close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Bestugin

код для вставкиСкачать
Министерство образования и науки российской федерации
Федеральное государственное автономное образовательное
учреждение высшего профессионального образования
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
АЭРОКОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ ПОЛЕТОВ
И НАПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЯ
ТРЕНАЖЕРОВ СПЕЦИАЛИСТОВ
УПРАВЛЕНИЯ АВИАЦИЕЙ
Монография
Под научной редакцией профессора,
доктора технических наук А. Р. Бестугина
Санкт-Петербург
2015
УДК 351.814
ББК 39.5
Б40
Авторы: Бестугин А. Р., Киршина И. А., Санников В. А.,
Филин А. Д., Шатраков Ю. Г.
Б40 Безопасность полетов и направления развития тренажеров специалистов управления авиацией: монография / под
науч. ред. А. Р. Бестугина. – СПб.: ГУАП, 2015. – 516 с.
ISBN 978-5-8088-1012-9
Оцениваются вопросы организации безопасности полетов. Рассматривается перспективное научное направление по созданию и внедрению тренажеров специалистов управления государственной и
гражданской авиацией для повышения безопасности управления полетами в сложных условиях. Авторы уделяют вниманию по внедрению прорывных технологий при создании тренажерно-моделирующих комплексов и управлению воздушного движения. Монография
предназначена для специалистов радиотехнического профиля: радиолокация, радионавигация, навигация и управление воздушным
движением, системный анализ, моделирование радиотехнических
систем.
«Издание осуществлено при финансовой поддержке Российского
фонда фундаментальных исследований по проекту № 15-07-07006, не
подлежит продаже»
УДК 351.814
ББК 39.5
ISBN 978-5-8088-1012-9 ©
©
Бестугин А. Р., Киршина И. А.,
Санников В. А., Филин А. Д.,
Шатраков Ю. Г., 2015
Санкт-Петербургский государственный
университет аэрокосмического
приборостроения, 2015
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
АС УВД
автоматизированная система управления воздушным движением
АДЦ
аэродромный диспетчерский центр
АЗН-В
автоматическое зависимое наблюдение – широковещательный режим
АЗН-К
автоматическое зависимое наблюдение – контрактный режим
АКДП
аэродромный командно- диспетчерский пункт
АНВ
акт незаконного вмешательства
АНСПД
аэродромная наземная система передачи данных
АПД
анализ полетных данных
АП
авиационный полк
АРМ
автоматизированное рабочее место
АРМ-Д
АРМ диспетчера
АРМ-ДП
АРМ диспетчера планирования
АРМ-ПО
АРМ пилота оператора
АРМ-РТ
АРМ руководителя тренажа
АРМ СА/ТУК
автоматизированное место системного администратора, технического управления и контроля
АСО
автоматизированная система обучения
АТИС
служба автоматической передачи информации в
районе аэродрома
ВМДП
вспомогательный местный диспетчерский пункт
ВК
Воздушный кодекс
ВПП
взлетно-посадочная полоса
ВРЦ
вспомогательный районный центр
3
ВС
воздушное судно
ВРЛ
вторичный радиолокатор
ВО
воздушная обстановка
ВСДП
вспомогательный стартовый диспетчерский пункт
ВЭП
виртуальный электронный полигон
ВТА
военно-транспортная авиация
ГА
гражданская авиация
ГНТ
группа тактического назначения
ГБД
графическая база данных
ГДПП
главный диспетчерский пункт подхода
ГосПБП
Государственная программа по безопасности полетов
ГРП
группа руководства полетами
ДБП
донесение о безопасности полетов
ДГК
диспетчер графического контроля
ДЗ
дальняя зона
ДПСП
диспетчерский пункт системы посадки
ДПК
диспетчерский пункт круга
ДПП
диспетчерский пункт подхода
ДПР
диспетчерский пункт руления
ДПЛДП
канал передачи данных диспетчер-пилот, пилотдиспетчер
ДСПК
дистанционная система поддержания квалификации
ОрВД
организация воздушного движения
ИА
истребительная авиация
ИВП
использование воздушного пространства
4
ИМ
имитационная модель
ИЭ
информационный элемент
ИВАО
имитатор визуальной аэродромной обстановки
ИПРЛ
индикатор имитатора посадочной РЛС
ИОЛП
имитатор локатора обзора летного поля
ИПУСО
имитатор панели управления светотехническим оборудованием
ИКАО
Международная организация гражданской авиации
ИВО
индикатор воздушной обстановки
ИСИ
индикатор справочной информации
ИВА
избирательный вызов абонентов
КАО
комплекс автоматизированной оценки
КАСО
комплексная автоматизированная система обучения
КБП
курс боевой подготовки
КДП
командно-диспетчерский пункт
КП
командный пункт
КПУ
комплекс подготовки упражнений
КСП
курс специальной подготовки
КСТ
комплексный системный тренажер
КЛВС
коммутатор локальной вычислительной сети
КУО
контроль факторов угрозы и ошибок
ЛА
летательный аппарат
ЛВС
локальная вычислительная сеть
ЛГРП
лица группы руководства полетами
ЛТУ
летно-тактические учения
ЛЭ
летный экипаж
МАК
Межгосударственный авиационный комитет
5
МВАО
модель визуальной аэродромной обстановки
МВЛ
местная воздушная линия
МДБ
модуль документирования баз данных
МДП
местный диспетчерский пункт
МПИ
монитор плановой информации
МОП
модуль отображения панелей
МОК
модуль обработки команд управления
МПК
модуль памяти каналов
МП
модуль преобразований
МРД
местные рулежные дорожки
МС
модуль сжатия
НАСУ
наземная автоматизированная система управления
НПВУ
наименьший практически возможный уровень
ОБУ
офицер боевого управления
ОВД
обслуживание воздушного движения
ОМЯ
опасные метеорологические явления
ОЛДИ
обмен данными в реальном масштабе времени
ОЗП
опасные зоны полета
ООП
оперативно-обслуживающий персонал
ОП
общие понятия
ОС
операционная система
ОУС
обязательное уведомление о событии
ПВС
повреждение воздушного судна (на земле)
ПВО
противовоздушная оборона
ПДП
пункт диспетчера посадки
ПИВП
планирование использования воздушного пространства
6
ПК
процедурный контроль
ПРЛ
посадочный радиолокатор
ПО
пилот-оператор
ПОС
противообледенительная система
ПУ
пункт управления
ПУА
пункт управления авиацией
ПУБП
приемлемый уровень безопасности полетов
ПЭВМ
персональная вычислительная машина
РБЗ
руководитель ближней зоны
РЗП
руководитель зоны посадки
РМ
рабочее место
РМО
рабочее место обучаемого
РД
рулежные дорожки
РДЦ
районный диспетчерский центр
РНТ
радионавигационная точка
РЛС
радиолокационная станция
РЛДН
радиолокационный дозор и наведение
РЛК
радиолокационный контроль
РП
руководитель полетов
РПР
руководитель полетов района
РТ
руководитель тренажа
РМО
рабочее место обучаемого
РТО
радиотехническое обеспечение
РТС
радиотехнические средства
РТОП
радиотехническое обеспечение полетов
РУБП
руководство по управлению безопасностью полетов
7
RVSM
сокращенный минимум вертикального эшелонирования
РЦ
районный центр
СА
системный администратор
СГВО
сервер генератора воздушной обстановки
СДП
стартовый диспетчерский пункт
СОРПИ
сервер обработки радиолокационной и плановой
информации
СИ
международная система измерений
СИРС
средства имитации радиосвязи
СИСС
средства имитации служебной связи
СИГС
средства имитации голосовой связи
СУА
специалисты управления авиацией
СУБП
система управления безопасностью полетов
СЭП
стандартные эксплуатационные правила
ТМК
тренажерно-моделирующий комплекс
ТС
трансляционная система
ТУК
техническое управление и контроль
ТРД
технология работы диспетчера
ТЗ
твердые знания
УА
управление авиацией
УВД
управление воздушным движением
УТС
учебно-тренировочные средства
УТМ
универсальный тренажерный модуль
ФАП
федеральные авиационные правила
ФБА
фронтовая бомбардировочная авиация
ЧП
чрезвычайное происшествие
8
ЧФ
человеческий фактор
ЭВМ
электронная вычислительная машина
ADREP
cистема представления данных об авиационных
происшествиях/инцидентах ИКАО
AIS
служба аэронавигационной информации
ATM
организация воздушного движения
ATSP
поставщик обслуживания воздушного движения
CFIT
столкновение исправного воздушного судна с землей в управляемом полете
CNS
связь, навигация, наблюдение
CORA
поддержка принятия решения при разрешении
конфликтов
CRM
управление возможностями команды (экипажа)
LCD
жидко-кристаллический монитор
LOSA
проведение проверок безопасности полетов при производстве полетов авиакомпаниями
MET
метеорологическое обслуживание
MONA
средства контроля соответствия и напоминания
MSAW
система предупреждения о минимальной безопасной абсолютной высоте
MTCD
обнаружение среднесрочных конфликтных ситуаций
NOSS
обследование состояния безопасности полетов при
работе в нормальных условиях
RVSM
сокращенный минимум вертикального эшелонирования
SAR
поиск и спасание
SARPS
Стандарты и рекомендуемая практика ИКАО
SHEL
концептуальная модель человеческого фактора в
системе «человек – машина – среда»
9
SID
стандартный маршрут вылета по приборам(по
ППП), позволяющий диспетчерам УВД сократить
набор выдаваемых разрешений после вылета для
выхода из района аэродрома
SNAR
стандартный маршрут прибытия по приборам (по
ППП), позволяющий диспетчерам УВД сократить
набор выдаваемых разрешений для выхода в точку
начала захода на посадку
STCA
выдача краткосрочных предупреждений о конфликтной ситуации
TEM
контроль факторов угрозы и ошибок
TCP/IP
протокол обмена в локальной вычислительной сети
10
ВВЕДЕНИЕ
Человеческий фактор является существенной причиной
всех авиационных происшествий в государственной и коммерческой авиации. Важнейшим звеном, в значительной степени определяющим надежность функционирования систем
управления воздушным движением, как сложных эргономических систем, является авиадиспетчер. Общей тенденцией
увеличения надежности авиадиспетчера, как важнейшего
звена системы управления воздушным движением, является более широкое внедрение и использование тренажерной
подготовки, необходимой для обучения, повышения и поддержания требуемого уровня практической и теоретической
подготовки.
Современный уровень информационных и прорывных технологий позволяет внедрять перспективные методы создания
тренажерных комплексов радиолокационного контроля воздушного пространства, которые позволяют значительно повысить адекватность моделирования технологических процессов управления воздушным движением, значительно расширить их учебно-методические возможности.
Тренажеры диспетчеров управления воздушным движением являются основным и единственным средством по практической подготовке к действиям в особых случаях и в особых
условиях в полете. Особые случаи – это события, связанные
с отказом авиационной техники или возникновением таких
ситуаций, при которых дальнейшее выполнение полета воз11
душного судна по плану полета невозможно и требуется, как
правило, посадка на ближайший аэродром, а иногда и вне
его. Особый случай – это нестандартный опасный инцидент,
требующий от диспетчера нестандартных действий по его
устранению. В последнее время в мире возросла угроза терроризма, участились ситуации с незаконным вмешательством
в деятельность авиаперсонала. Особые случаи в полете, связанные с террористической угрозой, также требуют специальной подготовки диспетчерского состава. Особые случаи
в полете и особые условия полетов в реальных условиях возникают редко, однако, риск от неправильных действий при
их возникновении и при проведении полетов в опасных условиях очень высок. Реальная подготовка и отработка задач по
действиям диспетчерского состава в особых случаях и в особых условиях практически невозможна. Тренажерная подготовка становится важнейшим инструментом по подготовке
и поддержанию на необходимом уровне навыков по управлению полетами воздушных судов при возникновении особых
случаев и в особых условиях полетов. Авиадиспетчеры на
тренажере могут отрабатывать действия в особых случаях и
в особых условиях в соответствии с требованиями нормативных документов государственной авиации, технологией работы диспетчерского состава, руководствами по летной эксплуатации моделируемого типа воздушного судна. При этом
возможна отработка действий расчетами командных пунктов
при моделировании различных вариантов развития воздушной и наземной обстановки.
В монографии авторы значительное внимание уделили
рассмотрению проблем человеческого фактора в системе
управления полетами, а также определению роли человеческого фактора в обеспечении безопасности полетов при обслуживании и управлении воздушным движением. Исследованиям в области моделирования сложных систем, систем
управления воздушным движением, созданию обучающих и
тренажерных комплексов посвящен целый ряд работ отечественных и зарубежных ученых. Это, прежде всего, работы
Крыжановского Г.А., Затонского В.М., Козлова А.И., Куклева Е.А., Унгуряну С.Г., Мокшанова В.И., Нечаева Е.Е., Дарымова Ю.П., Поляка Ю.Г., Поспелова Д.А., Сулейманова Р.Н.,
12
Шатракова Ю.Г., Хигмана П., Вирта Н. Целью настоящей
монографии является изложение функциональных и учебнометодических возможностей используемых и перспективных
учебно-тренировочных средств практической подготовки и
переподготовки специалистов управления воздушным движением. В монографии представлены принципы, алгоритмы и методы построения тренажеров авиадиспетчеров, лиц
групп руководства полетами и расчетов командных пунктов.
Представлены методы моделирования воздушной и наземной аэродромной обстановки, радиотехнических средств
обеспечения полетов, показаны пути дальнейшего развития
и совершенствования тренажерных комплексов радиолокационного контроля воздушного пространства. Развитие и
внедрения тренажеров диспетчеров управления воздушным
движением является одним из важных путей повышения безопасности полетов. Современный уровень информационных
и прорывных технологий позволяет внедрять перспективные
методы создания тренажерных комплексов радиолокационного контроля воздушного пространства, которые позволяют
значительно повысить адекватность моделирования технологических процессов управления полетами, значительно расширить их учебно-методические возможности, отрабатывать
задачи боевого управления авиацией. Тренажерно-моделирующие комплексы (ТМК) специалистов управления авиацией
являются основным и единственным средством по практической подготовке специалистов к действиям в особых случаях, при аварийных ситуациях на аэродроме и в полете. Особые случаи – это события, связанные с отказом авиационной
техники или возникновением таких ситуаций, при которых
дальнейшее выполнение полета воздушного судна по плану
полета невозможно и требуется, как правило, посадка на ближайший аэродром, а иногда и вне его. Особый случай – это
нестандартный опасный инцидент, требующий от специалистов нестандартных действий по его устранению. Особые случаи в полете, связанные с террористической угрозой, также
требуют специальной подготовки специалистов управления
авиацией. Особые случаи в полете и особые условия полетов
в реальных условиях возникают редко, однако, риск от неправильных действий при их возникновении и при проведе13
нии полетов в опасных условиях очень высок. Реальная подготовка и отработка задач по действиям в особых случаях и
в особых условиях практически невозможна. Тренажерная
подготовка становится важнейшим инструментом по подготовке и поддержанию на необходимом уровне навыков по
управлению полетами воздушных судов при возникновении
особых случаев и в особых условиях полетов.
14
ГЛАВА 1
АНАЛИЗ ОБЕСПЕЧЕНИЯ
БЕЗОПАСНОСТИ ПОЛЕТОВ
1.1. Система управления безопасностью полетов
В 1901 году Уилбур Райт (братья Райт считаются основателями воздухоплавания) сказал: «Тому, кто хочет быть в абсолютной безопасности, надо сидеть на заборе и глазеть на
птиц!». Сказано, конечно, красиво, но в истинности сказанного можно справедливо усомниться, так как даже «…сидеть на
заборе…» – небезопасно. Все зависит от контекста или эксплуатационных условий, в которых осуществляется та или иная
деятельность. Поэтому, нам приходится мириться с тем, что ни
один вид человеческой деятельности как и ни одна социальнотехническая система (к которой относится авиатранспортная
система) не могут считаться абсолютно безопасными, то есть
свободными от риска. В любой транспортной системе существуют факторы опасности. Авиация является такой сферой
человеческой деятельности, в которой невозможно полностью
избежать риска, причем плата за ошибки может быть весьма
высока. Поэтому проблемы обеспечения безопасности полетов
всегда были и будут стоять очень остро. Наиболее часто встречающиеся в мировой практике виды авиационных происшествий, которые и определяют основные проблемы обеспечения
безопасности полетов, а именно:
– Mid-air collisions – столкновения воздушных судов в воздухе;
– Controlled flight into terrain (CFIT) – столкновение исправного воздушного судна с землей в управляемом полете;
– Approach and landing accidents (ALA) – авиационные происшествия при заходе на посадку и посадке;
– Runway incursions – несанкционированное занятие ВПП
(или происшествия, связанные с использованием ВПП).
15
Хотя недопущение (нулевой уровень) авиационных происшествий было бы желательным результатом, стопроцентный
уровень безопасности является все же недостижимой целью.
Несмотря на все усилия по предотвращению сбоев и ошибок
в авиатранспортной системе, они, тем не менее, будут иметь место и до тех пор, пока воздушные суда поднимаются в небо, это
будет связано с определенным риском. Безопасность является
относительным понятием, предполагающим, что в «безопасной» системе наличие естественных факторов риска считается
приемлемой ситуацией. Поэтому в последнее время безопасность все в большей степени рассматривается как контроль
факторов риска [6–8].
1.1.1. Нормативно-правовые документы ИКАО
в области обеспечения безопасности полетов
и расследования авиационных происшествий
Вопросам обеспечения безопасности полетов мировое авиационное сообщество постоянно уделяет серьезное внимание.
Об этом свидетельствует недавний выход в свет Стандартов и
рекомендуемой практики, касающихся безопасности полетов
в виде Приложения 19 к Конвенции о международной гражданской авиации «Управление безопасностью полетов» [9]. ИКАО
опубликовала три издания «Руководства по управлению безопасностью полетов» (РУБП) (1-е издание 2006 г., 2-е издание
2009 г. и в 2013 г. вышло 3-е издание данного Руководства)
[6–8]. В этих материалах большое внимание уделяется рассмотрению и детальному анализу аспектов человеческого фактора
в авиации и оценке его влияния на безопасность полетов [10–
15]. На рис. 1.1 представлены основные документы ИКАО в области обеспечения безопасности полетов и человеческого фактора (наиболее полный перечень документов содержится в списке
литературы). Коротко рассмотрим содержание основополагающих документов ИКАО по безопасности полетов, в частности,
Приложения 19 и Руководства по управлению безопасностью
полетов (РУБП) (3-е издание).
Приложение 19 к Конвенции о Международной гражданской авиации «УПРАВЛЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТЬЮ ПОЛЕТОВ»
16
ОСНОВНЫЕ НОРМАТИВНЫЕ ПРАВОВЫЕ ДОКУМЕНТЫ ИКАО по БП и ЧФ
КОНВЕНЦИЯ
О МЕЖДУНАРОДНОЙ
РАЖДАНСКОЙ АВИАЦИИ
ПРИЛОЖЕНИЕ 13
РАССЛЕДОВАНИЕ АВИАЦИОННЫХ
ПРОИСШЕСТВИЙ И ИНЦИДЕНТОВ
ПРИЛОЖЕНИЕ 19
УПРАВЛЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТЬЮ
ПОЛЕТОВ
Руководство
по предотвращению
авиационных
происшествий
(Doc 9422)
Руководство по
представлению данных
об авиационных происшествиях / инциде нтах
(ADREP) (Doc 9156)
Руководство
по управлению безопасностью полетов (РУБП)
(Doc 9859)
Руководство по
обучению в области
человеческого фактора
( Doc 9683)
Основные принципы
учета человеческого
фактора в системах
организации ВД (ATM)
(Doc 9758)
Контроль факторов
угрозы и ошибок (КУО)
при управлении ВД
(Cir 314)
Рис. 1.1. Основные документы по безопасности полетов
Положения Приложения 19 разработаны во исполнение рекомендаций Конференции генеральных директоров гражданской авиации по глобальной стратегии в сфере безопасности
полетов (Монреаль, 20–22 марта 2006 года) (DGCA/06) и Конференции высокого уровня по безопасности полетов (Монреаль,
29 марта – 1 апреля 2010 года) (HLSC/2010) относительно необходимости создания Приложения по вопросам управления
безопасностью полетов. Аэронавигационная комиссия (186–8)
установила, что эти вопросы являются достаточно масштабными и актуальными и согласилась учредить Группу экспертов по
управлению безопасностью полетов (SMP) для подготовки рекомендаций по выработке такого Приложения. Стандарты и рекомендуемая практика (SARPS), содержащиеся в данном Приложении призваны помочь государствам в управлении рисками
для безопасности полетов. Учитывая растущую сложность ми17
ровой авиатранспортной системы и взаимозависимый характер авиационной деятельности, необходимой для обеспечения
безопасной эксплуатации воздушных судов, Приложение способствует дальнейшему развитию упреждающей стратегии повышения эффективности обеспечения безопасности полетов.
В основе этой упреждающей стратегии в сфере безопасности
полетов лежит реализация Государственной программы по безопасности полетов (ГосПБП), в рамках которой систематически
выявляются и устраняются риски для безопасности полетов.
В Приложении 19 сведен воедино материал из существующих
Приложений относительно ГосПБП, систем управления безопасностью полетов (СУБП), а также содержатся смежные элементы, включая сбор и использование данных о безопасности
полетов и деятельность государства по организации контроля
за обеспечением безопасности полетов [9]. Сведение воедино
этого материала в одном Приложении позволяет акцентировать
внимание государств на важности интеграции деятельности по
управлению безопасностью полетов. Такой подход также способствует эволюции положений об управлении безопасностью
полетов. Некоторые функции государств по управлению безопасностью полетов, установленные в Приложении 19, могут
быть делегированы от имени государства региональной организации по контролю за обеспечением безопасности полетов или
региональной организации по расследованию авиационных
происшествий и инцидентов. Приложение, содержащее SARPS
в отношении обязанностей и процессов, лежащих в основе деятельности государств по управлению безопасностью полетов
было впервые принято Советом 25 февраля 2013 года в соответствии с положениями статьи 37 Конвенции о международной
гражданской авиации (Чикаго, 1944 год) в виде Приложения
19 к Конвенции. Эти SARPS были основаны на положениях об
управлении безопасностью полетов первоначально принятых
Советом в Приложениях 1, 6 (части I, II и III), 8, 11, 13 и 14 (том
I), а также на рекомендациях первого специального совещания
SMP (Монреаль, 13–17 февраля 2012 года). В Приложении 19
содержатся основные определения, касающиеся обеспечения
безопасности полетов.
Безопасность полетов – состояние, при котором риски, связанные с авиационной деятельностью, относящейся к эксплуа18
тации воздушных судов или непосредственно обеспечивающей
такую эксплуатацию, снижены до приемлемого уровня и контролируются.
Государственная программа по безопасности полетов
(ГосПБП) – единый комплекс правил и видов деятельности,
нацеленных на повышение безопасности полетов.
Показатель эффективности обеспечения безопасности полетов – основанный на данных параметр, используемый для
мониторинга и оценки эффективности обеспечения безопасности полетов.
Риск для безопасности полетов – предполагаемая вероятность и серьезность последствий или результатов опасности.
Система управления безопасностью полетов (СУБП) – системный подход к управлению безопасностью полетов, включая
необходимую организационную структуру, иерархию ответственности, руководящие принципы и процедуры.
Целевой уровень эффективности обеспечения безопасности
полетов – планируемая или предполагаемая целевая установка
для показателя (ей) эффективности обеспечения безопасности
полетов на заданный период.
Эксплуатационный персонал – персонал, связанный с обеспечением авиационной деятельности и имеющий возможность
представлять информацию о безопасности полетов.
Эффективность обеспечения безопасности полетов – достигнутый государством или поставщиком обслуживания уровень безопасности полетов, определяемый установленными
ими целевыми уровнями эффективности обеспечения безопасности полетов и показателями эффективности обеспечения безопасности полетов.
В 2006 г. вышло первое издание Руководства по управлению безопасностью полетов (РУБП), в котором обобщался опыт
ИКАО и международного авиационного сообщества в решении
проблем обеспечения и управления безопасностью полетов
в гражданской авиации [6]. В 2009 г. ИКАО опубликовала второе издание данного Руководства, которое существенно отличалось от первого издания, хотя основные концепции и принципы управления безопасностью полетов остались прежними [7].
Третье издание «Руководства по управлению безопасностью
полетов» (РУБП) (Doc 9859) (изд. 2013 г.) полностью заменяет
19
собой второе издание, опубликованное в 2009 году [8]. Данное
Руководство предназначено для использования вместе с другими инструктивными материалами по соответствующим вопросам, которые могут служить дополнением к этому документу
или расширить его концептуальный или методологический характер. РУБП предназначено для оказания методологической
помощи государствам в разработке Государственной программы по безопасности полетов (ГосПБП) в соответствии с Международными стандартами и Рекомендуемой практикой (SARPS),
содержащимися в Приложении 1 «Выдача свидетельств авиационному персоналу», Приложении 6 «Эксплуатация воздушных судов», Приложении 8 «Летная годность воздушных судов», Приложении 11 «Обслуживание воздушного движения»,
Приложении 13 «Расследование авиационных происшествий и
инцидентов» и Приложении 14 «Аэродромы», том I «Проектирование и эксплуатация аэродромов». РУБП является также
инструктивным материалом для формирования государствами требований к системе управления безопасностью полетов
(СУБП), разработки и внедрения СУБП поставщиками обслуживания и продукции, для которых предназначено настоящее
руководство. Цель Руководства заключается в предоставлении
государствам, а также поставщикам продукции и обслуживания [8]:
– обзора базовых концепций безопасности полетов;
– резюме положений SARPS ИКАО по управлению безопасностью полетов, содержащихся в Приложениях 1, 6, 8, 11, 13
и 14;
– инструктивного материала по разработке и реализации
ГосПБП согласно соответствующим SARPS ИКАО, включая
гармонизацию нормативной базы для надзора за СУБП поставщиков продукции и обслуживания;
– инструктивного материала по разработке, реализации и
поддержанию СУБП.
В руководстве сначала излагаются базовые концепции безопасности полетов, служащие основой для понимания необходимости разработки ГосПБП и СУБП. Затем в руководстве разъясняется, как эти концепции безопасности полетов отражены
в SARPS ИКАО. Далее в руководстве приводится принципиальный подход к реализации и обеспечению функционирования
20
ГосПБП и содержатся рекомендации поставщикам обслуживания в деле реализации СУБП. В главе 1 этого документа представлен обзор Руководства, а в главе 2 рассматриваются базовые концепции и процессы управления безопасностью полетов.
В главе 3 представлена компиляция положений SARPS ИКАО
по управлению безопасностью полетов, содержащихся в Приложениях 1, 6, 8, 11, 13 и 14. В главах 4 и 5 описывается передовой
подход к разработке, реализации и поддержке функционирования ГосПБП и СУБП. В двух последних главах имеются также
добавления, в которых представлены рекомендации практического характера и иллюстрации. В дополнении к настоящему
руководству представлен перечень инструктивных документов
ИКАО по рассматриваемым здесь вопросам.
1.1.2. Развитие теории и систем
безопасности полетов
Историю развития системы обеспечения безопасности полетов можно разделить на три важнейших этапа [8]: техническая
эра, эра человеческих факторов, организационная эра. На раннем этапе своего развития коммерческая авиация представляла собой деятельность без должного нормативного регулирования, которая характеризовалась следующими признаками:
несовершенными техническими средствами, отсутствием надлежащей инфраструктуры, ограниченным контролем, недостаточным пониманием факторов опасности, присущих авиационной деятельности, и производственными потребностями,
несоразмерными со средствами и ресурсами, фактически имеющимися в наличии для удовлетворения таких потребностей.
Ранние годы авиации – годы до и сразу после Второй мировой
войны до 1970-х годов – можно охарактеризовать как «техническую эру», когда проблемы безопасности полетов большей
частью относились на счет технических факторов (рис. 1.2).
Авиация становилась отраслью массовых перевозок, однако
технические средства, обеспечивающие ее операции, были недостаточно совершенны, и повторяющимся фактором в сбоях
обеспечения безопасности полетов был отказ техники. Меры
по обеспечению безопасности полетов были вполне обоснованно сконцентрированы на расследовании и совершенствовании
21
технических факторов. К 1970-м годам благодаря техническим усовершенствованиям произошло постепенное снижение
частоты авиационных происшествий, а деятельность по обеспечению безопасности полетов распространилась на нормотворчество и надзор.
Эра человеческих факторов – с начала 1970-х до середины
1990-х годов. В начале 1970-х годов частота авиационных происшествий значительно снизилась благодаря важнейшим техническим достижениям и дальнейшему усовершенствованию
правил о безопасности полетов. Авиация стала более безопасным видом транспорта, а акцент в обеспечении безопасности
полетов переместился на деятельность человека и человеческие
факторы, включая вопросы взаимодействия «человек – машина». Это привело к необходимости иметь информацию о безопасности полетов, касающуюся проблем, ранее не рассматривавшихся при расследовании авиационных происшествий. Тем не
менее, несмотря на масштабные вложения ресурсов в мероприятия по ослаблению факторов ошибок, человеческий фактор
продолжал оставаться одной из главных постоянно повторяющихся причин авиационных происшествий (рис. 1.2). ОборотЭВОЛЮЧИЯ ТЕОРИИ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ ПОЛЕТОВ
Человеческие
факторы
Организационные
факторы
1950 гг.
1970 гг.
1990 гг.
2000 гг.
Рис. 1.2. Развитие безопасности полетов
22
СЕГОДНЯ
Технические факторы
ной стороной усилий по всестороннему изучению человеческого
фактора явилось то, что в фокусе внимания был индивидуум, а
эксплуатационному и организационному контексту, в котором
индивидуумы выполняли свои задачи, уделялось мало внимания. Только в начале 1990-х годов впервые было признано, что
индивидуумы работают в сложных эксплуатационных условиях, включающих многочисленные факторы, влияющие на поведение человека.
Организационная эра – с середины 1990-х по настоящее время. В период «организационной эры» безопасность полетов стала рассматриваться системно, т. е. охватывая как организационные, так и человеческие и технические факторы. Также в это
время в авиации появилось понятие «происшествия по организационным причинам», учитывая то влияние, которое оказывают организационная культура и политика на эффективность
системы контроля за факторами риска для безопасности полетов. Кроме этого, обычная работа по сбору и анализу данных,
сводившаяся к использованию данных, полученных в ходе расследований авиационных происшествий и серьезных инцидентов, была в значительной мере дополнена новым про активным
подходом к проблемам обеспечения безопасности полетов. Новый подход основан на применении про активных и реагирующих методов в процессе сбора и анализа данных с целью мониторинга известных факторов риска и выявления новых возникающих проблем в сфере обеспечения безопасности полетов.
Новые возможности послужили обоснованием дальнейшего
движения к созданию действенного механизма управления безопасностью полетов. Традиционно необходимость в управлении
безопасностью полетов обосновывается, исходя из предсказуемого роста объема воздушных перевозок и потенциальной возможности увеличения числа авиационных происшествий, как
следствие такого роста.
На первом этапе – от первопроходцев начала 1900-х годов
до примерно конца 1960-х годов (техническая эра) – авиацию
можно охарактеризовать как нестабильную систему с точки
зрения безопасности полетов. Сбои в обеспечении безопасности полетов происходили, хотя и не ежедневно, но довольно
часто. Закономерно, что в то время понимание принципов обеспечения безопасности полетов и стратегия профилактики ос23
новывались, главным образом, на материалах расследования
авиационных происшествий. В центре внимания обеспечения
безопасности полетов были отдельные лица и индивидуальное
управление факторами риска для безопасности полетов, что
в свою очередь основывалось на фундаменте интенсивных программ подготовки персонала.
В течение второго этапа – с начала 1980-х до середины
1990-х годов (эра человеческого фактора) авиация стала не
только системой, но превратилась в безопасную систему. Значительно уменьшилась частота сбоев в обеспечении безопасности полетов, и постепенно сложился всеобъемлющий подход к пониманию безопасности полетов, при котором в центре
внимания были не отдельные лица, а скорее система в целом.
Это, естественно, привело к тому, что начались поиски других
источников, помимо материалов расследования авиационных
происшествий, из которых можно было бы извлечь уроки для
обеспечения безопасности полетов, что и привело к смещению
акцента на расследование инцидентов.
С середины 1990-х годов авиация вступила в третий этап
надежной безопасности полетов, превратившись в ультра безопасную систему (систему, в которой количество катастрофических отказов в обеспечении безопасности полетов составляет
менее одного на миллион производственных циклов). Принципиальным в этом процессе явилось принятие делового подхода
к управлению безопасностью полетов на основе регулярного
сбора и анализа ежедневных оперативных данных. Этот деловой подход к обеспечению безопасности полетов обусловливает
появление систем управления безопасностью полетов (СУБП).
1.1.3. Комплексный подход
к проблеме обеспечения безопасности полетов
Традиционно участники расследования анализируют цепь
событий или обстоятельств, которые в конечном итоге привели
к тому, что кто-то совершил ненадлежащие действия и тем самым спровоцировал происшествие. Такие действия могли быть
следствием ошибочного решения (например, отход от стандартных эксплуатационных правил), либо ошибки, обусловленной
невнимательностью, или преднамеренного нарушения установ24
ленных правил. В рамках традиционного подхода основной целью расследования чаще всего являлось выявление (и наказание) виновного в происшествии. В лучшем случае усилия в области управления безопасностью сосредоточивались главным
образом на поиске путей уменьшения риска повторения подобных небезопасных действий. Однако ошибки или нарушения,
приводящие к происшествиям, внешне представляются, как
случайные. При отсутствии конкретной схемы действий такие
усилия по управлению безопасностью полетов с целью уменьшения числа случайных событий или их предотвращения могут оказаться неэффективными. Анализ данных об авиационных происшествиях очень часто показывает, что ситуация накануне происшествия «была на грани происшествия». После
происшествия нередко выясняется, что здоровый, опытный,
квалифицированный, мотивированный и хорошо оснащенный
персонал совершил ошибки, которые и спровоцировали данное
происшествие. Они (и их коллеги) могли неоднократно совершать подобные ошибки или применять такую небезопасную
практику ранее без неблагоприятных последствий. Более того, некоторые небезопасные условия, в которых они работали,
могли существовать годами, не приводя к каким-либо происшествиям. Иными словами, здесь присутствует элемент случайности. Иногда такие небезопасные условия являлись следствием
решений руководства; оно осознавало соответствующий риск,
но другие приоритеты требовали компромисса. Действительно, непосредственные исполнители часто работают в условиях,
определяемых организационными и управленческими факторами, находящимися вне их контроля. Непосредственные исполнители являются лишь частью более крупной системы. Для
обеспечения успешного функционирования систем управления
безопасностью полетов (СУБП) необходимо иное понимание
причин, вызывающих авиационные происшествия, а именно:
понимание, основанное на анализе всего контекста (т. е. системы и условий), в котором работают люди.
Можно отметить, что для происшествия требуется сочетание целого ряда способствующих этому событию факторов,
каждый из которых является необходимым элементом, но сам
по себе недостаточен для разрушения средств защиты данной
системы. Крупные сбои в работе оборудования или ошибки
25
эксплуатационного персонала редко являются единственной
причиной разрушения средств защиты. Часто эти происшествия являются следствием ошибки человека при принятии
решения. Они могут быть вызваны активными недостатками на эксплуатационном уровне либо скрытыми условиями,
способствующими преодолению заложенных в этой системе
мер защиты. Большинство происшествий вызвано как активными, так и скрытыми условиями. Рассмотрим модель установления причин авиационных происшествий (модель Резона), которая помогает понять механизм взаимодействия организационных и управленческих факторов (т. е. системных
факторов), приводящий к происшествию [142]. Стратегия,
принимаемая той или иной организацией для целей СУБП,
отражает ее корпоративную культуру безопасности и может
варьироваться от чисто ретроактивной, реагирующей только на происшествия, до стратегий, отличающихся высокой
степенью упреждения в поиске решений проблем безопасности. При традиционном или ретроактивном подходе к оценке
проблемы безопасности превалируют ретроспективные технологии. Их действия основываются на решениях, которые
предшествуют вступлению положений по правилам оценки
безопасности. А также использование опыта специалистов,
ранее занимавшихся это проблемой. При про активном подходе к оценке безопасности ученые и специалисты в первую
очередь принимают во внимание психику человека, которому свойственна сторона его деятельности, основанная на анализе глубины ценности событий. Эффективность ретроактивного подхода к вопросам управления безопасностью зависит
от того, в какой степени расследование продвинется далее
установления причин и оценивает все факторы, способствовавшие созданию такой ситуации. Как правило, для ретроактивного подхода характерно следующее:
– основное внимание в сфере безопасности администрация
уделяет соблюдению минимальных требований;
– оценка уровня безопасности основывается на подлежащих
уведомлению происшествиях и инцидентах в условиях следующих ограничений:
– любой анализ сводится только к рассмотрению фактических отказов;
26
– имеющиеся данные недостаточны для точного определения тенденций, особенно тех, которые относятся к ошибке человека;
– отсутствует глубокий анализ «коренных причин» и скрытых небезопасных условий, способствующих ошибке человека;
– необходимо постоянно «догонять», чтобы соответствовать
уровню человеческой изобретательности в совершении новых
видов ошибки.
Про активная стратегия обеспечения безопасности предусматривает активный сбор информации из различных источников, которая могла бы указать на возникающие проблемы
в сфере безопасности. Организации, осуществляющие про активную стратегию управления безопасностью полетов, считают, что риск происшествий может быть сведен к минимуму
путем выявления уязвимых мест прежде, чем они дадут сбой,
и принятия необходимых мер по уменьшению этих рисков. Соответственно, они активно выявляют системные небезопасные
условия, используя такой инструментарий, как:
– системы представления данных об опасных факторах и инцидентах, способствующие выявлению скрытых небезопасных
условий;
– обследование состояния безопасности полетов для получения информации и замечаний от персонала «переднего края»
в отношении неудовлетворительных областей и условий, которые могут способствовать возникновению происшествия;
– оперативные инспекции или проверки всех аспектов производства полетов для выявления уязвимых мест до того, как
авиационные происшествия, инциденты или незначительные
события в сфере безопасности подтвердят наличие какой-либо
проблемы.
1.2. Анализ причин авиационных происшествий
1.2.1. Концепция безопасности полетов
летательных аппаратов госавиации
Для понимания сути управления безопасностью полетов
следует уточнить, что подразумевается под термином «безопас27
ность». С самых общих позиций, рассматривая сферу безопасности в гражданской авиации, следует различать основные её
составляющие (компоненты):
– безопасность жизнедеятельности (её составляющие: защита и жизнеобеспечение населения в чрезвычайных ситуациях,
безопасность (охрана) труда; техника безопасности; пожарная
безопасность; экологическая безопасность);
– авиационная безопасность – это термин в «узком смысле»
используется как составляющая безопасности полётов и означает состояние защищённости авиации от незаконного вмешательства в её деятельность.
Система авиационной безопасности – комплекс организационных и технических мер, а также людские и материальные ресурсы, предназначенные для защиты деятельности ГА от актов
незаконного вмешательства (теракты, угоны, захваты ВС, подкладывание взрывных устройств, пронос на борт ВС оружия,
боеприпасов и пр.). Безопасность полётов. Традиционно рассматривается как «Комплексная характеристика воздушного
транспорта, характеризующая способность выполнять полёты
без угрозы для жизни и здоровья людей и ущерба имуществу».
В зависимости от рассматриваемого аспекта концепция безопасности полетов может иметь различные интерпретации
– нулевой уровень авиационных происшествий (или серьезных инцидентов) – широко бытующее среди пассажиров мнение;
– отсутствие опасности или риска, т. е. факторов, которые
причиняют или могут причинить ущерб;
– отношение сотрудников к небезопасным действиям и условиям (отражает «безопасную» корпоративную культуру)
– степень, до которой присущий авиации риск является
«приемлемым»;
– процесс выявления источников опасности и контроля факторов риска;
– недопущение потерь в результате авиационных происшествий (человеческих жертвы, а также нанесение ущерба имуществу и окружающей среде).
