автореферат диссертации по транспорту, 05.22.14, диссертация на тему:Обоснование и разработка адаптивных методик оценки безопасности полетов воздушных судов

Введение.

1. Состояние вопроса с оценкой безопасности полетов ВС ГА.

1.1 Проблема количественной оценки уровня безопасности полетов и летной годности ВС.

1.2 Анализ безопасности полетов и надежности воздушных судов ОАО «Аэрофлот» за 2000-2001 годы.

2. Общая математическая модель обеспечения заданного УБП при возникновении инцидентов на борту ВС и организация баз данных для информационной поддержки безопасности полетов.

2.1 Математическая модель обеспечения заданной вероятности безопасности полетов на борту воздушного судна.

2.2 Организация баз данных для количественного определения показателей безопасности полетов ВС ГА.

3. Анализ количества и степени опасности инцидентов при выборочном контроле ВС в ОАО «Аэрофлот».

Вводные замечания.

3.1 Пример годового анализа состояния безопасности полетов.

3.2 Причины инцидентов с ВС.

4. Определение показателей безопасности полетов при ограниченной статистике об инцидентах на борту ВС.

4.1 Теоретические основы точности определения показателей безопасности полетов при ограниченной статистике.

4.2. Перевыборочный алгоритм оценивания точности показателей безопасности полетов ВС.

5. Методика расчета точности показателей безопасности полетов, определяемых по ограниченному числу исходных статистических данных о летных инцидентах (на уровне авиакомпании).

Вопросы обеспечения безопасности полетов оставались и будут оставаться актуальными, пока эксплуатируются летательные аппараты самого различного назначения, в частности, и воздушные суда гражданской авиации. Несмотря на постоянное совершенствование конструкции воздушных судов, методов и способов их эксплуатации, подготовки экипажей проблемы летной годности, живучести ВС, безопасности воздушного движения постоянно остаются в поле зрения представителей эксплуатирующих предприятий, научных учреждений. Особенно они актуальны для гражданской авиации Российской Федерации в период перехода к рынку, который характеризуется острым недостатком финансирования отечественной авиационной промышленности, прогрессирующим старением существующего самолетного парка, дезорганизованным и порой некачественным техническим обслуживанием воздушных судов в некоторых вновь образованных многочисленных авиакомпаниях.

В диссертации сделана попытка исследования количественных показателей безопасности полетов на уровне наиболее крупной российской авиакомпании ОАО «Аэрофлот». При этом полученные в работе результаты могут быть использованы не только в других отечественных авиакомпаниях, но и на уровне Государственной службы гражданской авиации Российской Федерации.

Статистический «голод», всегда сопровождающий исследование вопросов безопасности полетов, в диссертации предлагается снять с помощью учета различных авиационных инцидентов. Это позволило, с одной стороны, получить достаточный для анализа статистический материал, а с другой, выработать конкретные мероприятия по ликвидации последствий происходящих инцидентов, а в отдельных случаях и к внесению изменений в конструкцию воздушного судна и его оборудования.

Такой подход позволил даже в рамках одной компании выйти на строгие количественные оценки показателей безопасности полетов, опирающиеся на различные объемы исходной статистической информации. В этом и заключалась основная цель диссертации. Она достигалась путем:

- создания методики анализа, контроля и количественных оценок показателей безопасности полетов на уровне ОАО «Аэрофлот»;

- разработки базы пополняемых данных и минимально необходимой базы знаний для строгих статистических оценок показателей уровня безопасности полетов, ориентированных на широкое использование вычислительной техники;

- обоснования и разработки методики оценки точности определения показателей безопасности полетов в условиях ограниченной статистики (пределами ОАО «Аэрофлот») по авиационным инцидентам.

Объектом исследования является деятельность компании ОАО «Аэрофлот» по повышению безопасности полетов и внедрению предложений, обоснованных в данной диссертации.

Предметом исследования является процесс совершенствования и контроля безопасности полетов в ОАО «Аэрофлот».

Теоретические основы и методы исследования. Теоретическую и методологическую основы диссертационного исследования составили научные труды отечественных авторов Ю.К. Беляева, Е.Ю. Барзиловича, В.Г.Воробьева, Б.В. Зубкова, А.В. Бецкова, А.А. Кузнецова, Г.А. Крыжановского, Е.А.Куклева, Ю.М.Колитиевского, В.И. Мокшанова, В.Б. Спрыскова, В.Д.Рубцова, Р.В. Сакача, Н.Н.Смирнова, Ю.Н.Чинючина и др.

Информационной базой исследования послужили публикации в научных и отраслевых изданиях, информационно-аналитические материалы Государственной службы гражданской авиации , данные АСУ «Безопасность» и ОАО «Аэрофлот».

