论飞行安全中情景意识的重要性
1背景
保证安全绝对不是一句口号而已,它承载着太多太多。一个国家的民航事业、一个航空公司运营状态,飞行安全是衡量其主要的评价指标。近年来航空飞行事故的统计结果表明,人为差错相关航空事故占约70%。自2010年8月24日以来,中国民航运输实现持续安全飞行,创造了历史上最好的安全记录。多年来,民航行业得到迅猛发展,但“民航安全无小事”,近年来国内外出现的多起民航安全事故、事件无不引起人们的关注。“安全第一”看似简单的一句话却道出了民航人的心声——保证每一个航班起落安妥也就成为了飞行员的第一责任。
2研究意义
苍穹没有避风港,飞行是勇敢者的事业。民航这座大厦是靠着扎实的三基建设起来;靠着背后日复一日的专业训练、成百上千次的起飞降落和专业知识积累而来。《中国机长》影片中呈现的那种专业精神和创造出的奇迹,震撼我们的心灵,让我们感受到虽然那蓝天之上充满未知,但我们有你们,有你们的临危不惧,你们的坚持,给予了我们安全。玻璃破裂的那一刻,温度骤降至零下 40 度、座舱释压供氧不足,情景意识发挥了至关重要的作用。
那么为何我们要深入挖据数据,研究情景意识的重要性呢?因为在多年不安全事件中,飞行员驾驶舱情景意识较差或者丧失引起的人为差错数据较多。因此我们要尽力找出影响飞行员情景意识的因素并加强对机组成员的培训,提高飞行员的情景意识水平,使他们在飞行全过程中进行更高效、更安全的操纵,我们就能够最大限度地预防飞行事故的发生。
3高风险事件类型分析
可控飞行撞地(CFIT)是指一架适航的飞机,在飞行员控制之下,与地面、障碍物或者水面发生相撞的事故,而飞行员却对将要发生的相撞事先毫无察觉。那么飞机在飞行员的控制下、本应安全飞行的飞机却突然撞到了地面或障碍物上,这似乎有点不可思议。
一架B757在西宁机场进近过程中,触发PULL UP警告后紧急拉升,发生一起可控飞行撞地(CFIT)的不安全事件。不难发现飞行机组在进近过程中部分失去对飞机的位置、高度、速度的控制,从而引起近地警告,不可否认夜航、非精密进近等诸多因素影响着机组的精力,但是飞行员失去了对飞机位置的直接掌控,就意味着丧失了进近过程中的情景意识,丧失了对飞机的掌控和对安全的把握,因此引发近地拉升警告。
全球高风险事件之一的CFIT最主要的发生原因是飞行员丧失情景意识导致,并且据统计,大量的CFIT事故是由于丧失了与地形相关的垂直情景意识或水平的情景意识造成的。一旦飞行员脑海中对他们当时在哪儿,即将在哪儿的图像减弱,就会危及安全。这在离地高度不可避免地减少的飞行阶段(如进近时)尤为重要。由此可见,保持良好情景意识对飞行安全意义深远。
4影响情景意识的重要因素
影响航空安全最重要的因素是飞行员,飞行员的精神状态对整个机组情景意识水平产生决定性影响,因此提高飞行员的情景意识水平是基础,找出影响飞行员情景意识水平的因素是关键。飞行机组的情景意识水平在飞行中会受到很多因素影响,其中包括:机组资源管理(CRM)技能、飞行经验和训练水平、身体健康状况和态度、空间定向能力、机组使用非标准术语、不遵守程序、疲劳、幻觉;空中交通管制(ATC)提供了错误的高度/航向指引;天气、组织问题、不明确的航空图、非最佳进近程序设计等。
4.1飞行经验—数据显示,经验丰富、技术娴熟的飞行员,情景意识高。经验丰富的飞行员与飞行经验少的飞行员相比较,在一些简单的飞行情景中没有明显的区别,但是在一些恶劣且复杂多变的天气条件下,或者出现工作负荷很高的情景中,经验丰富的飞行员能够保持较高的情景意识。