Независимо от интерпретации в их основе лежит одна общая концепция – возможность абсолютного контроля. Нулевой уровень происшествий, отсутствие факторов риска и т. д.
28
подразумевают, что можно (посредством введенной системы
или мер) поставить под контроль все переменные параметры,
которые могут привести к негативным или причиняющим
ущерб последствиям. Однако, хотя исключение авиационных
происшествий или серьезных инцидентов и достижение абсолютного контроля являются, несомненно, весьма желательными задачами, в открытом и динамичном эксплуатационном
контексте они недостижимы. Поэтому безопасность – это концепция, которая должна включать относительные, а не абсолютные понятия, в силу чего в безопасной по своему существу
системе следует допускать наличие факторов риска для безопасности полетов. Как правило, безопасность рассматривается как результат управления некоторыми организационными
процессами, имеющими своей целью держать под контролем
факторы риска для безопасности полетов, возникающие как
следствие факторов опасности в эксплуатационном контексте [8]. Модель установления причин авиационных происшествий, разработанная профессором Джеймсом Резоном, наглядно показывает, что происшествия предполагают последовательные нарушения многоуровневой системы защиты. Нарушение в системе защиты безопасности представляет собой
замедленное последствие решений, принимаемых на высших
уровнях системы, которые не проявляются до тех пор, пока их
воздействие или разрушающий потенциал не будет инициирован конкретным стечением эксплуатационных обстоятельств.
При таких конкретных обстоятельствах ошибки человека или
активные отказы на эксплуатационном уровне действуют как
пусковые механизмы скрытых условий, способствующих нарушению присущих системе средств обеспечения безопасности полетов. Подход, рассматривающий происшествие по организационным причинам, направлен на выявление и уменьшение последствий этих скрытых условий на общесистемной
основе, а не путем локальных мер по сведению к минимуму
активных отказов со стороны отдельных лиц. Активные отказы – это всего лишь симптомы проблем с безопасностью полетов, а не их причины. Модель Ризона помогает понять, какую
роль в причинности авиационного происшествия играют организационные и управленческие факторы (т. е. системные факторы) [142]. В авиационной системе глубоко заложены различ29
ные средства защиты от отклонений в отрицательную сторону
в действиях или решениях человека на всех уровнях системы
(рабочее место непосредственных исполнителей, руководящие
уровни и старшее руководство). Средства защиты представляют собой ресурсы, предоставляемые системой для защиты от
факторов риска для безопасности, которые занятые производственной деятельностью организации генерируют и должны
контролировать. На этой модели показано, что организационные факторы, включая управленческие решения, могут создать скрытые условия, которые могут привести к нарушениям
средств защиты системы. В концепции, выдвигаемой моделью
Резона, все происшествия включают сочетание активных отказов и скрытых условий.
Активные отказы – это действие или бездействие, включая
ошибки и нарушения, которые оказывают прямое негативное
воздействие. Активные отказы, как правило, ассоциируются
с непосредственными исполнителями (пилотами, диспетчерами УВД, авиационными инженерами-механиками) и могут
привести к тяжелым последствиям. Они обладают потенциалом
проникновения через средства защиты авиационной системы,
предусмотренные организацией, регламентирующими органами и т. д. Активные отказы могут являться следствием обычных
ошибок или они могут быть результатом отклонений от предписанных процедур и практики. В модели Резона признается,
что в любом эксплуатационном контексте присутствует много
порождающих ошибки или нарушения условий, которые могут
повлиять на индивидуальную или коллективную деятельность.
Скрытые условия – это условия, которые существовали
в авиационной системе задолго до наступления аварийных
случаев. Скрытые условия могут не проявлять себя в течение
длительного времени. По отдельности такие скрытые условия
обычно не считаются вредными, поскольку они не рассматриваются как отказы. Скрытые условия проявляются после нарушения средств защиты системы. Эксплуатационный персонал «переднего края» наследует скрытые условия в системе, например:
– условия, создаваемые плохой конструкцией оборудования;
– постановкой задачи, конфликтными задачами (например,
своевременное обслуживание по сравнению с обеспечением безопасности полетов);
30
– недостатками в организации (например, недостаточный
внутренний обмен информацией);
– управленческими решениями (например, перенос определенного вида работ по техническому обслуживанию).
Анализы крупных происшествий с технологическими системами позволили сделать вывод о том, что цепь событий, ведущих к катастрофам, можно проследить в обратном порядке
и определить системные недостатки [142]. Обычно происходит
целый ряд нежелательных изменений, каждое из которых могло способствовать авиационному происшествию, хотя до этого
оно в течение длительного периода времени находилось в «инкубационном состоянии», то есть до тех пор, пока какие-то
инициирующие события (например, аномальные эксплуатационные условия), не спровоцировали аварийную ситуацию. Эти
предпосылки на практике именуют скрытыми, опасными условиями. Доказано, что часто небезопасные действия являются
лишь видимой верхушкой айсберга, и поэтому для обеспечения
безопасности полетов в первую очередь следует предпринимать
действия по выявлению и смягчению последствий таких скрытых опасных условий в рамках всей системы, а не полагаться
на то, что в последние минуты будут предприняты действия по
сведению до минимума последствий небезопасных актов, совершенных людьми.
1.2.2. Модель установления причин
авиационных происшествий
по организационным факторам
Лежащее в основе модели Резона понятие происшествия по
организационным причинам можно лучше всего понять, применив модульный подход, состоящий из пяти структурных элементов (рис. 1.3).
Верхний структурный элемент символизирует организационные процессы. Это такие виды деятельности, которые в любой
организации в определенной степени непосредственно контролируются. Типичные примеры этому – выработка руководящих
указаний, планирование, обмен информацией, распределение
ресурсов, надзор и т. д. Несомненно, что двумя основополагающими организационными процессами в части обеспечения без31
Происшествие по организационным причинам
Организационные
процессы
Вести
мониторинг
Улучшить
Определить
Условия
на рабочем
месте
Сдерживать
Укрепить
Активные
отказы
Скрытые
условия
Средства
защиты
Происшествие
Рис. 1.3. Структура происшествий по организационным причинам
опасности полетов являются распределение ресурсов и обмен
информацией. Сбои или недостатки в этих организационных
процессах порождают предпосылки к срывам по двум направлениям. Первое направление – это путь скрытых условий. Примеры скрытых условий могут включать:
– недостатки в конструкции оборудования;
– недоработанные стандартные эксплуатационные правила;
– упущения в подготовке персонала.
Скрытые условия можно подразделить на две большие группы.
Одна группа – это недостаточно эффективное выявление
факторов опасности и управление факторами риска для безопасности полетов, в результате чего факторы риска не берут32
ся под контроль, а свободно блуждают в системе и, в конечном
счете, приводятся в активное состояние эксплуатационными
факторами.
Вторая группа известна как нормализация отклонений –
когда исключение становится правилом. Эксплуатационному персоналу для успешного выполнения производственной
деятельности остается только «срезать углы», что приводит
к постоянным нарушениям установленных правил и процедур.
В скрытых условиях имеются все потенциальные возможности для нарушения средств защиты авиационной системы.
Как правило, средства защиты в авиации могут быть подразделены на три большие категории: техника, подготовка персонала и нормативные положения. Средства защиты обычно
являются последней «страховочной сеткой» для сдерживания
скрытых условий, а также предотвращения последствий ошибок в действиях человека. Большинство методов (если не все)
уменьшения факторов риска для безопасности полетов, вызванных последствиями опасных факторов, основаны на усилении существующих средств защиты или разработке новых
средств.
Вторым направлением, вытекающим из организационных
процессов, является путь к условиям на рабочем месте. Условия на рабочем месте являются факторами, которые непосредственно влияют на эффективность деятельности людей
в авиационной отрасли. Условия на рабочем месте во многом
воспринимаются интуитивно в том плане, что весь эксплуатационный персонал так или иначе сталкивался с этими условиями, в которые входят: стабильность, квалификация и
опыт персонала, моральное состояние, доверие к руководству
и традиционные эргономические факторы, такие как освещение, отопление и кондиционирование. Неоптимальные условия на рабочем месте порождают активные отказы со стороны
персонала. С точки зрения происшествия по организационным причинам, меры по обеспечению безопасности полетов
должны быть направлены на контроль за организационными
процессами, для того чтобы выявлять скрытые условия и таким образом усиливать средства защиты. Меры по обеспечению безопасности полетов также должны быть направлены
33
на улучшение условий на рабочем месте для сдерживания активных недостатков, поскольку именно взаимная причинная
связь всех этих факторов приводит к сбоям в сфере безопасности полетов.
34
ГЛАВА 2
АВИАЦИОННЫЕ СОБЫТИЯ
И ИХ РАССЛЕДОВАНИЕ
2.1. Порядок расследования авиационных происшествий
и инцидентов по Стандартам ИКАО
Порядок расследования авиационных происшествий и инцидентов изложен в Приложении 13 к Конвенции о Международной гражданской авиации [16] и более детально рассмотрен
в документах ИКАО [17–20].
Ниже приведены определения авиационных событий из
Приложения 13.
2.1.1. Основные определения
авиационных происшествий
Авиационное происшествие это событие, связанное с использованием воздушного судна, которое, в случае пилотируемого
воздушного судна, имеет место с момента, когда какое-либо лицо поднимается на борт воздушного судна с намерением совершить полет, до момента, когда все находившиеся на борту лица
покинули воздушное судно, или, в случае беспилотного воздушного судна, происходит с момента, когда воздушное судно
готово стронуться с места с целью совершить полет, до момента
его остановки в конце полета и выключения основной силовой
установки и в ходе которого:
– какое-либо лицо получает телесное повреждение со смертельным исходом или серьезное телесное повреждение в результате:
– нахождения в данном воздушном судне;
– непосредственного соприкосновения с какой-либо частью
воздушного судна, включая части, отделившиеся от данного
воздушного судна;
35
– непосредственного воздействия струи газов реактивного
двигателя, за исключением тех случаев, когда телесные повреждения получены в результате естественных причин, нанесены самому себе, либо нанесены другими лицами, или когда
телесные повреждения нанесены безбилетным пассажирам,
скрывающимся вне зон, куда обычно открыт доступ пассажирам и членам экипажа;
– воздушное судно получает повреждения или происходит
разрушение его конструкции, в результате чего:
– нарушается прочность конструкции, ухудшаются технические или летные характеристики воздушного судна;
– обычно требуется крупный ремонт или замена поврежденного элемента;
– воздушное судно пропадает без вести или оказывается в таком месте, где доступ к нему абсолютно невозможен.
Инцидент. Любое событие, кроме авиационного происшествия, связанное с использованием воздушного судна,
которое влияет или могло бы повлиять на безопасность эксплуатации. Серьезный инцидент. Инцидент, обстоятельства
которого указывают на имевшую место высокую вероятность
авиационного происшествия в связи с использованием воздушного судна, который, в случае пилотируемого воздушного судна, происходит с момента, когда какое-либо лицо поднимается на борт воздушного судна с намерением совершить
полет, до момента, когда все находившиеся на борту лица
покинули воздушное судно, или, в случае беспилотного воздушного судна, происходит с момента, когда воздушное судно готово стронуться с места с целью совершить полет, до момента его остановки в конце полета и выключения основной
силовой установки.
Государство-изготовитель. Государство, обладающее юрисдикцией в отношении организации, ответственной за окончательную сборку воздушного судна.
Государство места события. Государство, на территории
которого имело место авиационное происшествие или инцидент.
Государство разработчика. Государство, обладающее юрисдикцией в отношении организации, ответственной за конструкцию типа.
36
Государство регистрации. Государство, в реестр которого
занесено воздушное судно.
Государство эксплуатанта. Государство, в котором находится основное место деятельности эксплуатанта или, если эксплуатант не имеет такого места деятельности, постоянное место
пребывания эксплуатанта.
Советник. Лицо, назначенное государством в силу наличия
у него соответствующей квалификации с целью оказания помощи уполномоченному представителю этого государства в расследовании.
Уполномоченный по расследованию. Лицо, которому в силу наличия у него соответствующей квалификации поручены организация и проведение расследования, а также контроль за его ходом.
Уполномоченный представитель. Лицо, назначенное государством в силу наличия у первого соответствующей квалификации для участия в расследовании, проводимом другим государством.
Причины. Действия, бездействие, обстоятельства, условия
или их сочетание, которые привели к авиационному происшествию или инциденту. Определение причин не предполагает
возложения вины или установления административной, гражданской или уголовной ответственности.
Расследование. Процесс, проводимый с целью предотвращения авиационных происшествий, который включает сбор и анализ информации, подготовку заключений, включая установление причин или сопутствующих факторов, и, если необходимо,
выработку рекомендаций по обеспечению безопасности.
Рекомендация по обеспечению безопасности. Предложение
полномочного органа по расследованию происшествий, сделанное на основе информации, полученной при расследовании, с целью предотвращения авиационных происшествий или
инцидентов, которое ни при каких обстоятельствах не ставит
своей целью определение вины или ответственности за авиационное происшествие или инцидент. Помимо рекомендаций по
обеспечению безопасности, вытекающих из результатов расследования авиационных происшествий и инцидентов, рекомендации по обеспечению безопасности могут вытекать из различных
источников, включая исследования по обеспечению безопасности полетов. Единственной целью расследования авиационного
37
происшествия или инцидента является предотвращение авиационных происшествий и инцидентов в будущем. Целью этой
деятельности не является установление доли чьей-либо вины
или ответственности. Государства принимают государственную
программу по безопасности полетов в целях обеспечения приемлемого уровня безопасности полетов.
Примечание. Концептуальные рамки для принятия и выполнения государственной программы по безопасности полетов
изложены в дополнении F Приложения 13, а инструктивный
материал, касающийся государственной программы по безопасности полетов, содержится в Руководстве по управлению
безопасностью полетов (РУБП) (Doc 9859).
2.1.2. Уведомление об авиационном
происшествии
Государство места события направляет уведомление об авиационном происшествии или серьезном инциденте с минимальной задержкой при помощи наиболее удобного и быстрого средства связи:
– государству регистрации;
– государству эксплуатанта;
– государству разработчика;
– государству-изготовителю;
– ИКАО, если максимальная масса соответствующего воздушного судна превышает 2250 кг или оно является турбореактивным самолетом.
Тем не менее, если государство места события не располагает
информацией о серьезном инциденте, соответственно государство регистрации или государство эксплуатанта направляет
уведомление о таком инциденте государству разработчика, государству-изготовителю и государству места события. Уведомление излагается простым языком и содержит такое количество
указанной ниже информации, которое имеется в наличии, однако отправление этого уведомления не должно задерживаться
из-за отсутствия полной информации:
– сокращение АССID – для обозначения авиационных происшествий, сокращение INCID – для обозначения серьезных
инцидентов;
38
– изготовитель, модель, национальные и регистрационные
знаки и серийный номер воздушного судна;
– наименование владельца, эксплуатанта и арендатора, если
такой имеется, воздушного судна;
– квалификация командира воздушного судна и гражданство членов экипажа и пассажиров;
– дата и время (местное время или UТС) авиационного происшествия или серьезного инцидента;
– последний пункт отправления и намеченный пункт посадки воздушного судна;
– положение воздушного судна относительно какого-либо
легко определяемого географического пункта, широта и долгота;
– число членов экипажа и пассажиров; на борту – погибло и
получило серьезные телесные повреждения; прочие – погибло и
получило серьезные телесные повреждения;
– описание авиационного происшествия или серьезного инцидента и степень повреждения воздушного судна, насколько
это известно;
– указание, в какой степени государство места события будет проводить расследование или предполагает передать его
другому государству;
– физические характеристики района авиационного происшествия или серьезного инцидента, а также информация о
трудностях с доступом к нему или особых требованиях, касающихся прибытия на место происшествия;
– наличие и описание опасных грузов на борту воздушного
судна.
2.1.3. Расследование авиационных происшествий
Ответственность за назначение и проведение расследования.
Государство места события назначает расследование обстоятельств авиационного происшествия и несет ответственность за
проведение такого расследования, однако оно может передать
целиком или частично проведение этого расследования другому
государству или региональной организации по расследованию
авиационных происшествий по взаимной договоренности и согласию. В любом случае государство места события использует
39
все средства для содействия проведению этого расследования.
Государство места события назначает расследование обстоятельств серьезных инцидентов с воздушными судами, максимальная масса которых превышает 2250 кг. Это государство
может передать целиком или частично проведение этого расследования другому государству или региональной организации
по расследованию авиационных происшествий по взаимной
договоренности и согласию. В любом случае государство места
события использует все средства для оказания содействия проведению такого расследования.
Если проведение расследования целиком передается другому государству или региональной организации по расследованию авиационных происшествий, то при этом предполагается,
что это государство будет нести ответственность за проведение
расследования, включая выпуск окончательного отчета и представление отчетности по форме ADREP [20]. Если передаются
полномочия на проведение только части расследования, то, как
правило, ответственность за проведение расследования продолжает нести государство места события. В случае серьезных инцидентов государство места события может рассмотреть вопрос о
передаче полномочий на проведение расследования государству
регистрации или государству эксплуатанта, в частности в тех
случаях, когда проведение расследования может быть полезным или более целесообразным для одного из этих государств.
Если невозможно определенно установить, что место авиационного происшествия или серьезного инцидента находится на
территории какого-либо государства, государство регистрации
назначает и проводит любое необходимое расследование авиационного происшествия или серьезного инцидента. Однако оно
может передать целиком или частично проведение расследования другому государству по взаимной договоренности и согласию. Государства, расположенные в непосредственной близости
от места авиационного происшествия в международных водах,
оказывают любое возможное содействие, а также удовлетворяют просьбы государства регистрации. Руководство по расследованию авиационных происшествий и инцидентов (Doc 9756)
[17, 18] содержит инструктивный материал по организации,
проведению и контролю за проведением расследования. Полномочному органу по расследованию авиационных происшествий
40
предоставляется независимость в проведении расследования и
неограниченные полномочия на его проведение в соответствии
с положениями Приложения 13.
Расследование, как правило, включает:
– сбор, регистрацию и анализ всей соответствующей информации об этом авиационном происшествии или инциденте;
– при необходимости, выработку рекомендаций по обеспечению безопасности;
– если возможно, установление причин или сопутствующих
факторов;
– составление окончательного отчета.
Там, где это практически осуществимо, следует посетить
место авиационного происшествия, осмотреть обломки и опросить очевидцев. Масштабы расследования и порядок его проведения определяются полномочным органом по расследованию
авиационных происшествий в зависимости от уроков, которые
предполагается извлечь из расследования в целях повышения
уровня безопасности полетов. Любое расследование, выполняемое в соответствии с положениями Приложения 13, проводится отдельно от любого судебного или административного
разбирательства, направленного на установление доли чьейлибо вины или ответственности. Полномочному органу по расследованию авиационных происшествий следует разработать
документально оформленные политику и процедуры с подробным описанием его обязанностей по расследованию авиационных происшествий. Они должны охватывать организацию
и планирование, расследование и представление отчетов. Государству следует обеспечить, чтобы при проведении любых
расследований в соответствии с положениями Приложения 13
без задержки предоставлялся неограниченный доступ ко всем
вещественным доказательствам и чтобы им не препятствовали
административные или судебные расследования или разбирательства. Государство, проводящее расследование, назначает
уполномоченного по расследованию и немедленно приступает
к расследованию. Уполномоченный по расследованию имеет
свободный доступ к обломкам воздушного судна и всем относящимся к делу материалам, включая бортовые самописцы
и записи ОВД, и неограниченный контроль над ними с тем,
чтобы назначенные лица, принимающие участие в этом рас41
следовании, могли незамедлительно провести тщательный
осмотр. Государство, проводящее расследование, признает
необходимость координации действий уполномоченного по
расследованию и судебных органов. Уделяется особое внимание вещественным доказательствам, которые для успеха
расследования требуют немедленной регистрации и анализа,
как, например, обследование и опознание жертв, и считывание записей бортовых самописцев. Если в ходе расследования
становится известно или есть подозрение, что имел место акт
незаконного вмешательства, уполномоченный по расследованию немедленно принимает меры для информирования органов обеспечения авиационной безопасности заинтересованных
государств. Каждое государство регистрации, государство эксплуатанта, государство разработчика и государство-изготовитель имеет право назначать уполномоченного представителя
для участия в расследовании. Любое государство, которое по
запросу предоставляет сведения, оборудование или экспертов,
государству, проводящему расследование, имеет право назначить уполномоченного представителя для участия в этом
расследовании. Государство регистрации или государство эксплуатанта назначает одного или несколько советников, предложенных эксплуатантом, в помощь своему уполномоченному
представителю. Советникам, помогающим уполномоченным
представителям, разрешается участвовать, под их руководством, в расследовании в такой степени, в которой это необходимо для обеспечения эффективного участия этих представителей в расследовании. Участие в расследовании дает право
принимать участие во всех аспектах расследования под контролем уполномоченного по расследованию, в том числе:
– посещать место авиационного происшествия;
– осматривать обломки;
– получать информацию, содержащую показания свидетелей, и предлагать тематику опроса;
– иметь полный и скорейший доступ ко всем относящимся
к делу вещественным доказательствам;
– получать экземпляры всех относящихся к делу документов;
– участвовать в считывании записей на носителях информации;
42
– участвовать в мероприятиях по расследованию за пределами места авиационного происшествия, таких, как осмотр агрегатов, технические брифинги, испытания и моделирование;
– принимать участие в совещаниях о ходе расследования,
включая обсуждения, связанные с анализом информации, формулированием выводов, причин и рекомендаций по безопасности;
– делать заявления в отношении различных элементов расследования.
2.1.4. Примеры серьезных инцидентов
Термин «серьезный инцидент» определен в главе 1 Приложения 13 следующим образом. Серьезный инцидент. Инцидент,
обстоятельства которого указывают на то, что едва не имело
место авиационное происшествие. Описанные ниже инциденты
являются типичными примерами инцидентов, которые можно
отнести к категории серьезных. Этот перечень не является исчерпывающим и служит лишь иллюстрацией к определению
«серьезного инцидента».
Опасные сближения, при которых для предотвращения столкновения или опасной ситуации требуется выполнить маневр
уклонения или когда целесообразно предпринять действия по
уклонению.
Ситуация, в которой едва удалось избежать столкновения
исправного воздушного судна с землей.
Прерванные взлеты с закрытой или занятой ВПП, РД или не
назначенной ВПП.
Взлеты с закрытой или занятой ВПП, РД или не назначенной ВПП.
Посадки или попытки выполнить посадку на закрытую или
занятую ВПП, на РД или не назначенную ВПП.
Явная неспособность достичь требуемых характеристик во
время разбега при взлете или на начальном участке набора высоты.
Пожары и случаи появления дыма в пассажирском салоне,
грузовых отсеках или пожары двигателя, даже если такие пожары затушены с помощью огнегасящих веществ.
Ситуации, в которых потребовалось использование членами
летного экипажа аварийного кислорода.
43
Случаи разрушения конструкции воздушного судна или разрушения двигателя, которые не классифицируются как авиационные происшествия.
Неоднократные выходы из строя одной или более бортовых
систем, серьезно влияющие на эксплуатацию воздушного судна.
Случаи потери трудоспособности членами летного экипажа
в полете.
Количество топлива, требующее объявления пилотом аварийной обстановки.
Несанкционированные выезды на ВПП, отнесенные по серьезности последствий к категории А. Информация, касающаяся классификации серьезности последствий, содержится в Руководстве по предотвращению несанкционированных выездов
на ВПП (Doc 9870).
Инциденты при взлете или посадке. Такие инциденты, как
недолет или выкатывание за пределы ВПП.
Отказы систем, попадание в зону опасных метеоявлений,
выход за пределы установленных летных ограничений или другие ситуации, которые могут создать трудности в управлении
воздушным судном.
Отказы более одной системы в системе резервирования, являющейся обязательной для управления полетом и навигации.
2.2. Организация расследования
авиационных происшествий
2.2.1. Классификация и определения
авиационных событий
Правила расследования авиационных происшествий и инцидентов с гражданскими воздушными судами в Российской Федерации (ПРАПИ-98) разработаны в соответствии с воздушным
законодательством Российской Федерации, межправительственным Соглашением о гражданской авиации и об использовании воздушного пространства от 30 декабря 1991 года с учетом стандартов и рекомендаций Приложения 13 к Конвенции
о международной гражданской авиации и являются нормативным правовым актом Российской Федерации, регулирующим
44
деятельность в области расследования авиационных происшествий и инцидентов с гражданскими воздушными судами [21].
Правила включают в себя определения и классификацию авиационных происшествий и инцидентов с гражданскими воздушными судами, устанавливают порядок проведения расследования авиационных происшествий и инцидентов с гражданскими
воздушными судами Российской Федерации и гражданскими
воздушными судами иностранных государств на территории
Российской Федерации, участия уполномоченных представителей Российской Федерации в расследовании авиационных происшествий и инцидентов с гражданскими воздушными судами
Российской Федерации на территории других государств, учета
указанных событий, а также разработки рекомендаций и мероприятий по их предотвращению. Авиационное происшествие
или инцидент с гражданским воздушным судном Российской
Федерации либо с гражданским воздушным судном иностранного государства на территории Российской Федерации подлежат обязательному расследованию [21]. В соответствии с положениями Приложения 13 в ПРАПИ-98 указывается, что:
– целями расследования авиационного происшествия или
инцидента являются установление причин авиационного происшествия или инцидента и принятие мер по их предотвращению в будущем;
– установление чьей-либо вины и ответственности нe является целью расследования авиационного происшествия или инцидента.
Процесс расследования авиационного происшествия или
инцидента включает в себя сбор и анализ информации, проведение необходимых исследований, установление причин авиационного происшествия или инцидента, подготовку отчета и
заключения, разработку рекомендаций, разбор (слушание) по
результатам расследования.
На рис. 2.1 приведена классификация авиационных событий в соответствии с ПРАПИ-98.
Как видим, данная классификация существенно отличается
от принятой ИКАО [16]. Полномочному органу по расследованию авиационных происшествий, в соответствии с Приложением 13 к Конвенции о международной гражданской авиации,
предоставляется независимость в проведении расследования и
45
Авиационные
события
Авиационные
происшествия
Авиационные
инциденты
Серьезные
авиационные
инциденты
Производственные
происшествия
АП
с человеческими
жертвами
(катастрофы)
АП
без человеческих жертв
(аварии)
Повреждения
воздушного
судна
Чрезвычайные
происшествия
Примечание: Столкновение (опасное сближение) двух или нескольких
воздушных судов расследуется как одно событие, а классифицируется и
учитывается для каждого воздушного судна в соответствии с наступившими последствиями.
Рис. 2.1. Классификация авиационных событий
неограниченные полномочия на его проведение. Полномочия
и ответственность за организацию и проведение расследования
авиационных происшествий с гражданскими воздушными судами в Российской Федерации возложены на Межгосударственный авиационный комитет (МАК), а авиационных инцидентов – на Федеральное агентство воздушного транспорта (Росавиацию). Ниже приведены определения авиационных событий
в соответствии с ПРАПИ-98.
Авиационное происшествие – событие, связанное с использованием воздушного судна, которое имеет место с момента,
когда какое-либо лицо вступило на борт с намерением совершить полет, до момента, когда все лица, находившиеся на борту
с целью совершения полета, покинули воздушное судно, и в ходе которого:
– какое-либо лицо получает телесное повреждение со смертельным исходом в результате нахождения в данном воздуш46
ном судне, за исключением тех случаев, когда телесные повреждения получены вследствие естественных причин, нанесены самому себе либо нанесены другими лицами, или когда
телесные повреждения нанесены безбилетным пассажирам,
скрывающимся вне зон, куда обычно открыт доступ пассажирам и членам экипажа;
– воздушное судно получает повреждение или происходит
разрушение его конструкции, в результате чего:
– нарушается прочность конструкции, ухудшаются технические или летные характеристики воздушного судна;
– требуется крупный ремонт или замена поврежденного элемента.
– воздушное судно пропадает без вести или оказывается в таком месте, где доступ к нему абсолютно невозможен.
Авиационное происшествие с человеческими жертвами (катастрофа) – авиационное происшествие, приведшее к гибели
или пропаже без вести кого-либо из пассажиров или членов
экипажа. К катастрофам относятся также случаи гибели коголибо из лиц, находившихся на борту, в процессе их аварийной
эвакуации из воздушного судна. Авиационное происшествие
без человеческих жертв (авария) – авиационное происшествие,
не повлекшее за собой человеческих жертв или пропажи без
вести кого-либо из пассажиров или членов экипажа. Авиационный инцидент – событие, связанное с использованием воздушного судна, которое имело место с момента, когда какоелибо лицо вступило на борт с намерением совершить полет, до
момента, когда все лица, находившиеся на борту с целью полета, покинули воздушное судно, и обусловленное отклонениями от нормального функционирования ВС, экипажа, служб
управления и обеспечения полетов, воздействием внешней
среды, могущее оказать влияние на безопасность полета, но не
закончившееся авиационным происшествием. Серьезный авиационный инцидент – авиационный инцидент, обстоятельства
которого указывают на то, что едва не имело место авиационное происшествие.
Для серьезных авиационных инцидентов характерны следующие признаки:
– выход воздушного судна за пределы ожидаемых условий
эксплуатации;
47
– возникновение значительных вредных воздействий на экипаж или пассажиров (дыма, паров едких веществ, токсичных
газов, повышенной или пониженной температуры, давления и
т. п.);
– значительное снижение работоспособности членов экипажа;
– значительное повышение психофизиологической нагрузки на экипаж;
– получение серьезных телесных повреждений каким-либо
лицом, находящимся на воздушном судне;
– значительное ухудшение характеристик устойчивости и
управляемости, летных или прочностных характеристик;
– возникновение реальной возможности повреждения жизненно важных элементов воздушного судна в результате взрыва, пожара, нелокализованного разрушения двигателя, трансмиссии и т. п.;
– разрушение или рас соединение элементов управления;
– повреждение элементов воздушного судна, не относящееся
к авиационному происшествию.
Серьезное телесное повреждение – телесное повреждение,
полученное лицом во время авиационного происшествия или
инцидента, причинившее тяжкий или опасный вред здоровью,
а также не опасный для жизни вред здоровью, являющийся
тяжким по последствиям, и которое:
– требует госпитализации более чем на 48 часов в течение семи дней с момента получения повреждения;
– привело к перелому любой кости (за исключением простых
переломов пальцев рук, ног или носа), вывихам в крупных суставах конечностей и позвонков или сдавливанию мягких тканей с синдромом раздавливания;
– связано с разрывами биологических тканей, вызывающими сильное кровотечение, повреждение нервных стволов,
мышц или сухожилий;
– привело к повреждению любого внутреннего органа, а также проникающим ранениям и ушибам глазного яблока, сопровождающимся расстройством зрения;
– связано с получением термических, химических и других
ожогов второй или третьей степени независимо от площади поражения, или любых ожогов, поражающих более 5% поверхности тела или ожогов верхних дыхательных путей;
48
– связано с подтвержденным фактом воздействия инфекционных, отравляющих веществ или проникающей радиации;
– привело к сотрясению головного и спинного мозга средней
и тяжелой степени, внутричерепным кровоизлияниям травматического характера;
– повлекло за собой прерывание беременности.
Чрезвычайное происшествие – событие, связанное с эксплуатацией воздушного судна, но не относящееся к авиационному
происшествию, при котором наступило одно из следующих последствий:
– гибель кого-либо из находившихся на борту воздушного
судна в результате умышленных или неосторожных действий
самого пострадавшего или других лиц, не связанная с функционированием воздушного судна;
– гибель какого-либо лица, самовольно проникшего на воздушное судно и скрывавшегося вне зон, куда открыт доступ
пассажирам и членам экипажа;
– гибель членов экипажа или пассажиров в результате неблагоприятных воздействий внешней среды после вынужденной посадки воздушного судна вне аэродрома;
– гибель или телесные повреждения со смертельным исходом любого лица, находящегося вне воздушного судна, в результате непосредственного контакта с воздушным судном,
его элементами или газовоздушной струей силовой установки;
– разрушение или повреждение воздушного судна на земле,
повлекшее нарушение прочности его конструкции или ухудшение летно-технических характеристик в результате стихийного бедствия или нарушения технологии обслуживания, правил
хранения или транспортировки;
– угон воздушного судна, находящегося на земле или в полете, или захват такого судна в целях угона.
Повреждение воздушного судна на земле – событие, связанное с обслуживанием, хранением и транспортировкой воздушного судна, при котором судну причинены повреждения, не
нарушающие его силовые элементы и не ухудшающие летнотехнические характеристики, устранение которых возможно
в эксплуатационных условиях.
49
Мероприятие по обеспечению безопасности полетов – действие, направленное на предотвращение авиационных происшествий и инцидентов.
Причины (факторы) авиационного происшествия или инцидента – действия, бездействие, обстоятельства, условия или
их сочетание, которые привели к авиационному происшествию
или инциденту.
Расследование – процесс, проводимый с целью предотвращения авиационных происшествий и инцидентов, который
включает сбор и анализ информации, подготовку заключений,
включая установление причин и выработку рекомендаций по
обеспечению безопасности полетов.
2.2.2. Организация расследования
авиационных происшествий
Расследование авиационных происшествий с воздушными
судами Российской Федерации и воздушными судами иностранных государств на территории Российской Федерации
организует и проводит МАК с участием Росавиации, Минпромторга России и других заинтересованных федеральных
органов исполнительной власти и организаций Российской
Федерации. В соответствии с этим МАК формирует и назначает комиссию по расследованию авиационного происшествия.
Если в процессе расследования авиационного происшествия
не требуется проведение дополнительных исследований, срок
расследования не должен превышать 30 суток. Срок расследования продлевается по ходатайству председателя комиссии. Комиссия проводит расследование авиационного происшествия с привлечением необходимых специалистов, руководствуясь Воздушным кодексом Российской Федерации,
указами Президента РФ и постановлениями Правительства
РФ, ПРАПИ-98 и другими актами воздушного законодательства Российской Федерации, регулирующими деятельность
в области гражданской авиации и использовании воздушного пространства. Комиссия по расследованию авиационного
происшествия имеет статус государственной комиссии. Комиссия состоит из председателя, заместителей председателя
и членов комиссии. Специалисты, привлекаемые к работе
50
комиссии, могут входить в состав ее рабочих органов (подкомиссий и рабочих групп) или использоваться в качестве экспертов. Для работы в составе комиссии, ее рабочих органов
или в качестве экспертов могут привлекаться работники органа, назначившего комиссию по расследованию, полномочные представители заинтересованных федеральных органов
исполнительной власти, работники организаций независимо
от организационно-правовых форм и форм собственности,
в том числе научно-исследовательских и конструкторских
opганизаций, организаций разработчиков, изготовителей и
эксплуатантов авиационной техники, аэропортов, авиаремонтных организаций, авиационно-технических баз и центров, учебных заведений, организаций ОВД, гидрометеорологии и мониторинга окружающей среды, медицинских учреждений. Специалисты, участвующие в расследовании, должны
иметь соответствующую квалификацию и не должны быть
связаны с непосредственной ответственностью за авиационное происшествие. Председатель, заместители председателя
и члены комиссии, ее рабочих органов и эксперты не могут
представлять интересы стpaxoвой компании. Информация
о кандидатах в состав комиссии передается органу, организующему расследование, в минимально короткие сроки после получения от него запроса. Руководитель организации,
независимо от ее организационно-правовых форм и формы
собственности, в адрес которой направлен запрос на выделение специалистов для участия в расследовании, по согласованию направляет их в распоряжение комиссии на время, необходимое для выполнения работ в интересах расследования
авиационного происшествия. Комиссия осуществляет свою
деятельность под руководством председателя. Представители правоохранительных органов координируют свою работу,
связанную с расследованием авиационного происшествия,
с председателем комиссии и могут присутствовать на ее заседаниях. Комиссия по расследованию авиационного происшествия пользуется правами, установленными воздушным
законодательством РФ, в том числе имеет право:
– беспрепятственно проходить на борт потерпевшего бедствие воздушного судна для выяснения обстоятельств авиационного происшествия;
51
– обследовать потерпевшее бедствие воздушное судно, его составные части, имущество, находящееся на борту потерпевшего бедствие воздушного судна либо вовлеченное в авиационное
происшествие извне, независимо от принадлежности этого имущества, а также средства и объекты обеспечения полетов воздушных судов;
– поручать юридическим лицам независимо от их организационно-правовых форм и форм собственности проведение исследований и работ, связанных с расследованием авиационного
происшествия;
– привлекать для решения задач, требующих знаний в соответствующих областях науки и техники, работников организаций независимо от их организационно-правовых форм и форм
собственности;
– опрашивать очевидцев авиационного происшествия, лиц,
которые имеют или могут иметь отношение к авиационному
происшествию, получать необходимую информацию от правоохранительных органов;
– изучать все вопросы разработки, испытаний, производства, эксплуатации и ремонта потерпевшего бедствие воздушного судна, подготовки лиц из числа авиационного персонала,
организации воздушного движения, выполнения и обеспечения полетов ВС; – затребовать и получать от соответствующих органов исполнительной власти, а также от граждан и юридических лиц
документы и материалы по вопросам, связанным с данным авиационным происшествием;
– проводить исследования психофизиологического состояния
членов экипажа потерпевшего бедствие воздушного судна, а также соответствующих лиц из числа авиационного персонала.
При расследовании авиационного происшествия с воздушным судном иностранного государства на территории РФ участниками расследования могут быть:
– представитель государства регистрации;
– представитель государства разработчика;
– представитель государства изготовителя;
– представитель государства эксплуатанта;
– представитель государства, граждане которого погибли
или получили серьезные телесные повреждения (по запросу);
52
– представитель государства, оказавшего техническую или
иную помощь в расследовании (по просьбе государства, назначившего расследование).
Степень участия уполномоченных представителей государств и их советников определяется Приложением 13 к Конвенции ИКАО и дает им право по согласованию с председателем
комиссии и под его контролем:
– посещать место авиационного происшествия;
– осматривать воздушное судно или его части;
– получать информацию, содержащую показания свидетелей, и предлагать тематику их опроса;
– иметь доступ к относящимся к делу вещественным доказательствам;
– получать относящиеся к делу документы;
– участвовать в считывании записей полетной информации;
– участвовать в мероприятиях по расследованию за пределами места авиационного происшествия, таких как осмотр и исследования агрегатов, технические консультации, испытания
и моделирование в целях расследования;
– принимать участие в совещаниях;
– делать заявления в отношении различных аспектов расследования.
