跑道侵入原因分析和预防措施研究
摘要:本文对近十起跑道侵入典型案例进行了分析,总结归纳了跑道侵入的原因:通讯不畅、机组操作失误、管制员操作失误、车辆驾驶员因素和机场设施因素;对民航政府监管机构、空中交通管制机构、飞机制造商、飞机营运人、机场营运人、飞行员、管制员等提出了防止跑道侵入的建议措施。
2016年10月11日发生在上海虹桥机场的A330跑道侵入事件,将跑道侵入的话题推到了舆论的风口浪尖;2016的3月8日,中国民航的A319飞机在韩国青州发生跑道侵入,险些造成两机相撞,也构成一起严重事故征候。
在航空范畴,安全是一种状态,通过连续的危险识别过程和安全风险管理,将给个人造成的危险或者财产损失的可能性降低至并保持在或者低于一个可以接受水平的状态[1]。航空安全经历了技术时代、人的因素时代和组织机构时代。目前的安全管理,人们开始从系统的视角审视安全,研究和预防跑道侵入也不例外。
1. 跑道侵入定义的定义
不同国家或机构对跑道侵入的定义不同。国际民航组织(ICAO)对跑道侵入的定义是指在机场内发生的任何航空器、车辆或人员误入指定用于航空器着陆和起飞的地面保护区的事件[2]。跑道侵入可分为以下几种常见情况: a) 航空器或车辆从正在着陆的航空器的前方穿越;b) 航空器或车辆从正在起飞的航空器的前方穿越;c) 航空器或车辆穿越跑道等待位置标志;d) 航空器或车辆不能确定其所在位置而误入使用跑道;e) 由于无线电通话失误导致未按照空中交通管制指令操作;f) 航空器从尚未脱离跑道的航空器或车辆后方通过。
根据事件的严重程度,跑道侵入可能构成严重事故征候、一般事故征候或一般事件。
2.跑道侵入的风险
根据事件的严重程度,跑道侵入可能构成严重事故征候、一般事故征候或一般事件。跑道侵入是当今航空界一个重大安全问题,2016年10月11日发生在上海虹桥机场的跑道侵入事件,起飞的A320飞机从穿越跑道的A330飞机上空19米的高度飞越,险些造成两机相撞。2016年3月18日的发生在韩国青州的跑道侵入事件,落地高速滑跑的飞机紧急避让误入跑道的飞机,两机间隔只有3米。
由于跑道侵入事件的严重危害性,世界各国都非常重视跑道侵入事件的预防与研究。美国联邦航空局(FAA)将跑道侵入作为其最急需解决的问题之一,自1990年以来,先后开展了大量预防研究工作,并采用综合应用技术、改善基础设施和工作程序,控制人为错误,增加机场场面活动的错误容差等手段,来降低跑道侵入的严重性、数量和几率。
美国对国内10年的跑道侵入事件研究表明运输量的小幅增加,会导致跑道侵入的可能性呈指数增加[3]。加拿大的研究报告详细说明了运输量和侵入可能性之间的关系,并指出单条跑道模型下跑道侵入事件的数量可以根据给定的机动区航空器数量算出,如图2-1所示。根据图中二者关系趋势,跑道侵入可能性的增长大大超过了运输量的增长[4]。
图2-1 跑道侵入可能性(单跑道运行)
在国内,随着机场改扩建、多跑道运行、航空器起降次数不断增加等原因,近几年跑道侵入事件有所增加,给民航安全运营带来隐患。按照统计,中国民航的航空器起降次数从2003年的211.9万次增加到 2016年的923.8万次,2016年的起降次数是2003年的4.36倍。基于上述“跑道侵入事件数量随航空运输量呈指数级增加”这一研究结论,有理由认为我国民航跑道侵入事件的风险变得越来越大。
三、跑道侵入典型案例分析
(一)案例1:2016年10月11日,一架A330飞机在上海虹桥机场36R跑道落地后穿越36L跑道时发生跑道侵入事件。36L跑道正在起飞的A320飞机从正在穿越跑道的A330飞机的上空飞越,两机垂直间隔19米。事件的直接原因是管制员在发布A330飞机穿越跑道指令时,忘记了A320飞机的位置和动态。
(二)案例2:2016年3月18日,中国民航的一架A319飞机在韩国青州机场沿滑行道R3误入跑道, 与24R跑道落地高速滑跑的大韩航空公司的B738飞机发生冲突,B738飞机向左侧避让,两机之间最小间隔约为3米(图3-1)。
图3-1 两架飞机位置示意图
