Airport flight zone operational safety resilience assessment and enhancement

doi:10.16265/j.cnki.issn1003-3033.2025.04.1005

Abstract

Abstract:

In order to reduce the risks associated with the continuous growth of airport flight area size and flight volume, the safety resilience assessment of airport flight areas was carried out. First, risk factors were identified by analyzing the historical data of airport flight zones. Second, key risk factor weights were quantified, and a SD-based safety resilience assessment model for airport flight zones was constructed to propose safety resilience indicators. Then, the safety resilience of airport flight zones was assessed through simulation analysis, and targeted enhancement strategies were proposed. Finally, a large domestic airport flight area was taken as the research object to assess its safety resilience. The results show that among the personnel factors, the performance of the flight crew has the greatest impact on the level of operational safety resilience. By controlling the flow in the controlled airspace, enhancing safety awareness and increasing management inputs, the operational safety resilience of the flight area is improved by 9.11%. Among the environmental, equipment and management factors, the degree of improvement of the equipment updating mechanism has the greatest impact on the operational safety resilience level. By accelerating the frequency of equipment renewal, improving equipment deficiencies and increasing management inputs, the operational safety resilience of the flight area is increased by 21.49%.

Key words: airport flight zone, operational safety resilience, resilience assessment, enhancement strategy, operational risk, system dynamics (SD), causal relationship

CLC Number:

X949

WANG Xinglong, QIU Xin, ZHAO Junni. Airport flight zone operational safety resilience assessment and enhancement[J]. China Safety Science Journal, 2025, 35(4): 18-27.

Figures/Tables 15

Fig.1

Fig.2

Table 1

Fig.3

Table 2

Table 3

Variable equation

变量类型	变量名称	方程
状态变量	人员子系统风险水平	人员子系统风险水平增长率-人员子系统风险水平衰减率
	管制员子系统风险水平	管制员子系统风险水平增长率-管制员子系统风险水平衰减率
	机组人员子系统风险水平	机组子系统风险水平增长率-机组子系统风险水平衰减率
	地面人员子系统风险水平	地面人员风险水平增长率-地面人员风险水平衰减率
	设备与环境子系统风险水平	设备与环境子系统风险水平增长率-设备与环境子系统风险水平衰减率
	管理子系统风险水平	管理子系统风险水平增长率-管理子系统风险水平衰减率
速率变量	机场飞行区运行风险水平	max(人员子系统风险水平+设备与环境子系统风险水平+ 管理子系统风险水平,0)
	人员子系统风险水平增长率	max(地面人员风险水平增长率+机组子系统风险水平增长率+ 管制员子系统风险水平增长率,0)
	人员子系统风险水平衰减率	max(地面人员风险水平衰减率+机组子系统风险水平衰减率+ 管制员子系统风险水平衰减率,0)
	管制员子系统风险水平增长率	管制员未及时发现并处理入侵物+管制指令过多或不合理
	管制员子系统风险水平衰减率	0.5×管制工作经验+管制技能水平)
	机组子系统风险水平增长率	机组未经许可进入跑道+机组短时间内需完成的操作过多
	机组子系统风险水平衰减率	0.5×(机组工作经验+机组技能水平)
	地面人员子系统风险水平增长率	机场周边鸟清观察工作松懈
	地面人员子系统风险水平衰减率	气象员预测水平
辅助变量	管制工作负荷	if then else(管制空域内流量>10,管制空域内流量, random normal(管制空域内流量-3,管制空域内流量+3, 管制空域内流量,1,0))×If then else(排班制度完善程度<2,2,1)
	管制员未及时发现并处理入侵物	if then else(管制工作负荷<10,1,管制工作负荷)
	管制指令过多或不合理	管制工作负荷/管制工作经验×15
	管制技能水平	smooth(管制培训时长,管制培训时长,2)× if then else(培训机制完善程度<10,0.5,1)
	机务技能水平	smooth(机务培训时长,机务培训时长,2)× if then else(培训机制完善程度<10,0.5,1)
	机组工作负荷	5×if then else(排班制度完善程度<2,2,1)
	机组注意力不集中	if then else((机组存在侥幸心理>5):or:(机组工作负荷>10),机组工作负荷+机组存在侥幸心理,max(机组存在侥幸心理,机组工作负荷))
	排班制度完善程度	管理投入×0.1×random normal(0.8,1.2,1,0.1,0)
	气象员预测水平	人员选拔机制合理程度×(smooth(气象员培训时长,气象员培训时长, 2)+气象员工作经验)×if then else(培训机制完善程度<10,0.5,1)

