民機(jī)駕駛艙人為因素層次化綜合評(píng)價(jià)與診斷方法研究.pdf

1、人為差錯(cuò)是現(xiàn)代航空事故的首要原因。飛機(jī)駕駛艙內(nèi)的人為因素評(píng)價(jià)無論對(duì)飛機(jī)的設(shè)計(jì)改進(jìn)還是適航審定都具有極其重要的意義。在我國(guó)大飛機(jī)重大專項(xiàng)背景下，對(duì)民用大型飛機(jī)駕駛艙人為因素綜合評(píng)價(jià)方法的研究和應(yīng)用有迫切需求。目前，該評(píng)價(jià)方法在設(shè)計(jì)過程中主要存在以下難點(diǎn)：對(duì)駕駛艙人為因素的概念缺少（或忽視）全面、合理的認(rèn)識(shí)；考察指標(biāo)難以覆蓋適航標(biāo)準(zhǔn)的要求；現(xiàn)有綜合評(píng)價(jià)方法難以應(yīng)對(duì)飛行過程復(fù)雜、多樣、不確定的特性以及對(duì)安全性的苛刻要求；此外，目前的評(píng)價(jià)方法注

2、重決斷而忽視對(duì)安全問題來源的診斷，難以為設(shè)計(jì)改進(jìn)提供指導(dǎo)。
　　本研究將理論分析、實(shí)驗(yàn)研究、方法設(shè)計(jì)與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，基本目標(biāo)是提出一種有效、靈活實(shí)用、能夠覆蓋適航法規(guī)要求，且具有診斷能力的民用飛機(jī)駕駛艙人為因素綜合評(píng)價(jià)方法。主要工作致力于民機(jī)駕駛艙人為因素評(píng)價(jià)診斷理論、駕駛艙人為因素評(píng)價(jià)指標(biāo)體系、多指標(biāo)綜合方法、適航審定中實(shí)際應(yīng)用四個(gè)方面的研究。研究受到國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（973計(jì)劃）項(xiàng)目課題“民用飛機(jī)駕駛艙人工效綜合評(píng)估

3、理論與方法”（編號(hào)：2010CB734103）資助。本文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下：
　　1）針對(duì)目前“工作負(fù)荷”概念在人為因素評(píng)價(jià)中表現(xiàn)出的局限性，本文提出“基于人機(jī)交互與人機(jī)狀態(tài)”的多維人為因素概念框架。該概念框架將飛行過程中眾多安全性影響因素的復(fù)雜作用歸結(jié)為對(duì)駕駛艙人機(jī)交互行為、飛行員狀態(tài)和系統(tǒng)狀態(tài)的影響，并通過<認(rèn)知活動(dòng)>、<控制活動(dòng)>、<工作負(fù)荷>以及<飛行績(jī)效>四個(gè)方面來描述和評(píng)價(jià)飛行過程中的人為因素。模擬飛行實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，相比

4、于僅考察工作負(fù)荷的傳統(tǒng)人為因素綜合評(píng)價(jià)方法，基于本概念框架的評(píng)價(jià)方法可以更全面的反映人為因素與飛行安全的關(guān)系。
　　2）針對(duì)現(xiàn)有人為因素評(píng)價(jià)方法診斷能力弱的問題，本文提出利用人機(jī)交互活動(dòng)與人機(jī)狀態(tài)之間的相關(guān)性來診斷安全問題的設(shè)計(jì)根源。其中“認(rèn)知活動(dòng)-工作負(fù)荷相關(guān)性”用于反映駕駛艙界面信息的感知難度，“控制活動(dòng)-工作負(fù)荷相關(guān)性”用于反映控制器件的操控難度，“認(rèn)知活動(dòng)-飛行績(jī)效相關(guān)性”用于反映告警信息的顯著性，“控制活動(dòng)-飛行績(jī)效相關(guān)

5、性”用于反映控制器件的控制效率。由此可為民用飛機(jī)駕駛艙設(shè)計(jì)改進(jìn)提供有針對(duì)性的指導(dǎo)。
　　3）針對(duì)現(xiàn)有人因綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)體系以定性指標(biāo)為主、不全面、通用性差、難以滿足適航審定要求的問題，本文在所提出的人為因素概念框架指導(dǎo)下結(jié)合適航標(biāo)準(zhǔn)的要求，構(gòu)建出一套基于客觀定量測(cè)量的“多方面分層次”評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。針對(duì)其中生理指標(biāo)含義模糊的問題，通過模擬飛行實(shí)驗(yàn)研究了飛行過程中多種生理指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)及隱含意義，以此為根據(jù)對(duì)指標(biāo)體系進(jìn)行了修正和明確。此

6、外，該指標(biāo)體系可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行局部調(diào)整，具有一定的靈活性和通用性。
　　4）針對(duì)現(xiàn)有指標(biāo)綜合方法可靠性低的問題，本文提出“分組分層次主成分得分加權(quán)集成”的多指標(biāo)綜合方法。該方法利用了多元統(tǒng)計(jì)分析方法自適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)解決了信息損失嚴(yán)重的問題，可以應(yīng)對(duì)航空領(lǐng)域復(fù)雜、多樣、不確定等特性。模擬飛行實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明該方法可以有效利用同類指標(biāo)中的相關(guān)信息，在保證靈敏度的同時(shí)削弱個(gè)別指標(biāo)所受干擾對(duì)整體評(píng)價(jià)結(jié)果的影響，并且能夠從多方面對(duì)評(píng)

7、價(jià)結(jié)果的具體情況進(jìn)行解釋。
　　為了在真實(shí)環(huán)境中驗(yàn)證本文方法的有效性，本研究全程參與了ARJ21-700型飛機(jī)針對(duì)《民用運(yùn)輸類飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)》—“最小飛行機(jī)組”條款（CCAR-25.1523）的符合性驗(yàn)證試驗(yàn)。解決了本文的人為因素綜合評(píng)價(jià)方法在真實(shí)環(huán)境應(yīng)用中的關(guān)鍵問題。結(jié)果表明本方法可以有效區(qū)分不同駕駛艙設(shè)計(jì)造成的人為因素差異，并能對(duì)差異來源做出一定的診斷。由此，為《民用運(yùn)輸類飛機(jī)適航標(biāo)準(zhǔn)》“最小飛行機(jī)組”條款的符合性驗(yàn)證提供了一種