事件原因是:机组错误理解地面管制指令,在未获得塔台进入跑道许可的情况下进入跑道。管制员使用的通讯术语不规范。当A319飞机在地面请示滑行时,清州机场地面管制发布的指令是“(call sign),Runway 24R, taxi via B3”。机组在没有再次证实的情况下,理解为可以进跑道,和管制员要表达的意思不一致。按照国际民航组织规定的标准用语,准确的指令应该是“(call sign),taxi to holding point Runway 24R via B3, hold short of runway24R”。
(三)案例3:2008年4月1日,在大连机场一架B737飞机在机场开车滑行时,机组没有按照塔台的指令由A10联络道进跑道,擅自进入E联络道并且超过了跑道入口E停止线,导致与跑道上一架正在起飞滑跑的A319飞机发生严重冲突,当A319飞机的起飞速度到达86.8KTS时开始在塔台的指挥下中断起飞,飞机停止后两机前轮相距35米。事件的原因是B737机组滑错了滑行路线。
四、跑道侵入原因分析
调查数据显示,飞行员、车辆驾驶员和管制员最有可能造成跑道侵入和碰撞发生,是机场运行的最主要的风险[2]。根据EUROCONTROL 2001年的对运行人员的调查显示,30%的车辆驾驶员、20%的空中交通管制员和50%的飞行员曾涉及跑道侵入事件。FAA公布的全美2015财年的跑道侵入事件共1455起,其中飞行员违规883起(60.6%),车辆或者行人违规245起(16.8%),运行差错325起(22.3%),其它原因2起[5]。
根据中国民用航空安全信息网公布的数据, 2006年至2016年记录的发生在国内的跑道侵入事件共285起,其中飞行员原因52起(18.2% ),空中交通管制原因23起(8.1%),军方原因15起(5.3%),地面保障原因(车辆、行人、动物等)75起(26.3%),其它原因120起。285起跑道侵入事件中,严重事故征候和一般事故征候分别为8起和7起。这15起事故征候按照原因划分,地面保障原因5起,机组原因4起,空管原因3起,其它原因3起。
跑道侵入通常是由许多不同因素引起的,包括机场复杂性、穿越跑道次数、空中运输量、管制员和飞行员之间的错误通信、飞行员缺乏机场情景意识、管制员和飞行员之间的执行和判断错误等。本文仅对其中引发跑道侵入事件的主导因素进行分析。
(一)管制员与飞行员通讯不畅
管制员与飞行员或空侧车辆驾驶员之间的无线电通话失误,是跑道侵入中的常见因素,通常包括;a)使用不标准用语;b)飞行员或车辆驾驶员未能正确复诵指令;c)管制员没有确保飞行员或车辆驾驶员的复诵与发出的许可一致;d)飞行员或车辆驾驶员误解管制员的指令;e)飞行员和/或车辆驾驶员接受了发给另一航空器或车辆的许可;f)发话被干扰和部分被干扰;g)过长或复杂的通信。
案例4:世界上最严重的跑道安全事件发生于1977年3月27日,泛美航空一架波音747飞机与KLM航空的一架波音747飞机,在加纳利群岛特纳里夫的12号跑道上相撞,致使583名乘客和机组人员遇难。当时是仪表气象条件,KLM的飞机在没有获得起飞许可的情况下从12号跑道起飞,结果与滑行到同一条跑道上的泛美的飞机相撞,如图4-1所示。
图4-1特纳里夫机场跑道、滑行道示意图
西班牙政府确定的原因是:“KLM飞机本来没有获得起飞许可,但是其机组确信已经获得了起飞许可而起飞,这是由于塔台和KLM飞机之间的误解造成的。”。
(二)飞行员的操作失误
飞行员的疏忽或者没有遵照ATC指令,可能会导致跑道侵入。案例5:2001年10月8日,在意大利米兰(LIN)机场,一架塞斯纳奖状525A飞机误入跑道,与SAS航空公司的一架36R跑道起飞的MD-87飞机相撞(图4-2),118人遇难,4人受伤。
图4-2 两机相撞后的残骸
造成飞行员操作错误的原因是机组对机场缺乏整体的情景意识,滑行前机组没有对滑行路线进行预习、机组之间缺乏充分的交流,在滑行期间没有确立好工作的优先次序,没有有效的机组资源管理等。
