透过大数据来看飞行安全

2015-04-23

中国东方航空集团公司安全总监舒明江

女士们、先生们:
    大家下午好!
    我是来自中国东方航空的舒明江,今天非常有幸代表东航与大家探讨和讨论一下大数据与飞行安全这一话题。
    东航目前拥有500余架大型客货飞机组成的现代化机队,平均每天运行着2300多架的航班。实际上,时时刻刻都产生着海量的飞行数据与信息。大家都知道我们在步入大数据时代之前,对不飞行安全事件分析处于一种经验型的孤立阶段,这样在飞行安全和技术方面研究上面就显得不够深入、不够专业、不够系统。由于我们分析事件一般总是围绕着事件的本身展开,所以结论总是往往不能看到深层次和趋势型的问题,安全和训练水平得到不了有效的提升。这个问题产生以后,我们怎么解决呢?大数据时代已经来临,对每天产生的海量的数据进行分析和利用,我们认为是有效解决问题的方法之一。
    东航已经看到大数据将对飞行安全带来无比的好处。所以,东航在去年12月份,我们成立飞行数据信息中心,包括有5个部门,分别是QAR数据中心,训练与应用数据中心,心理信息数据中心,环境风险数据中心,还有资料中心。目前,这五个中心都已开始开展了相应的工作,尤其是QAR数据中心和环境风险数据中心,去年运行数据中心开展的工作相对比较靠前。这样一来,通过对海量数据处理对人机环三个主要影响飞行安全的要素进行有效分析,提高对风险管控的方案,确保飞行安全。截止到2014年底,东航对2012、2013、2014年大约200万架次飞行数据进行了提取,有重点的对容易发生的一些问题实施了分析,例如像低空风切变,重着陆,起飞超轮速等问题进行重点的分析。
    因为今天我们讨论大数据与飞行安全是一个比较大的题目,我想还是从具体两个案例来说明大数据对保障飞行安全的重要作用。第一个案例就是低空风切变的研究。低空风切变是导致飞行事故的大敌,特别是由于低空风切变而造成的不安全事件也是枚不胜举的,国际航空界上也公认为低空风切变是飞机起飞和着陆中的一个重要风险因素。2010年1月到2014年12月的这三年间,中国民航发生于风切变有关的较严重的事故就有17起,其中低空风切变有13起,高空风切变有4起,还有2起是空中颠簸和1起跑道接地。共有10起因低空风切变而导致飞机重着陆、擦尾、擦发动机、擦翼尖、等不安全事件。这10起不安全事件都是因为在低空遭遇风切变。
    从2012年到2014年这3年,我们对东航数据进行了整理,我们一个遭遇的风切变警告一共是148起。从平均的概率来看,我们大约是万分之一架次率左右,这张PPT的左侧就显示出2012、2013、2014的万架次率在万分之一左右。同时,我们也分析了发生的风切变,在近进期间有97起,初始发生有48起,复飞阶段有8起,可以看出在近进阶段遭遇风切变明显高于起飞和复飞阶段,可以说我们在下一步的训练当中,更加注重近进着陆风切变的训练。另外,低空风切变与地形和天气因素有关,因此在不同机场遭遇风切变的概率也是不一样的。从统计3年的数据当中,从次数上来看,最高机场是北京、上海虹桥、韩国济州、昆明、大连、香港、兰州等机场;但是,前面所讲的机场主要因为是飞行量大,可能遭遇的风切变次数多,但是从概率上来讲,则更加具有研究性。从万架次率上来说,排名第一是日本静冈机场,第二是韩国的济州机场,第三是日本成田机场,第四是大连机场,第五是中国香港机场,从这张PPT图上大家可以看到日本的静冈机场,其四字码是RJNS,它的风切变是最多的,是万分之69.44;同时,我们对数据进行挖掘,发现有大概有近四分之一的航班即使遭遇到风切变下,竟然没有复飞,这个问题就比较严重了。为此,我们也做了统计分析。数据表明在一些繁忙的机场,像虹桥、北京、昆明、香港,在这些机场,当飞行员遭遇风切变以后,他们的复飞意愿比较低,而是更倾向于继续进近和着陆。