Table 3

Fig.4

Fig.5

Fig.6

Fig.7

Fig.8

Table 4

Research on safety resilience enhancement strategies for human factors

策略	效果分析	潜在挑战	限制因素
控制管制空域内流量	减少冲突:通过控制流量,可减少空中交通的密度,降低飞机之间的潜在冲突。降低管制员工作负荷:较少的飞机数量意味着管制员需要处理的信息量减少,从而降低工作压力,提高工作效率,保证工作质量	航班延误:流量控制可能导致航班延误,影响航空公司和旅客的满意度。资源利用不足:限制流量可能未能充分利用空域资源,导致经济效益下降	天气条件:恶劣天气可能迫使飞机绕飞,增加管制空域内的流量,难以实施流量控制。需求波动:旅游高峰期等时段的航班需求增加,限制流量可能不现实
提高安全意识	减少人为错误:提高安全意识可以减少由于人为疏忽或错误导致的事故和事故征候。增强应急响应:员工对安全风险有更高的警觉性,可以更快地识别和响应潜在的安全隐患	文化阻力:改变员工的安全文化可能遭遇阻力,特别是在长期形成的工作习惯和态度中。培训效果:安全意识的提升需要有效的培训和教育,但培训效果可能因个体差异而异	资源投入:提高安全意识需要持续的培训和宣传,这可能需要额外的资源和时间。度量难度:安全意识的提升难以量化,评估其效果和影响可能具有挑战性
增加管理投入	改善决策:增加管理投入可以带来更有效的决策支持系统,提高管理效率和质量。优化资源配置:通过更好的资源规划和管理,可以更合理地分配人力和物资资源,提高整体运营效率	成本增加:增加管理投入通常意味着更高的成本,包括人力资源、技术系统和培训费用。变革管理:实施新的管理策略可能需要改变现有的组织结构和流程,这可能面临员工的抵触	组织文化:组织文化和管理层的支持程度会影响管理投入的效果和可持续性。技术限制:先进的管理系统可能需要依赖特定的技术,而这些技术的引入和维护可能存在限制

Table 4

Fig.9

Table 5

Research on safety resilience enhancement strategies for environmental and equipment factors

策略	效果分析	潜在挑战	限制因素
提高规章规定的更新频率	及时适应变化:通过提高规章更新频率,可以更快地适应新的安全要求和技术进步,提高飞行区的运行安全。减少违规操作:更新的规章能够减少因不了解最新规定而产生的操作失误	实施难度:频繁的规章更新可能导致员工难以及时掌握和适应,增加了培训和管理难度。资源消耗:频繁更新规章需要更多的资源来支持培训和文档更新	员工接受度:员工可能对频繁变化的规章感到不满,影响其执行的积极性。成本效益比:需要评估更新频率提高带来的安全效益是否超过其成本
完善设备缺陷	降低故障率:通过及时发现和修复设备缺陷,可以显著降低设备故障率,提高运行的可靠性。增强安全保障:设备缺陷的减少直接提高飞行区的安全性	检测难度:一些设备缺陷可能难以在早期被检测到,需要高级的检测技术和设备。成本问题:完善设备可能需要大量的资金投入,尤其是在更新换代时	技术限制:现有技术可能无法完全检测或修复某些复杂的设备缺陷。维护周期:设备的维护周期可能限制缺陷发现和修复的及时性
增加管理投入	提高管理效率:增加管理投入可能引入更先进的管理工具和技术,提高管理效率和决策质量。优化资源配置:通过更好的管理,可以更合理地分配资源,提高资源利用效率	成本增加:增加管理投入通常意味着更高的成本,这可能会对预算造成压力。变革阻力:改变现有的管理结构和流程可能会遇到员工的抵触	组织文化:组织的文化和态度可能会影响管理投入的效果,特别是在抵抗变革的文化中。技术适应性:新引入的管理技术和工具需要时间让工作人员适应,这可能会影响短期内的工作效率

Table 5

Fig.10

References 20

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事件	事件主体	事件责任	事件类别	事件发生区域	事件主因
事件	机场/驻场单位	机场/非机场	航空/非航空	飞行区/航站区/公共区	人为因素/设备因素/环境因素/管理因素/其他因素
航空器主轮爆胎	驻场单位	非机场	航空	飞行区	设备因素
机组技术人员横穿滑行道干扰航空器滑行	驻场单位	非机场	航空	飞行区	人为因素、管理因素
地勤公司车辆与航空器抢道	机场	机场	航空	飞行区	人为因素、管理因素
︙	︙	︙	︙	︙	︙