Уполномоченный представитель и его советники обязаны
предоставлять государству, проводящему расследование, всю
имеющуюся у них соответствующую информацию и не должны
распространять информацию о ходе и результатах расследования без согласия государства, проводящего расследование. Если государство, граждане которого погибли при авиационном
происшествии, обращается с мотивированной просьбой об участии в расследовании, ему может быть разрешено назначить
своего эксперта, которому предоставляется право:
– посещать место авиационного происшествия;
– знакомиться с соответствующей фактической информацией;
– оказывать содействие и предоставлять информацию, касающуюся опознания погибших. В случае необходимости получения дополнительных сведений, оборудования или привлечения экспертов орган, назначивший расследование, направляет соответствующий запрос
53
любому государству через его органы расследования с просьбой направить такие сведения, оборудование или экспертов
для обеспечения расследования. Уполномоченные представители иностранных государств, их советники и эксперты в состав комиссии не входят. Координация действий комиссии
и представителей иностранных государств, разрешение всех
вопросов, возникающих у последних в связи с проведением
расследования, возлагается на председателя комиссии. Все вопросы, связанные с участием в расследовании представителей
иностранных государств, решаются председателем комиссии
через уполномоченных представителей этих государств. Региональные управления Росавиации места события и места
базирования oрганизации – владельца (эксплуатанта) воздушного судна, потерпевшего авиационное происшествие, а также
организация-владелец (эксплуатант) и организация ГА места
события обязаны принять участие в расследовании авиационного происшествия и осуществлять координацию действий
с местными органами исполнительной власти и местного самоуправления по обеспечению работы комиссии по расследованию авиационного происшествия. Федеральные органы исполнительной власти, органы исполнительной власти субъектов
Российской Федерации, органы местного самоуправления, командование воинских частей, юридические лица независимо
от их организационно-правовых форм и форм собственности
обязаны оказывать всемерное содействие комиссии по расследованию авиационного происшествия, в том числе выделять
в распоряжение комиссии необходимые силы и средства, принимать меры по обеспечению охраны места авиационного происшествия, созданию безопасных условий для работы на месте
авиационного происшествия, обеспечивать транспортировку и
проведение необходимых работ и исследований авиационной
техники в интересах расследования. Органы исполнительной
власти субъектов Российской Федерации, органы местного самоуправления с привлечением организаций ГА создают членам комиссии по расследованию авиационного происшествия
и привлекаемым к расследованию авиационного происшествия специалистам все необходимые условия для проведения
работ на месте авиационного происшествия, в том числе обеспечивают соответствующими одеждой, обувью, средствами
54
индивидуальной зашиты, транспортными средствами и средствами связи, необходимым снаряжением, расходными материалами, проживанием и питанием. Работы на месте авиационного происшествия, проводимые в целях расследования,
в соответствии с воздушным законодательством Российской
Федерации, приравниваются к работам по ликвидации чрезвычайных ситуаций. Для оперативного оповещения руководящих должностных лиц, направления аварийно-спасательных
сил и средств, формирования и сбора комиссии по расследованию устанавливается регламентированный порядок прохождения информации об авиационном происшествии.
Диспетчеры РЦ ЕС ОрВД (МДП), ЗЦ ЕС ОрВД при получении информации об авиационном происшествии передают первичное сообщение о случившемся в соответствии с «Табелем
сообщений о движении воздушных судов в Российской Федерации», в том числе в обязательном порядке в МАК, Росавиацию,
региональное управление ФСБ России, а также руководителю
РУ Росавиации, на территории которого произошло событие,
и руководителю РУ Росавиации по принадлежности воздушного судна, органу войск ПВО и командному пункту военного
округа, в зоне ответственности которого произошло авиационное происшествие. Сообщение передается также руководителю
организации ГА, в районе ответственности которой произошло
авиационное происшествие. Руководитель РУ Росавиации, на
территории которого произошло авиационное происшествие,
по получении первичного сообщения немедленно передает
первоначальное донесение в МАК, Росавиацию и Минпромторг
России, а также информирует руководство органа исполнительной власти субъекта Российской Федерации, на территории которого произошло авиационное происшествие, транспортного
или территориального прокурора, руководителя следственного органа Следственного комитета Российской Федерации на
транспорте или руководителя следственного органа Следственного комитета Российской Федерации по субъекту Российской
Федерации, местные транспортные и территориальные органы
МВД России, ФСБ России, МЧС России и Госкомэкологии России. Первоначальное донесение должно содержать следующую
информацию:
– вид события;
55
– дату, время (местное и UTC), место происшествия;
– тип, государственный и регистрационный опознавательный знак, заводской номер и принадлежность воздушного судна;
– наименование владельца, эксплуатанта, арендатора, если
такой имеется, разработчика и изготовителя воздушного судна;
– метеоусловия в момент происшествия;
– фамилию, имя, отчество командира ВС (проверяющего и
его должность);
– характер задания, номер peйca с указанием начального
пункта вылета и пункта назначения;
– последний пункт вылета и намеченный пункт посадки;
– местоположение воздушного судна относительно какоголибо легко определяемого географического пункта, широты и
долготы;
– физико-географическую характеристику местности, где
произошло происшествие;
– обстоятельства авиационного происшествия, достоверно
известные к моменту подачи донесения;
– число членов экипажа и пассажиров на борту воздушного
судна, в том числе погибших и получивших телесные повреждения, а также число погибших и получивших телесные повреждения лиц, не находившихся на борту ВС;
– гражданство пассажиров;
– наличие и характер опасных грузов на борту;
– степень повреждения воздушного судна;
– данные об организации и проведении поисковых и аварийно-спасательных работ;
– другие достоверные сведения по авиационному происшествию, известные к моменту представления донесения.
2.2.3. Организация расследования
авиационных инцидентов
Расследование авиационных инцидентов с воздушными
судами Российской Федерации и воздушными судами иностранных государств на территории Российской Федерации
организует и проводит Росавиация России и ее региональные
органы с участием заинтересованных федеральных органов
56
исполнительной власти и организаций Российской Федерации. В соответствии с этим Росавиация России формирует и
назначает комиссию по расследованию авиационного инцидента. Общий срок расследования авиационного инцидента
не должен превышать 10 суток, если не требуется проведение
дополнительных исследований. Продление срока расследования допускается с разрешения Росавиации России по запросу
председателя комиссии. Комиссия состоит из председателя,
заместителей председателя и членов комиссии. Специалисты,
привлекаемые к работе комиссии, могут входить в состав ее
рабочих органов (подкомиссий и рабочих групп) или использоваться в качестве экспертов. Комиссия осуществляет свою
деятельность под руководством председателя. Права и обязанности участников расследования авиационного инцидента, определяются в соответствии с правилами, изложенными
в Приложении 2 ПРАПИ-98. Комиссия по расследованию авиационного инцидента пользуется правами, установленными
воздушным законодательством Российской Федерации. Порядок работы комиссии по расследованию авиационного инцидента аналогичен порядку работы комиссии по расследованию
авиационного происшествия.
Диспетчеры РЦ ЕС ОрВД (МДП), ЗЦ ЕС ОрВД, ГЦ ППВД
при получении информации об авиационном инциденте передают первичное сообщение о случившемся и последующую
информацию в соответствии с «Табелем сообщений о движении воздушных судов в Российской Федерации». Первичное
сообщение об авиационном инциденте с воздушным судном
Российской Федерации на территории иностранного государства, как правило, передается представителем организации
ГА Российской Федерации в государстве места события в соответствии с «Табелем сообщений о движении воздушных судов
в Российской Федерации», в том числе в обязательном порядке
в МАК и Росавиацию, которые незамедлительно информируют об этом МИД России. В случае отсутствия представительства организации ГA Российской Федерации в государстве, на
территории которого произошел инцидент, первичное сообщение может быть передано по оперативным дипломатическим
каналам или по каналам органов ОрВД членами экипажа или
официальным представительством Российской Федерации,
57
аккредитованным в государстве места события. Руководитель
РУ Росавиации России, на территории которого произошел
инцидент, по получении первичного сообщения немедленно передает первоначальное донесение в МАК, Росавиацию,
Минпромторг России, региональное управление ФСБ России,
а в случае необходимости – органу войск ПВО и командному
пункту военного округа. Первоначальное донесение должно
содержать следующую информацию:
– вид события; – дату, время (местное и UTC), место авиационного инцидента; – тип, государственный и регистрационный опознавательный знак, заводской номер и принадлежность воздушного судна; – метеоусловия в момент авиационного инцидента (если последний был связан с метеоусловиями): – фамилию, имя, отчество командира ВС (проверяющего и
его должность); – характер задания, номер рейса; – обстоятельства авиационного инцидента, достоверно известные к моменту подачи донесения, признаки отказа, если он
имел место; – число членов экипажа и пассажиров на борту воздушного
судна; – степень повреждения воздушного судна. Отсутствие каких-либо из указанных сведений не должно задерживать передачу первоначального донесения. В донесении
не должны содержаться предположительные сведения об обстоятельствах и причинах авиационного инцидента.
2.2.4. Перечень событий, подлежащих расследованию
при обслуживании воздушного движения
Приведем перечень событий, подлежащих расследованию,
прямо или косвенно связанных с деятельностью персонала ОВД
(при этом сохранена нумерация пунктов Приложения 1).
12. Потеря радиосвязи в полете.
Потеря пространственной или навигационной ориентировки.
58
16. Попадание в зону опасных метеоявлений. Нарушение
минимума погоды при взлете, посадке или полете по трассам и
МВЛ (маршрутам).
Поражение воздушного судна разрядом атмосферного электричества в полете, приведшее к повреждению элементов конструкции воздушного судна, отказу двигателя или хотя бы одной из систем.
17. Полет в условиях обледенения на воздушных судах
с ограничениями допуска к полетам в условиях обледенения, на воздушных судах с отказавшей или не включенной
ПОС.
18. Столкновение с птицами или другими объектами в полете, приведшее к повреждению элементов планера, двигателя
или нарушения режима его работы.
20. Пожар на воздушном судне.
24. Нарушение установленных правил и схем набора высоты, выхода из зоны аэродрома, снижения или захода на посадку. Изменение плана и маршрута полета после вылета воздушного судна.
Полет воздушных судов, осуществляемый без заявок и разрешения органов ОрВД.
Нарушение безопасной высоты полета, установленных
правил вертикального или бокового эшелонирования, отклонение за пределы воздушных трасс Российской Федерации и
МВЛ, а также от оси маршрута на расстояние более допустимой нормы.
27. Нарушение порядка и сроков передачи на борт ВС штормовых предупреждений или информации о состоянии погоды
пo маршруту полета, в пунктах взлета и посадки, требующей
изменения плана полета.
28. Опасное сближение воздушных судов в полете.
Несоблюдение порядка использования воздушного пространства приграничной полосы. Столкновение или угроза
столкновения с объектами на земле (людьми, животными или
транспортными средствами на BПП, РД, перронах; наземными
препятствиями).
31. Вынужденная посадка воздушного судна, посадка на незапланированный (незаявленный) аэродром (посадочную площадку).
59
Посадка вне границ ВПП (посадочной площадки), выкатывание за ее пределы при взлете или посадке. Прием и выпуск
воздушных судов с неподготовленной ВПП.
34. Выход из строя наземного радиосветотехнического оборудования при обеспечении полета воздушного судна, приведший к потере радиосвязи, ориентировки, уходу на второй круг
или запасной аэродром или обусловивший посадку ниже установленного минимума.
Примечание: Указанные события можно отнести к категории серьезных инцидентов, аналогичных приведенным в Дополнении С Приложения 13 (см. выше).
2.2.5. Порядок работы группы управления
воздушным движением
Группа управления воздушным движением, радиосветотехнического, метеорологического и аэродромного обеспечения
(в составе летной подкомиссии) устанавливает:
– качество фактического УВД данного полета;
– уровень профессиональной подготовки специалистов
служб УВД и обеспечения полетов;
– качество проведения инструктажа при заступлении на дежурство;
– наличие и состояние документации, определяющей организацию и осуществление УВД;
– фактическое состояние организации УВД, ее соответствие
установленным требованиям;
– установленный порядок взаимодействия со службами УВД
других министерств и ведомств;
– структуру воздушного пространства и ее соответствие существующим требованиям;
– интенсивность загрузки диспетчеров УВД;
– наличие и состояние средств РТО и связи, правильность их
использования в процессе управления полетом;
– состояние ВПП, РД, МС, посадочных площадок, оснащенность аэродромной службы техническими средствами;
– обеспечение полета наземными светотехническими средствами (СТО) и использование их экипажем в полете;
60
– соответствие установленного на аэродроме радиосветотехнического оборудования (по составу и схеме расположения) регламенту радиосветотехнического обеспечения полетов данного
аэродрома;
– наличие данных о работе средств РТО, связи и СТО на рабочих местах диспетчерского состава (таблицы норм перехода
на резервные источники питания, графики дальности действия
средств РТО и связи и т. д.);
– соблюдение правил ведения радиосвязи и фразеологии радиообмена;
– обеспечение полета запасными аэродромами;
– наличие отклонений воздушного судна от заданного маршрута;
– общую метеорологическую обстановку по маршруту полета, на основных и запасных аэродромах;
– фактическую погоду в районе происшествия (при необходимости на основных и запасных аэродромах) в период развития особой ситуации;
– наличие у экипажа и диспетчеров УВД необходимой метеорологической информации и ее достоверность;
– соответствие метеорологического обеспечения полета требованиям руководящих документов;
– наличие в районе происшествия запуска беспилотных
средств и стрельб, орнитологическую обстановку (при необходимости).
По результатам работы группа представляет отчет, в котором указывает:
– данные о должностных лицах служб управления воздушным движением, метеорологического, радиосветотехнического
и аэродромного обеспечения полетов, если в их действиях отмечены отклонения;
– все недостатки в подготовке персонала служб обеспечения
полетов, его допуске к самостоятельной работе, выявленные
при расследовании;
– общую характеристику организации и состояния УВД, метеорологического, радиосветотехнического и аэродромного обеспечения полетов, организации рабочих мест диспетчеров УВД
с перечислением всех отклонений от требований руководящих
документов;
61
– все выявленные в ходе расследования недостатки в документах, регламентирующих порядок УВД и обеспечения полетов;
– описание действий должностных лиц служб УВД и обеспечения полетов;
– все отклонения в действиях должностных лиц служб УВД
и обеспечения полетов, выявленные в ходе расследования, независимо от их влияния на исход полета;
– прогнозируемую и фактическую в момент происшествия
погоду на месте авиационного происшествия (при необходимости по маршруту полета, на основных и запасных аэродромах);
– недостатки в использовании средств РТО, связи и СТО, их
работоспособность или отклонения в технических характеристиках, если они оказали влияние на качество УВД и обеспечения полетов;
– анализ причин неправильных действий должностных лиц
служб УВД и обеспечения полетов (если они имели место).
К отчету рабочей группы прикладываются следующие материалы:
– выписка из диспетчерских книжек специалистов УВД*;
– выписка из журнала состояния летного поля**;
– акт осмотра летного поля и контрольного замера коэффициента сцепления после авиационного происшествия**;
– справка о наличии и состоянии технических средств замера коэффициента сцепления и техдокументации на них**;
– акт о внеочередном (контрольном) наблюдении за погодой
после авиационного происшествия;
– сведения о фактической погоде по данным ближайших метеостанций и сообщений экипажей других воздушных судов;
– метеорологическая документация, которая использовалась при подготовке и консультации экипажа;
– штормовые предупреждения и оповещения (если они были);
– вертикальный разрез атмосферы в момент происшествия;
– справка о проверке служб УВД и обеспечения полетов (при
необходимости);
– объяснительные записки специалистов УВД и служб обеспечения и копии протоколов их опроса (при необходимости);
62
– справка о наличии или отсутствии запусков радиозондов,
беспилотных средств, производстве стрельб и т. п. (при необходимости).
Примечание:
* В случаях, если действия специалистов УВД оказало влияние на исход полета.
** Если авиационное происшествие произошло в пределах аэродрома.
63
ГЛАВА 3
ПРОБЛЕМЫ ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО ФАКТОРА
В СИСТЕМЕ УПРАВЛЕНИЯ ПОЛЕТАМИ
3.1. Человеческий фактор в системе управления полетами
3.1.1. Понятие человеческого фактора
Человеческий фактор как термин требует четкого определения потому, что когда он употребляется в обиходе, то зачастую
охватывает все аспекты человеческой деятельности. Человеческий компонент является наиболее гибкой и адаптируемой
частью авиационной системы, но одновременно он является
наиболее подверженным влиянию, которое может неблагоприятно сказаться на результатах его работы. Поскольку большинство происшествий являются следствием неоптимальных
действий человека, наметилась тенденция объяснять их лишь
ошибкой человека. Однако термин «ошибка человека» не способен оказать существенной помощи в вопросах управления
безопасностью полетов. Хотя он может указать, где произошел
сбой в данной системе, он не дает ответа на то, почему он имел
место. Ошибка, связанная с деятельностью человека в системе, может быть предопределена на этапе проектирования
системы или спровоцирована недостаточной подготовленностью персонала, плохо отработанными процедурами, несовершенством концепции и формата действующих контрольных
перечней или руководств. Кроме того, в определении термина «ошибка человека» не учтены некоторые скрытые факторы, которые в целях предотвращения происшествий должны
тщательно анализироваться. Чтобы уметь заранее определять
возможности и ограничения человека в различных условиях
деятельности и применять такие знания на практике, необходимо хорошо понимать, что такое человеческий фактор. В целях облегчения усвоения материала следует иметь в виду, что
64
в обиходе альтернативные выражения «аспекты человеческой
деятельности» и «элементы человеческой деятельности» используются в том же значении, что и понятие «человеческий
фактор» (ЧФ).
В Приложении 11 ИКАО «Обслуживание воздушного движения» дано определение понятия «аспекты человеческого фактора»: «Принципы, применимые к процессам проектирования,
сертификации, подготовки кадров, технического обслуживания и эксплуатационной деятельности в авиации и нацеленные
на обеспечение безопасного взаимодействия между человеком
и другими компонентами системы посредством надлежащего
учета возможностей человека».
На начальном этапе развития авиации многие проблемы
были связаны с воздействием на человека шума, вибрации,
тепла, холода и сил ускорения. Считалось, что лучше всего
физиологию человека знают врачи и по этой причине в области человеческого фактора сложился один из наиболее
устойчивых предрассудков, заключающийся в том, что ЧФ
является одной из областей медицины. Всего лишь полстолетия назад работа в этой области, в основном, была переориентирована на изучение прикладных аспектов деятельности
человека в авиации, и эта тенденция сохраняется, то есть исследования теперь ведутся за рамками медицины. Оптимизация роли человека в сложных производственных системах
связана со всеми аспектами деятельности человека, такими,
как: процессы принятия решений; проектирование конфигурации дисплеев, органов управления и оборудования рабочих
мест; ведение связи и программное обеспечение; подготовка
планов и карт, а также такой документации, как руководства
по эксплуатации ВС, контрольные перечни и т. д. Знания
в области человеческого фактора все в большей степени применяются при отборе кадров, во время обучения и проверок
знаний персонала, а также в целях предотвращения и расследования авиационных происшествий. Исследования в области человеческого фактора носят разносторонний характер.
Например, знания, которые необходимы для понимания того, как люди осмысливают информацию и принимают решения, заимствуются из психологии. Из психологии и физиологии заимствуются также знания о деятельности органов
65
чувств, как средств получения и обработки информации об
окружающем нас мире. Информация о параметрах и двигательных характеристиках человеческого тела, играющая
важное значение в процессе проектирования и размещения
наиболее удобным образом для человека органов управления,
а также информация при определении оптимальных характеристик рабочих мест заимствуется из антропометрии и биомеханики. По существу, невозможно надлежащим образом
провести какой-либо анализ и сделать значимые выводы по
результатам обзоров или исследований, не основываясь при
этом на определенных статистических данных. Однако, несмотря на широкое использование перечисленных выше теоретических источников информации, работа, проводимая
в области человеческого фактора, прежде всего, должна быть
ориентирована на решение практических проблем в реальном мире. Исследования в области человеческого фактора носят практический характер и направлены скорее на решение
существующих проблем, а не на теоретическое изучение ЧФ.
Человеческий фактор – это наука о людях в той обстановке,
в которой они живут и трудятся, о их взаимодействии с машинами, процедурами и окружающей обстановкой, а также о взаимодействии людей между собой. Одно из определений человеческого фактора, предложенное профессором Эдвардсом, формулируется следующим образом:
«Работа в области человеческого фактора (ЧФ) направлена на оптимизацию взаимоотношений между людьми и их
деятельности путем системного применения знаний о человеке в рамках конструирования систем». Цели исследования
в области ЧФ заключаются в обеспечении эффективности
функционирования всей системы и ее безопасности, а также
нормального самочувствия каждого индивидуума, занятого
в ней. Науки о человеке изучают личность и характер человека, его возможности и ограничения, а также особенности
поведения отдельных индивидуумов и групп людей. Интеграция ЧФ на этапе конструирования систем означает, что
специалисты в области ЧФ определяют задачи и методы деятельности человека, а также те трудности и ограничения,
в условиях существования которых люди, работающие во
взаимосвязанных областях инженерной деятельности, долж66
ны принимать решения. Информация о человеческом факторе используется в той степени, насколько это нужно для решения реальных проблем.
Термин «эргономика» происходит от греческого «ergon» (работа) и «nomos» (закон природы). Он определяется как «изучение эффективности деятельности людей в рабочей обстановке».
Центральными моментами при изучении роли ЧФ в авиационных происшествиях являются человеческая деятельность, поведение и пределы возможностей человека. Издержки как со
стороны финансов, так и с точки зрения затрат труда, связанные с неоптимальной человеческой деятельностью, возросли
настолько, что импровизированный или интуитивный подход
к решению проблем ЧФ более неприемлем.
3.1.2. Концептуальная модель человеческого фактора
Понимание роли человеческого фактора особенно важно
потому, что, как уже давно известно, каждые три из четырех
авиационных происшествий являются результатом функциональных ошибок, совершаемых здоровыми и достаточно квалифицированными индивидуумами. Причины некоторых таких ошибок могут быть связаны с конструктивными недостатками оборудования или с неадекватностью процедур, а также
с погрешностями в подготовке или в инструктировании перед
началом эксплуатации. Весьма важным для понимания роли
человека (человеческого фактора) в авиации является определение его места среди других компонентов системы. Простым
и визуально доходчивым концептуальным инструментом
для анализа компонентов авиационной системы и особенностей эксплуатационных условий, а также их возможных взаимодействий с людьми является модель SHEL [6–8]. Модель
«SHEL» впервые была разработана Эдварсом в 1972 году, а
затем в 1975 году дополнена иллюстрирующей ее диаграммой
Хоукинса. Модель SHEL (иногда называется модель SHEL(L))
можно использовать для наглядного представления взаимосвязей между различными компонентами и особенностями авиационной системы. Основной акцент в данной модели делается
на индивидуума и интерфейс человека с другими компонентами и особенностями авиационной системы. Название модели
67
SHEL состоит из первых букв английских названий ее четырех
компонентов:
– Software (S) – Процедуры (процедуры, обучение, средства
обеспечения);
– Hardware (H) – Объект (машины и оборудование);
– Environment (E) – Среда (эксплуатационные условия, в которых должны функционировать остальные компоненты системы L-H-S);
– Liveware (L) – Субъект (люди на рабочих местах).
Эта модель призвана дать общее представление о взаимосвязи индивидуумов с компонентами и особенностями рабочего места. В этой модели совпадающие или несовпадающие границы
блоков (интерфейс) важны как и характеристики самих блоков.
Несовпадение границ может быть источником ошибок человека.
Субъект. В центре модели SHEL помещаются люди, находящиеся на переднем крае деятельности. Хотя люди имеют удивительное свойство приспосабливаться, тем не менее, их работоспособность подвержена значительным колебаниям. Людей
нельзя стандартизировать в такой же степени, как оборудование, поэтому границы этого блока не столь просты и прямолинейны. Люди не взаимодействуют идеально с различными
компонентами той среды, в которой они работают. Во избежание напряженности, которая может отрицательно повлиять
на действия человека, необходимо осознать последствия нестыковок на границе интерфейса между различными блоками
SHEL и центральным блоком «Субъект». Во избежание напряженности в системе другие компоненты системы должны быть
тщательно подогнаны к людям. Шероховатостям границ блока «субъект» способствует целый ряд различных факторов.
Факторы, влияющие на характеристики работоспособности
человека:
Физические факторы. Они включают физические возможности человека выполнять требуемые задачи, например, физическая сила, рост, длина рук, зрение и слух.
Физиологические факторы. Они включают факторы, которые затрагивают внутренние физические процессы в человеке
и могут оказать неблагоприятное влияние на его физические и
когнитивные характеристики, например, общее состояние здо68
ровья и физическое состояние, болезнь или заболевание, личное стрессовое состояние, усталость и др.
Психологические факторы. Они включают факторы, влияющие на психологическую готовность человека справиться со
всеми обстоятельствами, которые могут возникнуть, например,
адекватность профессиональной подготовки, знаний и опыта, а
также рабочей нагрузки.
Психосоциальные факторы. Они включают все внешние факторы в социальной системе людей, оказывающие на них давление в рабочей и нерабочей обстановке, например, конфликт
с начальником, трудовые споры с администрацией, смерть в семье, личные финансовые проблемы или другие домашние трения.
Модель SHEL особенно полезна для того, чтобы наглядно
представить себе интерфейс между различными компонентами
авиационной системы. Такой интерфейс включает:
– Субъект-объект (L-H). Когда речь идет о действиях человека, чаще всего рассматривается интерфейс между человеком
и машиной. Он определяет способ интерфейса человека с физической производственной средой, например: конструкция
кресел с учетом особенностей телосложения, дисплеи с учетом
сенсорных характеристик и возможностей усвоения информации пользователем, а также органы управления с удобными для
пользователя функционированием, кодированием и размещением. Однако для человека характерна естественная тенденция
приспосабливаться к нестыковкам интерфейса «L-H». Такая
тенденция может скрыть серьезные недостатки, которые могут
проявиться только после события.
– Субъект-процедуры (L-S). Интерфейс L-S представляет собой взаимосвязь человека с системами обеспечения, имеющимися на рабочем месте, например: нормативы, руководства,
контрольные перечни, издания, стандартные эксплуатационные правила (СЭП) и программное обеспечение ЭВМ. Данный
интерфейс включает такие «ориентированные на пользователя» аспекты, как актуальность, точность, форма представления, терминология, ясность и символика.
– Субъект-субъект (L-L). Интерфейс L-L представляет собой
взаимосвязь человека с другими лицами на рабочем месте. Летные экипажи, диспетчеры УВД, инженеры по техническому
69
обслуживанию воздушных судов и другой эксплуатационный
персонал работают в коллективах, и поэтому взаимоотношения, складывающиеся в таком коллективе, накладывают свой
отпечаток на их работоспособность. С появлением концепции
оптимизации работы экипажа (ОРЭ) этому виду интерфейса
стало уделяться значительное внимание.
Подготовка по ОРЭ и ее распространение на обслуживание воздушного движения (ОВД) (оптимизация работы группы (ОРГ)) и техническое обслуживание (оптимизация работы
персонала технического обслуживания (ОРПТО)) нацелены на
управление эксплуатационными ошибками. В сфере этого интерфейса находятся также взаимоотношения между сотрудниками и руководством, а также аспекты корпоративной культуры, корпоративного климата и производственных потребностей
компании, все из которых могут существенно влиять на работоспособность человека.
– Субъект-среда (L-E). Данный вид интерфейса охватывает
взаимосвязь между человеком и внутренней и внешней средой.
Внутренняя производственная среда включает такие физические параметры, как температура, освещение, уровень шума,
вибрация и качество воздуха. Внешняя среда включает такие
аспекты, как видимость, турбулентность и рельеф местности.
Условия работы авиации (круглосуточный режим 7 дней
в неделю) связаны с нарушением нормальных биологических
ритмов, таких как режим сна. Кроме того, авиационная система функционирует в условиях наличия большого числа политических и экономических ограничений, которые в свою очередь оказывают влияние на общую обстановку в той или иной
организации. Сюда можно отнести такие факторы, как адекватность физических средств и вспомогательной инфраструктуры,
финансовое положение на местах и эффективность регулирования. В той же мере, как непосредственная производственная
среда может создать напряженные ситуации, вынуждающие
выбирать кратчайший путь, так и неадекватная вспомогательная инфраструктура может поставить под угрозу качество принимаемых решений.
Необходимо проявлять осторожность, чтобы эксплуатационные ошибки не «просочились через трещины» на границах
интерфейсов. В большинстве случаев проблему «шероховато70
стей» этих интерфейсов можно устранить следующими способами:
– проектировщик может обеспечить надежность работы данного оборудования в оговоренных эксплуатационных условиях;
– в процессе сертификации регламентирующий орган имеет
возможность установить реальные условия, при которых оборудование можно использовать;
– руководство организации может разработать стандартные
эксплуатационные правила (СЭП) и обеспечить первоначальную подготовку и регулярную переподготовку по безопасному
использованию этого оборудования;
– каждый оператор оборудования может изучить данное
оборудование и обеспечить его надежное использование безопасным образом при любых необходимых условиях эксплуатации.
3.1.3. Развитие культуры безопасности полетов
В последнее время при создании систем управления безопасностью полетов значительное внимание уделяется вопросам
обеспечения так называемой «культуры безопасности» [8, 15].
Простейшим образом культуру можно охарактеризовать как
«коллективное программирование сознания». Культура характеризуется убеждениями, ценностями, склонностями и их отражением в реальной жизни, разделяемыми членами общества,
группы или организации. Понимание компонентов культуры и
взаимодействия между ними важно для управления безопасностью полетов. Тремя наиболее влиятельными компонентами
культуры являются национальная, профессиональная и организационная культуры. Культура представления данных является одним из основных компонентов этих различных культур.
Варианты смешения компонентов культуры могут значительно отличаться друг от друга в разных организациях, негативно
влияя на представление данных об опасных факторах, совместный анализ глубинных причин этих явлений и достижение
приемлемого уровня уменьшения рисков. Постоянное повышение эффективности обеспечения безопасности возможно в том
случае, если безопасность станет одной из главных ценностей
в системе координат организации, приоритетом на националь71
ном и отраслевом уровне. Культура влияет на ценности, убеждения и поведение в наших взаимоотношениях с другими членами различных социальных групп. Культура сплачивает нас
как членов групп и направляет и подсказывает нам, как вести
себя в нормальных и необычных ситуациях. Культура определяет правила игры или рамки личных взаимоотношений. Это
то, что, в конечном счете, определяет манеру поведения людей
в конкретной социальной среде и создает контекст происходящего. С точки зрения управления безопасностью полетов понимание культуры так же важно, как понимание контекста, поскольку культура является важным детерминантом деятельности человека. Поскольку организации состоят из групп людей,
они восприимчивы к связанным с культурой факторам. Организационная деятельность подвергается влиянию культуры на
каждом уровне.
Таким образом, культура безопасности одновременно характеризуется двумя аспектами: отношение людей и структура,
которые затрагивают как отдельных сотрудников, так и организацию в целом. Культура безопасности предполагает необходимость не только в осознании проблем безопасности, но и
в предпринятии адекватных мер по их решению. Культура безопасности связана с такими нематериальными понятиями, как
отношение людей и стиль организации. Поэтому ее трудно измерить, особенно когда основным критерием оценки безопасности
является отсутствие происшествий и инцидентов. Вместе с тем
отношение людей и корпоративный стиль способствуют небезопасным действиям и условиям, которые являются предвестниками происшествий и инцидентов. Культура безопасности охватывает широко распространенные представления и убеждения
членов организации в отношении безопасности общества и может быть определяющим фактором поведения для членов этой
организации. Действенная культура безопасности опирается
на высокую степень доверия и уважения, сложившиеся между
коллективом и руководством, поэтому должна создаваться и
всячески поддерживаться на уровне руководства организации.
Действенная культура безопасности связана с активным поиском улучшений, бдительным отношением к опасным факторам
и использованием систем и инструментов для непрерывного мониторинга, анализа и проведения расследований. Она должна
72
существовать в государственных организациях гражданской
авиации, а также в организациях поставщиков продукции и обслуживания. Другими характеристиками действенной культуры безопасности являются личная ответственность за безопасность полетов каждого члена коллектива и руководства организации, уверенность в системе безопасности, а также документально оформленный свод правил и процедур в области безопасности полетов. Окончательная ответственность за установление
и выполнение эффективных методов обеспечения безопасности
полетов лежит на руководстве организации. Культура безопасности не сможет быть эффективной, если не встроена в собственную культуру организации. Люди различных национальностей
различаются в том, как они ведут себя с начальством, как действуют в неопределенных и двусмысленных ситуациях и как
выражают свою индивидуальность. Люди неодинаково приспосабливаются к коллективным потребностям группы (коллектива или организации). Например, в коллективистских культурах
неравный статус и почтение к руководителям принимается как
должное. Это может оказать влияние на возможность подвергать сомнению решения или действия старших – важный фактор в работе коллектива. Таким образом, участие представителей различных национальных культур в выполнении производственных заданий может повлиять на деятельность коллектива
из-за возникновения недопонимания. Национальная культура
отражает характеристики тех или иных народов, включая роль
индивидуума в обществе, способ распределения властных полномочий, национальные приоритеты в отношении ресурсов, подотчетности властей, морали, задач государства и особенностей
правовой системы. С точки зрения управления безопасностью
полетов национальная культура играет большую роль в определении характера и сферы правоприменительной деятельности
регламентирующего органа, включая взаимоотношения между сотрудниками регламентирующего органа и отраслевыми
специалистами, а также степень защищенности информации,
касающейся безопасности полетов. Национальная культура
является естественным компонентом личностных убеждений,
легших в основу формирования представлений индивидуума о
безопасности еще до того, как он стал членом организации. Таким образом, организационная культура может подвергаться
73
значительному влиянию национальных культур, присутствующих в среде сотрудников организации. Реализуя на практике
программу управления безопасностью полетов, руководители
должны самым тщательным образом оценивать и учитывать
различия в национальных культурах своих сотрудников. Например, представления о факторах риска для безопасности
полетов могут сильно отличаться у представителей разных национальных культур. Аспекты, связанные с безопасностью полетов, включая вопросы обмена информацией, стиля руководства и отношения руководителей с подчиненными необходимо
решать в мультикультурном коллективе. Профессиональная
культура дифференцирует характеристики и системы ценностей конкретных профессиональных групп (типичное поведение пилотов по сравнению с поведением диспетчеров УВД или
инженеров по техническому обслуживанию). В результате отбора персонала, образования и подготовки, опыта практической
работы, влияния со стороны коллег и т. д. профессионалы (врачи, юристы, пилоты, диспетчеры) склонны усваивать систему
ценностей и вырабатывать характер поведения, свойственные
людям их профессий; они становятся похожими по манере «походки и разговора». Они, как правило, гордятся своей профессией и стремятся в ней преуспеть. С другой стороны, они могут
усвоить системы ценностей, которые приводят к появлению
чувства персональной неуязвимости – ощущение, что на качество работы не влияют персональные проблемы или что в стрессовых ситуациях ошибки не будут совершаться. Эффективная
профессиональная культура отражает способность профессиональных групп отличать вопросы эффективности обеспечения
безопасности от задач договорного или отраслевого характера.
Действенную профессиональную культуру можно охарактеризовать как способность всех профессиональных групп в организации к совместным действиям по решению вопросов обеспечения безопасности полетов. Организационная культура дифференцирует характеристики и системы ценностей конкретных
организаций (поведение сотрудников одной компании по сравнению с сотрудниками другой компании или поведение сотрудников государственных учреждений по сравнению с частным
сектором). Организации являются оболочкой национальных
и профессиональных культур. Например, в авиакомпании пи74
лоты могут иметь различную профессиональную подготовку
и опыт (гражданские пилоты, пилоты небольших самолетов и
местных линий или пилоты, работавшие в крупном авиаперевозчике). Организационная культура относится к характеристикам и представлениям о безопасности полетов, сложившимся между членами, взаимодействующими в одной авиационной
организации. Системы ценностей организаций включают приоритизацию или нахождение необходимого баланса в таких вопросах, как «производительность или качество», «безопасность
или эффективность», «финансовая или техническая эффективность», «практический опыт или академические знания», «обеспечение исполнения или корректирующие меры». Наибольшее поле деятельности для создания и развития эффективной,
самоподдерживающейся культуры для управления безопасностью полетов находится на организационном уровне. Организация является одним из главных детерминантов поведения индивидуумов в процессе управленческой или производственной
деятельности, обеспечивающей авиаперевозки или надзор за
ними. Организационная культура обозначает границы приемлемой руководящей и производственной деятельности на рабочем месте, устанавливая нормы и ограничения. Таким образом,
организационная культура является краеугольным камнем при
принятии решений, как на уровне руководства, так и на уровне
каждого конкретного сотрудника.
Организационная культура способна влиять на [8]:
– взаимодействие между старшими и младшими по должности участниками группы;
– взаимодействие между специалистами отрасли и регламентирующего органа;
– степень обмена информацией внутри организации и с регламентирующим органом;
– распространенность группового метода работы в регулирующем органе или отраслевой организации;
– реакцию персонала при работе в тяжелых условиях;
– принятие и применение тех или иных технологий;
– тенденцию принятия строгих мер в ответ на эксплуатационные ошибки, допущенные поставщиками продукции или
обслуживания, или принятие строгих мер регламентирующим
органом.
75
На организационную культуру влияют такие факторы, как:
– корпоративные правила и процедуры;
– практика и методы руководства;
– задачи по повышению безопасности и минимальные допустимые уровни;
– отношение руководства к вопросам качества и безопасности;
– обучение и мотивация сотрудников;
– взаимоотношения между регламентирующим органом и
поставщиками продукции и обслуживания;
– правила, регулирующие баланс между трудовой деятельностью и личной жизнью.
Культура представления данных возникает из убеждений сотрудников о пользе и возможных недостатках систем
отчетности и соответствующего отношения к ним и их окончательного влияния на принятие и использование таких систем. Культура представления данных подвержена сильному
влиянию со стороны организационной, профессиональной и
национальной культур и служит критерием при вынесении
суждения об эффективности системы безопасности полетов.
Действенная культура представления данных ставит своей целью проведение грани между намеренными и ненамеренными
отклонениями и определение наиболее оптимального плана
действий как для эксплуатанта, так и для лиц, которых это
непосредственно касается. Успех системы представления данных зависит от непрерывности потока информации, поступающего от эксплуатационного персонала. Правила, проводящие
различия между намеренным неисполнением обязанностей и
непреднамеренной ошибкой и предусматривающие наказание
или его отсутствие, настоятельно необходимы для обеспечения
эффективной системы информирования о недостатках в организации безопасности полетов, имеющих систематический
характер. Культура, исходящая из «абсолютного отсутствия
вины», не только неразумна, но и практически невозможна.
Хотя руководство и получает информацию о безопасности полетов, система отчетности не будет эффективной, если будет
препятствовать адекватным мерам наказания. И наоборот, та
культура, которая не в состоянии провести грань между неумышленными ошибками и действиями, являющимися на76
меренным неисполнением обязанностей, только тормозит процесс информирования. Если сотрудники не докладывают из-за
боязни наказания, руководство не получает важную информацию о безопасности полетов. В целом, сотрудники должны
быть уверены в том, что их поддержат в решениях, принятых
в интересах безопасности, однако, должны также сознавать,
что руководство не будет мириться с намеренным нарушением политики в области безопасности полетов. Поэтому система
добровольного представления данных должна быть конфиденциальной и строиться на принципах ненаказуемости информаторов. Система должна также обеспечивать обратную связь
с сотрудниками, информируя их об улучшениях в организации безопасности полетов, сделанных на основании полученных донесений. Для того чтобы решить эту задачу, необходим
безопасный и несложный доступ к системам представления
данных о безопасности полетов, активный сбор данных о безопасности полетов и инициативная работа с такими данными
со стороны руководства.
3.2. Влияние человеческого фактора
на безопасность полетов
3.2.1. Физическая природа ошибок человека
В большинстве случаев в качестве фактора, вызвавшего
авиационное происшествие или способствовавшего ему, называется ошибка человека. Зачастую ошибки совершаются квалифицированными сотрудниками, хотя очевидно, что они не
планировали какого-либо происшествия. Ошибку необходимо
воспринимать как нормальный компонент любой системы,
в которой взаимодействуют человек и техника. Учитывая неизбежность нестыковок в интерфейсах модели SHEL в авиационных операциях, масштаб эксплуатационных ошибок в авиации огромен. Непременным условием управления безопасностью полетов является понимание того, как эти нестыковки
могут повлиять на среднего человека на работе. Только после
этого могут быть приняты эффективные меры для контролирования воздействия ошибок на безопасность полетов. Статистикой установлено, что ежедневно в авиации совершаются
77
миллионы ошибок, прежде чем имеет место серьезный сбой
в обеспечении безопасности полетов. При осуществлении авиакомпаниями по всему миру коммерческих операций один раз
в миллион производственных циклов совершается эксплуатационная ошибка, которая создает разрушительный потенциал такой силы, который может преодолеть защитные средства
системы и генерировать крупный сбой в обеспечении безопасности полетов. Осознание того, как нормальные люди совершают ошибки, играет ключевую роль в вопросах управления
безопасностью полетов. Лишь в этом случае можно будет внедрить эффективные меры, позволяющие свести к минимуму
последствия ошибок человека для безопасности полетов. Даже
если ошибок человека невозможно полностью избежать, они
поддаются контролю посредством применения усовершенствованной техники, соответствующей подготовки и надлежащих
правил и процедур. Большинство мер, призванных обеспечить
контроль ошибок, касаются персонала «переднего края». Однако на результаты работы пилотов, диспетчеров УВД, инженеров по техническому обслуживания и т. д. могут оказывать
существенное влияние организационные, нормативные, культурологические факторы и факторы производственной среды, затрагивающие рабочий процесс. Например, источником
многих предсказуемых ошибок человека являются процессы
организационного характера, включая неадекватные средства
связи, нечеткие процедуры, неудовлетворительные графики,
недостаточные ресурсы, нереалистическое бюджетное планирование – фактически, все процессы, которые может контролировать организация.
