авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 |

Метод прогнозирования и предупреждения авиационных происшествий на основе анализа дерева факторов опасности

-- [ Страница 1 ] --

На правах рукописи

Макаров Валерий Петрович

МЕТОД ПРОГНОЗИРОВАНИЯ И ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ АВИАЦИОННЫХ ПРОИСШЕСТВИЙ НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА

«ДЕРЕВА ФАКТОРОВ ОПАСНОСТИ»

Специальность 05.22.14 – Эксплуатация воздушного транспорта

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Москва – 2013

Диссертационная работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Московский государственный технический университет гражданской авиации (МГТУ ГА) на кафедре безопасности полетов и жизнедеятельности.

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор кафедры безопасности полетов и жизнедеятельности МГТУ ГА
Зубков Борис Васильевич
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор кафедры авиатопливообеспечения и ремонта летательных аппаратов МГТУ ГА Коняев Евгений Алексеевич;
кандидат технических наук, директор Егорьевского авиационного технического колледжа гражданской авиации Шмельков Александр Васильевич.

Ведущая организация: Федеральное автономное учреждение Государственный центр «Безопасность полетов на воздушном транспорте» (г. Москва)

Защита состоится 23 мая 2013 г. в 15.00 часов на заседании диссертационного совета Д 315.002.01 на базе Федерального государственного унитарного предприятия Государственный научно-исследовательский институт гражданской авиации (ФГУП ГосНИИ ГА) по адресу:

Ул. Михалковская, д.67, корп.1, г. Москва, 125438.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГУП ГосНИИ ГА.

Автореферат разослан 11 апреля 2013 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 315.002.01 кандидат технических наук А.И. Плешаков

Общая характеристика работы

Актуальность исследования. Несмотря на достигнутые успехи в области обеспечения безопасности полетов, продолжают иметь место авиационные происшествия (АП). По итогам 2011-2012 гг. Россия заняла одно из первых мест по количеству авиационных катастроф.

По данным Международной организации гражданской авиации (ИКАО), увеличение объемов воздушных перевозок в последние годы сопровождается ростом количества авиационных происшествий. Эта тенденция подтверждает прогнозы специалистов компании «Boeing», которые отмечают, что при продолжающемся снижении относительного показателя количества авиационных происшествий на 1 млн. полетов, в будущем возможно увеличение количества авиационных происшествий, если не будут реализованы дополнительные меры по их предупреждению.

На актуальность исследования по теме диссертации указывают также результаты анализа современного состояния и проблем развития транспорта в России, изложенные в «Транспортной стратегии Российской Федерации до 2030 года». Среди главных проблем развития транспортной отрасли отмечены «…недостаточный уровень транспортной безопасности…» и необходимость «… снижения количества аварий и катастроф...», что может быть решено в гражданской авиации прогнозированием и предупреждением авиационных происшествий.

Задача прогнозирования и предупреждения АП до настоящего времени не решена в полном объеме. Используемые в авиакомпаниях методы управления безопасностью полетов в основном направлены на профилактическую работу с произошедшими авиационными событиями и на выявление опасных тенденций в технике пилотирования летного состава, в техническом состоянии воздушных судов. Недостаточно разработаны прогностические методы управления безопасностью полетов.

Таким образом, разработка метода прогнозирования и предупреждения авиационных происшествий актуальна для повышения уровня безопасности полетов гражданской авиации.

Степень разработанности вопроса. Вопросами прогнозирования и предупреждения авиационных происшествий занимаются различные организации: ИКАО, Международная ассоциация воздушного транспорта (ИАТА), Всемирный фонд безопасности полетов и другие. В России значительных вклад в решение вопросов безопасности полетов внесли работы ГосНИИ ГА, ГЦБПВТ, МГТУ ГА, авиакомпаний «Аэрофлот», «Трансаэро», «Сибирь», «Волга-Днепр» и других организаций, а также труды ученых и исследователей в области безопасности полетов, таких как Воробьев В.В., Гипич Г.Н., Гузий А.Г., Зубков Б.В., Куклев Е.А., Рухлинский В.М. и другие.

