CC BY
289
УДК 656.7.01.078.13; 658.012.2.656.7
АНАЛИЗ СТОЛКНОВЕНИЙ И ОПАСНЫХ СБЛИЖЕНИЙ ВОЗДУШНЫХ СУДОВ В КОММУНИКАЦИЯХ УВД
Н.И. ПЛОТНИКОВ
Статья представлена доктором технических наук, профессором Зубковым Б.В.
Исследуются столкновения и опасные сближения воздушных судов в коммуникациях УВД.
Ключевые слова: управление воздушным движением, воздушное судно, столкновение, сближение.
1. Введение
По сообщениям Системы оповещения авиационной безопасности Aviation Safety Reporting System (ASRS) и независимой экспертизы FAA из-за неадекватных коммуникаций при управлении воздушным движением (УВД) в мире ежегодно происходят катастрофы, и ежедневно происходят инциденты в виде опасных сближений и повреждений на земле. Количество столкновений и опасных сближений (СОС) оценивается не в пользу экипажа воздушного судна (ВС) в соотношении 1:4. Доля в общей статистике авиационных происшествий при УВД, по нашей оценке, составляет около 10 процентов [2].
Авиадиспетчер (А) и пилот (П) взаимодействуют между собой и также имеют собственные внутренние сферы коммуникации. Пилот взаимодействует в летном экипаже flight crew (Э), в кабинном экипаже cabin crew, с наземными административными и коммерческими службами аэропорта. Авиадиспетчер взаимодействует с коллегами смены диспетчерского пункта, с другими секторами и зонами, с администрацией. Таким образом, взаимодействия — можно рассматривать как 1) комплексную связь аэронавигационной службы УВД и экипажа и 2) операционную связь авиадиспетчера и пилота.
УВД с А « П з Э (1)
Назначение взаимодействия «авиадиспетчер-пилот» состоит в безопасности и эффективности УВД. Это достигается полнотой и точностью передаваемой информации. Проблема авиадиспетчера заключается в неполноте и неточности данных о процессе полёта. Проблема экипажа заключается в неполноте и неточности данных о воздушном пространстве. Общая проблема состоит в неопределенности, насколько установлена и обоснована взаимосвязь происшествий от качества коммуникаций «пилот-авиадиспетчер». Цель настоящей работы состоит в выполнении общего анализа содержания проблемы. Выполнен статистический обзор наблюдений СОС. Разработана модель сеанса связи «пилот-авиадиспетчер». Составлено содержание надежности взаимодействия и составлены выводы по дальнейшим исследованиям.
2. Обзор наблюдений опасности столкновений и опасных сближений
Опасность полетов при УВД наблюдается числом столкновений в воздухе mid-air collision и опасных сближений near misses (airmisses; near collisions). Современные системы обнаружения и предупреждения столкновений и опасных сближений Traffic Alert & Collision System (TCAS), с помощью которых получают информацию о препятствиях и одновременно рекомендации о действиях, не дают гарантии безопасности. Столкновения в воздухе практически всегда ведут к двум катастрофам столкнувшихся воздушных судов. Опасное сближение нормируется ИКАО как перемещение в пространстве на дистанции и интервалы меньше половины
нормируемого эшелона. Иначе это можно выразить как перемещение во времени, когда сближение является опасным
° /2 (2) Статистическая выборка наблюдений за период 1969-1976гг. показывает, что не существует определенной связи между опасными сближениями и столкновениями, есть примерное соотношение: на одно столкновение приходится 20-25 опасных сближений (табл. 1). Большая часть столкновений происходит на попутных курсах (82%) (табл. 2). Наблюдения не дают возможности установить определенную связь столкновений с этапами полета (табл. 3). Большая часть столкновений (85%) происходит в дневное время в визуальных условиях (табл. 4).