序号	节点名称	节点得分
1	设备故障	1.00
2	设备可靠性低	0.87
3	机组误以为已收到进入跑道指令	0.86
4	鸟击	0.64
5	设备处于不安全状态	0.58
6	跑道入侵	0.55
7	设备维护保养不当	0.52
8	起飞许可过期	0.47
9	机组短时间内需完成操作过多	0.45
10	管制指令过多或者不合理	0.43
︙	︙	︙
45	通信设备有杂音	0.11
46	气象员培训时长	0.02

策略	效果分析	潜在挑战	限制因素
控制管制空域内流量	减少冲突:通过控制流量,可减少空中交通的密度,降低飞机之间的潜在冲突。降低管制员工作负荷:较少的飞机数量意味着管制员需要处理的信息量减少,从而降低工作压力,提高工作效率,保证工作质量	航班延误:流量控制可能导致航班延误,影响航空公司和旅客的满意度。资源利用不足:限制流量可能未能充分利用空域资源,导致经济效益下降	天气条件:恶劣天气可能迫使飞机绕飞,增加管制空域内的流量,难以实施流量控制。需求波动:旅游高峰期等时段的航班需求增加,限制流量可能不现实
提高安全意识	减少人为错误:提高安全意识可以减少由于人为疏忽或错误导致的事故和事故征候。增强应急响应:员工对安全风险有更高的警觉性,可以更快地识别和响应潜在的安全隐患	文化阻力:改变员工的安全文化可能遭遇阻力,特别是在长期形成的工作习惯和态度中。培训效果:安全意识的提升需要有效的培训和教育,但培训效果可能因个体差异而异	资源投入:提高安全意识需要持续的培训和宣传,这可能需要额外的资源和时间。度量难度:安全意识的提升难以量化,评估其效果和影响可能具有挑战性
增加管理投入	改善决策:增加管理投入可以带来更有效的决策支持系统,提高管理效率和质量。优化资源配置:通过更好的资源规划和管理,可以更合理地分配人力和物资资源,提高整体运营效率	成本增加:增加管理投入通常意味着更高的成本,包括人力资源、技术系统和培训费用。变革管理:实施新的管理策略可能需要改变现有的组织结构和流程,这可能面临员工的抵触	组织文化:组织文化和管理层的支持程度会影响管理投入的效果和可持续性。技术限制:先进的管理系统可能需要依赖特定的技术,而这些技术的引入和维护可能存在限制

策略	效果分析	潜在挑战	限制因素
提高规章规定的更新频率	及时适应变化:通过提高规章更新频率,可以更快地适应新的安全要求和技术进步,提高飞行区的运行安全。减少违规操作:更新的规章能够减少因不了解最新规定而产生的操作失误	实施难度:频繁的规章更新可能导致员工难以及时掌握和适应,增加了培训和管理难度。资源消耗:频繁更新规章需要更多的资源来支持培训和文档更新	员工接受度:员工可能对频繁变化的规章感到不满,影响其执行的积极性。成本效益比:需要评估更新频率提高带来的安全效益是否超过其成本
完善设备缺陷	降低故障率:通过及时发现和修复设备缺陷,可以显著降低设备故障率,提高运行的可靠性。增强安全保障:设备缺陷的减少直接提高飞行区的安全性	检测难度:一些设备缺陷可能难以在早期被检测到,需要高级的检测技术和设备。成本问题:完善设备可能需要大量的资金投入,尤其是在更新换代时	技术限制:现有技术可能无法完全检测或修复某些复杂的设备缺陷。维护周期:设备的维护周期可能限制缺陷发现和修复的及时性
增加管理投入	提高管理效率:增加管理投入可能引入更先进的管理工具和技术,提高管理效率和决策质量。优化资源配置:通过更好的管理,可以更合理地分配资源,提高资源利用效率	成本增加:增加管理投入通常意味着更高的成本,这可能会对预算造成压力。变革阻力:改变现有的管理结构和流程可能会遇到员工的抵触	组织文化:组织的文化和态度可能会影响管理投入的效果,特别是在抵抗变革的文化中。技术适应性:新引入的管理技术和工具需要时间让工作人员适应,这可能会影响短期内的工作效率