基于ANP和SPA的民航飞行员安全能力评价

飞行员安全能力是飞行员排班、机组搭配、掌握飞行员安全状态的重要依据,为客观、准确地对飞行员安全能力进行评价,对安全管理能力内涵进行了界定,找到了评价飞行员安全能力的4个二级指标,共17个三级指标。后来用网络层次分析法(ANP)对各影响因素的影响力进行排序,确定了指标的综合权重。综合考虑飞行员安全能力各影响因素之间的不确定性、模糊性,采用集对分析方法(SPA)进行评价。最后将集对分析法和网络层次分析结合构建的评价模型运用于某航空公司飞行员安全能力评价,结果与实际情况基本一致,说明了该方法的有效性。     

基于ACE-BN的通勤飞行事故/事件诱因分析

为降低我国通用航空短途运输运行安全风险,提出一种基于平均因果效应(ACE)和贝叶斯网络(BN)的事故/事件诱因分析方法。首先,分析102起美国通勤飞行事故/事件,共识别出7类19种诱因;然后,引入ACE公式确定节点的优先次序,使用K2算法构建BN结构,并采用最大期望(EM)算法进行网络参数学习,建立通勤飞行事故/事件诱因分析模型;最后,对各诱因的概率进行排序并分析诱因间的敏感性。结果表明：机组经验不足导致的事故/事件发生概率最高;机械设备情况容易受到雨雪等恶劣天气的影响;天气因素和监管因素对机组因素表现出较高的敏感性,其中,恶劣的天气会影响机翼等机械设备的正常运转,进而影响飞行员对于飞机的操作,技术和安全培训不到位会影响飞行员和管制人员的专业水平及经验技能。     

基于AM-LSTM的飞行区航空器滑行轨迹预测与冲突识别

为解决航空器点源定位难以有效预测而引发冲突风险愈来愈多的问题,构建基于注意力机制(AM)和长短期记忆网络(LSTM)的时间序列轨迹预测模型AM-LSTM,预测未来短时间内飞行区航空器的瞬时点源位置;在此基础上,根据航空器型号和滑行航向对其进行轮廓扩展,以航空器速度作为安全距离权重,通过射线法实现轮廓冲突的判定;并以乌鲁木齐地窝堡机场为例进行验证,利用训练完成的轨迹预测模型预测飞行区航空器滑行轨迹,以识别航空器轮廓间的滑行冲突。结果表明：AM-LSTM预测模型能够准确预测飞行区航空器运动轨迹。未来3 s内轨迹位置预测的平均位移误差为1.05 m,轨迹点位置预测精准性可达94.37%,故能在轨迹预测的基础上精确识别滑行冲突风险,有利于保障飞行区的安全运行。     

飞行员人因可靠性定量预测

为有效预测飞行员的人因可靠性,以保障飞行安全,基于认知可靠性与失误分析法(CREAM)的扩展法,建立飞行员人因可靠性定量预测模型。依据飞行员的任务特点,调整认知行为及认知功能。通过优化共同绩效条件(CPC)因子水平等级,并增加新的因子,改进CPC因子依赖规则,用于修正因子的初始评估结果,解决扩展法未考虑因子间关系的问题,从而完成模型的建立。利用回看分析法验证模型的有效性,采用所建立的模型和扩展法分别对已发生的飞行案例进行预测,并与实际发生结果对比分析。结果表明,与扩展法相比,采用飞行员定量预测模型得到的预测结果与案例发生结果所反映的控制模式更为匹配。     

如何预防飞行过程中的不安全因素

民航飞机的运行过程大致分为起飞、爬升、巡航、航路下降、进近、着陆6个阶段。飞机起飞爬升和进近着陆是飞行事故的高发阶段。笔者分析了飞行各阶段的危险源,尤其将起飞爬升和进近着陆两个阶段作为主要研究内容;指出了飞行各阶段的关键操作技术及原理;提出了起飞可能面临多种危险,给出了起飞前机组风险意识检查单,并列出了国际飞行安全基金会(FSF,FlightSafetyFoundation)提出的进近着陆风险意识检查单;运用机组资源管理工具使飞行员树立安全风险意识,从而达到降低飞行事故率,提高飞行安全水平的目的。     