2008年4月30日发生在大连机场的B738飞机跑道侵入严重事故征候事件就是机组滑错滑行路线,并且在第一时间没有通知塔台而造成的,险些造成两机相撞。
(三)管制员的操作失误
引起跑道侵入事件与管制员相关的行为有:
a)短时遗忘:b)间隔计算错误;c)管制员之间协调不足;d)穿越许可是由地面管制员而不是塔台管制员发出;e)对航空器或其位置识别错误;f)管制员未正确复诵另一管制员的指令;g)管制员未能确保飞行员或车辆驾驶员的复诵与发出的许可一致;h)通信错误;i)过长或复杂的指令;j)使用不标准用语;k)由于承担岗位培训工作而引起可供所在席位工作的反应时间缩短。其常见因素包括:注意力分散、工作量、经验水平、培训不足、塔台视线不够清晰、人/机界面、管制员之间移交不正确或不充分等。
案例6:2010 年11 月13 日,A320号机执行乌鲁木齐—喀什航班, A319号机执行喀什—乌鲁木齐航班,因喀什机场塔台管制员错误指挥A319进入08号跑道起飞,导致与得到落地许可使用26 号跑道进近的A320对头运行,造成两机分别采取中断起飞和复飞的紧急避让措施,构成一起运输航空严重事故征候。
案例7:1991年2月,美国USAir1493航班与Skywest 5569航班在加利福尼亚州洛杉矶国际机场24L跑道相撞,34人遇难。USA1493在24L跑道上降落,与当时在同一跑道上45号交叉口等待起飞许可的SKW5569相撞。美国国家运输安全委员会(NTSB)确定的可能的原因之一是“本场2号管制员没有保持对飞机位置的掌握,以至于发出不适当的许可,造成两架飞机相撞”。
(四)车辆驾驶员的因素
引起跑道侵入事件与车辆驾驶员相关的最常见的因素有:a)未获得进入跑道的许可;b)没有遵照ATC指令;c)向ATC报告的位置不准确;d)通信错误;e)车辆驾驶员培训不足;f)没有无线电通信设备;g)没有进行无线电通话培训;h)对机场布局缺乏了解;i)不了解机场标记牌和标志的含义;j)车辆上缺少可供参考的机场图。
案例8:2010年7月8日20:00发生在乌鲁木齐机场的车辆跑道侵入事件,造成B757飞机复飞。飞机复飞过程中的最低高度为34.7米,构成一起严重事故征候。事件的原因是,在机场不停航施工变更行车路线后,当事人驾驶车辆过程中,观察不细致,对飞行区运行环境缺乏了解,未按规定路线行车误入跑道。
(五)机场基础设施的因素
机场设计复杂或不适当都会很大程度地增加跑道侵入发生的可能性。很多研究显示,跑道侵入发生的频率与穿越跑道次数和机场布局的特点有关。常见因素包括:a)包括与跑道邻近的道路和滑行道在内的机场布局较复杂;b)平行跑道之间间距不足;c)离场滑行道与使用跑道交叉的角度不正确;d)跑道端没有避免穿越跑道的环形滑行道。e)机场表面的标记、标志和灯光不当或者机场地面自动监控设备不足。
案例9:1990年12月,美国西北航空公司NWA482航班( DC-9)与NWA299航班(B727)在底特律机场09/27跑道和3C/21C跑道交叉口附近相撞,8人遇难。当时NWA299在跑道3C上进行起飞滑跑,结果与滑行到跑道上的NWA1482相撞。
NTSB确定的可能的原因是:“机场表面的标记、标志和灯光不当;航空公司未能给航线飞行员提供适当的驾驶舱资源管理培训”。
跑道侵入问题是对航空安全的一个严重威胁,全球航空业都在为如何彻底解决这一问题而出谋划策。
(一)改善通信
很多跑道侵入事件的报告和调查显示,通信问题通常是导致跑道侵入事件的起因和影响因素。改善飞行员、管制员、车辆驾驶员等之间的通讯,是有效减少跑到侵入的有效手段。
1. 有效的交流:所有参与跑道运行的人员对所有许可和指令进行准确的接收、理解和复诵。在对任何许可/指令的全部或部分存在疑问或不确定时,应予以澄清,并随后复诵许可/指令的全部内容,以确保正确理解。
2. 标准的术语:发话的音量、速度以及无线电指令的复杂程度有时会对管制员、车辆驾驶员和/或飞行员造成困难,当使用的语言不是这些人的母语时尤其如此。与不使用母语的过站机组联络时,口语化的表达更容易造成误解。使用ICAO标准的用语和发音是提高运行安全水平的关键,是避免误解通话意图和缩短通话时间的基础。