3.2.2. Классификация типов ошибок
Ошибки могут быть допущены на этапе планирования или
во время реализации этого плана. Погрешности планирования
приводят к ошибкам. Человек либо следует ненадлежащей
процедуре при решении стандартной проблемы, либо планирует ненадлежащий порядок действий для разрешения какойлибо новой ситуации. Даже в случае правильного планирования погрешности могут быть допущены при выполнении плана [142]. При решении проблем мы интуитивно подыскиваем
78
совокупность правил (СЭП, эмпирические методы и т. д.),
которые уже известны, применялись ранее и пригодны для
данной проблемы. Ошибки могут совершаться двумя путями,
а именно: за счет применения правила, не соответствующего
данной ситуации, и за счет правильного применения правила,
имеющего недостатки. Ошибочное применение правил. Такой
случай обычно имеет место, если оператор сталкивается с ситуацией, когда целый ряд ее черт аналогичен обстоятельствам,
для которых данное правило предназначалось, но с некоторыми серьезными различиями. Если оператор не распознал важных различий, он может применить ненадлежащее правило.
Применение несовершенных правил происходит при использовании процедуры, которая в прошлом давала положительные результаты, но содержит нераспознанные недостатки.
Если подобное решение применяется в обстоятельствах, при
которых оно было впервые опробовано, то оно может стать частью стандартного подхода данного индивидуума к решению
такого вида проблемы. В тех случаях, когда у человека не имеется готового решения, основанного на предыдущем опыте работы и подготовке, он прибегает к своим личным знаниям и
опыту. Выработка решения той или иной проблемы с использованием такого метода неизбежно займет больше времени,
чем решение, основанное на правилах, поскольку в первом
случае требуются логические рассуждения, базирующиеся на
знании основных принципов. Ошибки могут быть допущены
по причине недостатка знаний или вследствие неправильных
рассуждений. Применение основанных на знаниях рассуждений при решении той или иной задачи будет особенно трудным в условиях, когда люди заняты, так как они будут, скорее
всего, отвлекаться от процесса логических рассуждений на
другие проблемы. В такой ситуации вероятность допущения
ошибки увеличивается. Как известно по человеческому фактору обычно проводится различие между промахами и упущениями. Промахом является действие, которое выполнено не так,
как планировалось, и поэтому промах всегда будет виден. Упущение представляет собой отказ памяти, и оно не обязательно
будет очевидным для всех других, кроме самого лица, у которого это случилось. Как правило, действия опытного и квалифицированного персонала являются отлаженными и умелы79
ми; они выполняются, в основном, в автоматической манере,
за исключением периодических проверок хода процесса. Промахи и упущения могут произойти по следующим причинам.
Промахи, обусловленные невнимательностью, являются следствием того, что не была осуществлена проверка хода той или
иной стандартной операции в какой-либо критической точке.
Вероятность такой ситуации особенно высока, когда запланированный порядок действий похож на стандартно используемую процедуру, но не идентичен ей. Если внимание рассеяно
или человек отвлекается в критической точке, где данное действие отличается от обычной процедуры, результатом может
стать ситуация, когда оператор следует обычной процедуре,
а не той, которую необходимо было выполнить в этом случае.
Упущения памяти происходят в тех случаях, когда мы забываем, что планировали осуществить, либо упускаем какое-либо
звено из запланированной последовательности действий. Неточности восприятия являются ошибки в распознавании. Они
имеют место, когда мы считаем, что видели или слышали нечто такое, что отличается от фактически представленной информации.
3.2.3. Ошибки и последствия их
Без надлежащего понимания эксплуатационного контекста, в котором осуществляется эксплуатационная деятельность, и происходят ошибки, невозможно подойти к надлежащему пониманию эксплуатационной деятельности и эксплуатационных ошибок. К такому пониманию можно подойти
только в том случае, если провести четкое разграничение между процессами и результирующими последствиями. Имеется
тенденция придавать симметричность причинам и последствиям эксплуатационных погрешностей, чего в реальной практике не бывает. Та же самая ошибка может иметь в значительной степени различные последствия в зависимости от условий,
в которых эксплуатационная ошибка имеет место. Эти условия
оказывают значительные влияния на стратегию уменьшения
ошибок. Действенная и эффективная стратегия уменьшения
ошибок направлена на изменение таких особенностей и компонентов эксплуатационного контекста, которые увеличивают
80
масштаб последствий ошибок, а не на то, чтобы менять природу людей. Управление эксплуатационными ошибками не
должно ограничиваться персоналом на «переднем крае». Как
изображено на модели SHEL, действия персонала на переднем
крае подвергаются влиянию организационных, нормативных
и присутствующих в окружающей обстановке факторов. Например, такие организационные процессы, как недостаточный
обмен информацией, двусмысленные процедуры, неоправданный график работы, недостаточные ресурсы и нереалистичное
финансирование служат питательной средой для эксплуатационных ошибок. Это все те процессы, которые организация
должна в достаточной степени держать под непосредственным
контролем. Потенциальные ошибки можно предотвратить путем использования стандартных эксплуатационных правил,
контрольных перечней и пособий по выполнению служебных
обязанностей при решении повседневных и чрезвычайных задач, путем планирования таких рабочих смен и заданий, которые не приводят к появлению невнимательности и усталости,
а также путем создания надлежащих условий труда. Как справедливо отметил профессор Майямского университета Эрл Винер: «Если человеческий фактор надлежащим образом учитывается на этапе разработки концепции и проектирования системы, то расходы высоки, но оплачиваются только один раз.
Если же недостатки конструкции должны компенсироваться
соответствующей подготовкой кадров, то эта цена оплачивается ежедневно». Важность надлежащего учета человеческого фактора на этапе разработки концепции и проектирования
системы столь же актуальна и для управленческой практики
и соответствующих процедур, поскольку они оказывают влияние на всю систему обеспечения безопасности полетов. Данная
система включает оборудование, графики отдыха в течение
рабочего дня, практические методы управления рабочим процессом, требования, диктуемые эксплуатационными условиями данного аэропорта, социальную и организационную структуру, а также общие цели поставленной задачи. Любые анализы или предложения по исправлению ситуации, которые
охватывают лишь отдельно взятые сегменты, скорее всего,
приведут к отдельным и кратковременным усовершенствованиям с потенциальной возможностью создания новых проблем
81
в других частях системы. Таким образом, в целях выработки и
реализации долгосрочных системных решений проблем, связанных с результатами и эффективностью работы человека,
в систему мер безопасности гражданской авиации необходимо
ввести культуру учета человеческого фактора. Такая культура
учета человеческого фактора ставит в центр всей деятельности
не технические средства, а человека-оператора для гарантии
того, чтобы все эксплуатационные и организационные аспекты, включая политику, процессы и правила, разрабатывались
и внедрялись таким образом, чтобы они способствовали обеспечению оптимальных рабочих показателей системы. Одним
из важнейших элементов культуры в сфере безопасности полетов, существующей в той или иной организации, является
способность решать проблемы, связанные с ошибкой человека. С организационной точки зрения ошибку человека следует рассматривать как симптом ситуации, когда операторы не
смогли достичь эксплуатационных целей из-за трудных условий труда, просчетов в политике и процедурах, недостаточного выделения ресурсов или других недостатков в самой системе. В связи с неизбежностью ошибок человека будут иметь
место непреднамеренные отклонения от установленных норм
эксплуатационных и организационных.
3.2.4. Ошибки и, вызванные ими нарушения
Эксплуатационные ошибки являются обычными компонентами любой системы, в которой для достижения производственных задач системы взаимодействуют люди и техника. Нарушения в корне отличаются от эксплуатационных
ошибок. И те, и другие могут вызвать отказ системы и могут
привести к ситуациям с серьезными последствиями. Эффективное внедрение СУБП поставщиками продукции или обслуживания и эффективный надзор за СУБП со стороны государства основываются на ясном, взаимном понимании того, что
является ошибками и нарушениями и в чем состоит различие
между этими двумя понятиями. Основное различие между
ошибками и нарушениями заключается в намерении. В то время как ошибка – это непреднамеренный поступок, нарушение
является умышленным действием или бездействием с целью
82
отхода от установленных процедур, протоколов, норм и практики. Люди, совершающие эксплуатационные ошибки, стараются делать то, что нужно, однако по многим причинам они
не могут достичь ожидаемых результатов. И наоборот, люди,
совершающие нарушения, знают, что предпринимаемые ими
действия приводят к отклонению от установленных правил,
регламента, норм или практики, но, тем не менее, продолжают это делать. Например, диспетчер УВД разрешает воздушному судну снижение с пересечением крейсерского эшелона
другого воздушного судна, когда расстояние по DME между
ними составляет 18 м. миль, и это происходит в условиях, при
которых правильным минимумом эшелонирования является
20 м. миль. Если диспетчер УВД неправильно рассчитал разницу в расстояниях по DME, о которых ему сообщили пилоты,
это будет эксплуатационной ошибкой. Если же диспетчер УВД
правильно рассчитал расстояние и разрешил воздушному судну продолжать снижение с пересечением крейсерского эшелона другого ВС, зная при этом, что требуемый минимум эшелонирования не выдерживается, это будет нарушение. Ошибки
или нарушения могут привести к несоблюдению нормативных
положений или утвержденных правил эксплуатации. Строгие
меры, принимаемые в отношении фактов несоблюдения, могут, в отсутствие других процедур, привести к уменьшению
предоставляемых данных об ошибках. Соответственно, государство, а также поставщики продукции и обслуживания
должны при рассмотрении адекватности наказания решить,
являются ли факты несоблюдения нарушением или непреднамеренной ошибкой, при этом обычно выбор критерия оценки
несоблюдения делается между умышленным неисполнением
обязанностей и грубой небрежностью. В контексте СУБП как
государство, так и поставщики продукции или обслуживания
должны понимать и ожидать, что люди будут совершать ошибки независимо от уровня использованной технологии, уровня подготовки или наличия правил, процедур и регламентов.
В этой связи важной задачей является установление и поддержание средств защиты для уменьшения возможности ошибки
и, что не менее важно, уменьшения последствий ошибок, когда они происходят. Чтобы решить эту задачу, ошибки необходимо выявлять, сообщать о них и анализировать их с тем, что83
бы принять должные меры по их устранению. Ошибки можно
разделить на две следующие категории: Промахи и упущения.
Это невыполнение запланированного действия. Промахи – это
действия, которые не осуществляются, как запланировано, а
упущения происходят из-за плохой памяти. Просчеты – это
недостатки в планировании действий. Даже если бы исполнение плана было корректным, запланированного результата
все равно не удалось бы достичь. Три базовые стратегии контроля эксплуатационных ошибок основаны на трех базовых
средствах защиты авиационной системы: техника, подготовка
кадров и нормативные положения, включая процедуры. Нарушение определяется как «намеренное неисполнение обязанностей или бездействие, результатом которых является отход
от установленных процедур, протоколов, норм и практики».
84
ГЛАВА 4
УПРАВЛЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТЬЮ
ПОЛЕТОВ
4.1. Основы управления безопасностью полетов
4.1.1. Концепция управления
безопасностью полетов
Авиационные происшествия практически никогда не бывают следствием какой-либо отдельной причины. Обычно они
происходят в результате взаимосвязи нескольких разных причин. Взятые поодиночке, эти причины могут показаться несущественными, но в совокупности с другими они способны составить последовательность внешне не связанных друг с другом
событий, которые приводят к авиационному происшествию.
Таким образом, предотвращение авиационных происшествий
состоит в выявлении и устранении таких причин до того, как
замкнется последнее звено в упомянутой цепи событий [22].
Устранение любого аварийного фактора из данной цепочки ведет к тому, что цепочка «рассыпается» и не создается угрозы
катастрофической ситуации. Причины авиационных происшествий или инцидентов зачастую именуются причинными факторами или аварийными факторами. Классификация аварийных факторов:
– по принадлежности к элементам системы «человек-машина-среда»: системные, внесистемные факторы;
– по своей природе: организационные, технические, информационные, человеческие, природные;
– по результату воздействия: устранимые, неустранимые;
– по степени влияния на развитие АП: главные (основные),
непосредственные, сопутствующие (способствующие).
В общем случае, при рассмотрении схемы развития АП как
сложного события определяющей причиной АП выступает
85
главная, создающая непосредственную угрозу БП. Носителями главных причин являются недостатки, заложенные в различных элементах системы. Возникновение же сопутствующих причинных факторов может быть связано с недостаточной
эффективностью работы элементов системы по парированию
последствий опасной ситуации, или наложением неблагоприятных внешних условий на развитие ситуации, усложняющих
работу какого-либо звена. Здесь важно понимать, что устранение непосредственных и сопутствующих причин АП снижает
вероятность их повторения, но не исключает самой возможности возникновения опасной ситуации вследствие не устранения
главных причин. Таким образом, с профилактической точки
зрения важнее является выявление и устранение главных причин (которые обычно, к сожалению, являются долговременно
существующими).
4.1.2. Факторы, влияющие на безопасность
системы управления полетами
Причинами активных недостатков обычно являются неисправности оборудования или ошибки, допущенные эксплуатационным персоналом. Однако в скрытых условиях
всегда присутствует человеческий элемент. Они могут быть
следствием незамеченных конструктивных дефектов и могут
быть связаны с нераспознанными последствиями официально
утвержденных процедур. Можно отметить ряд случаев, когда
скрытые условия являлись непосредственным результатом
решений, принимаемых управленческим аппаратом организации. Возможность отказов системы из-за неисправностей оборудования относится к области технической надежности. Степень вероятности отказа системы определяется путем анализа
частоты отказов отдельных деталей оборудования. Причинами отказов этих деталей могут быть неисправности электрических, механических элементов или недостатки в программном обеспечении. Ошибка имеет место в тех случаях, когда
результат задачи, выполняемой человеком, не соответствует
предполагаемому результату. Методы подхода человека-оператора к выполнению той или иной задачи зависят от характера самой задачи и от того, насколько с ней знаком оператор.
86
В основе результатов работы человека могут лежать навыки,
правила или знания. Ошибки могут быть следствием провалов
памяти, промахов в выполнении предполагаемой задачи или
результатом ошибок, допускаемых в здравом уме в процессе
принятия решения. Следует также отличать честные или нормальные ошибки, совершенные при выполнении служебных
функций, от преднамеренных нарушений предписанных правил или принятой безопасной практики. Учитывая сложное
взаимодействие в производственном процессе человеческого,
материального факторов и окружающей среды, полное устранение риска является недостижимой целью. Даже в организациях с наилучшими программами подготовки и конструктивной культурой безопасности человек-оператор будет периодически допускать ошибки. В прекрасно спроектированном оборудовании с надлежащим техническим обслуживанием будут
периодически происходить отказы. Поэтому проектировщики
системы должны принимать во внимание неизбежность ошибок и отказов. Важно, чтобы система проектировалась и создавалась таким образом, чтобы в максимально возможной степени ошибки и отказы оборудования не приводили к происшествиям. Иными словами, система должна быть »толерантной
к ошибкам». Разработка безопасной и толерантной к ошибкам
системы предполагает, что данная система должна включать
несколько уровней защиты, гарантирующих, насколько это
возможно, чтобы никакой единичный отказ или единичная
ошибка не привели к происшествию и чтобы в случае отказа
или ошибки такая ситуация была бы распознана и были бы
предприняты меры по ее исправлению до того, как последует
цепь событий, вызывающая происшествие.
Необходимость в многослойной, а не просто одноуровневой
защите, обусловливается возможностью того, что сами средства
защиты не всегда оказываются надежными. Такая концепция
проектирования называется «эшелонированной системой защиты» [6]. Для того, чтобы в хорошо спроектированной системе произошло происшествие, во всех ее защитных барьерах
в критическое время, когда средства защиты должны были бы
обнаружить более раннюю ошибку или отказ, должна появиться брешь.
87
4.1.3. Наставления
по организации безопасности полетов
Теория «практического сдвига» Скотта А. Снука используется как основа для понимания того, каким образом в авиации
основные показатели деятельности любой системы отличаются
от того уровня, который определен для нее первоначальным замыслом, когда процедуры и правила организации не в состоянии предусмотреть все ситуации, могущие возникнуть при
выполнении полетов и ОВД. На ранних этапах разработки системы (например, установление воздушного пространства ОВД,
внедрение специального оборудования, расширение схемы выполнения полетов), учитываются оперативные взаимодействия
между людьми, техникой и эксплуатационным контекстом для
определения ожидаемых ограничений характеристик и потенциальных опасных факторов в процессе таких взаимодействий.
При этом структура системы основана на трех основных составляющих:
– техника, необходимая для достижения производственных
задач системы;
– подготовка персонала для надлежащей эксплуатации техники;
– нормативы и правила, обусловливающие поведение системы и людей.
Данные компоненты отражают базовую деятельность системы. После ввода в эксплуатацию система работает так,
как она была задумана – большей частью достигаются базовые показатели деятельности. В действительности, эксплуатационная деятельность отличается от базовой в силу необходимости учета реальных условий эксплуатации и изменений
в нормативно-правовой базе. Другими словами, после введения систем в эксплуатацию вследствие работы в реальных
условиях неумолимо намечается постепенный сдвиг от базовой деятельности, заложенной в допущениях исполнения системы, в сторону эксплуатационной деятельности системы.
Поскольку данный сдвиг является следствием повседневной
практической деятельности, он известен как «практический
сдвиг». Термин «сдвиг» в данном контексте означает постепенный уход от заданного курса под влиянием внешних об88
стоятельств. Практический сдвиг от базовой к эксплуатационной деятельности неизбежен в любой системе независимо
от того, насколько тщательным и продуманным было планирование ее исполнения. Для такого практического сдвига существует множество причин:
– техника не всегда работает так, как предполагалось;
– правила, которым нельзя следовать, как это было запланировано, из-за динамичных условий эксплуатации;
– нормативные положения, которые не вполне соответствуют ограничениям рабочей среды;
– введение в систему изменений после ее исполнения, не оценивая при этом их влияние на базовые допущения при ее разработке;
– включение в систему новых компонентов без соответствующего анализа факторов опасности в плане безопасности полетов, которые такие компоненты могут привнести;
– недостатки при взаимодействии с другими системами и
т. д.
Однако, несмотря на все приводящие к сдвигу недостатки
системы, специалисты, работающие внутри практического
сдвига, заставляют систему работать на повседневной основе,
адаптируя ее к местным условиям и применяя некоторые личные методы и приемы. Получение и анализ информации о том,
что происходит внутри практического сдвига, позволяет в потенциале многое узнать об успешной адаптации в плане безопасности полетов и, таким образом, предоставляет возможность контролировать и уменьшать факторы риска для безопасности полетов. Чем ближе к началу практического сдвига
осуществляется систематический сбор информации, тем большее число опасных факторов и факторов риска для безопасности полетов можно будет предусмотреть и контролировать,
что послужит формальным основанием для требований перепроектирования или внесения усовершенствований в систему.
Бесконтрольное распространение на местном уровне доработок, личных методов и приемов может привести к тому, что
наметившийся практический сдвиг уведет слишком в сторону
от ожидаемых базовых показателей деятельности, в результате чего вероятность авиационного происшествия или инцидента только повысится.
89
4.2. Методы управления безопасностью полетов
4.2.1. Средства сбора данных
о безопасности полетов
Реагирующим средствам сбора данных о безопасности полетов требуется, чтобы произошло весьма серьезное инициирующее событие, часто со значительными наносящими ущерб
последствиями. В основе реагирующих средств лежит принцип ожидания, пока «что-то не сломается и это надо будет
починить». Они наиболее подходят при отказах техники или
ситуациях, когда происходят необычные события. Вклад реагирующих средств в управление безопасностью полетов зависит от того, насколько генерируемая ими информация выходит за рамки инициировавших события причин и возложения
вины и включает способствующие факторы и выводы, касающиеся факторов риска для безопасности полетов. Примерами
реагирующих средств являются расследования происшествий
и серьезных инцидентов. Про активным средствам сбора данных о безопасности полетов требуется, чтобы произошло менее
серьезное инициирующее событие, возможно, с незначительными наносящими ущерб последствиями или без таковых.
В основе про активных средств лежит принцип возможного
сведения к минимуму отказов системы путем выявления факторов риска для безопасности полетов в рамках системы до ее
отказа, а также принятие необходимых мер для уменьшения
таких факторов риска для безопасности полетов. Примерами
про активных средств являются обязательные и добровольные
системы представления данных, проверки и обследования состояния безопасности полетов. Прогностическим средствам
сбора данных о безопасности полетов не требуется, чтобы произошло инициирующее событие. Постоянно, на регулярной
основе, в реальном времени идет сбор оперативных данных.
В основе прогностических средств лежит принцип, заключающийся в том, что управление безопасностью полетов наиболее
эффективно осуществляется путем поиска недостатков, не дожидаясь их проявления. Таким образом, прогностические системы сбора данных о безопасности полетов активно собирают
из различных источников информацию о безопасности полетов, которая может указывать на появление факторов риска.
90
Прогностические системы сбора данных о безопасности полетов, по существу, являются статистическими системами, с помощью которых собирается и анализируется значительный
объем оперативных данных, затем они объединяются с данными реагирующих и про активных систем сбора данных о безопасности полетов. Примерами прогностических средств являются системы представления данных о факторах опасности,
анализ полетных данных и мониторинг операций в штатных
условиях.
4.2.2. Рекомендации по управлению
безопасностью полетов
Реагирующие, про активные и прогностические системы
сбора данных о безопасности полетов предоставляют данные
для эквивалентных реагирующих, про активных и прогностических стратегий управления безопасностью полетов, которые в свою очередь предоставляют информацию для конкретных реагирующих, про активных и прогностических методов
уменьшения риска (рис. 4.1). Прогностические системы сбора
данных о безопасности полетов, стратегии и методы функционируют в непосредственной близости от источника или точки
начала практического сдвига. Это весьма высокий и высокоэффективный уровень вмешательства. Высокая эффективность
прогностических систем сбора данных о безопасности полетов,
стратегий и методов объясняется двумя причинами: с одной
стороны, они имеют дело с факторами опасности, когда они
только зарождаются, и у них нет возможности развивать свой
наносящий ущерб потенциал, и поэтому их легче сдерживать.
Благодаря этому, меры по уменьшению риска, разработанные на основании прогностических данных о безопасности полетов, становятся настолько частыми сетками или фильтрами
сдерживания, что они почти полностью блокируют прохождение появляющихся факторов опасности.
Про активные системы сбора данных о безопасности полетов, стратегии и методы также функционируют ближе к началу
континуума практического сдвига и факторов опасности, но не
так близко к источнику или началу практического сдвига, как
прогностические системы сбора данных о безопасности полетов,
91
92
Факторы
опасности
ДБП
Обследования
Проверки
Весьма
эффективный
АПД
Системы
непосредственного наблюдения
Высокоэффективный
Реагирующий
Недостаточный
Отчеты
о происшествиях и
инцидентах
Низкий
Рис. 4.1. Стратегия управления безопасностью
Эффективный
ДБП
ОУС
Реагирующий
Средний
АПД – анализ полетных данных;
ДБП – донесение о безопасности полетов;
ОУС – обязательное уведомлен и е о событии
Желательные уровни
управления
Проавктивный
Прогностический
Высокий
Уровни управления безопасностью полетов
АП
стратегии и методы. Это тоже весьма высокий и эффективный
уровень вмешательства. Тем не менее, у факторов опасности появляется возможность развивать свой наносящий ущерб потенциал. Из-за этого меры по уменьшению риска, разработанные
на основании про активных данных о безопасности полетов,
становятся сдерживающими сетками или фильтрами, которые,
хотя и являются частыми, все-таки позволяют развивающимся
факторам опасности проходить далее по континууму. Реагирующие системы сбора данных о безопасности полетов, стратегии
и методы функционируют на двух уровнях практического сдвига. Некоторые, такие как системы обязательного уведомления
о событиях, функционируют на среднем уровне вмешательства.
Это эффективный уровень, однако, причиняющий ущерб потенциал факторов опасности продолжает возрастать. Меры по
уменьшению риска, разработанные на основании этого первого
уровня реагирующих данных о безопасности полетов, таким образом, становятся сетками или фильтрами сдерживания с редкой текстурой, через которую факторы опасности часто проникаю. На самом низком уровне реагирующих систем сбора данных о безопасности полетов, стратегий и методов расследование
происшествий и серьезных инцидентов функционирует в режиме устранения повреждений. Такая информация, полученная
чисто на основании реагирующих данных о безопасности полетов, является недостаточной для управления безопасностью
полетов.
4.2.3. Структурные элементы
по управлению безопасностью полетов
Приверженность старшего руководства принципам управления безопасностью полетов. Управление безопасностью полетов, так же как любая другая управленческая деятельность,
требует выделения ресурсов. Такое выделение ресурсов во всех
организациях является функцией старшего руководства, отсюда и проистекает необходимость в приверженности старшего руководства принципам управления безопасностью полетов.
Проще говоря: нет денег – не будет безопасности полетов.
Эффективное представление информации о безопасности
полетов. Известный афоризм гласит: «Нельзя управлять тем,
93
что нельзя измерить». Для того чтобы управлять безопасностью
полетов, организациям необходимо получать касающиеся безопасности данные о факторах опасности, которые позволяют
оценить обстановку. Большинство таких данных будет получено путем представления данных на добровольной основе самим
эксплуатационным персоналом. Поэтому весьма важно, чтобы
организации создали такую рабочую среду, в которой эксплуатационный персонал эффективно представляет информацию о
безопасности полетов.
Постоянный мониторинг с помощью систем, которые собирают в ходе деятельности в штатных условиях, касающиеся
данных о факторах опасности. Сбор данных о безопасности полетов является только первым шагом. Помимо сбора данных,
организации должны анализировать и извлекать информацию
о безопасности полетов из собранных данных, поскольку, если данные положить в долгий ящик, они уже перестают быть
данными. Более того, весьма важно обмениваться данными о
безопасности полетов и выявленной информацией с теми, кто
повседневно эксплуатирует систему, поскольку именно они
находятся в постоянном контакте с факторами опасности, на
уменьшение последствий которых и нацелено эффективное
представление данных о безопасности полетов.
Расследование событий, связанных с безопасностью полетов с целью выявления систематических недостатков
в обеспечении безопасности полетов, а не с целью возложения
вины. Определить «кто сделал это» не так важно, как узнать
«почему это случилось». Можно гораздо более эффективно
усилить жизнеспособность системы путем устранения систематических недостатков, чем путем удаления «неподходящих» индивидуумов.
Обмен информацией о полученных уроках и передовой практике в области безопасности полетов посредством активного
обмена данными о безопасности полетов. Еще один известный
афоризм красноречиво иллюстрирует необходимость обмена
данными и информацией о безопасности полетов:
«Учись на ошибках других и сам не успеешь за свою жизнь
все их совершить». Следует активнее поддерживать традицию
авиационной отрасли обмениваться данными о безопасности
полетов.
94
Интеграция подготовки эксплуатационного персонала
в области безопасности полетов. Специальная подготовка
в области безопасности полетов редко включается в учебную
программу эксплуатационного персонала. Бытует предположение, что, поскольку «каждый несет ответственность за безопасность полетов», эксплуатационники сами по себе являются
экспертами в области безопасности полетов. Ошибочность этих
доводов очевидна. Налицо настоятельная необходимость включить на всех уровнях подготовки эксплуатационного персонала
специальный учебный курс по основам управления безопасностью полетов.
Эффективное внедрение стандартных эксплуатационных
правил (СЭП), включая применение контрольных карт и брифингов. СЭП, контрольные карты и брифинги, будь то в кабине
экипажа, в пункте УВД, в ремонтном цехе или на перроне аэродрома, являются одними из наиболее эффективных средств обеспечения безопасности полетов, которые должен использовать
эксплуатационный персонал при исполнении своих повседневных обязанностей. Они представляют собой действенный мандат от организации в части осуществления деятельности согласно установкам старшего руководства.
Постоянное совершенствование общего уровня безопасности полетов. Управление безопасностью полетов – это дело
не одного дня. Это непрерывная деятельность, которая будет
успешной только путем постоянного совершенствования.
4.2.4. Основные задачи
по управлению безопасностью полетов
Определение руководящих принципов и правил, касающихся безопасности полетов, являются организационными
мандатами, отражающими то, как старшее руководство хочет
осуществлять деятельность. Весьма важно иметь четкое определение руководящих принципов и правил, для того чтобы дать
эксплуатационному персоналу четкие указания в отношении
поведения, которого организация ожидает от него при выполнении повседневных обязанностей.
Для управления безопасностью полетов требуются ресурсы.
Выделение ресурсов – это функция руководства. Руководство
95
имеет полномочия и тем самым несет ответственность за выделение ресурсов для уменьшения факторов риска для безопасности полетов, связанных с последствиями факторов опасности,
которые угрожают производственным возможностям организации.
Традиция авиационной отрасли, касающаяся поддержания
высочайшего уровня безопасности полетов, привела к постоянному развитию надежной практики обеспечения безопасности
полетов.
Кроме того, в авиации существует традиция обмениваться
информацией о безопасности полетов, как по корпоративным,
так и по неофициальным каналам. В целях применения передовой отраслевой практики следует усиливать и практиковать эти
две позитивные тенденции.
Возможно, существует неправильное представление о том,
что управление безопасностью полетов сделает излишними или
ненужными существующие нормативные структуры. Нормативные рамки будут всегда необходимы в качестве базиса для
мероприятий по управлению безопасностью полетов. В действительности, разумную систему управления безопасностью
полетов можно создать только на базе разумных нормативных
положений.
96
ГЛАВА 5
ВЫЯВЛЕНИЕ ФАКТОРОВ ОПАСНОСТИ
И УПРАВЛЕНИЕ ФАКТОРАМИ РИСКА
5.1. Факторы опасности
5.1.1. Факторы опасности и их последствия
В основе управления безопасностью лежит системный подход к выявлению источников опасности и контролю факторов
риска в интересах сведения к минимуму человеческих жертв,
материального ущерба, а также финансового, экологического и
социального урона [142]. Для разработки практики управления
безопасностью полетов крайне важно иметь четкое понимание
того, что такое опасность и что такое риск для безопасности полетов. При рассмотрении факторов опасности и для оказания
помощи в понимании разницы между факторами опасности и
факторами риска для безопасности полетов такое рассмотрение подразделяет общую концепцию факторов опасности на
два компонента: опасность сама по себе и ее последствия. Для
целей управления факторами риска для безопасности полетов,
термин «опасный фактор» следует применять прежде всего
к условиям, которые могли бы вызвать или содействовать небезопасной эксплуатации ВС или авиационного оборудования,
связанного с безопасностью полетов, продукции и услуг. Сами
по себе факторы опасности не являются «плохой вещью». Факторы опасности необязательно представляют собой разрушающие или негативные компоненты системы. Проблему для безопасности причиняющий ущерб потенциал факторов опасности
может представлять только тогда, когда они взаимодействуют
с деятельностью системы, направленной на предоставление услуг. Факторы опасности являются неотъемлемой частью эксплуатационных контекстов, и их последствия могут контролироваться с помощью различных мер, направленных на сдер97
живание причиняющего ущерб потенциала факторов опасности. Факторы опасности – это потенциальные уязвимые места,
присущие социально-техническим производственным системам. Правильное определение опасных факторов обеспечивает
адекватную оценку их возможных реальных последствий. При
рассмотрении последствий факторов опасности возникают два
важных вопроса, которые следует принимать во внимание.
Во-первых, факторы опасности относятся к настоящему времени. В большинстве случаев они являются частью эксплуатационного контекста и поэтому присутствуют на рабочем месте,
до того как эксплуатационный персонал «приходит на работу».
С другой стороны, последствия относятся к будущему времени. Они не материализуются, до тех пор, пока факторы опасности не станут взаимодействовать с определенным видом деятельности системы, направленным на предоставление услуг.
Стратегия по уменьшению опасности должна быть нацелена
на про активное сдерживание причиняющего ущерб потенциала факторов опасности, а не ждать, пока материализуются последствия факторов опасностей, а затем реагировать на такие
последствия.
Во-вторых, для целей управления безопасностью полетов
последствия факторов опасности следует характеризовать эксплуатационно-оперативными терминами. Многие факторы
опасности обладают потенциалом критических и самых экстремальных последствий: человеческие жертвы. Большинство
факторов опасности обладают потенциалом уничтожения собственности, экологического ущерба и других весьма серьезных последствий. Если характеризовать последствия факторов
опасности как экстремальные, возникают трудности с разработкой стратегии уменьшения опасности, кроме как прекращение всяческой деятельности.
5.1.2. Понятие факторов опасности
Факторы опасности можно подразделить на три характерные
группы: естественные факторы опасности, технические факторы опасности, экономические факторы опасности. Естественные факторы опасности являются следствием окружающей
среды или условий, в которых осуществляется деятельность,
98
относящаяся к предоставлению услуг. Примеры естественных
факторов опасности включают:
– экстремальные погодные или климатические явления
(например, ураганы, метели, засухи, смерчи, грозы, молния и
сдвиг ветра);
– неблагоприятные погодные условия (например, обледенение, переохлажденные осадки, ливень, снег, ветер и ограниченная видимость);
– геофизические явления (например, землетрясения, извержения вулканов, цунами, наводнения и оползни);
– географические условия (например, неблагоприятный рельеф местности или большие водные пространства);
– экологические явления (например, лесные пожары);
– связанные со здравоохранением события (например, эпидемии гриппа или других заболеваний).
Технические факторы опасности являются результатом источников энергии (электричества, топлива, гидравлического давления, пневматического давления и т. д.) или имеющих критическое
для безопасности полетов значение функций (возможные отказы
оборудования, сбои в программном обеспечении, аварийная сигнализация и т. д.), необходимых для деятельности, относящейся
к предоставлению услуг. Примеры технических факторов опасности включают недостатки в следующих областях:
– конструкция воздушных судов и бортовые компоненты,
системы, подсистемы и соответствующее оборудование;
– технические службы организации, средства и соответствующее оборудование;
– средства и службы, системы, подсистемы и соответствующее оборудование, не относящиеся к данной организации.
Экономические факторы опасности являются следствием
социально-политической среды, в которой осуществляется деятельность, относящаяся к предоставлению услуг. Примеры
экономических факторов опасности включают: рост, спад, стоимость материалов или оборудования.
5.1.3. Выявление факторов опасности
Выявление факторов опасности и управление факторами
риска для безопасности полетов являются основными про99
цессами управления безопасностью полетов. Они не новы и
не были разработаны в результате недавнего интереса, проявленного к управлению безопасностью полетов и, в частности,
к системам управления безопасностью полетов (СУБП). Выявление факторов опасности и управление факторами риска
для безопасности полетов представляют собой догматические
компоненты, лежащие в основе всеобъемлющей концепции
системной безопасности, которая появилась более 40 лет тому
назад [142]. Разница между традиционной системной безопасностью и современным управлением безопасностью полетов заключается в том, что из-за своей технической основы системная безопасность в основном уделяла внимание касающимся
безопасности последствиям технических аспектов и компонентов рассматриваемой системы. Управление безопасностью
полетов в современном понимании расширяет перспективное
поле деятельности для включения человеческих факторов и
человеческой деятельности в качестве ключевых вопросов
безопасности полетов во время разработки и эксплуатации системы. В авиации факторы опасности имеют широкую сферу
действия. При выявлении факторов опасности, необходимо
обращать внимание на:
– факторы проектирования, включая конструкцию оборудования и разработку задач;
– правила и эксплуатационную практику, включая касающуюся их документацию и контрольные карты, а также их
апробирование в реальных эксплуатационных условиях;
– связь, включая соответствующие средства, терминологию
и язык;
– кадровые факторы, такие как политика компании в области найма, подготовки, оплаты труда и выделения ресурсов;
– организационные факторы, такие как совместимость производственных задач и задач по обеспечению безопасности, выделение ресурсов, напряженные производственные условия и
корпоративная культура безопасности;
– факторы производственной среды, такие как окружающий
шум и вибрация, температура, освещение и наличие защитных
средств и спецодежды;
– факторы нормативного надзора, включая применение и
обеспечение выполнения правил; сертификация оборудования,
100
аттестация персонала и утверждение процедур, и адекватность
надзора;
– средства защиты, включая такие факторы как обеспечение
адекватных систем обнаружения и предупреждения, отказоустойчивость и отказобезопасность оборудования;
– человеческая деятельность с учетом состояния здоровья и
физических ограничений.
5.1.4. Анализ факторов опасности
Процесс анализа факторов опасности осуществляется в три
этапа.
Первый этап. Выявить общий фактор опасности (также известный как наивысший уровень опасности или НУО). В контексте РУБП общий фактор опасности используется в качестве
термина, который предназначен сделать акцент в перспективном плане на проблему безопасности, и в то же время способствовать упрощению отслеживания и классификации многочисленных индивидуальных факторов опасности, вытекающих
из общего фактора опасности.
Второй этап. Разбить общий фактор опасности на конкретные факторы опасности или компоненты общего фактора опасности. У каждого конкретного фактора опасности, по всей вероятности, будет отличный и уникальный набор причинных
факторов, что сделает каждый конкретный фактор опасности
в своем роде отличным и уникальным.
Третий этап. Увязать конкретные факторы опасности с потенциальными специфическими последствиями, т. е. специфическими событиями или результатами.
Факторы опасности постоянно выявляются с помощью реагирующих, про активных и прогностических источников и
соответствующих методов сбора информации о безопасности
полетов. После сбора информации в ходе выявления факторов
опасности она оценивается в плане последствий, приоритетов и
обязанностей, касающихся мер и стратегии уменьшения опасности. Вся такая информация, включая факторы опасности, последствия, приоритеты, обязанности и стратегию, должна быть
сосредоточена в «библиотеке сведений о безопасности полетов»
организации (в нашем понимании – анализ состояния безопас101
ности полетов). Производной функцией «библиотеки сведений
о безопасности полетов» является не только сохранение корпоративной памяти о безопасности полетов, но также «библиотека сведений о безопасности» становится источником знаний, на
которых будут основываться решения организации, касающиеся обеспечения безопасности полетов. Содержащиеся в «библиотеке сведений о безопасности полетов» знания о безопасности
полетов обеспечивают обратную связь и контрольный источник
информации, согласно которому проводится анализ факторов
опасности и управление последствиями, а также оценивается эффективность источников и методов сбора информации о
безопасности полетов. Она также предоставляет материал для
анализа тенденций в области безопасности полетов, а также для
общеобразовательных целей (бюллетени о БП, отчеты, семинары и т. д.).
5.2. Источники факторов опасности
К источникам информации для осуществления мониторинга
и измерения показателей эффективности обеспечения безопасности полетов относятся:
– представление данных о факторах опасности;
– исследования в области безопасности полетов;
– обзоры состояния безопасности полетов;
– проверки;
– обследования состояния безопасности полетов;
– cвязанные с безопасностью полетов внутренние расследования.
Информация для оценки эффективности обеспечения безопасности полетов и мониторинга поступает из различных источников, включая официальные проверки и оценки, расследования связанных с безопасностью полетов событий, постоянный мониторинг повседневной деятельности, связанной с предоставлением услуг, и сведения, поступающие от сотрудников
через системы представления данных о факторах опасности.