Таблица 1
Количество опасных сближений и столкновений воздушных судов [ 19]
Годы 1969 1970 1971 1971 1972 1973 1974 1975 1976
Опасные сближения 504 540 568 395 311 475 589 758 840
Столкновения 36 26 24 30 29 14 25 25 29
Таблица 2
Угол сближения (УС), градусов vs столкновения (С), % [5]
Попутные курсы, 0-90 Встречные курсы, 90-180
УС 0-10 11-30 31-50 51-70 71-90 91-110 111-130 131-150 151-170 171-180
С 35 12 13 10 12 2 6 3 2 5
Таблица 3
Столкновения vs этап полета, % [18]
Этап Взлет Набор Маршрут Снижение Подход Посадка Другое
Столкновений, % 2 13 25 14 18 7 21
Таблица 4
Столкновения vs время суток, % [18]
Время суток День Ночь Рассвет Закат Другое
Столкновений, % 85 9 0 5 1
3. Структурирование технологии связи «авиадиспетчер-пилот»
Передача и прием информации пилотом происходит на аудиальном канале. Авиадиспетчер может «самоподтверждаться» визуально по локатору, то есть увидеть услышанное. Между тем, именно этот момент фигурирует в расследованиях происшествий, когда пилот неправильно понял указание. Наиболее уязвимыми моментами являются точки «оговорок» и «ослышек» сообщений. Оговорки случаются реже. Восприятие цифровой информации оказывается сложнее, чем словесной, поэтому цифровые искажения понимания типа «Займите эшелон два два ноль» на «два ноль ноль» наиболее часты. При похожих позывных в зоне связи (два борта с последними номерами 322 и 332) возможны цифровые смешивания задаваемого курса, высоты и скорости. Слышится одна цифра, повторяется другая.
Для решения поставленной задачи разработаем следующее представление структуры сложившейся технологии связи. Установим, что сеанс связи содержит процедуры связи (ПС), состоящие из пар операций связи (ОС). Шесть операций назовем операционным директивным контуром управления воздушным движением. Другие показанные контакты можно отнести к внеоперационному контуру управления. Коммуникация выполняется на аудиальном канале
«говорения-слушания» (табл. 5). Показанное содержание может иметь варианты, когда вызов на связь осуществляет экипаж или когда связь имеет характер взаимного информирования и консультаций. Используя разработанное содержание и обозначения процедур и операций авиадиспетчера и пилота, выполним анализ коммуникаций.
1А[в]. Директивное сообщение. Контекст коммуникации определяется диспетчерским директивным сообщением. Сообщение содержит разрешение, указание, условия, подтверждения, вопросы или требования относительно сохранения или изменения курса, высоты и места. Структура и содержание последующих сообщений должны соответствовать контексту начального сообщения. Это выполняется посредством следования времени событий или действий; группировки указаний и значений, чисел для каждого действия, ограничения количества инструкций в одном сообщении. Интонация, темп речи, положение и длительность пауз могут позитивно или негативно влиять на правильность понимания сообщений [1]. В зонах подхода и активного радиообмена экипаж постоянно находится в состоянии входа в директивный контур управления.
Таблица 5
Структура связи «авиадиспетчер-пилот»
Процедуры Операции авиадиспетче ра (А) Операции пилота (П)
[в] вербально [а] аудиально [а] аудиально [в] вербально
Вызов на связь говорит слушает Приём вызова
Приём выхода слушает говорит Выход на связь
1 Директивное сообщение 1А[в] говорит 1П[а] слушает Приём сообщения
2 Приём: контроль точности приёма сообщения 2А[а] слушает 2П[в] говорит Приём: повтор содержания сообщения (Квитанция) Read back
3 Подтверждение точности приема Hear back 3А[в] говорит 3П[а] слушает Приём подтверждения
Подтверждение окончания связи слушает говорит Запрос окончания связи
1П[а]. Прием сообщения. Принятие диспетчерского разрешения или указания, предназначенного другому ВС, возникает, когда два ВС со сходными по звучанию позывными, работающие на одной частоте, ожидают близких по смыслу указаний или если позывной блокирован другим сообщением. Опасность возрастает, если пилоты самолетов со сходными позывными опускают свой позывной при ответе на диспетчерское разрешение или если они отвечают одновременно на диспетчерское разрешение, и пилот, и диспетчер могут не заметить ошибку. Сложные продолжительные сообщения, которые следовало бы разбивать на несколько отдельных указаний, часто ведут к пропуску в передаче позывного и утрате восприятия части сообщения. Сокращенные сообщения в зонах с особо интенсивным движением, где лимиты времени препятствуют сеансу связи.