面向特情的航线飞行员视觉注意分配研究

为降低飞行中人因事件的发生比例，保障飞行安全，面向进近过程中飞机发动机火警处置任务，开展模拟飞行试验，探究飞行特情中飞行员视觉注意分配情况；记录被试在4个兴趣区域(AOI)的5项视觉注意分配指标，同时，记录试验中被试的决策行为和飞行绩效指标；结果显示，火警发生前后，飞行员被试在主飞行显示器(PFD,即AOI 2)上的5个视觉注意分配指标均显著高于其他AOI;在火警前阶段，被试在主火警灯(即AOI 1)的注视点数(FC)、注视时间(FT)、FC占比(PFC)、FT占比(PFT)和平均注视时间(AFD)值显著低于导航显示器(ND,即AOI 3)和发动机显示和机组警告系统(EICAS,即AOI 4),而在火警阶段，AOI 1的FC、FT、PFC和PFT显著高于AOI 4;机长组被试在PFD上的FC、FT、PFC和PFT显著低于副驾驶组；机长组更多选择落地后执行火警记忆项目。研究结果表明：飞行特情中，飞行员的视觉注意分配仍服从驾驶—导航—交流—系统管理任务优先规则；主火警灯故障会对飞行员的注意分配造成干扰；飞行经验可以改善飞行员的视觉注意分配。     

基于16PF的民航飞行员人格特征及心理健康研究

为研究适合民航飞行员的人格结构模型及心理健康状态,选用卡特尔16种个性因素问卷(16PF)和症状自评量表(SCL-90)对飞行员进行综合测试,调查分析其稳定的个性特征和其近期的心理健康状况;选用SPSS中的因素分析方法进行数据分析研究,并以"大五"人格模型为理论指导,研究民航飞行员群体的人格特征模型;通过Pearson相关性分析,研究16PF中的次级因素与SCL-90中症状因子之间的相关性,并进行对比性分析,研究基于16PF测试的人格特征模型和心理健康状况对民航飞行员的综合评估,为飞行员的心理选拔和定期训练提供科学指导。     

核电厂运行阶段安全文化评价指标体系研究

为培育良好的核电厂运行阶段安全文化,通过分析核电厂运行特征,总结已有的核安全文化评价指标体系和评价模型,构建核电厂运行阶段安全文化评价指标体系,划分为价值观、行为、系统和环境4个层次,并细分出13个二级指标和61个三级指标;在此基础上,考虑到指标之间的非独立性和可能存在的相互影响关系,提出一种基于决策试验和评价实验法(DEMATEL)以及网络层次分析法(ANP)相结合的综合方法,确定指标体系的权重。结果表明：该方法结合调研数据,可得到核安全文化评价指标权重,并甄别出改善核安全文化的关键在于决策层的安全意识、以身作则等指标,为核电厂运行阶段安全文化的培育提供指导。     

基于SR-CM的公务航空运行安全风险评估

为了对公务航空进行有效的安全风险管控,基于公务航空运行特点,构建基于Spearman秩相关系数-云模型(SR-CM)的公务航空运行安全风险评估模型.通过对近8年国内外公务航空事故事件进行分析整理统计,建立基于人-机-环-管系统的安全风险指标体系;针对单一赋权造成的随机性和模糊性,构建Spearman秩相关系数(SRCC)组合赋权模型,结合云模型(CM),将定性指标定量化进行安全风险评估.最后运用SR-CM模型对A公务航空公司进行试点验证,计算该公务航空公司的安全风险等级与安全风险等级标准之间的隶属度.结果表明,该公务航空公司安全风险评语云涉及从低风险到较高风险,并且与一般风险相似度最大,确定该公务航空公司的安全风险等级为一般风险.     