Научная новизна работы состоит в том, что в ней:

1. Предложена и обоснована типовая методика контроля и количественного анализа безопасности полетов на уровне авиакомпании.

2. Создана современная концепция информационной поддержки для количественных оценок безопасности полетов, ориентированная на широкое применение вычислительной техники и современной базы знаний в области новейших методов математической статистики.

3. Разработана и обоснована методика количественной оценки точности показателей безопасности полетов по ограниченной статистике об инцидентах на уровне авиакомпании.

Точность и достоверность полученных результатов обеспечивается достоверностью собранных лично автором материалов по ОАО «Аэрофлот», полной приемлемостью принятых допущений и строгим использованием современных методов математической статистики: теории перевыборок и компьютерной статистики, а практическая значимость работы состоит в реальном повышении уровня безопасности полетов в ОАО «Аэрофлот» после реализации разработанных автором предложений.

Апробация работы Основные результаты работы опубликованы в 5-ти научных статьях, в тезисах 3-х НТК в МГТУ ГА и НТК в ЕАТК (г.Егорьевск). Они также обсуждались на семинарах кафедры оптимального управления в МГУ им. М.В.Ломоносова, секции «Проблемы воздушного транспорта России» Научного Совета РАН, на заседаниях кафедры «Безопасности полетов и жизнедеятельности» в МГТУ ГА.

Внедрение результатов диссертации. Результаты работы внедрены в действующей в ОАО «Аэрофлот» методике определения уровня безопасности полетов, которая также применяется и для анализа безопасности полетов воздушных судов в этом ОАО.

Диссертация состоит из введения, пяти разделов, выводов по работе, двух приложений и списка использованных литературных ^источников. В первом

Результаты работы широко использованы в ОАО «Аэрофлот», в учебном процессе в МГТУ ГА, а также при проведении ряда важных НИР в ГосНИИ ГА и на кафедре «Безопасность полетов и жизнедеятельности» МГТУ ГА.

Они докладывались на ряде международных научно - технических конференций, на семинарах в РАН и МГТУ ГА, опубликованы в 5-х научных статьях и 3-х тезисах докладов на МНТК (в МГТУ ГА и в ЕАТК ГА).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

В диссертации предложено несколько общих и частных моделей оценки уровней и других показателей безопасности полетов, ориентированных на различные объемы исходной статистической информации. Однако главное внимание в работе уделяется количественным оценкам и оценке степени опасности авиационных инцидентов. Предложенный в диссертации подход позволяет оперировать с достаточным объемом исходной информации, своевременно анализировать причины авиационных инцидентов с тем, чтобы уметь предупредить и ликвидировать их последствия, <которые могут привести к тяжелым авиационным происшествиям, а также выработать рекомендации к промышленности по доработкам тех или иных узлов и оборудования ВС и рекомендации по более качественному обучению экипажей с целью привития профессиональных и психологических навыков к действию в особых ситуациях в полете.

В диссертации обосновано показано, что статистические исследования по анализу безопасности полетов (на уровне авиационных инцидентов, различных предпосылок к ним, отказов авиационной техники) можно проводить на уровне одной крупной авиакомпании, такой как ОАО «Аэрофлот». Методология этих исследований является типовой и может быть рекомендована для других авиакомпаний и для Государственной службы гражданской авиации Российской Федерации в целом.

Концепция получения наилучших точечных оценок для уровней безопасности полетов и других показателей безопасности полетов и летной годности воздушных судов, а также построения для оценки этих показателей доверительных интервалов ориентирована на широкое использование вычислительной техники и на уточнение полученных оценок при получении дополнительной статистической информации.

В работе предложена математическая модель, позволяющая вычислять заданную вероятность устранения возникающих на борту ВС инцидентов.

100

Оригинальной является и разработанная и широко апробированная автором в ОАО «Аэрофлот» методика количественного анализа и оценки степени опасности летных инцидентов.

В методику оценки показателей безопасности полетов по ограниченной исходной статистической информации, разработанную на основе современной теории перевыборок, в диссертации внесен ряд дополнительных пунктов, расширяющих и уточняющих области ее применения (в частности , проверку на несмещенность полученных точечных оценок из первоначальной выборки, впервые предложенную проверку на соответствие получаемых показателей безопасности полетов заданным). Эти изменения и дополнения отражены в подробной типовой вычислительной программе, помещенной в приложении к диссертации.

Все полученные автором методические результаты могут быть рекомендованы для количественного анализа безопасности движения и других транспортных средств.