Внутренние источники выявления факторов опасности:
– анализ полетных данных;
– имеющаяся в компании система добровольного представления данных;
102
– обследования состояния безопасности полетов;
– проверки состояния безопасности полетов$
– программы мониторинга деятельности в штатных условиях;
– анализ тенденций;
– обратная связь от подготовки персонала;
– расследование инцидентов и последующие действия.
Внешние источники выявления факторов опасности:
– отчеты о происшествиях;
– государственная система обязательного уведомления о событии;
– государственная система добровольного представления
данных;
– государственный контроль;
– системы обмена информацией.
5.2.1. Система данных о факторах опасности
Представление данных и системы представления данных о
факторах опасности являются важнейшими элементами в процессе выявления факторов опасности. Никто лучше эксплуатационного персонала не знает, как на самом деле функционирует
система. Организация, которая хочет узнать, как она в действительности повседневно функционирует, а не как она должна
функционировать по «инструкции», должна обратиться к эксплуатационному персоналу, и поэтому системы представления
данных приобретают такую важность. Существует три типа систем представления данных:
– системы обязательного представления данных;
– системы добровольного представления данных;
– системы конфиденциального представления данных.
В системах обязательного представления данных люди
должны сообщать об определенных типах событий или факторах опасности. Для этого необходимо разработать подробные
правила, предусматривающие, кто должен направлять данные
и о чем. Поскольку обязательные системы имеют дело в основном с вопросами, касающимися «объекта», с их помощью
производится сбор информации больше о технических отказах, чем о других аспектах эксплуатационной деятельности.
103
Для преодоления такой тенденциозности используются системы добровольного представления данных, предназначенные
для получения большего объема информации по этим другим
аспектам. В системах добровольного представления данных
представляющее данные лицо, без каких-либо на это правовых
или административных обязательств, добровольно сообщает о
событии или опасности. В таких системах регламентирующие
органы или организации могут ввести определенный стимул
для представления данных. Например, в случае ошибок или непреднамеренных нарушений, о которых поступило сообщение,
дисциплинарные меры могут не применяться. Представленная
информация не должна использоваться против представивших
ее лиц, т. е. такие системы должны носить «не карательный»
характер и обеспечивать защиту источников информации, чтобы стимулировать представление таких сведений. Системы
конфиденциального представления данных призваны не допустить установление личности представившего данные лица.
Это один из способов обеспечения не карательного характера
систем добровольного представления данных. Конфиденциальность достигается за счет обезличивания сведений, и любая информация, устанавливающая личность представившего данные
лица, известна только «кураторам», для того чтобы принять
дополнительные меры или «заполнить пустоты» в событиях,
о которых получено сообщение. Системы конфиденциального
представления данных об инцидентах способствуют обнаружению факторов опасности, вызывающих ошибки человека, при
отсутствии опасений в отношении наказания или создания затруднительного положения, а также позволяют получить более
широкую информацию о факторах опасности.
5.2.2. Система представления данных
об авиационных происшествиях
В соответствии с требованиями Приложения 13 «Расследование авиационных происшествий и инцидентов» государства
направляют в ИКАО информацию обо всех авиационных происшествиях с воздушными судами с максимальной сертифицированной массой более 2250 кг. ИКАО также осуществляет
сбор информации об инцидентах с воздушными судами массой
104
более 5700 кг. Эта система представления данных называется
ADREP. Государства направляют в ИКАО конкретные данные
в заранее установленном (и кодированном) формате. По получении от государств отчетов ADREP содержащаяся в них информация проверяется и хранится в электронном формате, и
составляет банк данных об авиационных происшествиях и инцидентах во всем мире.
Примечание: Подробное описание системы представления
данных об авиационных происшествиях (ADREP) содержится
в Doc 9156 ИКАО «Руководство по представлению данных об
авиационных происшествиях (Руководство ADREP)». Второе
издание, 1987 [18].
Предоставление информации ADREP государствам оформляется отчетами ADREP, которые представляют собой банк
данных об имевших в мире место авиационных происшествиях,
который используется для предоставления государствам следующих видов информационного обслуживания:
– двухмесячная сводка полученных отчетов, которая дает
государствам уточненные данные о значительных происшествиях, имевших место в мире, а также позволяет государствам
проверить свои отчеты после обработки их ИКАО (государствам
предлагается сообщать ИКАО о любых найденных ошибках);
– ежегодный сборник статистических данных ADREP, содержащий статистическую информацию по таким категориям,
как типы имевших место событий, а также этапы полета, на которых они произошли;
– удовлетворение запросов государств, относительно конкретной информации. Государства, запрашивающие информацию по конкретным проблемам безопасности, должны направлять в ИКАО запрос относительно информации, указав при
этом изучаемую проблему.
5.2.3. Внутренние источники выявления
факторов опасности
Исследования в области безопасности полетов – это проведение
довольно масштабных анализов, охватывающих широкий спектр
проблем безопасности полетов. Некоторые широко распространенные проблемы безопасности полетов можно наилучшим обра105
зом осознать с помощью их изучения в возможно более широком
контексте. В организации может возникнуть проблема безопасности полетов, которая носит глобальный характер и которая уже,
возможно, разрешена на отраслевом или государственном уровне.
Например, в авиакомпании участились проблемы, связанные с заходом на посадку и посадкой (нестабильные заходы на посадку,
посадки с выкатыванием, посадки с чрезмерной воздушной скоростью и т. д.). Из-за своего характера исследования в области
безопасности полетов более подходят для устранения недостатков
в системе обеспечения безопасности полетов, а не для выявления
конкретных индивидуальных факторов опасности. Обзоры состояния безопасности полетов проводятся в ходе введения в эксплуатацию новой техники, изменения или реализации процедур или
при структурных изменениях производственной деятельности.
Обзоры состояния безопасности полетов являются основополагающим компонентом контролирования осуществления изменений.
Они преследуют четко определенную цель, связанную с рассматриваемыми изменениями. Обзоры состояния безопасности полетов проводятся оперативной группой по вопросам безопасности
полетов (ОГБП), которая изучает эффективность осуществления
следующих мероприятий по управлению безопасностью полетов
в рамках предлагаемых изменений:
– выявление факторов опасности и оценка факторов риска
для безопасности полетов;
– оценка состояния безопасности полетов;
– сферы ответственности руководства;
– навыки эксплуатационного персонала;
– технические системы;
– нештатные операции.
Проверки делают акцент на целостность СУБП организации
и на периодическую оценку состояния средств контроля факторами риска для безопасности полетов. Как и в отношении
других требований, требования в отношении проверок определяются на функциональном уровне, что позволяет установить
для них широкий диапазон, соразмерный со сложностью организации. Хотя по отношению к подразделениям, занятым
в деятельности, непосредственной связанной с предоставлением услуг, проверки проводятся «извне», они все-таки находятся «внутри» организации в целом. Проверки не предполагают
106
тщательной проверки технических процессов, а скорее они
предназначены для обеспечения должного выполнения функций по управлению безопасностью полетов, осуществлению деятельности и наличию ресурсов линейных подразделений. Проверки используются для того, чтобы установить, что структура СУБП является работоспособной в плане укомплектования
штатов, соблюдения утвержденных процедур и инструкций,
уровня компетенции и подготовки, требуемых для эксплуатации оборудования и средств и поддержания требуемых уровней
функционирования и т. д. Обследования состояния безопасности полетов касаются конкретных элементов или процедур
конкретных операций, таких как проблемные области или узкие места в повседневной деятельности, отношение и мнение
эксплуатационного персонала и вызывающие разногласия или
недопонимание области. В ходе обследований состояния безопасности полетов могут использоваться контрольные перечни,
вопросники и неофициальные конфиденциальные собеседования. Поскольку обследование носит субъективный характер, до
принятия корректирующих мер, возможно, потребуется проверить их достоверность. Обследования могут служить не связанным с большими затратами источником важной информации
о безопасности полетов. Внутренние расследования в области
безопасности полетов включают происшествия или события,
которые не требуется официально расследовать или о которых
не нужно сообщать государству, хотя в некоторых случаях организации могут проводить внутренние расследования, несмотря на тот факт, что данное событие расследуется государством.
Примеры происшествий или событий, которые подпадают под
сферу внутренних расследований в области безопасности полетов, включают: турбулентность в полете (производство полетов); перегрузка частот (УВД); разрушение материала (техническое обслуживание) и эксплуатация транспортных средств на
перроне (аэродром). Значение источников информации об обеспечении и мониторинге безопасности полетов:
– представление данных о факторах опасности является основным источником информации о факторах опасности в производственной деятельности;
– исследования в области безопасности полетов являются
источником информации об общих проблемах безопасности по107
летов или недостатках в системе обеспечения безопасности полетов;
– обзоры состояния безопасности полетов связаны с контролированием осуществления изменений и гарантируют эффективное обеспечение безопасности полетов в меняющихся эксплуатационных условиях;
– проверки гарантируют целостность структур и процессов
СУБП;
– обследования состояния безопасности полетов выясняют
мнение экспертов по конкретным проблемным областям и их
отношение к ним в повседневной деятельности;
– внутренние расследования в области безопасности полетов
проводятся в отношении незначительных событий, которые не
требуется расследовать на государственном уровне.
5.3. Факторы риска безопасности полетов
5.3.1. Определение фактора риска
безопасности полетов
Риск представляет собой оценочную возможность возникновения неблагоприятных последствий в результате действия
фактора опасности. Это вероятность того, что потенциальные
возможности опасного фактора причинить вред, реализуются.
Оценка риска предполагает учет как вероятности, так и степени
тяжести любых неблагоприятных последствий; иными словами,
определяется потенциальный ущерб. При проведении оценки риска важно проводить различие между опасными факторами (возможности причинения вреда) и риском (вероятность причинения этого вреда в течение определенного периода времени). Риск
для безопасности полетов определяется как оценка последствий
опасности, выраженная в виде прогнозируемой вероятности или
серьезности, при этом за контрольный ориентир принимается
наихудшая предвидимая ситуация. Как правило, факторы риска
для безопасности полетов обозначаются в буквенно-цифровой
форме, что позволяет осуществить их измерение. Риск для безопасности полетов – это продукт человеческого сознания, предназначенный для того, чтобы измерить серьезность последствий
факторов опасности или «пронумеровать» их. Проще говоря,
108
если факторы опасности и последствия являются физическими
компонентами естественной окружающей среды, факторы риска
для безопасности полетов в действительности в ней не существуют. Управление факторами риска – это еще один вид основной
деятельности, которая обеспечивает управление безопасностью
полетов и способствует осуществлению других косвенно связанных с этим организационных процессов.
5.3.2. Управление факторами риска
Управление факторами риска для безопасности полетов – это
общий термин, который охватывает оценку и уменьшение факторов риска для безопасности полетов, связанных с последствиями факторов опасности, которые угрожают производственным
возможностям организации, до наименьшего практически возможного уровня (НПВУ). Целью управления факторами риска
для безопасности полетов является создание основы для сбалансированного распределения ресурсов между всеми оцененными факторами риска и теми факторами риска для безопасности полетов, которые можно практически контролировать и
уменьшить. Меньшее число факторов риска для безопасности
полетов, связанных с последствиями факторов опасности, будет
оцениваться таким образом, что данная оценка попадает в допустимую зону, а еще меньшее число будет оцениваться таким
образом, что данная оценка попадает в приемлемую зону. Факторы риска для безопасности полетов, которые оцениваются
как первоначально попадающие в недопустимую зону, являются неприемлемыми при любых обстоятельствах. Вероятность
или серьезность последствий факторов опасности настолько
велики, а возможный ущерб представляет такую угрозу жизнеспособности организации, что требуется принятие немедленных мер по уменьшению опасности. При этом у организации
имеются две альтернативы для перемещения факторов риска
для безопасности полетов в допустимую или приемлемую зоны:
– выделить ресурсы для уменьшения подверженности причиняющему ущерб потенциалу последствий факторов опасности;
– если меры по уменьшению опасности принять невозможно, прекратить данный вид деятельности.
109
Факторы риска для безопасности полетов, которые первоначально оцениваются как попадающие в допустимую зону, являются приемлемыми при условии, что уже принимаемые меры
по их снижению гарантируют, что вероятность или серьезность
последствий факторов опасности находится под организационным контролем.
Факторы риска для безопасности полетов, которые оцениваются как первоначально попадающие в приемлемую зону, являются приемлемыми в их нынешнем состоянии и не требуют
каких-либо действий для того, чтобы поставить под организационный контроль (и удерживать под контролем) вероятность
или серьезность последствий факторов опасности.
5.3.3. Вероятность факторов риска
Процесс взятия под организационный контроль факторов
риска для безопасности полетов, связанный с последствиями
факторов опасности, начинается с оценки вероятности того, что
последствия факторов опасности материализуются в ходе деятельности, направленной на предоставление услуг.
Этот первый этап называется оценкой вероятности факторов
риска для безопасности полетов. Типовая таблица вероятности
факторов риска для безопасности полетов, которая в данном
случае состоит из пяти пунктов (табл. 5.1).
Таблица 5.1
Таблица вероятности факторов риска
Возможность возникновения
Часто
Иногда
Весьма редко
Маловероятно
Крайне
маловероятно
110
Описание
Величина
Может произойти многократно
(происходит часто)
Может происходить время от времени (происходит нечасто)
Маловероятно, но возможно, что
произойдет (происходит редко)
Весьма малая вероятность,
что произойдет (нет сведений
о том, что происходило)
Возможность наступления события почти исключена
5
4
3
2
1
В таблице содержится пять категорий, характеризующих
вероятность наличия небезопасного события или состояния,
значение каждой категории с присвоением каждой категории
определенной степени. Хотя данная таблица, а также таблица
серьезности факторов риска и матрицы оценки и допустимости
факторов риска, рассматриваемые ниже, представляют собой,
говоря концептуально, отраслевые стандарты, уровень детализации и сложности таблиц и матриц следует приспособить соразмерно с конкретными потребностями и сложностью производственных операций различных организаций.
5.3.4. Критериальная оценка факторов риска
После проведения оценки риска небезопасного события или
состояния для безопасности полетов с точки зрения его вероятТаблица 5.2
Таблица степени серьезности факторов риска
Cерьезность
события
Катастрофическая
Опасная
Значительная
Незначительная
Ничтожная
Значение
Уничтожение оборудования.
Многочисленные человеческие жертвы
Значительное уменьшение «допустимого уровня
безопасности», физический стресс или такая рабочая нагрузка, что нет уверенности в правильном и
полном выполнении эксплуатантами своих задач.
Серьезные телесные повреждения.
Значительный ущерб оборудованию
Существенное уменьшение «допустимого уровня
безопасности», операторы не способны в полной
мере справиться с неблагоприятными эксплуатационными условиями из-за увеличения рабочей
нагрузки или вследствие условий, понижающих
эффективность их работы.
Серьезный инцидент.
Телесные повреждения
Неудобство.
Эксплуатационные ограничения.
Применение правил на случай аварийной обстановки.
Незначительный инцидент
Малозначительные последствия
Степень
А
B
C
D
E
111
ности вторым этапом в процессе взятия под организационный
контроль факторов риска для безопасности полетов, связанных
с последствиями факторов опасности, будет оценка серьезности
последствий опасности, если ее причиняющий ущерб потенциал материализуется в ходе деятельности, направленной на предоставление услуг. Это называется оценкой серьезности факторов риска для безопасности полетов. Ниже приведена типовая
таблица серьезности факторов риска для безопасности полетов,
состоящая из пяти пунктов. Она содержит пять категорий, характеризующих уровень серьезности опасного события или состояния, значения каждой категории и присвоение каждой категории соответствующей степени (табл. 5.2).
5.3.5. Допустимость факторов риска
После оценки факторов риска для безопасности полетов,
связанных с последствиями опасного события или состояния,
с точки зрения вероятности и серьезности третьим этапом в процессе взятия под организационный контроль факторов риска
для безопасности полетов, связанных с последствиями опасного события или состояния, будет оценка допустимости последствий опасности. Это называется оценкой допустимости факторов риска для безопасности полетов. Данный процесс состоит из
двух этапов.
Во-первых, необходимо получить общую оценку риска для
безопасности полетов. Это достигается путем объединения и
введения таблиц вероятности и серьезности факторов риска
для безопасности полетов в матрицу оценки факторов риска
(табл. 5.3).
Во-вторых, индекс фактора риска для безопасности полетов,
полученный из матрицы оценки риска для безопасности полетов, теперь должен быть перенесен на матрицу допустимости
риска для безопасности полетов, которая характеризует критерии допустимости.
Фактор риска для безопасности полетов представляет собой просто цифру или буквенно-цифровую комбинацию, а не
является видимым или ощутимым компонентом естественной
окружающей среды. Цветовая маркировка в содержащейся
в табл. 5.4 матрице обозначает зоны допустимости. Ниже по112
Таблица 5.3
Матрица оценки факторов риска для безопасности полетов
Степень серьезности риска
Вероятность
риска
Катастрофическая
A
Опасная
B
Значительная
C
Незначительная
D
Ничтожная
E
Часто 5
Иногда 4
Весьма
редко 3
Мало-вероятно 2
Крайне
маловер. 1
5A
4A
3A
5B
4B
3B
5C
4C
3C
5D
4D
3D
5E
4E
3E
2A
2B
2C
2D
2E
1A
1B
1C
1D
1E
Таблица 5.4
Допустимые факторы риска
Диапазон индекОписание
са рисков
5A, 5B, 5C,
4A, 4B, 3A
Высокая
степень
риска
5D, 5E,
4C, 4D, 4E,
3B, 3C, 3D,
2A, 2B, 2C, 1A
3E, 2D, 2E, 1B,
1C, 1D, 1E
Умеренная
степень
риска
Низкая
степень
риска
Рекомендуемые меры
При необходимости немедленно прекратить или сократить полеты. Реализовать меры по снижению приоритетных
рисков, обеспечивающие дополнительные
или усиленные меры контроля за снижением индекса рисков до умеренного или
низкого уровня
Разработать график проведения оценок
безопасности в целях снижения индекса рисков до, по возможности, низкого
уровня
Нынешнее состояние приемлемо. Никаких дополнительных мер по снижению
факторов риска не требуется
казан пример варианта матрицы допустимости факторов риска
для безопасности полетов.
5.3.6. Контроль снижения факторов риска
На четвертом этапе процесса взятия под организационный
контроль факторов риска для безопасности полетов, связанных
113
с последствиями опасного события или состояния, необходимо задействовать стратегию контроля факторов риска. Вообще
говоря, контроль и уменьшение факторов риска представляют
собой взаимозаменяемые термины. Оба термина обозначают
меры, направленные на устранение опасности и взятие под организационный контроль вероятности и серьезности факторов
риска для безопасности полетов, связанные с последствиями
опасности. В приведенном выше примере фактор риска для безопасности полетов, связанный с последствиями анализируемой
опасности, оценивается как 4В («неприемлем при существующих обстоятельствах»). Таким образом, необходимо выделить
ресурсы для перемещения его в треугольнике ниже, в допустимую зону, где факторы риска для безопасности полетов находятся на НПВУ. Если этого достичь невозможно, тогда деятельность, направленная на предоставление услуг, которая подвергает организацию воздействию последствий рассматриваемых
факторов опасности, должна быть прекращена.
Для управления безопасностью полетов необходимо оценить
факторы риска для безопасности полетов, связанные с последствиями факторов опасности, путем присвоения каждому фактору риска определенного индекса. Каждый фактор опасности
может генерировать одно или множество последствий, а каждое
последствие может оцениваться как один или множество факторов риска для безопасности полетов. Первым шагом в процессе контроля факторов риска для безопасности полетов является
выявление опасности и оценка факторов риска для безопасности полетов.
Вторым шагом в процессе контроля факторов риска для безопасности полетов будет оценка эффективности существующих
средств защиты в авиационной системе. Исходя из усиления существующих средств защиты или введения новых средств, производится переоценка первоначальных факторов риска для безопасности полетов для определения, находятся ли они теперь
на НПВУ.
Третьим шагом в процессе контроля риска для безопасности
полетов будут действия по контролю или уменьшению риска.
После переоценки факторов риска для безопасности полетов
следует убедиться в эффективности и действенности стратегии
по контролю риска.
114
Четвертым шагом в процессе уменьшения риска для безопасности полетов будет принятие мер по снижению риска для безопасности полетов.
После утверждения мер по контролю рисков разработанная
и введенная в действие стратегия должна (в рамках процесса
обеспечения безопасности полетов) в качестве обратной связи
быть инкорпорирована в средства защиты организации, на которых и основана стратегия по уменьшению риска, в целях обеспечения целостности, действенности и эффективности средств
защиты в новых эксплуатационных условиях.
115
ГЛАВА 6
СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬЮ ПОЛЕТОВ
6.1. Стандарты ИКАО
по управлению безопасностью полетов
6.1.1. Требования ИКАО
по управлению безопасностью полетов
Стандарты и рекомендуемая практика (SARPS) ИКАО по
управлению безопасностью полетов содержатся в Приложении
1 «Выдача свидетельств авиационному персоналу», Приложении 6 «Эксплуатация воздушных судов», Приложении 8 «Летняя годность воздушных судов», Приложении 11 «Обслуживание воздушного движения», Приложении 13 «Расследование
авиационных происшествий и инцидентов» и Приложении 14
«Аэродромы».
В этих Приложениях речь идет о деятельности утвержденных учебных заведений, международных эксплуатантов воздушных судов, утвержденных организаций по техническому
обслуживанию, организаций, ответственных за конструкцию
типа или изготовление воздушных судов, поставщиках обслуживания воздушного движения и о сертифицированных аэродромах.
Содержащиеся в Приложении 1 SARPS по управлению безопасностью полетов относятся исключительно к утвержденным
учебным заведениям, которые подвергаются факторам риска
для безопасности полетов во время предоставления своих услуг.
SARPS ИКАО по управлению безопасностью полетов определяют:
– требования в отношении государственной программы по
безопасности полетов (ГПБП), включая приемлемый уровень
безопасности полетов (ПУБП);
116
– требования в отношении систем управления безопасностью полетов (СУБП), включая показатели безопасности полетов СУБП;
– требования в отношении ответственности руководства по
сравнению с управлением безопасностью полетов во время предоставления услуг.
SARPS ИКАО по управлению безопасностью полетов вводят
понятие приемлемого уровня безопасности полетов (ПУБП),
которое отражает минимальную степень безопасности полетов,
которая установлена государством и которая должна обеспечиваться ГПБП, а также понятие показателей безопасности полетов как способ измерения количественной (оценки) эффективности деятельности поставщика обслуживания и его СУБП по
обеспечению безопасности полетов.
В Приложениях 1, 6, 8, 11, 13 и 14 содержится требование
в отношении разработки государствами государственной программы по безопасности полетов (ГПБП) для обеспечения приемлемого уровня безопасности полетов гражданской авиации.
ГПБП – это управленческая система государства, предназначенная для управления безопасностью полетов. ГПБП определяется как комплексный свод нормативных положений и видов
деятельности, направленных на повышение безопасности полетов. Она включает особые виды деятельности по обеспечению
безопасности полетов, которые должны осуществляться государством, а также нормативные положения и директивы, публикуемые государством для содействия выполнению его обязательств, связанных с безопасным и эффективным осуществлением авиационной деятельности в данном государстве. Для
того чтобы оказать помощь государствам в создании их ГПБП,
ИКАО разработала концептуальные рамки, в которые входят
как компоненты, так и элементы ГПБП. Эти концептуальные
рамки включают четыре компонента и одиннадцать элементов.
Приемлемый уровень безопасности полетов.
В Приложениях 1, 6, 8, 11, 13 и 14 содержится требование
в отношении того, чтобы государство установило приемлемый
уровень безопасности полетов (ПУБП), который должен быть
обеспечен (с помощью ГПБП). Понятие ПУБП является важным ингредиентом эффективного функционирования ГПБП.
В любой системе необходимо определить ряд измеряемых пока117
зателей результатов деятельности для того, чтобы установить,
функционирует ли система действительно согласно проектному замыслу, а не просто отвечает нормативным требованиям.
Определение ряда измеряемых показателей результатов деятельности также позволяет установить, где и когда возможно
потребуется принять меры для приведения эксплуатационной
эффективности системы в соответствие с уровнем проектного
замысла. Таким образом, измеряемые показатели результатов
деятельности позволяют оценить фактическую эффективность
осуществления критической для безопасности полетов деятельности по отношению к существующим средствам организационного контроля с тем, чтобы факторы риска для безопасности
полетов можно было удерживать на НПВУ и предпринимать необходимые корректирующие действия.
Показатели эффективности обеспечения безопасности полетов.
Существует иерархия, присущая базовым концепциям теорий систем. Понимание этих концепций и присущей им иерархии является важной основой разработки ПУБП. Эти концепции и их иерархия представлены в [7]:
– безопасность;
– уровень безопасности представляет собой степень безопасности системы. Это формирующееся свойство системы, которое
характеризует качество системы с точки зрения безопасности.
Он выражается с помощью показателей безопасности;
– показатели безопасности – это параметры, которые характеризуют или символизируют уровень безопасности системы;
– целевые задачи безопасности – это конкретные цели уровня безопасности;
– приемлемый уровень безопасности – это минимальная степень безопасности, которая должна обеспечиваться системой
в реальной практической деятельности;
– величина показателя безопасности – это количественное
выражение показателя безопасности;
– величина целевой задачи безопасности – это количественное выражение целевой задачи безопасности.
Показатели и заданные уровни безопасности.
Процесс управления безопасностью представляет собой замкнутый цикл. Данный процесс предполагает наличие обратной
118
связи, обеспечивающей основу для оценки эффективности системы, с тем чтобы можно было внести в нее необходимые коррективы, позволяющие достичь желаемых уровней безопасности. Для этого требуется четкое понимание того, как должны
оцениваться результаты. Например, какие количественные
или качественные показатели будут использоваться для оценки работоспособности системы. Помимо определения факторов,
с помощью которых можно измерить эффективность, в системе
управления безопасностью должны быть установлены конкретные цели и задачи (заданные уровни) в сфере безопасности. Для
этого в Руководстве [6] используются следующие понятия:
– показатель уровня безопасности. Мера (или величина), используемая для выражения уровня безопасности, достигнутого
в рамках той или иной системы;
– заданный уровень безопасности. Требуемый уровень обеспечения безопасности в рамках какой-либо системы. Заданный уровень безопасности включает один или несколько показателей, а также желаемый результат, выраженный с помощью
этих показателей.
Необходимо провести различие между критериями, используемыми для оценки результатов в области эксплуатационной
безопасности посредством мониторинга, и критериями, используемыми для оценки планируемых новых систем или процедур.
Показатели уровня безопасности.
Чтобы задать уровни безопасности, вначале следует определиться с соответствующими показателями безопасности. Как
правило, показатели безопасности выражаются в виде частоты
наступления какого-либо события, причиняющего вред. Типичными примерами могут служить следующие показатели [6]:
– количество авиационных происшествий на 100 000 ч полета;
– количество авиационных происшествий на 10 000 операций;
– количество авиационных происшествий с человеческими
жертвами в год;
– количество серьезных инцидентов на 10 000 ч полета.
Единого показателя безопасности, который был бы приемлем для всех случаев, не существует. Показатель, выбранный для выражения заданного уровня безопасности, должен
119
соответствовать сфере применения, с тем чтобы обеспечить
возможность эффективной оценки состояния безопасности
с помощью тех же параметров, которые использовались при
определении заданного уровня безопасности. Как правило,
показатель безопасности, выбранный для выражения заданного уровня в глобальном, региональном и национальном
масштабе не пригоден для отдельных организаций. Поскольку происшествия являются сравнительно редкими событиями, они не отражают в должной мере состояние безопасности – особенно на местном уровне. Даже в глобальном масштабе частота происшествий может существенно колебаться
из года в год.
Заданные уровни безопасности.
После выбора надлежащих показателей безопасности необходимо решить, что представляет собой приемлемый результат
или приемлемая цель. Например, в рамках своего Глобального
плана обеспечения безопасности полетов (ГПБП) ИКАО установила следующие глобальные цели:
– сократить число авиационных происшествий и человеческих жертв во всем мире независимо от объема воздушного движения;
– добиться значительного снижения частоты авиационных
происшествий, особенно в регионах, где этот показатель остается высоким.
Желаемый результат в области безопасности может выражаться в абсолютных или относительных показателях.
Глобальные цели ИКАО являются примером относительных целей. Относительный целевой показатель может также
включать желаемый процент снижения числа происшествий
или конкретных типов инцидентов за определенный период
времени. Например, в рамках государственной программы
обеспечения безопасности полетов, регламентирующий надзорный полномочный орган может принять решение о том,
что для достижения приемлемого уровня безопасности полетов необходимо обеспечить следующие заданные уровни безопасности:
– для эксплуатантов авиакомпаний: менее 0,2 авиационных
происшествий с человеческими жертвами на 100 000 ч. налета.
Дополнительным целевым показателем может быть снижение
120
на 30% в ближайшие 12 месяцев числа предупреждений, выдаваемых системой EGPWS;
– для организаций, осуществляющих техническое обслуживание воздушных судов: менее 200 крупных дефектов на воздушных судах на 100 000 ч полета;
– для эксплуатантов аэродромов: менее 1,0 столкновений
с птицами на 1000 операций воздушных судов;
– для поставщиков ОВД: менее 40 инцидентов в воздушном
пространстве на 100 000 полетов.
Для достижения требуемого уровня безопасности полетов,
определяемого с помощью соответствующих показателей безопасности, в каждом секторе отрасли применяются различные
требования к обеспечению безопасности полетов.
Показатели количественной оценки уровня безопасности полетов.
К типичным примерам показателей безопасности в авиационной системе, помимо прочего, относятся: авиационные катастрофы, серьезные инциденты, случаи несанкционированного
выезда на ВПП, случаи столкновения на земле и т. п.
Показатели количественной оценки уровня безопасности полетов.
Абсолютные показатели:
– Naп (t) – количество авиационных происшествий (инцидентов) за определенный промежуток времени t;
– Nкат (t) – количество катастроф за период t;
– Nпог (t) – число погибших пассажиров за период t, где t –
определенный календарный период времени (как правило,
один год).
Относительные показатели.
Число авиационных происшествий (инцидентов) на 100 тыс.
посадок (полетов) воздушных судов:
naï ( t ) =
Naï ( t )
Nï ( t )
105 , (6,1)
где Nn (t) – общее число посадок (полетов) за период t.
Число катастроф на 100 тыс. часов налета:
121
nêàò ( t ) =
Nêàò ( t )
TΣ ( t )
105 , (6.2)
где T∑ (t) – общий налет парка самолетов за период t час.
Число погибших пассажиров на 1 млн. перевезенных пассажиров:
′ (t ) =
nïîã
Nïîã ( t )
Nïàññ ( t )
106 ,
(6.3)
где Nпасс (t) – общее количество перевезенных пассажиров за период t.
Число погибших пассажиров на 100 млн. пассажиро-километров:
′′ ( t ) =
nïîã
Nïîã ( t )
L∑
(t )
108 ,
(6.4)
где L∑ (t) – общий налет, пассажиро-километров.
В государствах для проведения целенаправленных мероприятий по управлению безопасностью полетов необходимо иметь
четкое представление о взаимосвязи между ГПБП и СУБП. Такую взаимосвязь можно выразить следующим образом: государства отвечают за разработку и введение ГПБП, поставщики
обслуживания отвечают за разработку и введение СУБП.
ГПБП нацелена на обеспечение общественной безопасности
путем контролирования факторов риска для безопасности полетов на государственном уровне. В ГПБП производственные
задачи как таковые отсутствуют. Хотя авиационные организации государства должны эффективно осуществлять свою
деятельность, у них нет конкретных получаемых результатов
в плане продукции или услуг, направленных на получение прибыли. Основная цель государства – обеспечить с помощью своей
ГПБП, насколько это возможно, общественную безопасность во
время предоставления услуг поставщиками обслуживания. Эта
цель достигается путем определения ПУБП для ГПБП, а также
путем контролирования факторов риска для безопасности полетов в государстве с помощью двух «эксплуатационных компонентов» ГПБП: управления факторами риска для безопасности
122
полетов и обеспечения безопасности полетов. Целью производственной деятельности поставщика обслуживания является
достижение коммерческих целей и обеспечение качественного
обслуживания потребителей. СУБП – это средство, которое поставщик обслуживания использует для удержания под организационным контролем факторов риска для безопасности полетов, связанных с последствиями факторов опасности, с которыми он сталкивается в ходе выполнения производственных задач. СУБП поставщика обслуживания выявляет факторы риска
для безопасности полетов и определяет необходимые меры для
удержания их под организационным контролем первоначально с помощью управления факторами риска для безопасности
полетов. После начала производственных операций контроль
факторов риска для безопасности полетов и мониторинг мер по
уменьшению риска осуществляются посредством постоянного
процесса обеспечения безопасности, которому способствует популяризация безопасности полетов.
Нехватка ресурсов приведет либо к не выявлению факторов
опасности для безопасности полетов, либо к плохому управлению факторами риска и вследствие этого к низкой эффективности функционирования СУБП в части обеспечения безопасности полетов. Взаимосвязь между управлением факторами
риска для безопасности полетов и обеспечением безопасности
полетов. Процесс управления факторами риска для безопасности полетов (УРБП) обеспечивает первоначальное выявление
факторов опасности и оценку риска. Разрабатываются средства
контроля факторов риска для безопасности полетов и, после
того как будет установлено, что они способны уменьшить риск
для безопасности полетов до НПВУ, эти средства контроля начинают применяться в повседневных операциях. Именно в этот
момент начинает действовать функция обеспечения безопасности полетов (ОБП). Обеспечение безопасности полетов дает гарантии (т. е. внушает уверенность), что организационные средства контроля применяются и все типы контроля продолжают
выполнять поставленные перед ними задачи. Такая система
также позволяет определить необходимость в новых средствах
контроля из-за изменений в эксплуатационной среде.
Функции государства и поставщика обслуживания. Соблюдение нормативных положений все еще остается основой управ123
ления безопасностью полетов для государства, а также для поставщиков обслуживания. В итоге, в соответствии с согласованными SARPS ИКАО по управлению безопасностью полетов:
– государства разрабатывают государственную программу
по безопасности полетов (ГосПБП);
– государство определяет приемлемый уровень безопасности
полетов (ПУБП), который необходимо обеспечить;
– поставщики обслуживания реализуют систему управления безопасностью полетов (СУБП).
6.1.2. Государственная программа
по безопасности полетов
В соответствии со Стандартами и рекомендуемой практикой
Приложения 19 «Управление безопасностью полетов» каждое
государство принимает государственную программу по безопасности полетов (ГосПБП) в целях достижения приемлемого
уровня эффективности обеспечения безопасности полетов гражданской авиации. ГосПБП включает следующие компоненты:
– государственную политику и цели обеспечения безопасности полетов;
– управление рисками для безопасности полетов на государственном уровне;
– обеспечение безопасности полетов на государственном
уровне;
– популяризацию вопросов безопасности полетов на государственном уровне.
Подлежащий достижению приемлемый уровень эффективности обеспечения безопасности полетов устанавливается государством. Примечание. Инструктивный материал по определению приемлемого уровня эффективности обеспечения безопасности полетов содержится в Руководстве по управлению
безопасностью полетов (РУБП) (Doc 9859). Каждое государство
в рамках своей ГосПБП требует внедрения СУБП следующими
находящимися под его контролем поставщиками обслуживания:
– утвержденными, согласно Приложению 1, учебными организациями, которые подвержены воздействию рисков для без124
опасности полетов, связанных с выполнением полетов воздушных судов в ходе предоставления ими своих услуг;
– эксплуатантами самолетов или вертолетов, имеющими
разрешение на выполнение международных коммерческих
авиаперевозок согласно соответственно части I или разделу II
части III Приложения 6;
– утвержденными организациями по техническому обслуживанию, предоставляющими услуги эксплуатантам самолетов
или вертолетов, выполняющим международные коммерческие
авиаперевозки согласно соответственно части I или разделу II
части III Приложения 6;
– организациями, ответственными за конструкцию типа или
изготовление воздушных судов согласно Приложению 8;
– поставщиками обслуживания воздушного движения (ОВД)
согласно Приложению 11;
– эксплуатантами сертифицированных аэродромов согласно
Приложению 14.
В Дополнении А Приложения 19 «Управление безопасностью полетов» изложены концептуальные рамки для принятия
и выполнения государством государственной программы по безопасности полетов (ГосПБП). Эти концептуальные рамки включают 4 компонента и 11 элементов. ГосПБП представляет собой
административную систему управления безопасностью полетов
в государстве. Реализация ГосПБП соответствует масштабам и
сложности авиационной системы гражданской авиации в государстве и требует координации деятельности полномочных
органов, ответственных за отдельные элементы функций гражданской авиации. Приведенные здесь концептуальные рамки
для ГосПБП и рассмотренные далее концептуальные рамки для
СУБП следует рассматривать в качестве взаимодополняющих,
но вместе с тем самостоятельных рамок.
Государственная политика и цели обеспечения безопасности
полетов:
1. Законодательные рамки государства в области безопасности полетов.
2. Обязательства и ответственность государства в области
безопасности полетов.
3. Расследование авиационных происшествий и инцидентов.
4. Правоприменительная политика.
125
Управление рисками для безопасности полетов на государственном уровне:
1. Требования к СУБП поставщика обслуживания в отношении обеспечения безопасности полетов.
2. Согласование показателей эффективности обеспечения
безопасности полетов поставщика обслуживания.
Обеспечение безопасности полетов на государственном уровне:
1. Контроль за состоянием безопасности полетов.
2. Сбор, анализ данных о безопасности полетов и обмен ими.
3. Ориентирование контроля на наиболее проблемные или
требующие дополнительной проверки области на основе данных о безопасности полетов.
Популяризация вопросов безопасности полетов на государственном уровне:
1. Внутренняя подготовка кадров, обмен информацией о безопасности полетов и ее распространение.
2. Внешняя подготовка кадров, обмен информацией о безопасности полетов и ее распространение.
6.1.3. Система управления безопасностью полетов
СУБП – это управленческий инструмент для управления организацией безопасностью полетов. В Приложениях также говорится, что СУБП должна быть одобрена государством и, как
минимум:
– выявлять факторы опасности для безопасности полетов;
– обеспечивать принятие корректирующих мер, необходимых для поддержания согласованных показателей безопасности полетов;
– обеспечивать постоянный мониторинг и регулярную оценку показателей безопасности полетов;
– быть нацеленной на постоянное совершенствование общей
эффективности системы управления безопасностью полетов.
В соответствии со Стандартами, изложенными в Приложении 19 «Управление безопасностью полетов» СУБП поставщика обслуживания:
– создается в соответствии с элементами концептуальных
рамок, содержащимися ниже;
126
– соответствует масштабам деятельности поставщика обслуживания и сложности предоставляемых им авиационных продуктов или услуг.
СУБП поставщика ОВД, согласно Приложению 11, подлежит согласованию с государством, ответственным за назначение такого поставщика обслуживания. Примечание. В тех случаях, когда обслуживание AIS, CNS, MET или SAR предоставляется под контролем поставщика ОВД, оно относится к сфере
применения СУБП поставщика ОВД. В тех случаях, когда обслуживание AIS, CNS, MET или SAR полностью или частично
предоставляется органом, не являющимся поставщиком ОВД,
соответствующее обслуживание, предоставляемое под контролем поставщика ОВД, или те аспекты предоставляемого ими
обслуживания, которые имеют непосредственные эксплуатационные последствия, относятся к сфере применения СУБП
поставщика ОВД. Примечание: В соответствии с перечисленными требованиями ИКАО в Российской Федерации разработано
Руководство по системе управления безопасностью полетов при
АНО ФГУП «Госкорпорация по ОрВД» (Руководство по СУБП)
[24].