3. 良好的前景意识:按照ICAO陆空无线电通信语言要求进行通话有助于参与跑道运行的人员建立和保持良好的情景意识。
4. 同一波道:建议有关跑道运行(着陆、离港、航空器穿越、车辆穿越、检查跑道等)的所有通信都使用同一VHF波道,以便相互了解其位置。
5. 完整的呼号:对于在跑道或跑道附近运行的所有交通类型,使用其完整呼号,避免指向错误。
(二)对航空公司的建议
1. 航空器运营人必须认识到跑道侵入对航空安全的影响,将跑到侵入的风险提到议事日程上进行防范。
2. 就机场标志、标记牌和灯光系统等进行培训。
3. 规范滑行程序并检查其执行情况,明确穿越跑道前要获得明确的许可,强调滑行过程“清洁”驾驶舱理念。
4. 对跑道侵入进行案例教学、地面和模拟机培训。
5. 加强飞行员的培训和安全教育。
(三)对空中管制单位和管制员的建议措施
1. 当跑道有临时障碍物时,管制员应当坚持在工作台上用清晰明确的方法予以指示。
2. 管制员应在航空器滑行前选择恰当的时机向其发布航路管制许可。
3. 确保ATC程序包含要求发布在任何跑道外等待的指令中含有跑道编号的规定。
4. 制定和使用标准的滑行路线,以便尽可能地防止飞行员可能发生的混淆。
5. 为降低飞行员的工作负担和防止潜在的混淆,在可行的情况下,可使用渐进式的滑行指令。渐进式的滑行指令不得有可以穿越跑道的暗示。
6. 如果航空器进入跑道后,在跑道上的等待时间将超过90秒时,则不要向其发布进入跑道的许可。
(五)对机场运营人的建议措施
1. 机场的营运人应参照安全管理体系的要求,对跑道侵入的风险和防范持续关注。
2. 对可能造成飞行员和车辆驾驶员误入跑道的自然条件进行改善。例如:优化使用环形滑行道避免穿越跑道,跑道/滑行道的布局简单有序等。
3. 实施与跑道相关的维护项目,如:标志、灯光、标记牌。保证标志、标记牌在任何条件下保持清晰可见、齐全和意义明确。
4. 在机场施工和维护期间,保证有关临时施工区域的信息得到充分发布。
5. 改善基础设施,减少野生动物进入跑到保护区域。
6. 引进先进的设备。例如跑道状态灯,它由跑道进入灯(图6-1)和起飞等待灯(图6-2)组成时,跑道状态灯会告诉飞行员和车辆驾驶员停下来。当其他交通工具使得进入、穿越跑道,或开始从跑道上起飞存在危险时,嵌入在跑道和滑行道道面的跑道状态灯会自动变成红色。该灯可提供直接、迅速的警告,并且不需要管制员进行输入干预。
图6-1 跑道进入灯示意图
图6-2 跑道起飞等待灯示意图
(六) 对飞机制造商和政府监管机构的建议
1. 飞机制造商应该不断完善飞机设备,在飞机滑行期间为机组提供完善的地图显示(例如:EFB的地图显示功能)或者发生可能的跑道侵入时,给机组提供警告(例如:SMART RUNWAY SYSTEM)。
2. 政府监管机构应该加大对跑道侵入的研究和预警,鼓励科研机构立项研究,不断完善防止跑道侵入的指导性文件。加大对跑道侵入危险源的识别和管控,对机场营运人、航空器的营运人、空中交通管制、飞行员、管制员、车辆司机出台相关要求或者建议措施。安全监管部门提供与跑道侵入相关的警示教育的素材。
结束语
跑道侵入是一种严重影响机场安全、容易导致灾难性碰撞和人员伤亡的不安全事件。随着我国航空运输量的不断增长,跑道侵入的可能性和风险也越来越大,因此,通过了解其危害性,分析发生的原因并研究预防措施,对促进我国民航健康、持续、快速发展具有积极的意义。(周易之 中国南方航空集团有限公司)
参考文献
[1] 安全管理手册(第二版).国际民航组织. ICAO DOC 9859.2009
[2] 防止跑道侵入手册.国际民航组织. ICAO DOC 9870.2006
[3] Lincoln Lounsbury. Why a Little More Traffic Makes a Lot More Runway Incursions. Airline Pilot, 1999.5
[4] 预防跑道侵入.世界民航安全信息.2007,(9)
[5] 跑道安全研究动态.2016.1