1П[а]. Установки. При многократных полетах и операциях по одинаковым процедурам возникают установки ожидания. Пилот ожидает и готов делать операции, к которым уже привык. Так если после посадки в одном аэропорту освобождение полосы выполнялось постоянно по одной и той же рулежной дорожке (РД), то это может произойти полуавтоматически до указания или после указания диспетчера следовать по другой РД. Указания диспетчера типа
«займите полосу после посадки А-320» может быть без последствий, если пилот знает точные отличия указанного самолета [13]. Пристрастное ожидание способно привести к неправильному восприятию сообщения и пилотом, и диспетчером, включая понимание ожидаемого или желаемого разрешения вместо фактического. Пристрастное ожидание может привести к перестановке цифровых значений высоты или эшелона в ожидаемой последовательности. Ожидание может искажать понимание: указания сохранять курс 280, как разрешение занимать и сохранять эшелон 280.
2П[в]. Псевдопонимание. Причиной ложного понимания могут служить частично услышанные слова или угаданные числа. Вероятность ложного понимания числовых значений возрастает, когда диспетчерское разрешение содержит более двух указаний. Отсутствие настойчивости в получении подтверждения или разъяснения может привести пилота к принятию неприемлемого указания или к самостоятельному выбору наиболее вероятной интерпретации. Отсутствие запроса разъяснения может вынудить экипаж ошибочно полагать, что ожидаемое разрешение получено, например, на пересечение рабочей ВПП.
2П[в]. Сокращения. Термин ROGER - «информацию принял» часто неправильно используется, что снижает правильность понимания летной обстановки и пилотом, и диспетчером. Пилот применяет термин для ответа на сообщение, содержащее цифры, вместо выдачи квитанции. Диспетчер лишен возможности произвести контрольное прослушивание.
2П[в]. Нескорректированное диспетчером неправильное подтверждение пилотом диспетчерского разрешения, называемой ошибкой прослушивания, может привести к отклонению от заданной высоты или несоблюдению ограничений или невыполнению команд векторения. Неправильное в результате этого выполнение диспетчерского разрешения может быть обнаружено только, когда диспетчер заметит это на дисплее локатора. Нарушение продольного и вертикального эшелонирования, опасные сближения, несанкционированные занятия ВПП являются следствием ошибок прослушивания.
2 А [а]. Ошибка контрольного прослушивания искаженной квитанции пилота на диспетчерское разрешение. Пилоты воспринимают отсутствие подтверждения диспетчера или отсутствие корректировок после ответа пилотом на диспетчерское разрешение, как подтверждение. Отсутствие ответа диспетчера обычно случается в результате перегрузки канала связи, когда диспетчер вынужден работать одновременно с несколькими бортами.
Коллапс связи. Демонстрация срыва технологии связи может происходить по следующему сценарию. В цифрах сообщения диспетчера 1А[в] пилот ослышался и повторяет цифры ошибочно 1П[а]. Диспетчер не слышит или не слушает содержания 2П[в]. Его внимание сконцентрировано только на самом факте, что его указание повторяют. Диспетчер дает подтверждение 3А[в] неправильного ответа пилота или не дает никакого подтверждения. Цепь ауди-альной коммуникации порождает нечеткость (~) каждой операции и цель связи срывается.
1А[в] =-> {17715] -> 2П\в\ -> 3А[в -> 3Я[а]]} ф 1А[в] (3)
Пилот в операции 3П[а] не добивается подтверждения связи, поскольку у него нет сомнений в содержании диспетчерского сообщения 1 А[в] (!). Этим исключается последняя возможность исправить ошибку, возможно трагическую.
4. Обсуждение взаимодействия в технологии связи
Летная практика определила сознание пилота на доверие функциям диспетчера и вообще, людям вне кабины. Пилоты недооценивают значение своих ослышек указаний диспетчеров и переоценивают отслеживающую роль диспетчера, работающего с перегрузкой. С другой стороны, сознание диспетчеров не фиксирует ослышки, они не верят в собственные ослышки, пока им не предъявляются данные записей связи.
