论文终于完成。写作过程中，我遇到不少的困难，经常出现思路不清晰、资料收集困难等问题。感谢导师，他能在我遇到困难的时候给予我支持与鼓励，在我思路不清晰、思维打不开的时候，给予我悉心地教导与及时的启发。我的论文写作，从论文选题、资料收集、文章修改，凝聚着导师大量的心血与汗水。在此，我衷心感谢老师的谆谆教导与耐心培养，我将终身不忘。

在学习过程中，得到了各门课程老师的鼓励、帮助。在此，我真诚感谢培育我的各位领导、老师。感谢我的同班同学们，在他们的支持与帮助下，我的论文更加顺利完满地完成。衷心感谢大家！

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