民航飞行安全文化建设探析

民航安全文化在保障民航运行安全中发挥着重要作用。民航飞行员作为飞机的直接操纵者,对飞行安全起到决定性作用。但是,近年来由于机组原因或其他因素诱发但机组处理不当所导致的飞行事故(征候)时有发生。因此,探讨建立民航飞行安全文化,大力弘扬和践行“当代民航精神”,以“敬畏生命、敬畏规章、敬畏职责”为人文内核,让每一名飞行员都树立起“我要安全”的安全价值观,实现高层次的主动飞行安全十分必要。     

CPT评估长航线飞行员警觉度的稳定性研究

为探讨飞行运行环境中使用持续绩效测试(Continuous Performance Test, CPT)监测长航线飞行员警觉度的稳定性，并确定其实时评估警觉度的准确性，进而为新冠肺炎疫情期间国内航空公司开展疲劳风险管理系统(Fatigue Risk Management System, FRMS)建设过程中疲劳数据采集的科学化提供支持，收集了24名在校男大学生与62名长航线飞行员CPT测试数据。通过分析错分与漏分概率、击中反应时与标准差的组内相关系数(Intra-class Correlation Coefficient,I_CC)、最小可检测变化(Minimal Detectable Change,C_MD)等14个指标探讨CPT在飞行员警觉度评估中的相对信度与绝对信度。研究表明：CPT在监测飞行员警觉度变化方面的相对信度尚需提升，但绝对信度良好，对选择性注意、持续性警觉、阶段性警觉和持续注意力的变化较为敏感，在长航线飞行运行环境中监测飞行员警觉度具有良好的稳定性。     

组织因素对飞行员不安全行为的干预策略研究

为了对飞行员的不安全行为进行科学有效的管理,挖掘组织因素带来的深层影响,防止因飞行员不安全行为造成的不安全事件发生,运用系统动力学方法,构建组织因素对飞行员不安全行为的干预策略模型。以S航空公司为研究对象,通过调节组织因素中的飞行技术训练力度和奖惩力度等变量,制定不同的干预策略,运用VENSIM软件模拟不同干预策略的干预结果。研究结果表明:飞行员不安全行为的最佳干预策略组合为安全记录考核奖励程度、副驾驶转正/机长升职力度、监管力度、罚款力度、飞行技术训练强度的组合,到2020年实现不安全行为数量平均降低26%,在2020年改变干预策略数值,到2030年实现不安全行为数量平均降低54%。     

基于RS-ANN的通风系统可靠性预警系统

系统可靠性预警是度量系统运行状态偏离可靠性指标界线的强弱程度,确定预警等级和做出决策警示的过程。笔者在对目前国内外有关系统预警方法的分析比较基础上,针对矿井通风系统可靠性运行的实际状况,应用了粗糙集(RS)理论和神经网络(ANN)技术,提出了一种基于粗糙集神经网络(RSANN)的矿井通风系统可靠性预警方法:首先,建立了一套适合于矿井通风系统可靠性的预警指标体系;然后,利用人工神经网络与粗糙集理论的优势互补,以粗糙集作为前置处理系统优化指标结构,构建了基于RSANN的通风系统可靠性预警仿真模型,并应用该模型进行了实例验证。其结果表明,该模型的仿真结论与基于ANN的结论十分吻合,训练效率提高了667倍。     

基于遗传算法的支持向量机预测有机物自燃点的研究

根据定量构效关系(QSPR)原理,研究自燃点(AIT)与其分子结构间的内在定量关系。以265种有机化合物作为样本集,随机选择238种作为训练集,27种作为测试集,用遗传算法(GA)进行变量选择,分别建立多元线性回归(MLR)模型和支持向量机(SVM)模型研究有机物的自燃点与其分子结构间的关系。通过分析,发现造成模型预测效果不佳的原因是试验数据本身存在问题。通过对2个模型的比较,结果为GA-SVM模型明显优于GA-MLR模型,说明自燃点与其分子结构间具有很强的非线性关系。     

基于多生理信号的飞行警戒疲劳检测

为预防事故发生,保障飞行安全,提出一种基于多生理信号和支持向量机(SVM)的飞行警戒疲劳检测方法,识别飞行员飞行警戒中的疲劳状态。首先,研究疲劳评价与检测方法,并基于自主开发的飞行警戒测试系统与多导生物反馈仪和眼动仪搭建试验平台;然后,采集飞行警戒作业中的心电、眼动、呼吸等多生理信号和主观疲劳自评值;再次,通过配对样本的非参数检验,提取敏感生理指标,并以此作为特征向量,通过机器学习训练,构建基于多生理信号和SVM的疲劳检测模型;最后,依据受试者工作特征(ROC)曲线和模型准确率,对比分析各疲劳检测模型的效果。结果表明：在飞行警戒疲劳状态下,作业者的多项生理指标均有显著变化;心电、眼动和呼吸等多生理信号融合较单一信号的疲劳检测效果好,其ROC曲线下面积为0.802。基于高斯径向基核函数(RBF)构建的疲劳检测模型训练及预测准确率可达93%和87.50%。基于多生理信号和SVM方法可以实现对飞行警戒疲劳状态的检测。     