В выполненных к настоящему времени исследованиях недостаточно разработаны методы, позволяющие оценить вероятность АП определенного типа и выявить наиболее значимые факторы опасности в конкретных условиях полета. Указанный недостаток определил цель и задачи данного исследования.

Объектом исследования является система управления безопасностью полетов в авиакомпании.

Предметом исследования является прогностический метод управления безопасностью полетов.

Целью исследования является разработка и обоснование метода прогнозирования и предупреждения авиационных происшествий на основе исследования сценариев развития авиационных происшествий, оценки их вероятностей и выявления наиболее значимых факторов опасности в конкретных условиях эксплуатации воздушного судна.

Цель диссертационного исследования достигается решением следующих задач:

  • анализ результатов выполненных исследований по проблеме прогнозирования и предупреждения авиационных происшествий, определение ограничений разработанных подходов по данной теме и путей их совершенствования;
  • разработка метода прогнозирования и предупреждения авиационных происшествий на основе анализа «дерева факторов опасности»;
  • разработка и обоснование информационного обеспечения «дерева факторов опасности»;
  • внедрение разработанного метода в деятельность авиакомпании.

Методы исследования диссертационной работы основаны на применении системного анализа, математического моделирования, математической статистики и теории вероятностей.

Информационная база исследования включает в себя:

  • статистические данные авиакомпании «Волга-Днепр»;
  • данные из книг, журнальных статей, научных докладов и отчётов, материалов научных конференций, семинаров;
  • ежегодные анализы безопасности полетов в России и в мире;
  • материалы расследований авиационных событий;
  • официальные документы – федеральные законы, постановления Правительства РФ, документы ИКАО, документы авиакомпании «Волга-Днепр»;
  • результаты собственных расчётов.

Научная новизна результатов исследования, полученных лично автором, заключается:

  1. В усовершенствовании метода анализа «дерева» отказов применительно к проблематике прогнозирования авиационных происшествий: введены коэффициенты, отражающие неопределенность и случайность развития авиационных происшествий, введено новое понятие – «дерево факторов опасности», разработана процедура построения «дерева факторов опасности».
  2. В разработке и обосновании метода прогнозирования и предупреждения авиационных происшествий на основе анализа «дерева факторов опасности», позволяющего оценивать вероятность авиационного происшествия определенного типа и выявлять наиболее значимые факторы опасности в конкретных условиях эксплуатации воздушного судна.
  3. В разработке модели прогнозирования авиационных происшествий одного из сценариев выкатывания самолета за пределы взлетно-посадочной полосы (ВПП) на посадке.
  4. В разработке и апробации метода оценки достоверности прогнозов скорости и направления ветра на конкретном аэродроме по результатам анализа полетной информации.

Перечисленные выше научные результаты выносятся на защиту.

Достоверность результатов исследования подтверждается относительной сходимостью выполненных по разработанному методу прогнозов авиационных происшествий с результатами других исследований и статистическими данными; непротиворечивостью разработанного метода используемой практике предупреждения техногенных происшествий в других отраслях и положениям современной науки.

Практическая значимость исследования заключается в следующем:

  • применение разработанной модели одного из сценариев выкатывания самолета за пределы взлетно-посадочной полосы позволяет предупредить до 50% возможных авиационных происшествий данного типа, связанных с посадкой при значительном перелете расчетной зоны приземления;
  • применение метода расчета отклонения фактического значения попутной составляющей ветра от значения, получаемого экипажем от метеослужб аэропорта, позволяет оценить вероятность превышения заданного допуска, повысить информационную осведомленность экипажа о неблагоприятных ветровых условиях и предупредить до 30% авиационных происшествий на посадке, связанных с фактором ветра.

Реализация результатов работы. Разработанный метод прогнозирования и предупреждения авиационных происшествий реализован в программном обеспечении модуля «Оперативный прогноз» в Автоматизированной системе прогнозирования и предотвращения авиационных происшествий в авиакомпании «Волга-Днепр», а также в виде рекомендаций Государственного центра «Безопасность полетов на воздушном транспорте» для применения в авиакомпаниях.