4.2相关知识—丰富的专业理论知识是在飞行中保持良好情景意识的基础。有人做过这样的研究,在进入某种特殊的飞行之前,事先学习有关的知识,跟没有事先学习的两组飞行员进行对比发现,航前准备工作做得好,提前学习的情景意识比没有做航前准备或者没有做好的机组更高。现代飞机技术越来越先进,各种机载设备的投入使用要求飞行机组必须对所飞机型的各个系统了如指掌,要经过更多的专业训练。
4.3高工作负荷的情景—飞行是一个不断变化的过程,飞行机组所承担的任务数也在不断变化。人的注意有容量的限制,飞行员在高工作负荷下最容易遗漏某些飞行信息,因此飞行员的注意力在高工作负荷下将面临严峻的挑战。
4.4飞行作风—严谨的飞行作风能保证每一班飞行安全,不仅仅是完成了一项工作而已,它更代表着一份责任。安全快速的运送每一个旅客到达目的地,是对自己、对家人、对公司、乃至中国民航业的一份责任。要坚决杜绝飞行中存有侥幸取胜心理,减少错、忘、漏,对飞行信息和飞行动态要全面掌握。
4.5飞行疲劳—飞行疲劳会导致飞行机组在驾驶舱中的感知、认知和手控能力下降,不能对驾驶舱信息资源进行有效地综合判断和利用;多项控制和决断能力下降将使飞行员的情景意识逐步降低,直至最后丧失情景意识,从而导致飞行事故。
4.6已经形成的习惯和主观的态度—一个训练有素的机组,已经形成一整套复杂的习惯式的行为方式。这些习惯是完成飞行任务所必需的。但有时会干扰飞行员的正确判断。这种情况一般发生在机组所熟悉的机场、航线、程序中,因为很熟悉,所以根据经验,降低对当前情况变化的警觉,即降低了情景意识。
4.7缺乏交流和正确配合—有研究表明,由于机组配合和交流不良导致情景意识降低的数量排在高工作负荷的之后。常见的情景是,机组成员同时专注与某项任务而无人观察座舱外的交通情况;或者是机组成员缺乏有效的交流,机长不能有效地从机组成员身上获得有用的信息。
在以上所列各种情景中,如果机组人员没有合理的措施往往导致错误判断、错误决策甚至诱发飞行事故。更为可怕的是,各条件往往同时发生,比如在进近中飞行员往往有较高的工作负荷,而此时飞行员又常常处于疲劳状况之中。这样更增加了情景意识降低的可能性。
5结合数据采集情景意识分析研究
5.1情景意识研究现状
目前研究普遍特点是采用情景意识信息加工模型或作者自己提出的分类方法对航空事故或事故征候进行定性与定量相结合的分析,我们将情景意识作为一个完整的系统看待,分析丧失情景意识与各种不安全行为在事故或事故征候中所占的比例或分析丧失情景意识与各种影响因素之间的内在关联性。
从航空领域的概念来看,通过情景意识可以把飞行员的能力,经验,目标驱动行为,信息环境,资源约束及其它们之间的相互关系有机地联系在一起。飞行关键阶段,一秒钟可能发生很多事情,因此情景意识中的一秒都很可贵,稍纵即失,难以再现。比如,在起动发动机时,其程序和内含的情景是:1、关闭组件电门(目的是将有限的APU引气仅供给发动机起动,以保证足够压力);2、起动电门地面位(作用是以便在起动手柄慢车位时点火);3、起动手柄慢车位(作用是通过EEC接通点火系统、打开翼梁燃油关断活门、打开燃油关断活门);如果这时温度不上升,观察燃油流量没有,观察燃油控制面板上的两个或一个燃油关断活门灯保持亮,此时可判断为不供油,等记时10秒时间到,执行中止起动程序。有了这种清楚的内在原理情景,做动作、喊话就有极强的目的性,每一动作的前面和后面也就隐含了你预想的和已见的两幅情景意识画面。两幅画若相同则继续连动、层层推进。若不同则迅速检查,作出判断。在此过程中串联了情景意识的分析原理,这也达到了分析研究的目的。
5.2数据的采集与统计
Endsley于2000年明确地提出了人对环境中相关成分的感知是形成情景意识的基础,并将情景意识分为以下三个过程:1.对正在发生的事情(1级的感知); 2.关于什么是知觉(2级的理解);3.关于什么是理解为超前思考(3级预测)
