开发一种跑道入侵贝叶斯置信网络模型

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摘 要：跑道入侵一直是民航机场运行中需要注意的关键问题。通过分析跑道入侵的致因因素，构建一种系统级的跑道入侵贝叶斯置信网络（BBN）模型。BBN模型旨在减少RI事件的发生频率，并改善跑道安全。

关键词：跑道入侵；致因因素；BBN

引言

跑道安全的一个重要组成部分是跑道入侵事件（RI）。最近NASA关于无塔台机场的一项研究表示[1] ，跑道入侵事件的数量正逐渐增加，半数为中等、高等、严重事件。FAA建成一个通用跑道入侵事件模型初始结构。这种跑道入侵事件模型使跑道入侵的致因因素研究和评估的有效性有所提高。通用跑道入侵事件模型已被用于一个贝叶斯置信网络（BBN）[2] 。

1 模型描述

1.1 BBN模型的组成

典型的BBN由模型的结构和模型内容构成。模型结构由一组相关的定义、以及节点名称、节点状态、每个节点定义的状态顺序、拓扑连接线。模型内容由边界和条件概率表（CPT）构成。

1.2 构建BBN模型

FAA对跑道入侵进行了原因分类，分别是管制员运行差错、飞行员运行差错、车辆/行人运行差错。从这三个角度入手，分析跑道入侵的致因因素。将这三个因素作为主要节点，每个节点有很多其他颜色的节点和箭头指向这三个主要节点。同样地，这三个主要节点由链接箭头指向节点“初级错误状态”。

2 跑道入侵BBN模型节点

2.1 管制员运行差错

管制员运行差错：管制员、飞行员、驾驶员三方面差错都包含人为因素的问题。

ATC人为因素问题包含以下三点：ATC 认证培训问题、ATC工作培训问题、ATC生理/心理状态。

自动化交互问题（ATC）：自动化交互是ATC运行中一类问题。

异常交通流或复杂性：如果平均交通量很高，可能会导致管制员或飞行员的工作负荷显著增加。

人员或程序问题：人员编制或工作负荷管理不适合的情况是一类问题，或非标准化的ATC程序。

2.2 飞行员差错

飞行员人为因素问题：飞行员认证培训问题、飞行员工作培训问题、飞行员生理/心理状态。

不正确驾驶：飞行员操作飞机的正确性、飞行操作说明书以外的文件正确性，是造成跑道入侵的一类问题。

自动化交互问题（飞行员）：自动化交互是一类问题。

2.3 车辆行人差错差

驾驶员培训：车辆驾驶员培训是一类问题。

2.4 机场问题

机场布局：机场布局可能包括潜在的混乱元素，如平行跑道（间距小于1000英尺），跑道相交、平行滑行道位于跑道附近，多条滑行道穿越跑道。

标记、标志和灯光：标记、标志和灯光等固定设备有缺陷的话，在恶劣天气条件下显得尤为严重。

机场建设或跑道/滑行道关闭：机场建设或跑道/滑行道关闭是一类问题。

污染控制：污染控制，一般与雨、雪或冰有关。

2.5 通讯问题

通讯内容问题：通讯内容完整性、正确性、及时性或通讯信息的复杂性是一类问题。包括缺乏所需使用的呼号、信息未在适当的时候传送，延迟等。

通讯硬件问题：通讯传输是一类问题。可能发生在通讯系统未正常期运作时，包括阻塞、部分信息混淆、硬件限制、故障或耳机插孔错误连接。

2.6 其他重要节点

主要错误状态：主要错误来源于管制员、飞行员或其他。

碰撞场景：最常见的场景是在飞机起飞或着陆前，前方发生另一航空器穿越的情况。

反应时间：短期（小于8s）和长期（大于9s）。

最终跑道入侵事件严重程度：跑道入侵事件严重程度由FAA报告，包括影响因素和缓解方法。

3 跑道入侵BBN模型

构建的跑道入侵BBN模型如图1所示。

4 结术语

构建跑道入侵BBN模型，在跑道入侵研究方面可帮助分析跑道入侵致因因素，进一步计算各个因素发生的频率，以及分析事件严重度，从而帮助专家制定预防及缓解措施，降低跑道入侵发生率。

参考文献

[1] Runway Transgressions at Non-Towered and Tower Closed Airports， NASA Aviation Safety Reporting System （ASRS）， July 2003.

[2] Second Workshop on the Investigation and Reporting of Incidents and Accidents， IRIA 2003， NASA/CP-2003-212642，September 2003.