Соответствие диссертации паспорту научной специальности. Диссертационное исследование выполнено в соответствии с позицией паспорта специальности 05.22.14 «Эксплуатация воздушного транспорта», п.3 «Системы и процессы: … предупреждения авиационных происшествий …».

Апробация результатов исследования. Основные результаты диссертации докладывались и обсуждались на ХХ Международной конференции «Проблемы управления безопасностью сложных систем» в 2012 г. (г. Москва); на III Международной научно-практической конференции «Системы управления жизненным циклом изделий авиационной техники: актуальные проблемы, исследования, опыт внедрения и перспективы развития» в 2012 г. (г. Ульяновск); шестой Международной конференции «Управление развитием крупномасштабных систем» в 2012 г. (г. Москва); XLVII Научных чтениях памяти К. Э. Циолковского в 2012 г. (г. Калуга); Международном симпозиуме «Самолетостроение России. Проблемы и перспективы» в 2012 г. (г. Самара); тринадцатом Всероссийском симпозиуме «Стратегическое планирование и развитие предприятий» в 2012 г. (г. Москва); Международной научно-технической конференции «Гражданская авиация на современном этапе развития науки, техники и общества» в МГТУ ГА в 2011 г. (г. Москва); Международной научно-практической конференции «Управление большими системами» в ИМПУ РАН в 2011 г. (г. Москва).

Научные работы, включающие результаты диссертационного исследования, заняли первые места во Всероссийских конкурсах: «Молодые ученые транспортной отрасли» (2011 г.), «Национальное достояние России» (2012 г.), «Молодежь и будущее авиации и космонавтики» (2012 г.).

Диссертационное исследование выполнено автором при работе над проектом по разработке Автоматизированной системы прогнозирования и предотвращения авиационных происшествий в авиакомпании «Волга-Днепр» совместно с Ульяновским государственным университетом на основании Постановления Правительства РФ № 218.

Публикации результатов исследования. По материалам исследований, представленных в диссертации, написано и опубликовано 12 печатных работ, из них 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК России для опубликования материалов диссертационных работ на соискание ученой степени.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 4-х глав, заключения, списка использованных источников из 103 наименований и приложений. Общий объем диссертации составляет 137 страниц и содержит 53 рисунка, 7 таблиц.

Содержание работы

Во введении обоснована актуальность исследования, сформулированы цели и задачи диссертационной работы, определены предмет и объект исследования, перечислены используемые методы и информационная база, представлены практическая значимость и научная новизна работы.

В первой главе приводится анализ результатов исследований, выполненных по теме диссертации, в том числе:

  • Рекомендаций документов ИКАО по управлению безопасностью полетов и по предотвращению авиационных происшествий.
  • Теоретических исследований: построение математических моделей авиационных происшествий; методы, основанные на экспертных оценках; статистические оценки вероятности авиационных происшествий; логико-вероятностные модели развития авиационных происшествий; исследование уязвимости системы в задаче прогнозирования вероятности авиационных событий.
  • Причинной модели безопасности полетов на воздушном транспорте (CATS), разработанной Голландским институтом безопасности на воздушном транспорте.

Выявлено отсутствие практически реализованных методов, позволяющих оценить вероятность возникновения авиационного происшествия определенного типа и выявить наиболее значимые факторы опасности в конкретных условиях эксплуатации воздушного судна.

В других отраслях повышенного риска (аэрокосмической отрасли, атомной промышленности, в нефтегазовой промышленности) используются методы исследования и оценки вероятностей возможных сценариев развития аварийных ситуаций с определенными последствиями, которые позволяют выявить потенциальные причины этих событий и предупредить их. Для этих целей широко применяется метод анализа «дерева» отказов.