Endsley通过信息加工模型对情景意识相关影响因素进行互通式作用,这种研究在不安全事件中进行应用发现,涉及人为差错的飞行事故占71%,这71%的差错中涉及情景意识错误81%。该模型研究表明,情景意识与不断演变的情境有关,而且飞行机组与动态影响的情景意识内容不同于长时记忆中的静态知识。强调环境中动态变化因素影响的SA属于知觉的范畴,在这个阶段,飞行员接收必要的信息,并且对信息做出正确的解释过程。知觉与人本身的知识、经验,知觉对象呈现的背景、知觉主体的期望和需要有关。通过Endsley模型中的三层模型理论以及感知模型对相关情景意识的航空事故及事故征候案例做出定性与定量相结合的分析和统计,得到以下分析统计结果。
不安全事件、征候和事故大都是飞行员在一种非意料情况发生后,顾此失彼、情景意识缺失造成的。自我意识中的飞机性能、状态和轨迹因素;环境意识中的外界天气、地理和管制因素,标准程序意识;驾驶舱资源管理意识;原则意识;等等都是完整情景意识的内容。在一些不安全事件调查中可以发现,飞行员在发生一个意外事件后,他对自己想关注的因素会保持非常高度的清醒,反是忽略甚至丢掉了一些更需要同样保持的认知和意识,从而导致最后直接触发安全的恰恰是这些被忽略的情景出现漏洞,而起初的意外事件只是成了一个诱因,这是一个很耐人寻味的现象。他的大量存在,说明综合的情景意识缺一不可。
深入的思考并将模型深入剖析与事故或事故征候中的因子相关联,可以发现情景意识其实就是一种触情生景的反应能力,只是掌握了大量的知识还是不够的,大家在初始的飞行道路上都会遇到“拍脑门的情况”。在某一个非常见事件中,你一直没有意识到还有另一个程序、动作需要做,还有另一个注意力需要给出,当机长提醒时才如梦初醒——边拍脑门,边叹气:这个道理我明白啊,可我怎么却没有想到做到呢?从“知道”到“做到” 看似咫尺之遥,却是两重境界。
在飞行过程中能有机地将情景意识的内在机理处理好,是保证飞行安全的重中之重。因此将脑中的每一个相关画面有效地衔接是培养部分情景意识行之有效的办法。比如,一些飞行员对风等外界影响因素反应不强烈,没有这方面的情景意识,尤其是仪表刚转换成目视后,发现方向位置偏了,就一个大坡度压上,完全忘记了自身的单发状况和外界的大侧风影响,再加上改出时机晚,等改平时飞机早已偏于下风方向,再想修正,一切为时已晚。之所以考虑不到风的影响,之所以吃亏,是因为你从来没有仔细想过:飞机是在气团中,随风而动的,风是飞机的载体,若是静风条件,那你若在泳池漫游,那是指哪到哪。然而风随地动,生生不息,搏击长空,你又有几次能遇到静风、CAVOK的慈悲天气,所以你就应随时都要想象自己如在波涛汹涌的大海中劈涛斩浪,要望风行帆,见风驶舵,“斜取”目的地。
有人对ASRS的报告进行研究表明,在与情景意识相关的事故征候的报告中,大部分事故征候的发生是与某个机组成员(机长或者是副驾驶)一个人的情景意识降低有关系,而只有少部分是因为所有机组成员的情景意识都发生了降低。可见采取有效的措施,促进机组成员之间的情景意识的相互作用十分重要。
6研究后续应用
6.1选拔
飞行员在对情景意识的发觉、保持和恢复状态等方面确实存在很大的差异,人为因素中情景意识因素的基础分析是很有必要的,尤其是基于因素建立科学合理的指标体系用于飞行员选拔有潜在规避隐患的价值。
6.2训练
通常保持高水平的情景意识一方面需要通过系统设计,另一方面也需要通过模拟机对飞行人员增强重复性训练。指标既有了适用于飞行员对环境、任务、系统的准确的训练模型,又可以锻炼飞行员的协作与交流能力,以达到保持高水平的情景意识。显然,情景意识预警指标体系的建立对训练内容、方式及效果评估的研究,起到了推动作用,这样更有利于航空公司和飞行学院等选拔和训练机构开展SA训练。(作者:高静)