飞行员的注意分配能力与其安全绩效的关系

为探究飞行员注意分配能力与其安全绩效变化趋势间的关系,以206名飞行员的心理选拔笔试记录和入职以来的飞机快速存取记录器(QAR)数据记录为样本,运用多层线性模型方法构建飞行员安全绩效水平预测评估模型。研究结果表明:注意分配能力是飞行员安全绩效水平存在差异的重要因素之一,注意分配能力较强的飞行员在入职0～1年中安全绩效水平也较高;注意分配能力的高低会导致飞行员在入职1～4年中安全绩效水平变化趋势发生显著个体差异,注意分配能力对飞行员安全绩效下降速率具有显著负向影响关系,即飞行员的注意分配能力越强,越可以抑制安全绩效水平的下降。     

两类新型神经网络及其在安全评价中的应用

详细讨论小波神经网络(WNN)和模糊神经网络(FNN)的构造以及训练学习过程,并针对安全评价问题分别完成算例。典型算例表明:小波神经网络具有很好的逼近与映射能力,并且有很强的泛化能力;模糊神经网络将模糊数学与人工神经网络相互融合起来,有效提升了系统的智能功能。两类新型神经网络使得人-机-环境系统工程中的许多安全评价问题有了更广泛的量化工具,并具有安全评价的量化较准确的特点。     

基于ANN耦合遗传算法的爆破方案选择方法

为预防露天矿爆破引起的事故,基于安全和经济方面的考虑,对露天矿爆破方案进行优化选择,提出将人工神经网络(ANN)模型与遗传算法(GA)相耦合,从而进行爆破方案优化。研究露天矿爆破可能引起的2种主要危害形式:超爆和飞石,进而确定超爆深度和飞石距离为爆破方案的被优化目标参数。另一方面,炮眼深、间距、装药深度、阻塞深度、单位炸药消耗量和钻孔率对超爆深度和飞石距离的影响是复杂的、非线性的,因而将其作为爆破方案的影响参数。分别用影响参数和目标参数作为ANN的输入值和输出值加以训练,训练后的ANN数据作为GA的适应度函数进行方案优化。结果表明:可找到符合工程实例数据的爆破方案集合,借助Pareto图,可得到相关参数的值最小(超瀑深度为0.6999m,飞石距离为27.3386m)的最优爆破方案。     

基于BP神经网络的海军飞行员人为差错安全影响评估

为了更客观合理地对海军飞行员人为差错安全影响进行评估,提出了一套基于BP神经网络的海军飞行员人为差错安全影响评估方法。首先,根据"人为错误因素"模型并结合海军航空兵飞行员人为因素事故案例建立海军飞行员人为差错安全影响评估指标体系;然后,依据该指标体系构建了基于BP神经网络的人为差错飞行安全影响评估模型;最后,以海军航空兵历年人为因素事故统计数据为训练样本对BP神经网络安全影响模型进行训练,并利用该模型对部分数据进行飞行安全影响评估测试。结果表明,评估结果符合实际情况,该方法可对海军航空兵飞行员人为差错安全影响进行评估。     

基于DEMATEL方法的海运行为形成因子影响关系分析

为揭示并量化海运人因可靠性分析(HRA)中行为形成因子(PSF)间复杂的影响关系,采用DEMATEL方法对航海人员值班任务中9个PSF的依赖关系进行建模和分析,并验证该方法的有效性。结果表明:船上组织的完善程度、驾驶台班组成员的合作质量、可用时间等PSF在系统中的作用大;船上组织的完善程度、人机界面(MMI)与运行支持的完善性、值班区间以及培训和准备的充分性4个PSF为原因因素,驾驶台班组成员的合作质量、同时出现的目标任务数量、可用时间、船上工作及船舶航行条件和操作规程/计划的可用性5个PSF为结果因素。安全管理人员应针对作用大或原因因素中的PSF制定安全管理措施,改善情景环境,提高人因可靠性。