Обеспечение эффективного взаимодействия пилотов и диспетчеров требует: а) понимание рабочих условий и ограничений; б) применения стандартной фразеологии; в) взаимодей-
ствия подтверждения и исправления ошибок; г) готовности запроса подтверждения или разъяснения при наличии сомнений; д) готовности к уточнению сомнительных и ложных указаний или инструкций; е) предотвращения одновременной передачи сообщений; ж) обеспечения краткости, точности и процедурной совместимости обмена информационного взаимодействия в аварийной ситуации.
Особенности взаимодействия заключаются в необходимости для экипажа «быть на связи», в состоянии непрерывного приема, прослушивания сплошного радиообмена, который не относится к нему большей частью, и необходимости незамедлительного ответа в случае запроса диспетчера, что требует постоянной концентрации внимания. В связи с выполнениями других обязанностей в кабине пилоты обычно фильтруют информацию, слушая, преимущественно, сообщения, начинающиеся со своего позывного и пропуская другие. При перегрузке диспетчер тоже может фильтровать сообщения: не слушать или не реагировать на ответ пилота, когда он занят подготовкой или передачей разрешения другому борту.
Технические ограничения формирования сообщений возникают в аэропортах с высокой плотностью воздушного движения при перенасыщении каналов связи, где требуется повышенная радиоосмотрительность. Высокая плотность частот, высокая плотность структуры воздушного пространства в зонах особой интенсивности подхода и коридоров, количество зон связи требуют быстрого перехода с одной частоты на другую. При предпочтении громкоговорителя кабины наушникам связь через громкоговоритель прерывается внутренней коммуникацией членов экипажа, запросами бортпроводников. Между приемом и передачей пауза длится две секунды, необходима уверенность, что частоты переключены, микрофон включен, гашетка связи нажата.
5. Содержание профессиональной надежности авиадиспетчера
Профессиональная подготовка. Особенность работы авиадиспетчера заключается в необходимости думать и планировать с опережением действий пилота, который должен исполнять указания: «говорить - слушать - подтвердить». Надежность оператора-авиадиспетчера определяется как вероятность точного и правильного осуществления деятельности пилота, адекватной условиям избранной среды назначения [2]. Профессиональная подготовка авиадиспетчера состоит из базового теоретического образования, стажировки под руководством наставника, тренировки с использованием УВД тренажеров. Основные требования для профессионального отбора диспетчеров ориентированы на молодых людей обоего пола, 3-летним опытом работы, образованием колледжа, возможно - военная служба. Профессиональный отбор для первоначального обучения диспетчеров ориентирован на возраст до 24 лет.
Программа тренировки и обучения взаимодействию пилота и авиадиспетчера может предусматривать участие в совместных теоретических занятиях и тренировках на тренажере для обеспечения взаимного представления об условиях работы. Программы включают особенности кабины пилотов современных ВС, программирование FMS и оборудования пунктов УВД, распознавание меток на комплексных экранах радиолокационных дисплеев, летные характеристики ВС и ограничения, стандартные процедуры SOP, технология CRM, взаимодействие в аварийной ситуации.
Рабочая нагрузка (РН). По разным данным в современном аэропорту сменная нагрузка диспетчера составляет около 500 полетов [3]. Предельную нагрузку управления авиадиспетчера определяют количеством объектов не более восьми воздушных судов. Круглосуточные смены и смещения графиков порождают явление в среде диспетчеров, называемое «ночным параличом», когда сон делает кратковременно, но полностью не способным диспетчера выполнять свои обязанности. В обследовании 435 диспетчеров из 17 стран британские психологи определили, что подавляющее большинство диспетчеров с разной продолжительностью испытывали это в своей практике (табл. 6). Выявлено четыре основные причины, которые
наибольшим образом влияли на сон: ночная смена; количество предшествующих смещений ночных графиков; необходимость работать утром и в ночную смену этих же суток и индивидуальные особенности, и гибкость привычек сна.
Таблица 6
Ночной паралич сна авиадиспетчеров [7]
Часы 23 0 1 2 3 4 5 6 7 8
Доля, % 2 0 5 17 17 24 38 7 5 0
Операционная надежность взаимодействия «пилот-авиадиспетчер» практически сводится и зависит от рабочей нагрузки (РН). Условия безопасности воздушного движения в простейшем виде можно записать как соответствие фактической PH;, и нормативной РН>; каждого из субъектов, соответствующие нормируемым ИКАО рискам:
РНпф < PUjik < 1 ■ 10_■' - час-1- столкновений
РНдф < PHjj.. - шс < $. 10-4 ■ час-1оиасных сближений где Fcqc - функция решения задачи блокирования опасности.