6.2. Функционирование систем
управления безопасностью полетов
6.2.1. Концепция систем управления
безопасностью полетов
СУБП является систематичной, поскольку деятельность
по управлению безопасностью полетов осуществляется в соответствии с заранее установленным планом и распространяется последовательным образом на всю организацию. Разрабатывается, утверждается, реализуется и функционирует
на непрерывной, ежедневной основе долгосрочный план, направленный на удержание под контролем факторов риска для
безопасности полетов, связанных с последствиями факторов
опасности. Деятельность СУБП нацелена на постепенное, но
постоянное совершенствование, а не на моментальное резкое
изменение. Также, благодаря систематическому характеру
СУБП, основное внимание уделяется процессам, а не резуль127
тирующим последствиям. Несмотря на то, что результирующие последствия (т. е. отрицательные события) должным
образом учитываются, чтобы сформировать выводы относительно контроля факторов риска для безопасности полетов,
основной акцент в СУБП делается на обнаружение факторов
опасности, являющихся предшественниками результирующих последствий, в ходе эксплуатационной деятельности,
которую осуществляет организация во время предоставления
услуг. СУБП про активна, поскольку она строится на подходе, который акцентирует выявление факторов опасности и
контроль, и уменьшение факторов риска для безопасности полетов, до того как происходят события, которые отрицательно влияют на безопасность полетов. Это включает стратегическое планирование, принятие мер по удержанию факторов
риска для безопасности полетов под постоянным контролем
организации, вместо того чтобы заниматься восстановительными работами после наступления отрицательного события,
а затем переходить в «спящий режим» до наступления следующего отрицательного события и очередного проведения восстановительных работ.
Подготовка в области безопасности полетов должна включать специальный курс подготовки для ответственного руководителя. Такой учебный курс должен быть умеренно краток
(полдня, не больше) и он должен дать ответственному руководителю общее представление о СУБП организации, в том числе
роль и задачи СУБП, политику и цели в области безопасности
полетов, управление факторами риска для безопасности полетов и обеспечение безопасности полетов.
6.2.2. Популяризация безопасности полетов
Популяризация безопасности полетов включает:
– подготовку и обучение, включая знание вопросов в области
безопасности полетов;
– обмен информацией о безопасности полетов.
Подготовка в области безопасности полетов в организации
должна обеспечить надлежащую подготовку и компетентность
персонала для выполнения им своих обязанностей по управлению безопасностью полетов. В руководстве по СУБП (РСУБП)
128
Эксплуатационный персонал
1) Политика
организации
области
безопасности
полетов
2) Обзор и
основополагающие принципы
СУБП
Руководители
и начальники
подразделений
3) процесс
безопасности
полетов
Старшее
руководство
4) Выявление
факторов опасности и управление
факторами риска
6) Стандарты
организации и
национальные
нормативные
положения в
области
безопасности
полетов
5) Контролирование осуществления изменений
7) Обеспечение
безопасности
полетов
Рис. 6.1. Структура организации подготовки в области
безопасности
должны быть указаны стандарты первоначального обучения и
переподготовки для эксплуатационного персонала, руководителей различного уровня, старшего руководства и ответственного руководителя. Объем подготовки в области безопасности
полетов должен соответствовать индивидуальным обязанностям и степени участия в СУБП. В РСУБП также должны быть
указаны требуемые параметры подготовки в области безопасности полетов, включая содержание, периодичность, апробирование и ведение учетной документации. Подготовка в области
безопасности полетов должна строиться на основе отдельных
структурных элементов (рис. 6.1).
Обмен информацией о безопасности полетов.
Организация должна доводить до сведения всего эксплуатационного персонала цели и процедуры СУБП, а СУБП должна
наглядно присутствовать во всех аспектах деятельности организации по предоставлению услуг. Руководитель, ответственный
за безопасность полетов, должен распространять информацию
о выполнении программы организации по СУБП посредством
бюллетеней и брифингов.
129
6.2.3. Поэтапный подход к реализации системы
управления безопасностью полетов
На этапе I разрабатывается общий план, и распределяются
обязанности. Главнейшую роль на этапе I играет анализ пробелов. На основе анализа пробелов организация может определить текущее состояние ее процессов управления безопасностью полетов и может начать детальное планирование разработки дальнейших процессов управления безопасностью полетов.
Важным продуктом этапа I является план реализации СУБП.
Цель этапа II заключается в реализации основных процессов
управления безопасностью полетов и в то же время устранении
потенциальных недостатков в существующих процессах управления безопасностью полетов. В большинстве организаций
определенные базовые мероприятия по управлению безопасностью полетов предусмотрены, но находятся на различных уровнях реализации и с различной степенью эффективности.
Эти мероприятия могут включать инспекции и отчеты о проверках, анализ информации из отчетов о происшествиях и расследованиях инцидентов, а также донесения сотрудников. Данный этап призван упрочить базу существующих мероприятий и
разработать новые.
Цель этапа III заключается в построении «впередсмотрящих» процессов управления безопасностью полетов. Завершается окончательная разработка процессов анализа и управления информацией о безопасности полетов.
Этап IV является конечным этапом СУБП. На этом этапе обеспечение безопасности полетов в эксплуатационных условиях
оценивается с помощью проведения периодического мониторинга, получения обратной связи и постоянных корректирующих действий, направленных на поддержание эффективности
средств контроля факторов риска для безопасности полетов
в меняющихся эксплуатационных условиях.
130
ГЛАВА 7
ОБЕСПЕЧЕНИЕ
БЕЗОПАСНОСТИ ПОЛЕТОВ
ПРИ ОРГАНИЗАЦИИ ВОЗДУШНОГО
ДВИЖЕНИЯ
7.1. Контроль факторов угроз и ошибок
при управлении воздушным движением
В циркуляре 314 ИКАО «Threat and Error Management
(TEM) in Air Traffic Control (Cir 314)» приводится описание
всеобъемлющей концепции безопасности полетов, призванной способствовать управлению безопасностью полетов, известной как контроль факторов угрозы и ошибок (КУО) [25].
TEM определяет концептуальные рамки, помогающие понять
эксплуатационные аспекты взаимосвязи факторов безопасности полетов и работы человека в сложной и динамичной эксплуатационной среде. Рамки TEM одновременно рассматривают эксплуатационный контекст и людей, выполняющих
эксплуатационные функции в таком контексте. Эти рамки
помогают в описании и прогнозировании характеристик человека и системы. КУО основывается на модели, разработанной
в рамках исследовательского проекта в области человеческого фактора Техасского университета в Остине (Соединенные
Штаты Америки), под названием «Модель контроля факторов
угрозы и ошибок Техасского университета (UТТЕМ)». Цель
введения КУО состоит в том, чтобы заложить прочную основу
для принятия основанного на использовании КУО механизма,
который предусматривает контроль за безопасностью полетов
при работе в нормальных условиях в рамках систем управления безопасностью полетов при УВД. Этот механизм получил
название «Обследование состояния безопасности полетов при
работе в нормальных условиях (NOSS), который описывается
131
в Doc 9910 «Normal Operations Safety Survey (NOSS)» [26].
Разработка NOSS является результатом выполнения рекомендации 2/5 11-й Аэронавигационной конференции ИКАО «Контроль безопасности полетов в обычных условиях», проведенной в 2003 году. В целях выполнения рекомендации 2/5 ИКАО
подготовила Руководство по обследованию состояния безопасности полетов при работе в нормальных условиях (NOSS),
представляющее собой методику NOSS, введением к которой
должен служить циркуляр по КУО. Концепция КУО может
использоваться применительно к выполнению всех полетов
при ОВД, независимо от проведения NOSS. Тем не менее NOSS
нельзя проводить без использования концепции КУО. Содержание циркуляра 314 ИКАО [25]:
– общее введение в концепцию КУО, включая определения;
компоненты концепции; меры противодействия угрозам и
ошибкам; угрозы, ошибки и нежелательные состояния, соотнесенные с результатами;
– рассмотрение вопроса о КУО при УВД, включая определения; угрозы при УВД; ошибки; нежелательные состояния; анализ фактических ситуаций при УВД, основанный на КУО; контролирование факторов угроз и ошибок; обучение персонала
служб УВД в области КУО; интеграция КУО в систему управления безопасностью полетов; и контроль за состоянием безопасности полетов при работе в нормальных условиях;
– перечень документов по данной теме.
7.1.1. Концепция контроля факторов
угрозы и ошибок
Контроль факторов угрозы и ошибок (КУО) представляет
собой генеральную концепцию обеспечения безопасности полетов в том, что касается производства полетов и работоспособности человека. Концепция КУО не является какой-то революционной концепцией и формировалась она постепенно в связи
с постоянным стремлением повысить уровень безопасности полетов путем все более полной интеграции в практическую деятельность знаний о человеческом факторе. Цель концепции
КУО заключается в том, чтобы служить принципиальным подходом к широкому изучению динамичных и проблематичных
132
аспектов эксплуатационного контекста (организационных и
нормативных факторов, а также факторов окружающей среды) и его влияния на работоспособность человека, т. к. возникающие при этом затруднения имеют последствия, оказывающие непосредственное влияние на безопасность полетов. Концепция контроля факторов угрозы и ошибок (КУО) представляет собой концептуальную модель, которая позволяет понять
с эксплуатационной точки зрения, какие связи существуют
между безопасностью полетов и работоспособностью человека в сложных эксплуатационных условиях. Применительно
к диспетчерам управления воздушным движением концепция
КУО состоит из трех основных компонентов, а именно: угроз,
ошибок и нежелательных состояний. Согласно этой концепции угрозы и ошибки являются частью повседневной деятельности авиации, с которыми должны справляться диспетчеры управления воздушным движением, поскольку угрозы и
ошибки могут спровоцировать возникновение нежелательных
состояний. Диспетчеры управления воздушным движением
также должны контролировать нежелательные состояния, т.
к. они могут привести к опасным последствиям. Контроль нежелательных состояний является одним из основных компонентов концепции КУО и имеет такое же важное значение, как
и контроль факторов угрозы и ошибок. Контроль нежелательных состояний в значительной мере является последней возможностью избежать опасных последствий и, таким образом,
обеспечить выдерживание порогового уровня безопасности полетов при УВД. Угрозы определяются как события или ошибки, возникающие вне сферы влияния диспетчера управления
воздушным движением, которые усложняют условия эксплуатации и должны контролироваться в целях выдерживания порогового уровня безопасности полетов. При выполнении обычных операций по УВД диспетчерам управления воздушным
движением приходится учитывать различные контекстуальные сложности, с тем, чтобы справиться с задачей управления.
Такие сложности включают в себя, например, неблагоприятные метеорологические условия, высокие горы, окружающие аэропорт, перегруженное воздушное пространство, неисправности воздушных судов или ошибки, которые совершают
другие люди, находящиеся за пределами помещения службы
133
управления воздушным движением (т. е. летные экипажи, сотрудники наземных служб или специалисты по техническому
обслуживанию). В рамках концепции КУО такие сложности
рассматриваются как угрозы, поскольку они могут снижать
пороговый уровень безопасности полетов. Независимо от вида
угрозы (ожидаемой или внезапной) одним из показателей способности диспетчера УВД эффективно контролировать факторы угрозы является умение обнаружить угрозы достаточно заблаговременно и отреагировать на них посредством принятия
соответствующих контрмер. В рамках концепции КУО угрозы
считаются фактическими (угрозы существуют и их нельзя избежать), а их последствия являются потенциальными. Смысл
состоит в том, что в соответствии с принципами, лежащими
в основе концепции КУО, угрозы представляют собой ситуации или события, которые эксплуатационный персонал не
может избежать или устранить, их можно только контролировать. Вот почему в основе КУО лежит принцип контроля
факторов угрозы, а не ее предупреждения или устранения. Независимо от того, что они делают, и в какой степени они предвидят угрозу, диспетчеры управления воздушным движением
могут только контролировать ее потенциальные последствия
через стратегию принятия соответствующих контрмер. Приведенное выше определение термина «угроза», предполагает
использование данного принципа: «События…, возникающие
вне сферы влияния диспетчера управления воздушным движением, которые должны контролироваться…». Принципиальная исходная посылка, лежащая в основе концепции КУО,
заключается в том, что угрозы являются неизбежными компонентами сложных эксплуатационных условий, и поэтому КУО
предусматривает контроль факторов угрозы в отличие от их
предупреждения или устранения.
Диспетчеры не могут избежать неудовлетворительных планов или неудачно разработанных процедур, или устранить их.
Независимо от того, в какой степени диспетчеры ожидают угрозы, они могут только принимать меры противодействия в целях
контроля опасного потенциала, который несет такие угрозы.
Контроль факторов угрозы является структурным элементом
контроля ошибок и нежелательных состояний. Взаимосвязь
«угроза – ошибка – нежелательное состояние» необязательно
134
является явной и не всегда можно установить линейную зависимость или однозначную связь между угрозами, ошибками и
нежелательными состояниями.
В концепции КУО даются две важные оговорки:
– угрозы могут иногда непосредственно приводить к нежелательным состояниям без возникновения ошибок;
– эксплуатационный персонал может случайно совершить
ошибки, когда не наблюдаются никакие угрозы.
Кроме того, следует иметь в виду, что при возникновении
некоторых угроз ошибки или нежелательные состояния могут не дать реальной возможности контролировать факторы
этих угроз. Контроль факторов угрозы представляет собой
наиболее упреждающий подход к поддержанию пороговых
уровней безопасности полетов при УВД посредством с самого начала сведения на нет ситуаций, ставящих под угрозу
безопасность полетов. Диспетчеры управления воздушным
движением, как выполняющие функции контроля факторов угрозы, представляют собой последнюю линию защиты
в части сведения к минимуму влияния угроз на УВД. Ошибка определяется как «действие или бездействие диспетчера
управления воздушным движением, приводящее к отклонению от организационно обусловленных, либо планируемых
или ожидаемых диспетчером управления воздушным движением результатов».
Неконтролируемые или неправильно контролируемые
ошибки часто приводят к нежелательным состояниям. Ошибки
могут быть спонтанными (т. е. без прямой связи с конкретными, очевидными угрозами) или непосредственно связанными
с угрозами, или быть частью цепи ошибок. Примерами таких
ошибок являются: разрешение воздушному судну или транспортному средству использовать уже занятую ВПП; выбор ненадлежащей функции в автоматизированной системе и т. д.
Независимо от того, какая ошибка совершена, ее влияние на
безопасность полетов зависит от того, смог ли диспетчер УВД
обнаружить эту ошибку и принять соответствующие меры до
того, как она приведет к нежелательному состоянию или, если
она не будет учтена, – к опасным последствиям. Поэтому одна
из целей концепции КУО заключается во владении умением
контролировать ошибки (т. е. умении обнаруживать ошибки
135
и предпринимать ответные действия), а не только в том, чтобы
в первую очередь определять причины ошибки (т. е. устанавливать причинные связи и предпринимать действия). В концепции КУО используется три основные категории ошибок, такие
как ошибки управления оборудованием, процедурные ошибки
и ошибки связи. В концепции КУО ошибки классифицируются на основе критерия первичного взаимодействия диспетчера
управления воздушным движением в тот момент, когда ошибка совершена. Ошибка включается в категорию ошибок управления оборудованием, если диспетчер управления воздушным
движением неправильно взаимодействует с оборудованием (например, с помощью органов управления, функции автоматизации или систем).
Ошибка включается в категорию процедурных, если диспетчер управления воздушным движением неверно использует какую-либо процедуру (например, контрольные карты,
стандартные эксплуатационные процедуры (SOP) и т. д.).
Ошибками связи считаются ошибки во взаимодействии диспетчера управления воздушным движением с другими людьми
(например, летный экипаж, персонал наземных служб, другие
диспетчеры управления воздушным движением и т. д.). Нежелательные состояния представляют собой рабочие условия,
в которых образуется воздушная обстановка, которая вызывает снижение порогового уровня безопасности полетов. К примерам нежелательных состояний относятся набор высоты или
снижение воздушного судна до эшелона полета или высоты, на
котором находится другое воздушное судно, или поворот воздушного судна в направлении, противоположном тому, которое было запланировано или указано. Нежелательное состояние представляет собой переходное состояние от нормального
рабочего состояния (например, воздушное судно находится
в наборе назначенной высоты) к последствию. Последствия
представляют собой конечное состояние, чаще всего как событие, о котором надлежит уведомить (например, инциденты и
авиационные происшествия). Проведение различий между нежелательными состояниями и последствиями имеют важное
значение для подготовки и принятия эффективных корректирующих мер. На этапе нахождения в нежелательном состоянии диспетчер УВД располагает возможностью посредством
136
принятия соответствующих мер КУО восстановить ситуацию
и вернуться к нормальному рабочему состоянию, восстанавливая тем самым пороговый уровень безопасности полетов. После
того как нежелательное состояние переходит в последствие,
восстановление ситуации без снижения предельного уровня
безопасности полетов больше не представляется возможным.
Примером может служить следующая ситуация: воздушному
судну, набирающему заданную высоту (нормальное рабочее
состояние), дается повторное разрешение на занятие другой
высоты. Летный экипаж неправильно повторяет новую назначенную высоту, как превышающую заданную, а диспетчер не
обнаруживает такое неправильное понимание. Поэтому воздушное судно набирает неправильную высоту (нежелательное
состояние), что может привести к нарушению эшелонирования
(последствие). Диспетчеры управления воздушным движением при обычном выполнении своих служебных обязанностей
должны уметь применять меры противодействия, направленные на то, чтобы угрозы, ошибки и нежелательные состояния
не привели к снижению порогового уровня безопасности полетов при УВД. Примерами таких мер могут служить контрольные карты, инструктажи и стандартные эксплуатационные
процедуры, а также индивидуальные стратегические и тактические приемы. Некоторые меры противодействия, принимаемые в отношении угроз, ошибок и нежелательных состояний,
с которыми приходится иметь дело диспетчерам УВД, основаны на «устойчивых» ресурсах, предоставляемых авиационной
системой. Эти ресурсы уже заложены в системе до того, как
диспетчер УВД приступает к выполнению своих должностных
обязанностей, и поэтому их считают мерами противодействия,
основанными на системных принципах. Примеры «устойчивых» ресурсов, используемых диспетчерами УВД в качестве
мер противодействия, основанных на системных принципах:
– предупреждение о минимальной безопасной высоте
(MSAW);
– краткосрочное предупреждение о конфликтной ситуации
(STCA);
– стандартные эксплуатационные процедуры (SOP);
– инструктажи;
– профессиональная подготовка.
137
Другие меры противодействия связаны с вкладом человека
в обеспечение безопасности УВД. Примерами служат индивидуальные стратегические и тактические приемы, индивидуальные и коллективные меры противодействия, которые обычно
включают общие навыки, знания и установки, усвоенные в ходе обучения в области характеристик работоспособности человека и, особенно, во время подготовки по программе оптимизации работы в группе (TRM).
В основном существуют четыре категории индивидуальных
и коллективных мер противодействия:
– коллективные меры противодействия: руководство и среда
взаимодействия, что имеет важное значение для информационного потока и участия в работе членов коллектива;
– планирование мер противодействия: планирование, подготовка, инструктажи, организация действий в чрезвычайной
обстановке, что имеет важное значение для контроля предполагаемых и непредвиденных угроз;
– принятие мер противодействия: перекрестная проверка,
визуальный поиск, контроль стрипов полетной информации,
контроль рабочей нагрузки и автоматики, что очень важно для
обнаружения ошибок и реакции на них;
– пересмотр мер противодействия: оценка планов, опрос, что
очень важно для управления и организации работы смены в изменяющихся условиях.
7.1.2. Угрозы при управлении
воздушным движением
Угрозы при УВД могут быть разделены на следующие категории:
– внутренние угрозы для поставщика обслуживания воздушного движения (ATSP);
– внешние угрозы для поставщика обслуживания воздушного движения (ATSP);
– угрозы в воздухе (на борту);
– угрозы, связанные с окружающей средой.
Эти четыре категории могут быть подразделены на составляющие в том виде, как они представлены на рис. 7.1–7.5.
138
139
Радиотелефонная
связь
Воздушное
движение
Структура
воздушного
пространства
Соседние
органы УВД
Процедуры
Рис. 7.1. Структура угроз при УВД
Георгафические
условия
Летно-технический
характеристики ВС
Навигационные
средства
Факторы
рабочего места
Другие
диспетчеры
Погода
Пилоты
Планировка
аэропорта
Оборудование
Угрозы связанный
с окружающей средой
Угрозы
в воздухе
Внешние
угрозы
Внутренние
угрозы
Угрозы при УВД
140
> Конструкция
оборудования
> Неисправности
оборудования
> Плохое качество
радио- и телефонной связи
> Недостатки при
вводе данных в АС
УВД
> Работы по
техническому
обслуживанию
оборудования
Оборудование
> Процедуры,
связанные
непосредственно с
УВД
> Процедуры
внутренней и
внешней связи
> Процедуры
координации
Процедуры
Рис. 7.2. Структура внутренних угроз
> Блики, отражения, температура в
помещении,
нерегулируемое
кресло и т. д.
> Высокий
уровень шумового
фона (например,
от работы
вентиляторов,
необходимых для
охлаждения
оборудования)
Факторы рабочего
места
Внутренние угрозы
> Несогласованность действий,
недопонимание
диспетчеров
> Недостатки
внутренней
координации
> Посторонние
разговоры
> Опоздания
сменяющих
диспетчеров
> Неэффективная
работа других
диспетчеров
Другие
диспетчеры
141
> Нарушения
процедур координации между соседними органами УВД
> Нарушения
рубежей приемапередачи УВД
> Несоблюдение
установленных
процедур передачи
> Языковые
трудности у
диспетчеров разных
стран
> Наличие запретных и опасных зон в
районе УВД
> Недостатки,
связанные со
структурой воздушного пространства
(пересечения трасс,
маршрутов движения ВС)
> Классификация
воздушного
пространства
> Выход из строя
навигационных
средств
> Переключения
систем посадки (ILS)
при смене рабочего
направления ВПП
> Планировкам
конфигурация
летного поля
аэродрома
> Использование
пересекающихся
ВПП
> Конфликтные
схемы руления ВС и
движения спецавто-транспорта
на маневренной
площади
аэродрома
Рис. 7.3. Структура внешних угроз
Соседние органы
УВД
Структура воздушного пространства
Навигационные
средства
Планировка
аэропорта
Внешние угрозы
142
> Незнание пилотами
структуры воздушного пространства и
рельефа местности
> Выполнение
маневров без
разрешения или при
отсутствии информации диспетчера
> Отсутствие или
несвоевременность
докладов экипажей
ВС (о пролете ПОД, о
занятии заданного
эшелона)
Пилоты
> Нарушения
обычного потока
воздушного движения
в зоне УВД (полеты с
целью аэрофотосъемки, облет навигационных средств, полеты
со сбросом парашютистов, демонстрационные полеты и т.п.)
> Наличие литерных и
подконтрольных
рейсов
> Управление
воздушным движением при массовых
задержках рейсов
> Ошибки пилотов
при ведении
радиотелефонной
связи
> Недопонимание
пилотов и диспетчеров вследствие
языковых различий
> Ведение переговоров на одной и той же
частоте на двух
языках
> Использование
одной и той же
частоты несколькими
органами УВД
> Разнотипность
воздушных судов,
находящихся под
управлением
диспетчера
> Различия ЛTX
ВС одного типа
(скороподъемности,
скорости полета)
в зависимости от
различных факторов
(продолжительности
полета, загрузки ВС и
т.п.)
Рис. 7.4. Структура угроз в воздухе
Воздушное
движение
Радиотелефонная
связь
Летно-технические
характеристики ВС
Угрозы в воздухе
Угрозы, связанные с окружающей средой
Погода
Географические условия
> Незнание
диспетчерами текущей и
прогнозируемой погоды
> Неучет влияния ветра на
производство полетов ВС
> Незнание диспетчерами
особых явлении погоды по
маршруту полета ВС
> Ненадлежащее знание
местных явлений погоды
(турбулентность, интенсивность гроз, сдвиг ветра
и т.д.)
> Полеты в горной
местности
> Полеты над водным
пространством
> Наличие препятствий в
зоне ответственности
> Особенности выполнения полетов над жилыми
районами
> Выполнение полетов
с учетом требований
по охране окружающей
среды (ограничения по
шуму, эмиссии двигателей
и пр.)
Рис. 7.5. Угрозы окружающей среды
7.1.3. Системные ошибки при управлении
воздушным движением
Одной из исходных посылок КУО является тот факт, что подходы к анализу ошибок, в том виде как они излагаются на основе традиционных взглядов на ошибки человека, не отражают
надлежащим образом реальности условий эксплуатации. Угрозы настолько присущи эксплуатационным условиям, что с ними обычно имеют дело, не пересматривая при этом своих решений. Находясь длительное время в насыщенной угрозами среде, эксплуатационный персонал привык относиться к угрозам
как к нормальному компоненту эксплуатационных условий.
Тем не менее, при всей своей «естественности» угрозы, факторы которых остались не проконтролированными, в полной мере
сохраняют способность нанести ущерб безопасности полетов.
Согласно концепции КУО, угроза сама по себе не представляет
проблемы, но может превратиться в таковую, если все факторы
143
не будут проконтролированы надлежащим образом. Не каждая
угроза приводит к ошибке и не каждая ошибка приводит к нежелательному состоянию, однако вероятность такого события
существует и это следует признать.
Ошибки из-за неправильного обращения с оборудованием:
1. Использование радиолокатора: выбор неподходящего радиолокационного источника; выбор неправильного масштаба
дальности; выбор неправильного режима (ВОРЛ вкл./выкл, режима С вкл./выкл.).
2. Автоматизация: ввод неправильных данных в автоматизированную систему.
3. Оборудование радиосвязи/внутренней связи: неправильный выбор частоты; выбор неправильной клавиши на панели
управления внутренней связи; работа на передачу сообщения
в ходе ведения другой передачи.
4. Стрипы хода полета: неправильное размещение стрипов
на планшете хода полета; размещение стрипов в неправильных
стриподержателях (цветовое кодирование); не передача стрипов соответствующему диспетчеру.
Процедурные ошибки:
1. Передача управления на рабочем месте: неправильные
элементы; поспешная передача управления; уход с рабочего месте до того, как новый диспетчер будет готов принять управление.
2. Информация: не предоставление или несвоевременное
предоставление пилотам информации о схеме захода на посадку (вылета); не доведение или несвоевременное доведение до
пилотов информации о погоде/ATIS; не доведение или несвоевременное доведение до пилотов информации о состоянии навигационных средств.
3. Документация: использование неправильных карт захода
на посадку (вылета); не прочтение материала, представленного
на инструктаже.
4. Контрольные перечни: пропущенные пункты; неиспользование контрольного перечня или использование в неподходящее время.
5. Минимумы эшелонирования: применение неправильного
минимума эшелонирования (например, эшелонирования без
учета турбулентности в спутном следе).
144
Ошибки связи:
1. Орган УВД – пилоты: пропущенные вызовы; неправильное толкование запросов; неправильный ответ слушающего;
предоставление неправильной информации в отношении диспетчерского разрешения, РД, перрона или ВПП.
2. Диспетчер – диспетчер: непонимание или неправильное
истолкование сообщений, передаваемых внутри органа УВД;
неправильное понимание или неправильное толкование сообщений, передаваемых в ходе координации с внешним партнером.
7.1.4. Нежелательные состояния
Понятие «нежелательное состояние» присуще только процессу контроля за безопасностью полетов в обычных условиях. Нежелательное состояние является по своей природе
переходным процессом – оно имеет место в течение ограниченного периода времени, после которого наступает последствие (в виде либо разрешенной, либо урегулированной ситуации, инцидента или авиационного происшествия). Обычные
системы сбора данных о безопасности полетов задействуются только после того, как последствие классифицируется
как потенциально сказывающееся на безопасности полетов,
т. е. после того, как имели место инцидент или авиационное
происшествие или произошло некоторое нарушение правил,
процедур или указаний. Последствие изменить нельзя, поскольку оно представляет собой конечное состояние. В ходе
контроля за выполнением полетов в обычных условиях часто имеется возможность наблюдать за развитием ситуации
в реальном масштабе времени, когда, по мнению диспетчера, имеет место различие между тем, как будет развиваться
воздушная обстановка и как она фактически развивается.
Диспетчер располагает возможностью выявлять такое расхождение и предпринимать корректирующие меры с целью
избежать нежелательного последствия.
Нежелательное состояние является для диспетчера первым
признаком того, что меры контроля факторов возникших ранее
угроз или ошибок были недостаточными. Примеры нежелательных состояний на земле:
145
– воздушное судно находится в процессе руления, когда и
где оно должно оставаться на месте; воздушное судно останавливается, когда и где оно должно продолжать руление;
– воздушное судно выезжает на РД, которая не должна использоваться; воздушное судно не выезжает на РД, которая
должна использоваться;
– воздушное судно следует не к тому телескопическому трапу, к которому следует;
– воздушное судно буксируется от телескопического трапа,
когда оно должно оставаться на месте; воздушное судно остается на месте у телескопического трапа, когда его должны буксировать;
– воздушное судно освобождает ВПП не в том месте, в котором следует;
– воздушное судно не освобождает ВПП в том месте, в котором следует.
Примеры нежелательных состояний в воздухе:
– воздушное судно не выполняет разворот, когда это необходимо; воздушное судно выполняет разворот, когда не следует;
воздушное судно выполняет разворот не в том направлении, которое указано в плане полета;
– воздушное судно набирает высоту или снижается для
занятия не того эшелона полета (высоты), которая предписана; воздушное судно не набирает высоту или снижается
для занятия необходимого эшелона полета или необходимой
высоты;
– воздушное судно не занимает требуемый эшелон полета
или требуемую высоту в то время или в заданной точке, когда
это необходимо;
– воздушное судно выполняет полет не в ту точку пути, в которое следует; воздушное судно не выполняет полет в ту точку
пути, в которое следует;
– воздушное судно выполняет полет не с той скоростью, с которой следует.
7.1.5. Контроль факторов угрозы и ошибок
Первым этапом процесса контроля факторов угрозы является ее выявление. К примеру, предоставляемые метеоцентрами
146
регулярные прогнозы погоды уже дают возможность считать
плохую погоду угрозой. Следующий шаг заключается в том,
Таблица 7.1
Меры противодействия
Обстановка в коллективе
КоммуникационСоздаются и поддерживаются условия
ная среда
для открытого взаимодействия
Руководство
Вышестоящий начальник осуществляет руководство и координирует работу группы или сектора
Общая эффекВ целом группа хорошо выполняет функции контивность группотроля факторов риска
вой работы
Планирование мероприятий
Инструктаж
Требуемый инструктаж проводится интерактивно
и очень точно с эксплуатационной точки зрения
Установление
Оперативные планы и решения доводятся до свепланов
дения и подтверждается их знание
Организация
Члены группы разрабатывают эффективные
действий в чрез- стратегии действий по контролю факторов угроз
вычайной обстабезопасности полетов
новке
Осуществление мер противодействия
Контроль переЧлены группы активно контролируют и прокрестная проводят перекрестную проверку других членов
верка
группы
Управление рабо- Оперативные задачи приоритизированы и прачей нагрузкой
вильно расписаны для выполнения основных
обязанностей при УВД
Управление авто- Осуществляется надлежащее управление автоматизацией
матизацией в целях сбалансирования эксплуатационных требований или требований к рабочей
нагрузке
Контроль стрипов Налажены надлежащая организация и обновлехода полета
ние стрипов хода полетов в целях отслеживания
развития воздушной обстановки
Пересмотр/изменение
Оценка планов
Существующие планы пересматриваются и по
мере необходимости изменяются
Опрос
Членам группы не бояться задавать вопросы
в целях анализа или уточнения текущих планов
действий
147
чтобы поделиться получаемой в реальном масштабе времени
информацией о наличии угроз с другими диспетчерами. Чем
больше промежуток времени между моментом выявления угрозы и моментом, когда данная угроза проявит себя, тем выше
шансы того, что факторы данной угрозы будут надлежащим образом проконтролированы.
В табл. 7.1. раскрывается содержание указанных мер противодействия.
7.2. Анализ состояния безопасности полетов
В 1986 году Ассамблея ИКАО приняла резолюцию A26-9
«Безопасность полетов и человеческий фактор». В рамках осуществления этой резолюции Ассамблеи Аэронавигационная комиссия сформулировала следующую задачу:
«Повысить безопасность в авиации, для чего более широко
информировать государства о роли человеческого фактора
с целью осознания ими его важности при производстве полетов воздушных судов гражданской авиации, разработать для
них практический материал и мероприятия, связанные с человеческим фактором, с учетом опыта государств, а также
разработать и рекомендовать соответствующие поправки
к существующему материалу в Приложениях и других документах, касающихся роли человеческого фактора в нынешних
и будущих условиях эксплуатации. Особое внимание будет
уделено аспектам человеческого фактора, от которых могут
зависеть конструкция, переход и эксплуатация будущих систем CNS/ATM ИКАО».
В дальнейшем на Одиннадцатой Аэронавигационной конференции ИКАО, состоявшейся в Монреале в 2003 году, была
принята рекомендация 2/5, которая гласит: «Рекомендуется, чтобы ИКАО провела исследование по вопросу разработки
инструктивного материала по контролю за безопасностью полетов в ходе обслуживания воздушного движения в обычных
условиях, принимая во внимание, в частности, программы
проведения проверок состояния безопасности полетов при выполнении полетов авиакомпаниями (LOSA), которые осуществляются рядом авиакомпаний». Концепция обследования состояния безопасности полетов при работе в нормальных усло148
виях (Normal Operations Safety Survey – NOSS), определяет
методы сбора данных о безопасности полетов при нормальной
работе по управлению воздушным движением (УВД). Методика
NOSS вписывается в рамки контроля факторов угрозы и ошибок (TEM) и является одним из инструментов управления безопасностью полетов, используемым для контроля состояния безопасности полетов при нормальной авиационной деятельности.
Контроль состояния безопасности полетов при нормальной работе является важным направлением деятельности в системах
управления безопасностью полетов организаций – поставщиков обслуживания воздушного движения (ОВД), а концепция
NOSS предлагается в качестве приемлемого средства решения
этой задачи. Наряду с концепцией NOSS руководство представляет самые последние данные о контроле системных ошибок
при эксплуатации в контексте управления безопасностью полетов в международной гражданской авиации.
7.2.1. Методы сбора данных
Эволюция восприятия проблематики безопасности полетов
сопровождалась эволюцией подходов к источникам данных о
безопасности полетов и методам сбора этих данных. До середины 1990-х годов сбор данных о безопасности полетов осуществлялся главным образом в порядке реакции на событие. Со временем такие «судебно-аналитические» системы сбора данных
о безопасности полетов, основанные на материалах расследования авиационных происшествий и серьезных инцидентов,
преобразовались в системы, обеспечивающие доступ к данным
о менее значительных событиях благодаря программам обязательного и добровольного представления информации. Тем не
менее, и эти новые системы по-прежнему носили «реактивный»
характер: данные о безопасности полетов появлялись лишь после того, как недостатки в сфере обеспечения безопасности полетов приводили к определенным событиям или происшествиям. Использование делового подхода к проблемам безопасности
полетов, положенного в основу СУБП, показало, что для поддержания надлежащего уровня безопасности полетов в рамках
«ультра безопасной» системы необходимо дополнить существующее «реактивное» функционирование систем методами сбора
149
данных, носящими упреждающий характер. С этой целью были разработаны электронные системы сбора данных и внедрены программы самоотчетов без опасности для сотрудника, позволяющие собирать данные о безопасности полетов в условиях
нормальной работы.
Последней новинкой в сфере про активных методов сбора
данных о безопасности полетов стали системы сбора информации, основанные на непосредственном наблюдении за эксплуатационным персоналом во время работы в нормальных
условиях. Существует убедительный довод в пользу сбора данных о безопасности полетов в ходе нормальной авиационной
деятельности. Авиационная система, как и любая другая созданная человеком система, далека от совершенства. Авиация
представляет собой открытую систему, т. е. она функционирует
в неконтролируемой среде и подвержена воздействию возникающих в этой среде помех. Практически невозможно создать
«с нуля» открытую систему, которая была бы совершенной,
равно как и невозможно предугадать все потенциальные формы эксплуатационного взаимодействия между людьми, техникой и средой, в которой осуществляется деятельность авиации.
С точки зрения управления безопасностью полетов контроль за
работой в нормальных условиях позволяет зафиксировать «отход» от базовых характеристик системы вскоре после того, как
он начался, и задолго до возможного инцидента или происшествия. В результате не только повышается уровень безопасности полетов, но также существенно улучшается эффективность
системы. Ниже рассмотрены рекомендации относительно метода сбора данных в ходе непосредственного наблюдения при
управлении воздушным движением, именуемого «обследованием состояния безопасности полетов при работе в нормальных
условиях (NOSS)». Этот метод был разработан при содействии
созданной ИКАО Исследовательской группы NOSS и основан
на аналогичной методике, используемой при работе в кабине
экипажа – LOSA (проведение проверок безопасности полетов
при производстве полетов авиакомпаниями) [27]. Концепция
NOSS во многом отличается от программы LOSA, но имеются
и схожие методики, применяемые в рамках обеих программ. И
NOSS, и LOSA используют рамки концепции контроля факторов угрозы и ошибок (TEM).
150
Проведение проверок безопасности полетов.
Менеджеры по управлению безопасностью полетов увеличивающегося числа авиакомпаний полагаются на программу
проведения проверок безопасности полетов при производстве
полетов авиакомпаниями – «Line Operations Safety Audit»
(LOSA). LOSA представляет собой механизм, посредством которого осуществляется сбор данных о безопасности полетов
при работе авиакомпаний в нормальных условиях. Конкретно говоря, LOSA представляет собой механизм, используемый
для сбора информации об угрозах, с которыми пилотам авиакомпаний приходится сталкиваться при выполнении ежедневных операций, о том, как контролируются факторы этих
угроз, а также о том, какие ошибки могут вытекать из этих
угроз и как экипажи контролируют эти ошибки. После обработки информации, полученной в рамках LOSA, авиакомпании имеют четкое представление о сильных и слабых сторонах
производства полетов их воздушными судами в части угроз,
ошибок и нежелательных состояний, с которыми сталкиваются их экипажи при выполнении полетов в обычных условиях.
Эта информация относится к той категории информации о безопасности полетов, которую нельзя получить посредством использования других методов.
Обследование состояния безопасности полетов при работе
в нормальных условиях (NOSS).
После успешного внедрения рядом авиакомпаний программы LOSA ИКАО приступила к разработке аналогичного механизма для контроля безопасности полетов при УВД в нормальных условиях. Этот механизм получил название «Обследование состояния безопасности полетов при работе в нормальных
условиях (NOSS)». Несмотря на то, что NOSS создается по
образцу LOSA, эта система представляет собой уникальный
механизм с уникальными характеристиками, приспособленными для условий УВД. В своем предполагаемом виде NOSS
предусматривает наблюдение за работой диспетчеров в ходе
обычных смен и не будет применяться в каких-либо ситуациях, связанных с обучением. Данная программа потребует
совместной инициативы со стороны руководителей и ассоциации, представляющей диспетчеров управления воздушным
движением.
151
7.2.2. Оценка методов обследования состояния
безопасности полетов
NOSS представляет собой метод сбора конкретных данных
о безопасности полетов при работе по управлению воздушным
движением в нормальных условиях. Сотрудников УВД в организации в течение примерно недели обучают проведению наблюдений «из-за плеча» в рабочих условиях. Сеансы наблюдения продолжительностью примерно в один час обычно выполняются на протяжении одного-двух месяцев. После каждого
сеанса наблюдатель подготавливает подробную записку с изложением зафиксированных им факторов угрозы, ошибок и
нежелательных состояний, а также использованных методов
их устранения. Впоследствии на основании таких материалов
с изложением фактов для организации подготавливается отчет
с детальным профилем наиболее распространенных факторов
угрозы, ошибок и нежелательных состояний в работе, а также
методов их устранения. Такая информация помогает поставщику обслуживания воздушного движения (ATSP) в эффективном
выборе целей для совершенствования системы безопасности полетов, например путем выявления тех проблем, на устранение
которых можно было бы ориентировать систему управления
безопасностью полетов (СУБП). Эта информация также зафиксирует сильные стороны организации в плане контроля факторов угрозы, ошибок и нежелательных состояний.