Традиционно метод анализа «дерева» отказов применяется в авиационной отрасли при решении таких задач, как: подтверждение соответствия технических систем воздушного судна сертификационным требованиям отказобезопасности, описание причинно-следственных связей свершившихся авиационных событий в процессе их расследования. В качестве методического инструмента для регулярного прогнозирования и предупреждения авиационных происшествий в авиакомпаниях метод ранее не применялся. Особенности авиационной деятельности требуют адаптации данного метода применительно к проблематике прогнозирования и предупреждения авиационных происшествий.

Вторая глава диссертационной работы посвящена разработке метода прогнозирования и предупреждения АП, основанного на вероятностной оценке возможных сценариев развития типов авиационных происшествий путем анализа «дерева факторов опасности» и выявлении наиболее значимых факторов опасности в конкретных условиях эксплуатации воздушного судна.

Под факторами опасности понимаются ошибки экипажа, отказы авиационной техники, опасные воздействия внешней среды, влияющие на безопасность полетов.

Прогнозирование вероятности АП и выявление факторов опасности основывается на методе построения и анализа «дерева факторов опасности».

«Дерево факторов опасности» (введено впервые автором) – это логическая схема, отражающая возможные пути развития факторов опасности и их комбинаций через промежуточные события и барьеры безопасности в авиационное происшествие определенного типа (далее по тексту «дерево»).

Визуально «дерево» представляет собой графическую модель причинно-следственных связей событий, вершиной которой является прогнозируемое авиационное происшествие определенного типа, а основанием – факторы опасности, инициирующие или сопутствующие развитию АП.

Тип авиационных происшествий – непосредственно наблюдаемые последствия особой ситуации с воздушным судном на земле или в воздухе, например: выкатывание самолета за пределы взлетно-посадочной полосы, потеря управляемости в полете и другие типы событий.

Каждый тип АП характеризуется специфическими сценариями развития событий, а также соответствующими им причинами и последствиями, что требует разработки отдельного «дерева факторов опасности» для каждого типа.

На рис. 1 представлена адаптированная схема развития авиационных происшествий, разработанная Европейской рабочей группой ARMS (Airline Risk Management Solutions), занимающейся вопросами управления рисками для безопасности полетов в авиакомпаниях. Представленная схема была использована в качестве структуры «дерева».

 Схема развития авиационных-0

Рис.1. Схема развития авиационных происшествий

Возможны тысячи различных сценариев развития аварий и катастроф, и смоделировать каждый из них, изучив даже всю мировую статистику происшествий, невозможно, так как остаются еще нереализованные сценарии.

Построение «дерева» необходимо, чтобы описать наиболее типичные и выявить кратчайшие пути развития факторов опасности в АП, которые представляют наибольшую угрозу для безопасности полетов.

При традиционном подходе в качестве предмета исследования рассматривается ограниченное количество факторов опасности, связанных с конкретным свершившимся авиационным событием. Разработанный автором метод ориентирован на анализ всех факторов, потенциально способных повлиять на безопасность полетов.

Разработка «дерева» основывается на применении комбинированной FMEA-FTA методологии анализа технических систем. Это инновационная комбинация двух традиционных и широко используемых методов анализа надежности: «Анализ видов и последствий потенциальных отказов» (FMEA) и «Анализ дерева неисправностей» (FTA).

В целях обоснования метода в ходе диссертационного исследования автором было разработано «дерево» одного из сценариев выкатывания самолета за пределы взлетно-посадочной полосы при посадке.

На основании анализа мировой статистики авиационных происшествий в работе обоснована актуальность проблемы выкатывания самолетов за пределы взлетно-посадочной полосы.

В рамках научно-исследовательской работы по изучению случаев выкатывания самолетов за пределы ВПП, выполненной в 2012 году Государственным центром «Безопасность полетов на воздушном транспорте», автором проанализированы причины выкатывания самолетов гражданской авиации России за период 2007–2011 гг. Установлено, что основной или сопутствующей причиной почти половины событий явилась посадка со значительным перелетом расчетной зоны приземления вследствие превышения рекомендуемых значений параметров полета – скорости и высоты (рис. 2).

 Результаты анализа причин-1

Рис. 2. Результаты анализа причин выкатывания самолетов за пределы ВПП



Pages:   || 2 | 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.