    对所有的风切变持续的时间我们也进行了一些探讨,发现持续的钟位数在15秒钟,大多数持续的时间在20秒以内(小于20秒),从这张PPT图都能看的出。前三位都是发生大部分在20秒以内。据此我们推测,可能是因为相应的风切变强度比较小,所以通常飞行员不愿意复飞。这些都可能导致飞机在风切变中可能变长,将会进入更加强度的低空风切变,风险是非常大的。从近进中遭遇风切变的距离上看来,不足一海里的也比较多,这也是其中一个特点,距离跑道越远,飞行员更加倾向于遭遇风切变下继续近进,从而导致风切变的持续时间变长,长时间停留在风切变中,危害非常大,这不仅增加了飞机的危险性,而且对后面的角色会产生误导。这是因为当第一次遇到风切变没有复飞后再一次遇到风切变时会固守第一风切变的决策,就有可能产生不可挽回的后果。
    所以,我们的结论是,低空风切变危害非常大,有些飞行员在遭遇低空风切变时不严格执行SOP,其主要原因首先是对低空风切变危害程度认识不够,其次是对遇到较弱风切变时有继续进近的心理预期。我们响应的措施,一是对风切变危害性认识加强教育;二是在模拟机的训练当中,加强进近过程中,距跑道1海里以内出现低空风切变的训练;同时加强SOP宣贯,增强风切变复飞意识,着重强化复飞是唯一的安全选择,也是确保守住飞行安全的最后一道关口。因为看到这些问题,我们在今天一季度对遭遇风切变的处置加强了教育和训练,从今年一季度的大风,尤其是西北地区,像昆明等机场发生大风比较多,我们收到的遭遇风切变的报告增多了,我认为说东航后续的跟进工作起到了一些作用。这是第一个案例。
    第二案例就是起飞超轮速事件的分析。大家知道飞机轮胎是飞机上可靠性和安全性比较高的重要部件,飞机的起飞和降落都必须依靠轮胎的良好变现,为此飞机的轮胎都有一个最大速度的限制,如果超出了这个最大速度,就有可能产生爆胎、胎面剥离等潜在的一些风险。如果在起降过程中,这些碎片击中飞机的一些部位,就会可能造成机毁人亡的重大事故。我想这个重要性在座的都是专家,在此不再赘述了。
    我们对2013、2014年这两年东航的数据进行了分析,重点研究了昆明机场,因为昆明机场是一个高原机场,实际上我们所运营的高原机场和高高原机场都普遍都存在类似的问题,但是在昆明机场起飞超轮速的比例最为突出,而且空客A321机型在昆明机场相对于其他机场而言,明显高于其他机型,按照各机场起飞重量统计,当A321当起飞重量大于73.5吨时,320机型大于起飞重量65吨时,就容易出现起飞超轮速事件。737-300机型是大于52.5吨,737-700是大于59吨,737-800型大于67.5吨时同样也容易出现起飞超轮速的事件。按照月份统计,我们发现超轮速事件具有一定的规律性,当抬头速度大约165节时,而且当起飞存在顺风时,特别容易出现起飞超轮速事件。大家在这张PPT 右侧可以看到一根红线,纵轴这根红线就是轮速,红线的右下角这个项线,就是在顺风情况下超轮速的,明显可以看出来,在顺风的情况下,超轮速比在顶风的情况下明显要高。
    在中国昆明机场的离地裕度(角度)我们发现空客321机型机尾离地角度是7.6度,可见321机型即使在大重量起飞时,它的擦尾风险并不是很大。我们主张在昆明机场321机型起飞时,还是应该采取一种正常的起飞抬轮技术,不要有意防止擦尾而有意延迟抬轮,或者是把抬轮的速率变小。实际上,这样造成的超轮速风险带来的风险更大。另外使用比较合适的起飞性能对于防止飞机起飞超轮速也有比较好的帮助,当发现重量比较大,有超轮速的可能时候,另外还有一些外界因素,比如像高温、顺风等条件存在时,机组应该选择比较合适的起飞襟翼,并对起飞数据进行相应的修正。这样的话,就可以有效的避免起飞超轮速的事件。第二个案例的结论:大部分超轮速事件并不是技术原因,而是因为错误的认识造成的,片面地为防止擦机尾而使用较小的抬头率从而造成超轮速,其危害则更大。同样我们采取了措施,也是广泛采取了培训和教育,消除这种措施认识,一定要严格按照FCTM和SOP要求来操纵飞机。
    以上两个案例分析带给我们很多启示,在海量的数据当中有很多黄金,可以挖掘安全财富,通过数据可以将保证安全的人、机、环三要素结合起来,管控安全风险,确保我们的飞行安全。
    谢谢。

附件