152
ГЛАВА 8
РАЗВИТИЕ И ВНЕДРЕНИЕ
ТРЕНАЖЕРОВ СПЕЦИАЛИСТОВ
УПРАВЛЕНИЯ АВИАЦИЕЙ –
ВАЖНЫЙ ВАКТОР ПОВЫШЕНИЯ
БЕЗОПАСНОСТИ ПОЛЕТОВ
8.1. Основные направления и актуальные задачи теории
и практики внедрения тренажерно-моделирующих
комплексов специалистов управления авиацией
Повышение эффективности работы специалистов управления воздушным движением (диспетчерского состава автоматизированных систем управления воздушным движением (АС
УВД), лиц групп руководства полетами (ЛГРП), расчетов командных пунктов (КП), как важнейшего интегрального звена
системы управления полетами, является актуальной задачей
в системе организации воздушного движения и управления
полетами [1,3]. Одним из важнейших факторов повышения
эффективности работы специалистов управления полетами является их уровень профессиональной подготовки, повышение
которого неразрывно связано с использованием учебно-тренировочных средств подготовки [5]. Процесс профессиональной
подготовки заключается в овладении знаниями, приобретении
умений и превращении всех этих элементов деятельности в навыки .
Актуальность эффективной подготовки диспетчерского состава УВД и специалистов управления полетами определяется
спецификой их функциональных обязанностей при управлении полетами. Интегральная оценка деятельности диспетчера
УВД зависит от приобретенных умений и навыков, от скорости
и точности принятия решений, реализуемых им посредством
команд и специализированной пооперационной технологии,
153
направленных на обеспечение безопасности полетов при управлении воздушным движением. Ответственные действия в процессе управления полетами в особых случаях, нештатных ситуациях, при оказании помощи экипажу в аварийной обстановке
должны быть четко отработаны и не требовать много времени
на принятие адекватных решений.
Специфические требования к теоретическим знаниям и
практической подготовленности диспетчеров УВД являются основополагающей базой, определяющей идеологию построения
тренажерно-моделирующих комплексов (ТМК) для их практической подготовки. Совокупность качеств, определяющих
текущую пригодность специалистов управления полетами,
диспетчеров УВД к эффективному выполнению возлагаемых
функций [28], должна совершенствоваться и контролироваться
с помощью специальных учебно-тренировочных средств (УТС).
Совокупность требований [5] к теоретической подготовке и
практической подготовленности определяют методологию комплексного подхода к построению и организации УТС диспетчерского состава. Основными компонентами УТС являются автоматизированная система обучения (АСО) теоретических знаний и тренажеры для практической подготовки диспетчерского
состава и специалистов управления полетами. Специфические
требования к теоретическим знаниям и практической подготовленности специалистов УВД являются основополагающей
базой, определяющей идеологию построения АСО и тренажеров
практической подготовки. Основные задачи, решаемые АСО:
– теоретическая учеба и практическая предварительная тренажная подготовка диспетчеров по годовым учебным планам
при подготовке к управлению полетами на ТМК;
– самостоятельная учеба с автоматизированным контролем
с пакетом программ АСО для конкретного аэродрома;
– оценка уровня теоретической подготовки диспетчерского
состава;
– документирование результатов проверки уровня подготовки.
Тренажеры диспетчеров АС УВД и специалистов управления
полетами предназначены для обучения, подготовки и переподготовки личного состава для поддержания профессиональных
навыков специалистов, организации тренировки управлению
154
полетами, по действиям в особых условиях и случаях в полете, отработки технологических процедур, в том числе и при
изменениях структуры воздушного пространства и внедрении
новых методов организации воздушного пространства, а также новых методов организации воздушного движения. Тренажерные комплексы диспетчеров АС УВД должны обеспечивать
имитацию выполнения основных технологических процессов планирования использования воздушного пространства и
управления воздушным движением, реализуемых на рабочих
местах диспетчеров районных диспетчерских центров (РДЦ),
аэродромных диспетчерских центров (АДЦ) и аэродромных командных диспетчерских пунктов (АКДП) заданных аэродромов
[29]. На тренажерах диспетчеров АС УВД решаются следующие
основные задачи:
– отработка процедур управления полетами заданного аэродрома или центра УВД;
– формирование навыков работы с заданными радиотехническими средствами управления полетами, АС УВД, средствами связи;
– тренировки в определении текущих и потенциальных конфликтных ситуаций и в обеспечении безотказности полетов;
– отработка навыков во взаимодействии диспетчеров смежных
секторов управления;
– отработка действий в аварийных ситуациях и в особых случаях в полете;
– отработка действий при возникновении аварийных ситуаций на аэродроме;
– отработка навыков ведения контроля с момента визуального обнаружения ЛА на глиссаде, слежения за направлением
выхода на ВПП, высотой полета, положением выпущенного
шасси, высотой выравнивания и выдерживания, приземления,
процессом торможения и освобождения ВПП, а также за выруливанием ЛА на ВПП для взлета;
– отработка навыков управления светотехническим оборудованием заданного аэродрома;
– отработка навыков разрешения ситуаций при поломке самолетов на ВПП или выкатывании;
155
– отработка навыков контроля метеорологической и ори
онтологической обстановки в районе аэродрома и в секторах
управления.
На тренажерах дополнительно решаются задачи по управлению летательными аппаратами (ЛА) в условиях траекторного,
радиоэлектронного и огневого противодействия. Для обеспечения решения выше перечисленных задач перспективные ТМК
радиолокационного контроля (РЛК) должны обладать целым
рядом моделей, функционирующих с необходимой и достаточной степенью адекватности реальным процессом. В ТМК
РЛК должна обеспечиваться возможность моделирования воздушной и наземной тактической обстановки для нескольких
командных пунктов в пределах радиуса до 1000 км и более и
по высоте до 30 км модели учебного театра военных действий.
Количество имитируемых радиоканалов для каждого командного пункта в соответствии с тактическим замыслом (до 10 для
каждого КП). В ТМК должно обеспечиваться одновременное
функционирование всех моделей радиотехнических средств
обеспечения полетов в составе, определенным руководствами
по проведению полетов в заданной зоне, на аэродроме. В перспективных ТМК должны моделироваться полеты летательных
аппаратов (ЛА), смешанных групп ЛА тактического назначения (ГТН) без ограничения по количеству и типам самолетов.
Моделирование полетов ЛА должно осуществляться на основе
их летно-технических характеристик с учетом высотных слоев
и диапазонах допустимых скоростей, включающих режимы набора и снижения, диапазона эксплуатационных скоростей полета, в том числе режима работы на форсаже, запаса топлива и
временного расхода. При этом должно обеспечиваться моделирование полетов строем в боевых порядках, в том числе больших групп, взлета парой и одиночно. При отработке боевых задач должно обеспечиваться моделирование маневров наведения
и оборонительных маневров различных видов. Имитироваться
различные виды вооружения и типы бортового прицельного
оборудования. Имитироваться атаки и поражения целей в условиях огневого, траекторного и радиоэлектронного противодействия.
В ТМК должна обеспечиваться в режиме реального времени имитация плановой информации в соответствии с полетны156
ми заданиями, подготовленными на предварительном этапе.
Подсистема моделирования воздушной обстановки должна
обеспечивать имитацию различных видов помех: от метеорологических образований, от местных предметов, организованных (активных и пассивных), несинхронных помех и шумов
приемного тракта. В ТМК радиолокационного контроля должна обеспечиваться имитация метеорологической обстановки:
температура воздуха, ветер (скорость, направление) по слоям,
облачность (высота нижней и верхней помехи), видимость на
взлетно-посадочную полосу. Аналитический анализ основных
задач, решаемых ТМК радиолокационного контроля, набора
основных моделей, составляющих информационно-моделирующий комплекс, позволяет сделать вывод, что при синтезе
ТМК приходится исследовать и решать целую совокупность
проблем в смежных прикладных областях науки, таких как
радиолокация и радионавигация, управление воздушным движением, радиотехнические системы и устройства, системный
анализ, теория моделирования. Учитывая, что ТМК является
образом человеко-машинной системы УВД, то при его синтезе основным критерием становится критерий адекватности
реальным процессам управления [33, 63,1 29, 131]. Исследования методологии моделирования сложных эргодических
систем [29, 36, 30, 126, 135] показывают, что особое место
занимает имитационное моделирование. Это связано, с одной стороны, достаточной простотой и реализуемостью таких
моделей, обусловленной уровнем формализации процессов
радиолокационного управления воздушным движением, приближающим их к точным аналитическим моделям. С другой
стороны, процессы функционирования имитационных моделей близки по своей структуре реальным процессам УВД, и,
следовательно, процессам, воссоздаваемым на полунатурных
моделях и в реальных условиях. Имитационные модели характеризуются такими свойствами как наличие «прокрутки»
процесса управления, полной формализацией всех компонентов и организацией модельного эксперимента на основании испытаний (необязательно статистических) [81, 107, 133]. При
синтезе ТМК радиолокационного контроля воздушного пространства основная проблема использования имитационных
моделей связана с формализацией принятия решений обуча157
ющимся специалистом и реализация этих управляющих воздействий как обратной связи взаимодействия «человек-машина». Исследования адекватности организации управляющих
воздействий в качестве адаптивной обратной связи в ТМК
радиолокационного контроля являются весьма актуальной задачей при переходе к синтезу тренажерных комплексов нового поколения. Использование метода декомпозиции реальных
процессов радиолокационного управления ЛА для формального определения состава и описания алгоритмов моделей не
исчерпывает существа проблемы имитационного моделирования процессов УВД. Необходимо оценивать каждый метод моделирования в реальном времени на адекватность, оценивать
получаемые инструментальные погрешности моделирования
процессов [33, 46, 71, 120]. При синтезе ТМК радиолокационного контроля важной проблемой является выделение из
общей совокупности имитационных моделей основных и второстепенных. К первым предъявляются высокие требования
по адекватности и требуют научных и экспериментальных
обоснований. Ко второй совокупности относятся моделей процессов, которые, с одной стороны, могут быть формализованы сложным аналитическим аппаратом, с другой стороны,
являются второстепенными факторами в замкнутом контуре
системы УВД, и могут быть существенно упрощены при реализации имитационного моделирования в реальном масштабе
времени [29, 127, 131, 133]. Целостная совокупность научно
обоснованных технических решений направлена на создание
научной базы синтеза тренажерных комплексов радиолокационного контроля воздушного пространства, и представлена
следующим образом:
– постулируется методология синтеза модификаций ТМК
на принципах имитационного моделирования с интерфейсами
функционального взаимодействия составных подсистем;
– исследуется и обосновывается методология оценки адекватности основных составляющих имитационных моделей
ТМК, управляющих воздействий замкнутого контура управления на основе радиолокационной информации о воздушной
обстановке, инструментальных погрешностей моделирования;
– исследованы и представлены методы синтеза основных
моделей ТМК и их интерактивных баз данных с пользователь158
скими интерфейсами создания и управления, обеспечивающих
адекватное имитационное моделирование процессов управления авиацией на основе проведенных экспериментальных исследований и практической апробации полученных способов и
методов;
– научно обосновывается идеология создания перспективных ТМК пятого поколения как адаптивных экспертных систем с открытыми архитектурами для постоянного наращивания базы данных и функциональных задач, в первую очередь
по моделированию аварийных и нештатных и конфликтных
ситуаций, особых случаев в полете;
– обосновывается методология оценки эффективности внедрения и использования ТМК радиолокационного контроля
воздушного пространства.
Полученные результаты исследований определяют научно
обоснованные основные направления совершенствования ТМК
и переход к синтезу комплексов пятого поколения. Основными
компонентами технических средств обучения диспетчеров УВД
являются АСО для изучения и усвоения теоретических знаний
и нормативной документации, и ТМК РЛК для обеспечения
практической подготовки специалистов управления полетами.
Основные тенденции в развитии тренажерных средств могут
быть сведены к следующим положениям [29, 56].
1. Принципы построения тренажерных комплексов базируются на использовании в качестве рабочих мест обучаемых реальных рабочих мест разрабатываемых или внедренных автоматизированных систем УВД с человеко-машинным интерфейсом реальной системы УВД.
2. Тренажерные комплексы строятся по принципам открытых архитектур (количество рабочих мест может изменяться от
структуры моделируемого воздушного пространства).
3. Ведущие отечественные и зарубежные фирмы внедряют
программные средства синтеза и распознавания голосовой
информации для автоматизации функций оперативно-обслуживающего персонала. При этом пилоты-операторы не исключаются из состава (при проигрышах сложных упражнений с особыми случаями и повышенной интенсивностью воздушного движения в полном объеме используются их функциональные возможности). В конечном итоге, это позволяет
159
сократить, но не исключить функционально штат пилотовоператоров.
4. Наблюдается значительное продвижение по улучшению
эргономичности представления моделируемой информации и
совершенствованию интерфейсов взаимодействия с персональным компьютером (ПК) на АРМ пилотов-операторов; за счет
этого значительно увеличивается число ВС, находящихся под
управлением одного пилота-оператора, до 24-х ВС.
5. «Человеко-машинные» интерфейсы в основном базируются на использовании многооконной технологии с возможностями одновременного открытия нескольких окон с «вложениями»;
6. При построении тренажерных комплексов используется
универсальное оборудование общего назначения, но высокого
технического уровня.
7. В качестве средств имитации радиосвязи (пультовое оборудование коммутации и управления) на АРМ тренирующихся
диспетчеров и оперативно обслуживающего используются:
– панельные компьютеры с набором мультимедийной техники;
– сенсорные мониторы с персональным компьютером.
При этом средства имитации голосовой радиосвязи и служебной связи реализуются на базе выделенной локальной вычислительной сети.
8. Большое внимание уделяется обеспечению моделирования широкого набора особых случаев, особых условий аварийных и конфликтных ситуаций.
8.2. Классификация тренажерно-моделирующих комплексов
специалистов управления авиацией
8.2.1. Поколения развития тренажеров специалистов
управления авиацией
Анализ организации подготовки специалистов управления
авиацией и развития технических средств для их подготовки
позволяет выделить пять поколений развития ТМК радиолокационного контроля воздушного пространства. Первое поколение ТМК относится к периоду до 1970 года. ТМК первого
поколения характеризуются тем, что учебно-тренировочные
160
средства встраивались в системы и средства отображения радиолокационной информации о воздушной обстановке, т. е.
имели имитационный режим, при котором РЛ отметка перемещалась по постоянным заданным траекториям. При этом
тренаж сводился к ознакомлению со средствами отображения
и органов управления. Второе поколение охватывает период
1965–1975 гг. ТМК второго поколения строились на базе аналоговой вычислительной техники и обеспечивали обучение
первичным профессиональным навыкам. Тем не менее, аналоговые ТМК становятся неотъемлемой частью системы практической подготовки специалистов управления авиацией, являясь основным средством подготовки к реальным управлениям
полетами военной и гражданской авиации. Существенным
ограничением ТМК второго поколения являлось то, что один
пилот-оператор мог сопровождать в режиме реального времени только один ЛА, и это существенно ограничивало отработку задач в составе авиационного подразделения. Имитация
полета ЛА выполнялась без учета технических и аэродинамических характеристик ЛА, технических характеристик Радиотехнических средств обеспечения полетов. Третье поколение
охватывает ТМК период 1975–1990 гг. Этот период характеризуется активным внедрением в информационно-управляющие
системы цифровых вычислительных машин серий БЭСМ, ЕС
и других. В 1978 году успешно прошел государственные испытания первый отечественный цифровой учебный диспетчерский тренажер радиолокационного контроля «Тренер»,
реализованный на базе ЭВМ ЕС-1030, на базе которого в 1981
году был создан и внедрен в систему боевой подготовки ВВС
первый цифровой ТМК для лиц ГРП и ОБУ «Репитер» [40,
41, 48, 53]. ТМК третьего поколения обеспечивали имитацию
тактической воздушной обстановки с моделированием до 16
ЛА на одного пилота-оператора. При этом обеспечивалось моделирование до 40–50 % динамических характеристик ЛА.
В этот период вводятся официальные нормы тренажерной
подготовки специалистов управления авиацией с анализом и
контролем объема и эффективности ее выполнение. В учебных
подразделениях вводятся обязательные плановые занятия по
практической подготовке на ТМК радиолокационного контроля воздушного пространства. Четвертое поколение связано
161
с широким внедрением в 1990–2010 персональных компьютеров (ПЭВМ) различных модификаций. Аппаратная платформа ПЭВМ с объединением их в локальную вычислительную
сеть значительно расширило учебно-методические возможности ТМК. Появились технические возможности обеспечивать
моделирование полетов ЛА на основе аэродинамических характеристик, полностью имитировать выполнение полетных
заданий в задаваемой структуре моделируемого воздушного
пространства, моделировать локационные и навигационные
средства обеспечения полетов с учетом их технических характеристик [28, 20, 29, 134]. Пятое поколение ТМК радиолокационного контроля воздушного пространства, развитие
которого ориентировочно происходит с рубежа 2010 года,
характеризуется постепенным внедрением элементов искусственного интеллекта [68, 97, 98, 135].
Структура ТМК позиционируется как образ адаптивной
экспертной системы с электронными пилотами-операторами, с базой данных, подсистемой автоматической оценки и
адаптивной управляющей подсистемой. Синтез ТМК пятого
поколения ведется на новой современной концептуальной основе с адаптацией к методологии организации боевой подготовки специалистов управления авиацией и с интерактивными интерфейсами управления базами данных для подготовки
библиотек учебных тренировочных упражнений. Таким образом, ТМК радиолокационного контроля воздушного пространства становится определяющей компонентой определяющей компонентой учебно-тренировочного процесса целевой
подготовки специалистов управления авиацией. Современное состояние информационно-технических технологий и их
поддержки позволяют проводить постоянное наращивание
функциональных возможностей ТМК, обеспечивая плавный
переход от тренажерных средств четвертого поколения до
уровня пятого.
8.2.2. Классы тренажерно-моделирующих комплексов
специалистов управления авиацией
Для научно обоснованной организации учебно-методического процесса подготовки специалистов управления полетами, а
162
ТМК РЛК
ТМК
РЛК ВВС
ТМК
РЛК ГА
КЛАССЫ
Процедурные,
обучающие
Высокоточные
комплексные,
групповой подготовки
Индивидуальной
подготовки
ПОДКЛАССЫ
ТМК ОБУ
и расчёта НАСУ
ТМК ЛГРП
и ЛЭ
ТМК ЛГРП
ТМК ОБУ
КТС
двухсторонний
Рис. 8.1. Классификация ТМК РЛК
также для научного развития направления синтеза ТМК радиолокационного контроля воздушного пространства практическое значение имеет классификация ТМК. Предлагается взять
за основу систему классификации ТМК, представленную на
рис. 8.1.
Анализ методологии организации практической подготовки диспетчеров УВД позволяет выделить следующие основные классы тренажеров для диспетчеров УВД и специалистов
управления полетами.
1. Высококачественные (высокоточные) комплексные тренажеры для групповой подготовки. Этому классу тренажеров
свойственно наличие точных копий рабочих мест диспетчеров
соответствующей АС УВД, включая все оборудование и компьютерные программы, необходимые для представления пол163
ного перечня задач в секторах управления или на вышке и их
окружающей среды. В случае рабочих мест диспетчеров старта
и руления аэродрома он включает модель визуальной аэродромной обстановки (вид из башни (вышки)).
2. Тренажер индивидуальной подготовки. Тренажер данного
класса имитирует обучаемому наиболее важные характеристики (свойства) реальной ситуации и воспроизводит эксплуатационные условия, которые позволяют практиковать (отрабатывать) задачи непосредственно в реальном масштабе времени.
3. Процедурный тренажер. Представляет собой обучающее
устройство (персональная ЭВМ), которая позволяет обучаемому отрабатывать некоторые операционные (рабочие) функции
независимо от других функций, которые не представлены там,
хотя они обязательно связаны с первыми при решении производственных задач.
4. Другие обучающие устройства – это средства компьютерной техники, которые предоставляют обучаемому некоторые
операционные (рабочие) функции на нереалистичном воспроизводстве рабочих мест. Как правило, это генерирующие компьютеры или рабочие станции, связанные сетью или автономные,
предназначены для одного студента или маленькой группы.
При этом используется оборудование (аппаратные и программные средства) широкого применения, и не глубоко модифицированное для специфических целей управления воздушным
движением.
8.2.3. Методология организации
учебно-тренировочного процесса на тренажерах
Организация процесса тренировки, где сначала предлагается приобретение знаний (навыков), в последующем некоторая
практика в отработке частных задач и после этого имитация
(тренаж) и завершающая стадия подготовки – отработка полного набора функциональных задач в групповом режиме на
комплексном тренажере, позволяет оптимизировать эффективность учебно-тренировочного процесса. Повышение требований
к ресурсам при организации тренировки обеспечивается таким
образом, что дополнительные ресурсы будут обеспечены по мере необходимости, приобретение навыков (знаний) реализуется
164
Таблица 8.1
Методология применения технических средств
Технические средства
Решаемые
задачи
обучающие
устройства
процедурные
тренажеры
тренажеры
индивидуальные
тренажеры
комплексные высокоточные
Приобретение
знаний (навыков)
Отработка частных задач
Наилучшее Не нужно Не нужно Не нужно
использование
Не достаНаилучшее
НаиНе нужно
точно
использолучшее
вание
использование
ИндивидуальНе достаНе достаНаиНаилучшее
ная имитация
точно
точно
лучшее
использоиспользование
вание
Командная имиНе достаНе достаНаиНаилучшее
тация
точно
точно
лучшее
использоиспользование
вание
Групповая имиНе достаНе достаНаиНаилучшее
тация
точно
точно
лучшее
использоиспользование
вание
на генерирующем устройстве, частные задачи отрабатываются
на процедурном тренажере и по мере интеграции задач, стратегий и суждений выполняется переход на реалистическую имитацию процессов УВД на высокоточном тренажере.
В табл. 8.1 показана методология применения различных
технических средств при решении задач профессиональной
подготовки диспетчерского персонала.
8.2.4. Характеристики тренажерных средств,
используемых в государствах Евроконтроля
Анализ действующей практики необходим для того, чтобы
пояснить концепции направления развития программных и аппаратных средств тренажеров диспетчеров УВД. Всестороннее
165
Таблица 8.2
Технические средства обучения
Технические средства
Решаемые
задачи
Приобретение
знаний
(навыков)
Управляемое приобретение
знаний
(навыков)
обучающие
устройства
процедурные
тренажеры
Дания
ЕВРОКОНТЕВРОКОНТРОЛЬ
РОЛЬ
Франция
Германия
Италия
Италия
Испания
Нидерланды
Испания
тренажеры
индивидуальные
тренажеры
комплексные
высокоточные
Дания
Ирландия
Франция
Германия
Ирландия
Отработка
частных
задач
Германия
Англия
Бельгия
Франция
Ирландия
Чехия
Индивидуальная
имитация
Германия
ЕВРОКОНТРОЛЬ
Франция
Германия
Англия
Ирландия
Дания
Чехия
Франция
Италия
Англия
Командная
имитация
Бельгия
Италия
Чехия
Испания
ЕВРОКОНТ- Нидерланды
РОЛЬ
Испания
Ирландия
Италия
Групповая
имитация
ЕВРОКОНТРОЛЬ
Испания
Ирландия
Чехия
166
Франция
Германия
Италия
Испания
Англия
рассмотрение вариантов реализаций в зависимости от страны
дает возможность выделить наиболее перспективные тенденции в развитии и использовании тренажеров. Результаты анализа внедрения и использования тренажерных средств в государствах, входящих в состав ЕВРОКОНТРОЛЯ, представлены
в табл. 8.2, где показаны страны, входящие в организацию
ЕВРОКОНТРОЛЬ, которые достигли наиболее значительных
успехов в применении различных технических средств для
обеспечения соответствующих видов обучения диспетчерского
персонала. Детальный анализ характеристик различных технических средств и области их применения для решения задач
подготовки диспетчеров в основных учебных центрах странчленов ЕВРОКОНТРОЛЯ, таких как Институт аэронавигационного обслуживания (Люксембург), Национальная школа
гражданской авиации (Франция, Тулуза), Немецкая летная
академия (Германия, Ланген), Национальная воздушная академия (Италия, Рим), Шведская академия обслуживания воздушного движения (Швеция, Мальме), колледж управления
воздушным движением (Великобритания, Борнемут), позволяет сделать следующие обобщенные выводы. Для приобретения
и закрепления знаний и навыков используются компьютерные
классы с количеством рабочих мест обучаемых от 12 до 32, на
которых приходится 1 руководитель обучения и 1–2 инструкторов. В компьютерных классах производится автоматизированное изучение теоретических знаний на базе единой автоматизированной системы обучения с автоматизированной оценкой
обучаемых на базе компьютерных программ. Управляемое приобретение знаний выполняется на базе компьютерных классов
на 8–16 рабочих мест обучаемых, на которых приходится 1 руководитель обучения и 4–8 инструкторов. Автоматизированная
система обучения работает под индивидуальным контролем инструкторов обучения.
При этом обеспечивается индивидуальный подход к процессу обучения каждого обучаемого.
Отработка частных задач выполняется на процедурных тренажерах, также в некоторых центрах подготовки используются тренажеры для индивидуальной подготовки с количеством
мест обучаемых от 6 до 16 и количеством инструкторов до 8.
Этот класс тренажеров отличается достаточно низкой стоимо167
стью эксплуатации и позволяет раздельно отрабатывать отдельные задачи и приемы УВД, адаптированные к конкретным
зонам управления. Тренажеры для индивидуальной подготовки диспетчерского состава моделируют процессы УВД, обеспечивают проигрыш индивидуальных упражнений, включают
в свой состав от 6 до 12 рабочих мест обучаемых до 6 рабочих
мест инструкторов и 1 рабочее место руководителя обучения.
В них обеспечивается имитация замкнутого контура управления воздушным движением диспетчер-экипаж-диспетчер,
обеспечивается моделирование полного набора процедур УВД,
включая моделирование аварийных ситуаций и особых случаев
в полете. В отдельных случаях используются для отработки задач как индивидуальной, так и групповой имитации. При этом
для отработки задач групповой имитации реализуются возможности подыгрыша за взаимодействия со смежными зонами
УВД инструкторским составом. Комплексные высокоточные
тренажеры обеспечивают моделирование сложных структур
воздушного пространства и позволяют отрабатывать процессы
УВД, в том числе и взаимодействие диспетчеров смежных зон
в соответствии со структурой моделируемого воздушного пространства. Используются на заключительной стадии обучения.
Включают свой состав от 8 до 32 рабочих мест обучаемых диспетчеров, от 2 до 8 пилотов операторов, 1–2 старших инструкторов-руководителей обучения. Обладают автоматизированными
средствами оценки диспетчерского состава и средствами автоматизации оперативно-обслуживающего состава. Сравнительный анализ тренажеров для диспетчеров УВД, разрабатываемых и внедряемых российскими производителями и ведущими
мировыми компаниями, позволяет сделать следующие выводы.
Для подготовки диспетчерского состава разрабатывается и используется достаточно широкий набор технических средств обучения: это универсальные наборы технических средств, процедурные тренажеры, тренажеры индивидуальной подготовки и комплексные высококачественные тренажеры. Вводятся
различные этапы подготовки: обучение, усвоение функций,
тренировка, переподготовка определяют экономическую целесообразность использования тех или иных технических средств
для подготовки специалистов управления авиацией (диспетчерского состава управления воздушным движением).
168
8.3. Характеристики тренажерных комплексов
радиолокационного контроля воздушного пространства
8.3.1. Тренажерно-моделирующие комплексы
диспетчеров гражданской авиации
На основе многолетнего опыта разработан и внедрен в практику комплексный системный тренажер (КСТ), который успешно используется для практической подготовки диспетчерского
состава [63, 37]. КСТ предназначен для обучения, тренировки и
переподготовки диспетчерского персонала аэродромных и районных систем УВД различной степени автоматизации. Тренажер позволяет осуществлять качественную подготовку авиадиспетчеров в соответствии с установленной технологией работы
на всех рабочих местах пунктов УВД: на трассах и вне трасс,
в районах аэродромов и аэродромных узлов. Обеспечивает приобретение, совершенствование и закрепление профессионально
важных качеств, навыков и умений, способствующих быстро
принимать решения в штатных, конфликтных, аварийных ситуациях и особых случаях. Тренажер решает задачи подготовки диспетчеров УВД районов и аэродромных зон, адаптируется к соответствующим зонам и секторам (район, подход, круг,
посадка/старт, руление). В структуре КСТ заложен модульный
принцип построения, реализующий архитектуру открытых информационных систем, что обеспечивает:
– конструктивную универсальность каждого функционального модуля (район, подход, круг, посадка/старт, руление);
– расширяемость комплекса, в зависимости от требований
Заказчика, на произвольное число функциональных модулей;
– инвариантность конфигурации функциональных модулей
(от всех однотипных до произвольного сочетания в объеме заказанного числа модулей).
КСТ комплектуется из определяемого Заказчиком количества универсальных тренажерных модулей (УТМ), реализованных на распределенной структуре вычислительных средств,
объединенных в единый комплекс посредством локальной вычислительной сети. УТМ включает:
– автоматизированное рабочее место обучаемого диспетчера
(АРМ-Д);
169
– автоматизированное рабочее место пилота-оператора/инструктора (АРМ-ПО).
АРМ-Д могут быть в составе КСТ в различных вариантах
исполнения. От варианта с функциями системы УВД малой
автоматизации до вариантов системы УВД с высоким уровнем
автоматизации, соответствующих требованиям ИКАО и ЕВРОКОНТРОЛЯ. При этом АРМ-Д районного центра, подхода,
круга может содержать либо одну секцию диспетчера радиолокационного контроля, либо две секции: секцию диспетчера
радиолокационного контроля и секцию диспетчера процедурного контроля (диспетчера по планированию). АРМ-ПО включают:
– средства моделирования, обработки и отображения информации о воздушной обстановке;
– средства имитации радиосвязи и служебной громкоговорящей связи.
КСТ «Синтез-ТЦ» [3] обеспечивает:
– моделирование воздушного пространства до 2000х2000 км
и по высоте до 25 км;
– моделирование движения произвольного числа управляемых и неуправляемых ВС;
– реализацию до 200 планов полета в одном упражнении при
длительности упражнения до 120-ти минут;
– имитацию воздушной обстановки в реальном и ускоренном
масштабах времени, как в зоне видимости имитируемых радиолокационных средств с учетом рельефа местности, так и вне зоны видимости, с возможностью моделирования конфликтных,
аварийных ситуаций и особых случаев;
– имитацию плановой текущей информации для последующей ее передачи пилотом-оператором обучаемому диспетчеру;
– имитацию радиолокационной информации с учетом зон
видимости имитируемых РЛС, специальных сигналов вторичных радиолокаторов (ВРЛ), сигнала;
– имитацию информации аппаратуры радиопеленгации для
отображения пеленга на совмещенном индикаторе воздушной
обстановки (ИВО) обучаемого диспетчера;
– моделирование визуальной управляемой наземной обстановки, включая ВПП, рулежные дорожки, места стоянки самолетов, строения, полный состав светотехнического оборудо170
вания, а также подвижные объекты (самолеты, тягачи и т. д.)
с учетом положения наблюдателя;
– имитацию изменения условий освещения на аэродроме
в соответствии с введенным временем суток;
– имитацию аварийных ситуаций на ВПП (столкновения
ВС, пожар на ВС, сложная орнитологическая обстановка и
т. д.);
– усложнение наблюдения аэродромной обстановки за счет
имитации тумана с регулируемой интенсивностью и его цветовых оттенков, изменения времени суток, наличия опасных метеоявлений;
– автоматическую регистрацию параметров воздушной обстановки и действий обучаемых на базе основных критериев
обеспечения безопасности полетов в системах УВД:
– возможность вмешательства инструкторов в ход упражнения (ввод и снятие помех, ввод дополнительных целей, изменение метеорологической обстановки, останов и пуск упражнения
и др.) по согласованию с руководителем обучения;
– имитацию метеорологической обстановки, включая опасные метеоявления и фактическую погоду на ВПП;
– имитацию радио и громкоговорящей связи, с возможностью подключения индивидуальных гарнитур;
– автоматизированную оценку параметров деятельности обучаемых диспетчеров;
– запись с последующим синхронным воспроизведением радиолокационной и речевой информации;
– запись и остановку упражнения с сохранением информации и последующим продолжением упражнения;
– программный подыгрыш за взаимодействующие зоны УВД
в части приема/передачи управления ВС при входе/выходе из
зоны ответственности.
8.3.2. Тренажерно-моделирующие комплексы
для подготовки лиц группы
руководства полетами
Назначение и решаемые задачи. Тренажерно-моделирующий комплекс (ТМК) для подготовки лиц ГРП [44, 55] обеспечивает выполнение следующих основных задач:
171
– формирование навыков работы с основными типами РЛС,
средствами отображения информации, органами управления,
размещенными на типовом оборудовании рабочих мест обучаемых;
– отработку навыков руководства полетами в установленных зонах ответственности с использованием средств связи и
РТО аэродрома в соответствии с НПП;
– тренировку обучаемых в определении текущих и потенциальных конфликтных ситуаций и обеспечении безопасности полетов, принятии своевременных и правильных решений;
– проведение учений расчетов КП (тактических занятий)
в условиях воздействия промышленных помех;
– отработку навыков по взаимодействию между должностными лицами ГРП и аэродромными службами;
– отработку действий обучаемых при отказах средств связи и
РТО полетов, а также воздействии факторов, ограничивающих
возможности этих средств;
– отработку навыков действий лиц ГРП в особых случаях
в полете;
– отработку навыков глазомерного управления с использованием каналов радиосвязи «земля-воздух« и учетом параметров бортовых радиолокационных средств;
– отработку навыков управления самолетами при посадке на
запасные аэродромы;
– отработку тактических задач по прохождению турбулентных потоков и трасс с загруженным трафиком;
– тренировку посадки на запаасные аэродромы при сложых
метео условиях, воздействии промышленных помех и при наличии засветок от кучево-дождевой облачности;
– измерение и регистрацию параметров для последующей
оценки действий обучаемого;
– обеспечение синхронной записи радиолокационной и речевой информации в процессе всего упражнения с возможностью
последующего воспроизведения.
Моделируемая область воздушного пространства. В ТМК
моделируется воздушное пространство радиусом до 400 км и по
высоте 0–30000 м с имитацией воздушной обстановки в реальном масштабе времени одновременно в зонах видимости двух
172
обзорных радиолокаторов, одного диспетчерского с первичным
и вторичным каналами и одного посадочного радиолокатора,
одного РСБН для каждого КП. Структура моделируемого воздушного пространства включает:
– район базового аэродрома с одной ВПП и двумя направлениями взлета и посадки;
– зоны местных авиалиний, полетов по приборам, на разгон,
на потолок, воздушные трассы и коридоры гражданской и коммерческой авиации;
– зону посадки, ближнюю зону, дальнюю зону.
Имитируемые самолеты. Обеспечивается выдача информации об одновременном движении до 128 управляемых математических моделей ВС различных типов, в том числе иностранных, находящихся как в пределах зон видимости РЛС,
так и вне их. Движение имитируемых ВС с учетом высотных
слоев и диапазона допустимых скоростей обеспечивается на
основе летно-технических характеристик. Количество имитируемых ВС, одновременно находящихся под управлением одного пилот-оператора (ПО), может быть до 24-х. В ТМК предусматриваются возможности полета по трассам, в том числе и
больших групп, взлета с сокращенным временем. При взлете
по одиночно предусматривается выход на трассы за облаками
и под облаками. При взлете пробивание облаков происходит
каждым ВС, затем за облаками ВС занимают заданную трассу. При полете группой имитация радиосвязи и передача команд осуществляется только через диспетчера. После выхода
на трассу имитация радиосвязи поддерживается с каждым
ВС. В упражнениях, предусматривается выполнение маневров по заходу на запасные ародромыпри имитации сложных
погодных условий. Привыполнении этой задачи оценивается
готовность тренирующихся диспетчеров управлять полетами
ВС в экстремальных условиях.
Моделирование наземной тактической обстановки. Моделирование наземной тактической обстановки включает:
– пространственную конфигурацию радиолокационного поля (РЛП) для отработки задач при воздействии индустриальных помех;
– моделирование эародромного спецтранспорта;
– размещение РСБН;
173
– имитацию посадочных систем;
– имитацию наличия запасных аэродромов в зонах полетов
ВС с собственными РТС .
Моделирование воздушной тактической обстановки. Моделирование тактической воздушной обстановки осуществляется
программным обеспечением и для каждого из КП.
Воздушная тактическая обстановка отображается индивидуально на штатных индикаторах рабочих мест лиц ГРП с темпом
обзора имитируемых РЛС, на индикаторах РО, инструктора посадки. Предусматривается имитация:
– активных и индустриальных помех, теплового воздействия;
– сложных метеоусловий;
– маневров по обходу грозовых образований с последующим
выходом на заданный маршрут;
– бортового навигационного, связного, спутникового оборудования и средств зависимых наблюдений;
– режимов работы двигателей;
– моделирование и передача информации от первичных радиовысотомеров (ПРВ);
– вторичных РЛС.
Состав ТМК. ТМК разработан по модульному принципу на
базе распределенной структуры персональных ЭВМ (ПЭВМ),
объединенных локальной вычислительной сетью (ЛВС).
В ПЭВМ также встроены модули имитации радиотехнических
средств обеспечения полетов. Тренажер включает в свой состав
два КП, обеспечивающих проведение как раздельных для каждого из КП упражнений, так и совместных двусторонних учений в полном составе. В качестве учебных рабочих мест диспетчеров используется серийная аппаратура реальных КП. Количество рабочих мест обеспечивает возможность одновременного
обучения на двух КП до двадцати человек:
– 2-х руководителей КП ;
– 2-х старших диспетчеров КП;
– 2-х руководителей дальней зоны (ДЗ);
– 8-ми диспетчеров управления полетами;
– 2-х руководителей полетов (РП);
– 2-х руководителей ближней зоны (РБЗ);
– 2-х руководителей зоны посадки (РЗП).
174
Рабочие места руководителей КП, старших диспетчеров КП
могут быть использованы в качестве РМ инструкторов ДЗ или
как дополнительные рабочие места обучаемых (РМО). Практические занятия обеспечиваются с помощью оперативно-обслуживающего (ООП), включающего инструкторов, пилот-операторов, подыгрывающих за экипажи моделируемых ВС, руководителей обучения в составе:
1 руководитель обучения (РО) на 2КП;
2 инструктора посадки (ИП);
2 инструктора дальней зоны;
2 инструктора ближней зоны;
12 пилот-операторов (ПО) (6 на каждый КП).
Состав аппаратно-программных средств обеспечивает:
– возможность моделирования любых реальных или учебных структур воздушного пространства, схем полетов и зон руководства полетами;
– моделирование радиолокационной и иной информации
любых существующих или проектируемых РТС;
– быструю адаптацию программного обеспечения к новым
условиям и требованиям при внедрении новых типов ЛА, РТС
и систем боевого управления;
– моделирование особых случаев в полете.
Возможности ТМК позволяют значительно приблизить процесс тренажа к реальным условиям, тем самым регулярно поддерживать профессионализм персонала КП и ПУ. Для наземной
практической подготовки диспетчерского состава (без выполнения реальных полетов) может быть использован ТМК и штатные расчеты КП АП. Обеспечивается подготовка сценария (плана) для просмотра и выбора вариантов тактических замыслов
предстоящих учебныз занятий. Возможно использовать ТМК и
для проведения учений с моделированием воздушной наземной
тактической обстановки, просмотр (или выбор) вариантов решений руководителя обучения.