6. Обобщение
Выполненный анализ показывает, что комплекс условий взаимодействия УВД является слабо структурированной предметной областью. Показано, что надежность авиадиспетчера и пилота являются результирующим параметром наблюдения безопасности и эффективности воздушного движения. Необходимы дальнейшие исследования надежности оператора и разработки стандартов регулирования профессий. Наиболее вероятно, что основным показателем надежности оператора является операционная рабочая нагрузка как функция качества связи. Разработанная структура технологии связи авиадиспетчера и пилота показывает процесс взаимодействия и существенно повышает формальное описание процедур взаимодействия. Взаимодействие пилота и диспетчера требует междисциплинарных исследований и разработок. Фундаментальными решениями могут быть введение в коммуникацию визуальных и кинестетических каналов для ведения связи за счет технических достижений.
ЛИТЕРАТУРА
1. Материалы международного семинара по сокращению количества авиационных происшествий при заходе на посадку и посадке (ALAR Tool Kit - Руководство по ALAR). - Москва, 2003.
2. Плотников Н.И. Ресурсы воздушного транспорта. - Новосибирск, НГАЭУ, 2003.
3. Aviation Week and Space Technology. - 1988. - V. 129. - № 7.
4. CAST: Commercial Aviation Safety Team. Process for Conducting Joint Implementation Measurement And Data Analysis Teams (JIMDATs), DRAFT, June, 2004.
5. Doc VFOP-WP/152 Third Meeting ICAO Montreal, 1986.
6. Fischer F.W. Do we really need air traffic control? // Interavia. - 1987. - № 4.
7. Folkard S., Condon R. Night shift paralysis in air traffic control officers // The Controller. - 1988. - V.27. - № 3.
8. Kane M. R. Air Transportation. - Iowa, USA, 1990.
9. Kleeman J. ATC training: realism and training effectiveness // The Controller. - 1986. - V. 24. - № 3.
10. Kreamer T. Listen-Read back-Comply // Air Line Pilot. - 1986. V.55. - № 7.
11. Mangan J. I saw him too late // Flying Safety. - 1988. - V. 43. - № 11.
12. Monan W.P. The hear back Problem // FAF 32 nd Ann. Corp. Av. Saf. Sem. April 15-17, 1987, San Francisco, CA USA.
13. Pope J. A. Decisions, Motivation, Mindset // FSF Flight Safety Digest. - 1988. - V.7. - № 10.
14. Pope J. A. Who is f lying the Aircraft? // FSF-Flight Safety Digest. - 1987. - V. 6. - № 8.
15. Pope J.A. The hear back problem // FSF Accident Prevention Bull. - 1986. - V. 43. - № 10 (3).
16. Price D.J. The Mishaps Through Progress // Flying Safety. -1987. - № 1.
17. Process for Conducting Joint Implementation Measurement And Data Analysis Teams (JIMDATs) DRAFT. -June 2004 Draft.
18. PROCTOR PROtotyping and validation exercise with evaluation of Concepts TO meet user Requirements
19. Radenmacher H., Muller K. Wird auf Kosten der Sicherheit gespart? // Flug Revue. - 1978. - № 11.
20. Ramsden J^. The Go-minded Pilot // Flight International. - 1987. - V. 132. - № 4091.
21. Wilson D. My own mouth shall condemn me // FSF Accident Prevention. - 1990. - V. 47. - № 6.
ATC MID-AIR COLLISION AND NEAR MISSES COMMUNICATIONS ANALYSIS
Plotnikov N.I.
Mid-air collision and near misses in aircrew-controller communications are being investigated.
Key words: air traffic control, aircraft, collision, near misses.
Сведения об авторе
Плотников Николай Иванович, 1946 г.р., окончил Академию гражданской авиации (1973), кандидат технических наук, инженер-пилот, генеральный директор ЗАО Исследовательского проектного центра «АвиаМенеджер», автор более 105 научных работ, область научных интересов - теория информации, теория ресурсов, теория сложных объектов, воздушный транспорт, консалтинг.