1. Уманский В.А. Анализ состояния безопасности полетов за рубежом и подход ИКАО к определению заданного уровня безопасности. ГосНИИ «Аэронавигация», М., 993.

2. Уманский В.А. Анализ состояния безопасности воздушного движения ГА СНГ и РФ и разработка методики обоснования целевых уровней безопасности воздушного движения, ГосНИИ «Аэронавигация», М., 1994.

3. Разработка предложений по совершенствованию методов оценки уровня безопасности полетов и соответствия его заданным требованиям при ОВД РФ. Отчет о НИР, отв. исполнитель Барзилович Е.Ю., ГосНИИ «Аэронавигация», М., 1998.

4. Анализ состояния безопасности полетов при УВД за последние 10 лет и разработка рекомендаций по совершенствованию ОВД. Отчет о НИР, отв. исполнитель Спрысков В.Б., ГосНИИ «Аэронавигация»; М., 1999.

5. Разработка методики расчета показателей безопасности воздушного движения в системе ОВД России. Отчет о НИР, ГосНИИ «Аэронавигация», М., 2000.

6. Данные АСУ «Безопасность» за 1999-2001г.г.

7. Анализ состояния безопасности полетов, связанной с недостатками функционирования ЕС УВД, на магистральных самолетах Аэрофлота за период их эксплуатации (Ил-86, Ил-76, Ту-154, Ту-134). Отчеты о НИР, ГосНИИ «Аэронавигация», М., 1992-1993г.г.

8. Статистические данные по безопасности полетов США. «News», National Transportation Safety Board. Washington, DC 20594, 1997.

9. Методика определения минимумов эшелонирования, применяемых для разделения параллельных линий пути в структурах маршрутов ОВД, Монреаль. Циркулятор ИКАО 120 А/82/2, 1976.

10. RGCSP-WG/A-WP/17, 22/4/92. Derivation of a future TLS use in NAT airspace. Montreal, 1992.

11. Review of the target level of safety for NAT MNPS airspace. CS Report 9301-CAA London, 1993.

12. Target level of Safety: System Analisis Branch Draft Technical note, Montreal,1996.

13. Четыркин E.M. Статистические методы . прогнозирования. M., Статистика, 1977.

14. Мартино Дж. Технологическое прогнозирование. М., Прогресс, 1977.

15. Барзилович Е.Ю., Зубков Б.В., Бецков А.В., Люлько С.В. и др. О новом подходе к определению эффективности точечных оценок показателей безопасности полетов. Научн. вестник МГТУ ГА, № 35, М., 2001.

16. Уманский В.А. О некоторых подходах к оценке уровня безопасности воздушного движения. В сб. вопросы кибернетики. Проблемы управления воздушным движением. М., АН России, 1992.

17. Бецков А.В., Люлько С.В. Оценка показателей безопасности полетов при ограниченной статистике. Тезисы докладов МНТК, МГТУ ГА, М., 2001.

18. RGCSP-WG/A-WP/17, 22/4/92. Derivation of a future TLS use in NAT airspace. Montreal, 1992.

19. Review of the target level of safety for NAT MNPS airspace. CS Report 9301-CAA, London, 1995.20. «Target level of Safety» FAA System Analisis Branch Draft Technical note, May 1991.

20. Draft Guidance Material for Implemention of a 300 m (1000 ft) Vertikal Separation Minimum (VSM) Above Flight Level (FL) 290, Part of the Report on RGCSP/7, Nov. 1990.

21. Review MNPS Airspace of Target level of Safetey (TLS) Concept. NAT SPG/27, WP/47, 1994.

22. Итоговые материалы группы экспертов по рассмотрению общей концепции эшелонирования, 5-е совещание. Монреаль. DOK.9465, RGCSP/5, 1995/

23. W. Canell. Target level of Safetey Separation. RGCSP-WG/B, WP/61, Jenuary, 1991.

24. Report of the North Atlantik Traffic Forecasting Group, 26-th Meeting, June 1992.

25. Report of the Mathematicians Working Group. WP/55, NAT SPG/28. Paris, May 1992.

26. RGCSP, 6-е совещание. Вертикальное эшелонирование на больших высотах. RGCSP WG/WHL-WP/103, 15/11/83. Монреаль, 1990.

27. Risk: Analisis, Perception and Management. Report of the Royal Society Study Group, the Royal Society, 1992.

28. Бецков A.B. Методика определения точности средних показателей безопасности полетов. Научн. вестник МГТУ ГА, № 35, М., 2001.

29. Implementation of 1000 ft Yertikal Separation Minimum between FL 290 and FL 410. LTM NAT-WP/15, 1992.

30. P.Brooker and T.Ingham. Target level of Safety of Controlled airspace. CAA Paper 77002, 1977.

31. E.H. Davies. The Introduction of new parameter values within the collision Risk Model and their Possible effect on the decision maring Process, NAT SPG/26, 1990.

32. Федеральная программа модернизации Единой системы ОВД РФ на период до 2005 года. М., 1993.

33. Анализ существующего состояния системы ОВД РФ и возможных организационно-правовых форм ее функционирования. Отчет / ГосНИИ «Аэронавигация», М., 1995.

34. Надежность и эффективность в технике. Справочник в 10-ти томах. Том 8 Эксплуатация и ремонт. Под ред. В.И. Кузнецова и Е.Ю. Барзиловича, М., Машиностроение, 1990.

35. Проблемы управления воздушным движением. Сб. Вопросы кибернетики, АН СССР, М., 1992.

36. Belyaev Yuri К. Bootstap, Resampling and Mallows Metric Institute of Mathematicical Statistics Umea University, Umea, Sweden, Lecture notes, N 1, 1995.

37. Belyaev Yuri K. Central Limit Resampling Theorems for m Dependent Heterogeneons Randow Variable. Department, of Mathematicical Umea. University, Umea, Sweden, Research Report, N 5, 1995.

38. Барзилович Е.Ю. Приложение математических методов к задачам эксплуатации авиационной техники. ВВИА им. проф. Н.Е.Жуковского, М., 1965.

39. Барзилович Е.Ю. Беляев Ю.К., Каштанов В.А. и др. Математические вопросы теории надежности. Радио и связь. М., 1983.

40. Зубков Б.В. Методологические основы анализа и оценки безопасности полетов и летной годности воздушных судов (теория и практика). МГТУ ГА, М., 1997.

41. Барзилович Е.Ю. Оптимально управляемые случайные процессы и их приложения. ЕАТК, Егорьевск, 1996.

42. Барзилович Е.Ю. Оптимальное управление движением ВС по отклонениям от заданной траектории. Труды международной НТК по глобальной навигации. М., 1997.

43. Барзилович Е.Ю., Беляев Ю.К. Об алгоритме оптимального управления векторным случайным процессом. В сб. трудов IX школы по надежности больших систем. Екатеринбург, 1990.

44. Разработка предложений к модернизации системы ОВД РФ. Отчет о НИР, М., НИ «Инновационное Агентство», 1998.

45. Анодина Т.Г., Галкин В.Я., Мастрюков А.С., Федоров Ю.М. Проблема выбора модели автоматизированной системы ОВД. Отчет о НИР, ГосНИИ «Аэронавигация», М., 1997.

46. Разработка концепции создания системы мониторинга и принятия решения для транспортных, промышленных и энергетических комплексов. Отчет о НИР, НП «Инновационное Агентство», М., 1996.

47. Бецков А.В. Статистическая оценка точности определения средних показателей безопасности полетов (новый подход). Научн. вестник МГТУ ГА, № 35, М., 2001.

48. Бецков А.В. Разработка и обоснование методики оценки показателей безопасности воздушного движения в Российской Федерации на основе ограниченной исходной статистике. Дисс на соиск.уч.ст. к.т.н., МГТУ ГА, М., 2002.

49. Дедков В.К., Северцев Н.А. Основные вопросы эксплуатации сложных систем. М., «Высшая школа», 1975.

50. Люлько С.В., Зубков Б.В. О новой концепции комплекса УВД «Свободный полет». Тезисы докл. наМНТК, АТК, Егорьевск, 2002.

51. Крыжановский Г.А., Солодухин В.А. Методы оптимизации процессов УВД. М., Транспорт, 1978.

52. Смирнов Н.Н., Ицкович А.А. Эксплуатация и ремонт воздушных судов по техническому состоянию. М., Транспорт, 1971.138

53. Зубков Б.В., Люлько С.В., Скрипченко А.С. Методика количественной оценки летной годности ВС при эксплуатации. Тезисы докл. на МНТК, Егорьевск, в АТК ГА, 2002.

54. Барзилович Е.Ю., Зубков Б.В., Люлько С.В. и др. Оценка показателей безопасности полетов ВС ГА при ограниченных исходных данных. Тезисы докл. МНТК, МГТУ ГА, М„ 2001.

55. Гришкина О.С., Завьялов С.В., Люлько С.В. и др. Некоторые примеры оценивания параметров безопасности полетов оп ограниченным выборкам. Научный вестник МГТУ ГА., №52, М., 2002.

56. Зубков Б.В., Барзилович Е.Ю., Люлько С.В., Яковлева Т.М. Отчет о НИР, М„ МГТУ ГА, 2002.