Учебно-методические возможности. Программно-аппаратные средства и учебно-методические возможности комплекса
позволяют руководителям обучения выбирать и получать необходимую информацию, как о динамике развития воздушной тактической обстановки, так и об информационно-управляющем поле, которым располагают на своих рабочих местах
175
участники тренировки. Получаемая информация по своему
содержанию и форме ее представления привычна для восприятия и достаточна для текущего анализа и оценки ЛГРП в процессе упражнения. Это обеспечивает оперативное получение
промежуточных и окончательных результатов в ходе применяемых противоборствующими сторонами тактических приемов и элементов боевого применения для определения степени выполнения поставленных задач в достижении учебных
целей. ТМК позволяет моделировать любые по содержанию
плановые полеты, в том числе и с отработкой летно-тактической подготовки, что актуально с точки зрения ее организации
и проведения. По выбору и реализации вводных, по эффективности обучения специалистов, связанных с руководством
полетами и управлению боевыми действиями, возможности
ТМК позволяют методистам тактической подготовки создавать курс практических занятий на основе КБП родов авиации
в полном объеме. ТМК обеспечивает проведение раздельных и
совместных тренировок должностных лиц ГРП и расчетов ПУ
по тем упражнениям, в которых предусматривается использование тренажеров (КСП ГРП раздел 2.2.9, п. 1, 2, 4, 7, 11–27,
37–39, 41–46, 49).
Аппаратно-программные средства обеспечивают:
– возможность моделирования любых реальных или учебных структур воздушного пространства, схем полетов и зон руководства полетами;
– моделирование радиолокационной и иной информации
любых существующих или проектируемых РТС;
– быструю адаптацию программного обеспечения к новым
условиям и требованиям при внедрении новых типов ВС, РТС и
систем управления полетами;
– моделирование особых случаев в полете.
Возможности ТМК позволяют значительно приблизить процесс тренажа к реальным условиям, тем самым регулярно поддерживать работоспособность персонала КП и ПУ при этом обеспечиваются возможности: – проведение тактических двусторонних учений расчетов
КП в условиях, прближенных к реальным полетам;
– моделирование процесса посадки самолетов по стандартным траекториям;
176
-моделирование преодоления грозовых образований с последующимвозвратом на заданный маршрут;
– имитация полетов по загруженным трассам в сложных метеоусловиях;
– моделирование полетов литерных самолетов по заданным
трассам с возможностью разведения других ВС;
– моделирование систем автоматических зависимых наблюдений.
177
ГЛАВА 9
ИССЛЕДОВАНИЯ ТРЕБОВАНИЙ
К АДЕКВАТНОСТИ МОДЕЛЕЙ
ТРЕНАЖЕРНЫХ КОМПЛЕКСОВ
СПЕЦИАЛИСТОВ УПРАВЛЕНИЯ
АВИАЦИЕЙ
9.1. Анализ адекватности моделей
тренажерных комплексов
Одной из важнейших проблем при создании тренажерно-моделирующих комплексов радиолокационного контроля специалистов УВД является адекватность функционирования моделей процессов УВД, радиолокационных средств обеспечения
полетов [1, 2, 3, 71]. Анализ показывает, что в основе реализации ТМК лежит использование принципов имитационного
моделирования [28, 35, 39,41]. Использование имитационных
моделей при создании ТМК специалистов УВД позволяет достигать достаточно высокого уровня адекватности моделирования процессов УВД. Это связано, с одной стороны, с простотой
организации имитационных моделей, обусловленной уровнем
формализации процессов, приближающим их к аналитическим моделям. С другой стороны, процесс моделирования на
имитационных моделях близок по своей структуре к реальным
процессам и процессам, воссоздаваемым на полунатурных комплексах. В случае человеко-машинных систем основная проблема использования имитационных моделей связана с формализацией принятия решений специалистом УВД, обеспечением
ему условий, адекватных реальным процессам, что позволяет,
в конечном итоге, вырабатывать правильные навыки и умения
в процессе подготовки. В данном разделе рассматривается метод подхода к оценке адекватности функционирования ТМК на
основе декомпозиции процесса моделирования управления воз178
душным движением. Информационная модель, в которой действует диспетчер УВД при работе на ТМК, синтезируется как
интегральный результат функционирования математических
моделей, которые реализуются в виде программ ЭВМ, функционирования технических средств отображения и ввода информации (диспетчерские пульты), функционирования специальной
имитационной аппаратуры, деятельности оперативно-обслуживающего персонала (ООП) (пилот-операторы и операторы подыгрыша и взаимодействия с другими пунктами управления),
участвующего в упражнении, проводимом на ТМК. На рис. 9.1
Технические
средства
отображения и
ввода информации
Специальная имитационная
аппаратура, имитаторы
радиосвязи, ГГС
Пульты
оперативнообслуживающего
персонала
Адекватность ИМ
Полнота
Управляемость
Адекватность
математических
моделей
Структурнофункциональное
соответствие
Точность
Функциональная
надёжность
Качество
деятельности ООП
Безошибочность
Своевременность
Точность
ввода команд
Рис. 9.1. Факторы, определяющие адекватность
информационной модели тренажера
179
показано, чем определяется адекватность имитационных моделей (ИМ), синтезируемых в ТМК. Отметим, что на качество
деятельности ООП непосредственно влияют программные и аппаратные средства. Технические средства отображения и ввода
информации для диспетчеров должны быть адекватны реальным техническим средствам. Это легко осуществить, используя
в ТМК типовые диспетчерские пульты, которые реализуются
на базе использования LCD мониторов с высоким разрешением.
Требования к средствам имитации каналов радиосвязи «земляборт» достаточно полно определяются характеристиками реальных средства. Таким образом, для оценки степени адекватности имитационных моделей тренажерных комплексов (ИМт)
по отношению к информационным моделям реальной системы
(ИМрс) необходимо ввести такую систему показателей, на основе которой можно было бы осуществлять синтез математических моделей, вести разработку специальной имитационной
аппаратуры и проектировать деятельность ООП. Исследования
вопросов оценки погрешностей при моделировании радиолокационных систем УВД проводились достаточно полно в работах
[2, 40, 42, 44] и в которых получен ряд частных оценок, имеющих практическое значение. Рассмотрим интегральный подход
к оценке адекватности моделирования процессов в ТМК. Исходя из структурно-функционального анализа функционирования радиолокационных систем УВД, можно выделить систему
из четырех показателей информационных моделей тренажера:
полнота ИМт (А1), управляемость ИМт (А2), точность ИМт (А3)
и функциональная надежность ИМт (A4). Все эти показатели
являются относительными по отношению к информационным
моделям реальной системы ИМрс.
Величину А1 определим как
=
A1
n
∑ aiρi ,
i =1
(9.1.1)
где n – число информационных элементов (ИЭ), составляющих
ИМрс; ai – весовой коэффициент, характеризующий значимость i-го ИЭ, при этом ∑ ai = 1 ; ρi – равно I или 0 в зависимоi
сти от того синтезируется ли i-й ИЭ в рамках ИМт.
180
Величину А2 тоже определим как взвешенную сумму:
m
∑ bj ν j ,
=
A2
(9.1.2)
j =1
где m – число возможных управляющих воздействий на ИМрс
со стороны диспетчера в реальной системе; bj – весовой коэффициент, характеризующий значимость j-го управляющего
воздействия (значимость в смысле необходимости отработки на
ТМК соответствующего навыка); ν j – равно 1 или 0 в зависимости от того, возможно ли j управляющее воздействие на ИМт
при работе диспетчера на ТМК.
Для оценки точности ИМт предлагается следующий показатель
n
γ i αTi − α pci
i =1
α pci
A3 = ∑
∑ γ i =1, ,
(9.1.3)
i
где γ i – весовой коэффициент, n – число ИЭ в тренажере;
αTi , α pci – погрешности информационных элементов ТМК и реальной системы соответственно.
Эти погрешности для различных ИЭ могут выступать как
максимальные погрешности, среднеквадратические отклонения, энтропийные погрешности и т. д. Исследования погрешностей реализации ИЭ синтезируемых моделей при создании современных ТМК является весьма актуальным, так как, в конечном итоге определяет эффективность организации подготовки
диспетчерского состава. Выражение (9.1.3) представляет собой
средневзвешенную относительную погрешность информационных элементов, составляющих ИМт. В результате применения
данного метода каждый информационный элемент модели должен получить, согласно принятому подходу, диспозиционное
описание, идентифицированное в теоретических и подтвержденное в экспериментальных исследованиях, с практической
апробацией полученных результатов. При этом, в данном мето181
де, учитывая, что ТМК является эргодической системой, необходимо принять во внимание следующее. Функциональную надежность ИМ следует отличать от технической надежности тренажера. Последняя определяется составом технических средств
и характеризуется такими показателями, как вероятность безотказной работы за заданное время, коэффициент готовности и
другие. Функциональная надежность ИМ определяется безотказностью работы ООП, в частности, пилот-операторов и операторов подыгрыша. Оценка качества их функционирования и
его влияние на адекватность моделирования процессов в ТМК
является важной проблемой и требует самостоятельных исследований. Для оценки функциональной надежности ИМт может
быть предложен следующий показатель:
K
A4 = ∏ Pi , (9.1.4)
i =1
где K – число лиц ООП, чья деятельность обеспечивает синтез
ИМт; Pi – вероятность безошибочной работы i-го оператора за
интервал Тз – заданное время работы.
Вопросы, связанные с определением Pi , требуют отдельного
исследования и будут рассмотрены в последующих разделах.
В соответствии с общими принципами оценки адекватности
моделей, показатели А1 и А2 характеризуют содержательную
адекватность ИМт, а показатели А3 и А4 – структурную адекватность ИМт. Для практического использования показателей
A1 и А3 необходимо определить перечень ИЭ, которые составляют ИМ реальной системы. В принципе, такой перечень не
является однозначным, ибо почти каждый ИЭ можно разделить еще на отдельные ИЭ, и, наоборот, отдельные ИЭ можно объединять в группы ИЭ, и каждую группу трактовать как
единый ИЭ. Например, информацию о воздушном судне, поступающую по вторичному каналу РЛС, можно рассматривать как один ИЭ. Эта информация содержит сведения о высоте цели, номере борта и некоторые другие сведения, которые
можно рассматривать как отдельные ИЭ. Уровень, на котором
следует рассматривать ИЭ, определяется из следующих соображений. Очевидно, что чем меньше число ИЭ, тем проще
182
анализировать информационные модели. С другой стороны,
по каждому из ИЭ необходимо иметь оценки точности, позволяющие определить требования к синтезируемым моделям и
качеству деятельности ООП. Так, уровень «радиолокационная
информация» неприемлем для рассмотрения в качестве ИЭ,
так как это понятие включает разнородные ИЭ: видео отметки
от целей, информацию, поступающую по вторичному каналу
РЛС, шумовые и организованные помехи, помехи от метеорологических образований (засветки от кучево-дождевой облачности). Например, информацию о воздушном судне, поступающую по вторичному каналу РЛС, можно рассматривать как
один ИЭ. Эта информация содержит сведения о высоте цели,
номере борта и некоторые другие сведения, которые можно
рассматривать как отдельные ИЭ. Уровень, на котором следует рассматривать ИЭ, определяется из следующих соображений. Очевидно, что чем меньше число ИЭ, тем проще анализировать информационные модели. С другой стороны, по каждому из ИЭ необходимо иметь оценки точности, позволяющие
определить требования к синтезируемым моделям и качеству
деятельности ООП. Так, уровень «радиолокационная информация» неприемлем для рассмотрения в качестве ИЭ, т.к. это
понятие включает разнородные ИЭ: видео отметки от целей,
информацию, поступающую по вторичному каналу РЛС, шумовые и организованные помехи, помехи от метеорологических образований (засветки от кучево-дождевой облачности).
Для исследования процессов моделирования при решении
задач синтеза ТМК радиолокационных систем специалистов
УВД целесообразно выделить следующие основные информационные элементы.
ИЭ1 – видео отметки от целей на экране индикатора.
ИЭ2 – информация о воздушных судах, поступающая по вторичному радиолокационному каналу.
ИЭ3 – засветки от помех на экране индикатора.
ИЭ4 – линия пеленга цели от автоматического радиопеленгатора.
ИЭ5 – сообщения, поступающие диспетчеру от пилотов-операторов.
ИЭ6 – команды, подаваемые диспетчерами УВД и вводимые
пилотами-операторами в ЭВМ.
183
ИЭ7 – сообщения, поступающие диспетчерам УВД от операторов подыгрыша.
ИЭ8 – команды, подаваемые диспетчерами и вводимые оператором подыгрыша в ЭВМ.
ИЭ9 – информация, получаемая диспетчерами в результате
прослушивания радиообмена смежных диспетчерских служб.
ИЭ10 – сообщения, поступающие данному диспетчеру от
других диспетчеров, участвующих в упражнении.
Информационные элементы ИЭ9 и ИЭ10 никаких специальных требований к синтезируемым моделям и качеству деятельности ООП не предъявляют. Возможности реализации данных
ИЭ определяются технической реализацией средств имитации
каналов радиосвязи, возможностью их прослушивания и реализацией громкоговорящей служебной связи. Для решения задач синтеза ТМК имеет значение разработка системы классификации признаков ИЭ, а также выбор оценок погрешностей для
ряда этих признаков.
Информационные элементы в реальной радиолокационной
системе УВД обладают погрешностями a ðñ , обусловленные погрешностями используемых технических средств, влиянием
внешней среды и др. ИЭ в ТМК также обладают погрешностями
aT , обусловленными погрешностями моделей и деятельностью
ООП. Тогда собственной погрешностью каждого ИЭт следует
считать некоторую величину δT, являющуюся функцией a pc
и aT . Для практических целей синтеза моделей и проектирования деятельности ООП необходимо задать величину δT, экспериментально определить величину a pc и далее вычислить
величину=
aT f (a pc , δT ) . При этом может оказаться, что допу′′ .
стимое значение aT лежит в некотором диапазоне aT′ ≤ aT ≤ αT
Этот диапазон {aT′ , αT } и определяет требования к точности
синтезируемых моделей. Вопрос выбора величины δT, т. е.
определение того, а какова допустимая собственная погрешность каждого ИЭ, синтезируемого в ТМК, очевидно, не является простым. Рассмотрим методы подхода к решению данной
проблемы.
Первый подход основан на использовании понятия надежности идентификации (æ) оператором информационных элементов, относящихся к тренажеру ИЭт и информационных эле184
ментов, относящихся к реальной системе ИЭрс [24]. Величина æ
определяется через вероятность ошибки оператора (Ðîø ) в различении ИЭт и ИЭрс:
æ=
− log2 (1 − Ðîø ).
{
(9.1.5)
}
Совокупности {ÈÝÒi } и ÈÝ pci рассматриваются как многомерные случайные вектора V1 и V2 с ковариационными матрицами Ã1 и Ã2 . Для независимых (внутри совокупности) и
нормально распределенных {ÈÝÒi } и ÈÝ pci , что должно подтверждаться большим количеством экспериментальных проверок, при равенстве ковариационных матриц Ã1 и Ã2 можно
применить соотношение, связывающее величину æ с дисперсиями и математическими ожиданиями {ÈÝÒi } и ÈÝ pci , используя [82]:
{
}
{





1
æ=
− log2 1 + Ô 
2





n

∑ ψi Äi−1 
i =1
2 2
}
,

 
  (9.1.6)
где ψ=
i mTi − m pcj – разность математических ожиданий i-го
ИЭ для ТМК и реальной системы; Дi – разность дисперсий соответственно.
Легко показать, что величины ψ i и δT совпадают. Чтобы
убедиться в этом, достаточно представить величины mTi и
m pcj в виде суммы двух слагаемых: истинное значение прообраза i-го ИЭ ei и погрешности aTi (a pci ) . Задаваясь некоторым
значением æ, используя соотношение (9.1.6), можно вычислять
значения δTi. Существенным допущением в рассматриваемом
подходе является предположение о том, что распределение погрешностей ощущений ИЭ оператором носит нормальный характер с фиксированными математическими ожиданиями mx
и дисперсией σx . Рассмотренный подход обладает следующими недостатками. Исходной величиной при определении допустимых собственных погрешностей ИЭ {δÒi } является величина æ, задаваемая достаточно произвольно и не связанная явным
185
образом с системными показателями качества ИМ. Предположение о нормальном характере распределения погрешностей
восприятия оператором отдельных ИЭ и постоянстве величин
mx и σx в ряде случаев не подтверждается экспериментально. Величины mx и σx могут оказаться нестабильными. В настоящее время достаточно ясно, что на процессы восприятия
радиолокационной обстановки и принятие решений по управлению ЛА большое влияние оказывают такие факторы, как
эмоциональное состояние диспетчеров, значимость представляемой информации для текущих процессов принятия решений
и ряд других факторов. Вывод соотношения (9.1.6) основан на
использовании величины, называемой в теории информации
«расхождением» Z. Использование этой величины для построения количественных оценок адекватности моделей при синтезе
ТМК, требует проведения дальнейших глубоких исследований.
Учитывая вышеизложенное, и не отрицая возможность использования такого подхода к получению точностных требований
к ИЭт в тех случаях, когда справедливость сделанных допущений очевидна или доказана, целесообразно рассмотреть и оценить другие подходы для использования при синтезе ТМК.
Второй подход основан на использовании понятия энтропийной погрешности. Понятие энтропийной погрешности
в информационной теории измерений было введено П.С. Новицким [89, 90]. Пусть для некоторого измерения известна
среднеквадратическая погрешность σ и закон распределения
вероятностей является произвольным, в дальнейшем об этом
законе распределения будем говорить как о некотором данном
законе распределения. Энтропийным значением погрешности считается значение погрешности с равномерным законом
распределения, которое вносит такое же дезинформационное
действие, что и погрешность с данным законом распределения
вероятностей
ε = ± exp H, (9.1.7)
где H – энтропия после получения сообщения.
Вводится такое понятие энтропийного коэффициента данного закона распределения вероятностей равного отношению эн186
тропийной погрешности ε к значению среднеквадратической
погрешности для данного распределения K =ε / σ . При этом,
с точки зрения теории информации точность измерений однозначно определяется лишь значением энтропийной погрешности измерения. Максимальное значение коэффициент K принимает для нормального закона K=2,07. Для островершинных
и бимодальных распределений значение этого коэффициента
может уменьшаться вплоть до нуля.
В качестве объективного критерия точности предъявления
операторам (диспетчерам) информационных элементов в тренажере предлагается использовать соотношение между энтропийными погрешностями анализаторов оператора (зрительные,
слуховые анализаторы) εa энтропийными погрешностями ИЭт,
обозначаемыми εT и энтропийными погрешностями ИЭрс «обозначаемыми ε pc [85]:
εa ≤ εT ≤ ε pc .
(9.1.8)
Если ИЭт синтезируются в соответствии с соотношением
(9.1.8), то на таких тренажерах можно производить полное
обучение и тренировку операторов [85]. Использование энтропийных погрешностей для оценки точности ИЭ может оказаться в ряде случаев целесообразным. В частности, когда закон
распределения отличается от нормального (островершинные и
бимодальные распределения). Однако в других случаях может
оказаться предпочтительнее использование других оценок:
среднеквадратические погрешности, максимальные погрешности и другие. Вид используемой оценки связан с физической
природой ИЭ и характером его восприятия. Кроме того, некоторые ИЭ имеют такую природу, что восприятие их не носит
характер какого-либо измерения, а скорее носит логический
характер. В частности, это касается обнаружения или не обнаружения радиолокационных сигналов. Что касается самого соотношения (9.1.8), то оно носит частный характер для сложных
систем, к которым относятся ТМК, так как из (9.1.8) следует,
что εa ≤ ε pc , Это условие может не всегда выполняться в следствии нестабильности процессов. Необходимая точность каждого ИЭрс реальной системы определяется ролью этого элемен187
та в общей структуре деятельности оператора и, разумеется,
психофизиологическими возможностями операторов. Выбор
информационных элементов, обоснование требований к их точности ε pc относится к проектированию реальных радиолокационных систем УВД. При синтезе тренажера величина ε pc
(или ей аналогичная) выступает как заданная величина. Соотношение εT ≤ ε pc нам представляется также не всегда справедливым. Обучаясь в условиях меньшей неопределенности
ИЭт, составляющих ИМт, по сравнению с ИЭрс, составляющими ИМрс, диспетчер не всегда сможет в полной мере овладеть
умениями и навыками, необходимыми в реальных условиях,
постоянная концептуальная модель, формируемая в процессе
обучения может оказаться не адекватной реальным условиям.
Наиболее подходящим для целей обучения на ТМК представляется выполнение соотношения aT ≈ a pc . В соответствии с этим
соотношением и целесообразно анализировать показатель точности ИМт – А3 (выражение (9.1.7). Основным преимуществом
такого подхода к оценке точности информационных элементов
в перспективных ТМК является то, что такой метод, в общем
случае, не связан с нестабильными характеристиками восприятия диспетчера. И на его основе могут быть сформулированы
четкие требования к точности ИЭ, синтезируемых ИМт в составе ТМК. Требования к aT могут быть, в принципе, ослаблены,
если известна минимально возможная погрешность восприятия
диспетчера aa min . Эта величина представляет собой некоторый
предельный параметр чувствительности и разрешающей способности человека. Запишем выражение (9.1.3) в виде:
( )
A=
3
n
∆
∑ γ i ν i ,
i =1
(9.1.9)
i
где ∆ i и ν i вычисляются по следующему правилу (индекс «i»
опускаем)
=
∆ 0, åñëè α pc , αT ≤ αa min

∆ = α pc − α a min , ν = α pc , åñëè α pc ≥ α a min , αT ≤ α a min
∆, ν =
,
∆ = αT − α a min , ν = α a min , åñëè αT ≥ α a min , α pc ≤ α a min
∆ =
αT − α pc , ν =
α pc , åñëè α pc , αT > αa min

188
Таким образом, зная погрешности информационных элементов в реальных радиолокационных системах УВД a pc
можно сформулировать требования к информационным элементам, синтезируемым в рамках тренажера. Наличие сведений о предельных параметрах восприятия диспетчера может
ослабить эти требования, а именно при α pc < α a min достаточно
стремиться к выполнению равенства αT ≈ α a min . Оценим каким требованиям должны отвечать синтезируемые математические модели, чтобы обеспечить необходимую точность информационных элементов ТМК. Особенностью синтеза математических моделей для ТМК является то, что синтезируемые
модели должны обладать такой точностью, при которой погрешность каждого синтезируемого ИЭт должна быть возможно ближе к соответствующей погрешности ИЭрс. Отсюда вытекает требование: синтезируемая модель может иметь некоторую погрешность в пределах α′M ≤ α M ≤ α′′M . Тогда собственно
погрешностью математической модели следует считать разность между требуемым значением α M и той погрешностью,
которой будет обладать синтезированная математическая модель ( aÌÑ ):
(
δM
0, åñëè α′M ≤ aMÑ ≤ α′′M ;

= α′M − aMÑ , åñëè aMÑ < α′M ;

aMÑ − α′′M , åñëè aMÑ > α′′M .
)
(9.1.10)
α′M =
α′′M выражение 9.1.10 примет
В том случае, если α M =
вид:
δ M =α M − aMÑ . (9.1.11)
Погрешности математических моделей, в общем случае,
определяются целой группой различных факторов: упрощением функциональных отношений, присущих реальным системам; дискретизацией непрерывных процессов; погрешностями счета на ЭВМ, погрешностями исходных данных. При
синтезе математических моделей весьма важен анализ всех
этих факторов и учет наиболее существенных из них. Рассмо189
трим методологию определения качественных и количественных характеристик ИЭ1 – ИЭ8, метод подхода к определению числовых значений этих характеристик, определяющих
точность каждого из этих информационных элементов. При
этом для каждого ИЭ необходимо выделить признаки, его характеризующие и для каждого из этих признаков установить
вид используемой оценки. В тех случаях, когда ввести такую
оценку не представляется возможным, необходимо качественно обосновать учет тех или иных факторов, влияющих на указанные признаки. Как отмечалось ранее, одним из основных
ИЭ являются видео отметки от целей на экране радиолокационного индикатора. Основными признаками видео отметок,
воспринимаемыми диспетчером, являются: азимут ( p11 ),
дальность ( p12 ), ширина видео отметки ( p13 ), яркость видео
отметки ( p14 ) и признак обнаружения цели (радиолокатором)
на каждом обзоре ( p15 ). Восприятие направления движения,
ее скорости, положение целей друг относительно друга и относительно засветок от различного рода помех определяется
признаками p11 ÷ p14 . Погрешности определения азимута и
дальности в реальной системе УВД связаны с погрешностями
радиолокационного тракта и с разрешающей способностью индикатора. При использовании в ТМК типовых диспетчерских
пультов разрешающая способность индикатора в ТМК и в реальной радиолокационной системе УВД одинаковы. Для любого радиолокатора, как правило, известны среднеквадратические погрешности dA и dД. Причем эти величины могут быть
соизмеримы или несколько больше соответствующих погрешностей, обусловленных разрешающей способностью индикатора dA, dД. Погрешности азимута и дальности до цели в цифровом тренажере связаны с дискретностью формирования радиолокационной информации и погрешностями моделирования
движения целей. Тогда для оценки точности моделирования
движения целей и формирования радиолокационной информации представляется целесообразным использование максимальных погрешностей µ À и µ Ä , которые связаны с величинами dA и dД соотношениями:
190
µ À ≥ δ A , µ Ä ≥ δ Ä. (9.1.12)
Поскольку величины µ À и δ À , µ Ä и dД независимы, суммарные погрешности признаков p11 и p12 ИЭ1 в тренажере составят
α11 =
µ2A + δ2A , (9.1.13)
α12 =
µ2Ä + δ2Ä . (9.1.14)
Таким образом, количественные показатели функционирования моделей движения ЛА и моделей радиолокационных
средств в ТМК должны быть выше значений, получаемых
из выражений (9.1.13, 8.1.14). Ширина видео отметки ( p13 )
определяется шириной диаграммы направленности антенны
радиолокатора в горизонтальной плоскости и зависит от удаления цели от точки стояния радиолокатора. В модели первичного радиолокатора при расчете ширины видео отметки
должны учитываться оба эти фактора. Обнаружение или не обнаружение цели радиолокатором ( p15 ) носит статистический
характер. Адекватность модели радиолокатора реальной системе по этому признаку обеспечивается учетом соответствующих закономерностей (зоны видимости) при синтезе модели
радиолокатора. При решении задачи моделирования яркости
видео отметки ( p14 ) целесообразно исходить из возможности
человека в различении градаций яркости. Для видео отметки
на индикаторе посадочного радиолокатора (ИЭ1) целесообразно исследовать признаки отклонения от линии курса и откло′ и p16
′ . Эти отклонения измерянения от линии глиссады p11
ются, как правило, в линейных величинах. Для каждого типа
посадочного радиолокатора бывают известны максимальные
погрешности отклонения от линий курса и глиссады dК и dГ,
а также максимальная погрешность в измерении дальности
dД. Эти погрешности представляют собой линейные функции
от дальности до цели с фиксированными нижними границами. В качестве ИЭ2 рассматриваются денные о воздушных
судах, поступающие по активному радиолокационному каналу; номер борта ( p21 ), высота ( p22 ), остаток горючего ( p23 )
и другие. Очевидно, что анализ по точности формирования
этих данных в ТМК может не выполняться. Синтезируемая
191
модель вторичной радиолокационной системы должна «отрабатывать» различные ситуации, связанные с возможным
не прохождением информации по активному радиолокационному каналу. Учет всевозможных факторов, которые могут
привести к этому и определяют адекватность (содержательную) ИЭ2 синтезируемого в тренажере. Третьим ИЭ3 согласно классификации, проведенной выше, являются засветки от
помех, в том числе и от кучево-дождевой облачности (КДО) на
экране радиолокационного индикатора. В настоящее время
практически отсутствуют исследования, устанавливающие
связь между засветкой на индикаторе радиолокатора от помех
и реальной конфигурацией физически существующих помех,
в том числе КДО с грозовыми очагами. Между тем ясно, что
полной идентичности: между ними не существует. Однако эти
засветки имеют и некоторую информационную ценность для
оператора РЛС. В качестве признаков ИЭ3 можно рассматривать конфигурацию помех (КДО) ( p31 ) и скорость перемещения в случае КДО или изменения конфигурации в случае организованных помех ( p32 ). Засветки от помех и КДО на экране
индикатора в ТМК могут быть получены с помощью программно-аппаратных средств. При этом в базе данных может быть
заложено фиксированное число закодированных конфигураций, сведения о которых храниться в памяти ЭВМ. Учитывая
это, для оценки погрешности признака p31 , на наш взгляд, целесообразно использовать энтропийную погрешность ε31 . Для
признака p32 нет необходимости вводить какую-либо оценку
погрешности, так как скорость движения КДО может быть задана любой. Четвертый ИЭ4 – это линия пеленга от автоматического радиопеленгатора (АРП). В качестве единственного
признака этого информационного элемента рассматривается
сама линия пеленга ( p41 ). Погрешность ИЭ4 определяется
работой радиопеленгатора и используемыми средствами индикации (выносной индикатор радиопеленгатора или индикатор
кругового обзора). Для оценки погрешности АРП используется средне-квадратичное отклонение σ ÀÐÏ . Таким образом,
для обеспечения адекватности (структурной) ИЭ4, синтезируемого в тренажере по отношению ИЭ4 в реальной системе,
в тренажере на истинное значение пеленга необходимо наложить поправку σ ÀÐÏ . Величина этой поправки определяется
192
как случайное число, распределенное по нормальному закону
с параметрами
∆ ÀÐÏ ∈ N {0; σ ÀÐÏ }.
В этом случае линия пеленга в ТМК будет формироваться без
какой-либо собственной погрешности по отношению к реальной
системе УВД. Для информационных элементов ИЭ5-ИЭ8 можно выделить два признака: своевременность передачи сообщения или ввода команды и безошибочность передачи сообщений
или ввода команд. Исследование вопросов синтеза ИЭ5 – ИЭ8,
обеспечивающих информационный обмен в ТМК и адекватность его функционирования в целом, имеет самостоятельное
значение.
9.2. Функциональные требования
к тренажерным комплексам специалистов
управления авиацией
9.2.1. Требования к тренажерно-моделирующим
комплексам диспетчеров управления
воздушным движением
Требования по назначению. Комплексный системный тренажер (КСТ) диспетчеров УВД должен обеспечивать имитацию
выполнения основных технологических процессов планирования ИВП и управления воздушным движением, применяемых
на рабочих местах районного диспетчерского центра (РДЦ),
аэродромного диспетчерского центра (АДЦ) и аэродромного
командного диспетчерского пункта (АКДП) заданных аэродромов. КСТ должен обеспечивать возможность тренировки диспетчеров следующих пунктов РДЦ и АДЦ ОВД: диспетчерского
пункта круга (ДПК); диспетчерского пункта подхода (ДПП);
местного диспетчерского пункта (МДП); районного центра ЕС
ОВД (РЦ ЕС ОВД) (трассовые, вне трассовые сектора), а также
руководителя полётов аэродрома (района) (РПА, РПР). КСТ
должен обеспечивать возможность тренировки диспетчеров
следующих пунктов АКДП: диспетчерского пункта руления
(ДПР); стартового диспетчерского пункта (СДП); пункта диспетчера посадки (ПДП).
193
КСТ должен обеспечивать возможность тренировки диспетчеров по планированию полетов АДЦ и РЦ [1, 46].
Тактические требования. В КСТ должны быть реализованы
следующие основные тактические требования:
– моделирование движения различных типов ВС по командам диспетчера, как на земле, так и воздушном пространстве,
в соответствии с их тактико-техническими и аэродинамическими характеристиками, с учетом метеоусловий и в соответствии
с заданными планами полетов;
– моделирование функционирования радиотехнических
средств обеспечения полетов;
– моделирование системы планирования обеспечения полетов;
– моделирование различных изменений структуры воздушного пространства в районе аэродрома;
– моделирование влияния различных погодных условий
(дождь, снег, метель, туман, нижняя граница облачности, видимость на ВПП, направление и скорость ветра и др.);
– моделирование различного времени суток (день, ночь, сумерки) и года (лето-зима);
– обеспечение возможности тренировки диспетчеров как
автономно по диспетчерским пунктам (индивидуально), так и
комплексно, одновременно связанной совокупностью диспетчеров указанных пунктов;
– моделирование и отображение метеорологической информации;
– моделирование и отображение информации о текущей и
упрежденной воздушной обстановке;
– моделирование и отображение информации об ограничениях воздушного пространства;
– моделирование и отображение имитируемых специальных
сигналов, поступающих от ВС;
– моделирование и отображение предупреждений при попадании ВС в ОМЯ, запретные и опасные зоны, отклонение
ВС от маршрута полета, снижение ВС ниже безопасной высоты;
– моделирование и отображение формализованных сообщений по стандартам ИКАО, Евроконтроля и специальных сообщений по ОВД;
194
– имитация речевой информации («диспетчер-экипаж»,
«диспетчер-диспетчер», «служебные переговоры»);
– моделирование движения автотранспорта и транспорта
специального назначения по перрону, РД, МРД, и ВПП;
– моделирование и отображение информации АТИС;
– моделирование функционирования аэродромного светосигнального оборудования;
– моделирование окружающей местности с детализацией
рельефа, характерных естественных и искусственных ориентиров, видимых с места наблюдения (горы, сопки, мачты, трубы,
панорама населенного пункта, линии ЛЭП и т. п.);
– моделирование различных критериев обнаружения среднесрочных конфликтных ситуаций (MTCD);
– моделирование конфликтных ситуаций и особых случаев
в полете.
В КСТ должно реализовываться требование по обеспечению
решения функциональных задач диспетчеров АКДП:
– выдачу разрешения на запуск двигателей, занятия предварительного и исполнительного старта с учетом плана полетов,
воздушной и наземной обстановки;
– обеспечение безопасных интервалов между ВС для взлетно-посадочных операций;
– выдачу разрешения на взлет и посадку ВС с учетом метеорологической обстановки, состояния летного поля, работоспособности радиотехнического и светосигнального оборудования
аэродрома;
– выдачу разрешения на производство работ аэродромным
службам на элементах летного поля и контроль за своевременным и полным их освобождением транспортными средствами и
людьми;
– контроль за отсутствием препятствий на ВПП, элементах
летного поля и аэродрома при выдаче разрешений на руление,
взлет и посадку ВС, а также предотвращение аварийных ситуаций при случайных или несанкционированных передвижениях
различных объектов (ВС, машин, людей, животных и др.);
– контроль за внешним видом ВС при их визуальном наблюдении для отработки обнаружения внешних признаков неисправностей на ВС (возгорание, не выпуск, неполный выпуск
или не уборка шасси и пр.);
195
– отработку действий при изменении метеоусловий, влияющих на выдачу разрешения на взлет и посадку ВС, а также действий при возникновении опасных для авиации метеоявлений;
– отработку действий при возникновении особых случаев и
аварийных ситуаций с ВС и наземными объектами;
– вызов на отображение (по команде диспетчеров) планов
ИВП, хранящихся в комплексе, их корректировка, отмена, сохранение, копирование и печать;
– коррекцию плановой информации по данным автосопровождения от системы наблюдения (имитации);
– коррекцию плановой информации по введенным вручную
сообщениям;
– формирование плановых списков на основе данных текущих упражнений, их представление диспетчерскому составу;
– отображение метеорологической информации, на аэродромах и в зоне ответственности;
– выполнение функции приема/сдача дежурства диспетчеров;
– формирование временной последовательности прилетающих и вылетающих воздушных судов;
– назначение времени посадки после согласования условий
входа в смежный сектор;
– согласование условий входа в смежный сектор;
– назначение временных интервалов, свободных для планирования операций взлет или посадка;
– определение временных интервалов, ограничивающих
выполнение операций посадки по условиям турбулентности и
норм эшелонирования;
– сигнализацию нарушений допустимых временных интервалов между ВС совершающими посадку/взлет при оперативном планировании;
– отображение рекомендуемого времени посадки ВС по диспетчерским местам;
– определение значений времени необходимой задержки для
ВС при взлете/посадке;
– определение значений времени необходимой задержки ВС
по его текущим координатам и метеоусловиям;
– распределение значений времени необходимой задержки
прилетающего ВС по рабочим местам;
196
– определение значений допустимого времени (дистанции)
между ВС при посадке;
– определение значения рекомендуемого времени посадки ВС;
– определение информации о завершении подготовки ВС
к полету;
– определение расчетного времени передачи ВС под управление службы ОВД;
– назначение рекомендуемого времени взлета;
– определение временных интервалов, свободных для планирования операций взлет;
– определение временных интервалов, ограничивающих выполнение взлета, как по условиям турбулентности, так и для
обеспечения установленных норм продольного и вертикального
эшелонирования;
– определение рекомендуемого времени взлета по диспетчерским местам;
– согласование времен взлета с временем посадки;
– распределение времени необходимой задержки вылетающего ВС по рабочим местам.
В КСТ должно реализовываться требование по обеспечению
решения функциональных задач диспетчеров АДЦ, РДЦ и
МДП:
– обнаружение на основе информации наблюдения о текущей и упрежденной ВО потенциально-конфликтных ситуаций
и предупреждение диспетчеров о потенциально опасных сближениях ВС;
– обнаружение на основе информации наблюдения и предупреждение диспетчеров о достижении граничных значений
норм;
– обнаружение на основе информации наблюдения о текущей и упрежденной ВО и предупреждение диспетчеров о снижении ВС ниже минимально безопасной высоты;
– обнаружение «среднесрочных» конфликтов между ВС, выполняемое на основе данных расчета пространственно-временных траекторий полета ВС по планам полета (на второй фазе
текущего планирования), и отображение диспетчеру соответствующего предупреждения и дополнительной информации о
конфликте (в виде специальных окон для подробного анализа
потенциальных конфликтов);
197
– контроль за выдерживанием системной траектории и напоминания (MONA);
– обнаружение среднесрочных конфликтных ситуаций
(MTCD);
– выдерживание заданного эшелона и сигнализация диспетчеру об отклонениях;
– обнаружение отклонения ВС от маршрута по плану полета
(в горизонтальной плоскости) и сигнализация об этом диспетчеру;
– управление прилетающими и вылетающими ВС с определением последовательности захода на посадку и вылета для
аэродромов МВЗ;
– разрешение среднесрочных конфликтов (CORA);
– прогнозирование траектории с обеспечением перехода от
стандартного маршрута к альтернативному и возврат на стандартный;
– вычисление и регистрация минимального расстояния пролета между ВС, по которым имело место обнаружение потенциально опасного сближения;
– обнаружение на основе информации наблюдения (имитации) о текущей и упрежденной ВО и предупреждение диспетчеров о возможности попадания ВС в зону ограничений ИВП;
– обнаружение на основе информации наблюдения (имитации) о текущей и упрежденной ВО и предупреждение диспетчеров о возможности попадания ВС в зону опасных метеоявлений.
В КСТ должно реализовываться требование по обеспечению
решения функциональных задач диспетчеров планирования
использования воздушного пространства (ПИВП) АДЦ и РЦ:
– работу с информаций о планах полетов и сообщений по
УВД;
– работу с метеорологической информацией;
– работу с аэронавигационной информацией и информацией об ограничениях использования воздушного пространства
(ИВП);
– работу со справочной и вспомогательной информацией;
– формирование и ведение суточного плана полетов;
– формирование и имитация подачи исходящих сообщений
по сети АНСПД и ТС;
– имитацию потока входящих сообщений сети АНСПД и ТС;
198
– формирование выходных форм;
– печать сообщений и выходных форм;
– контроль наличия разрешений на выполнение полетов;
– расчет прогнозируемой загрузки секторов и района УВД;
– расчет и представление в визуальном виде планируемых
маршрутов полетов;
– составление, анализ и ведение суточного плана полетов;
– формирование и подача стандартных сообщений по ИВП
в соответствии с Табелем сообщений;
– контроль и анализ входящих сообщений по ИВП;
– контроль и анализ метеорологической обстановки на своем
аэродроме и запасных, а также на трассах и в районах полетов;
– контроль и анализ аэронавигационной информации о состоянии аэродромов, РТС и воздушных трасс;
– взаимодействие со смежными диспетчерскими пунктами и
службами аэропорта.
Технические требования. В КСТ должны быть реализованы
следующие основные технические требования. Должна обеспечиваться имитацию радиолокационного сопровождения ВС по
каналам ПРЛ, ВРЛ, ПРЛ + ВРЛ в диапазоне путевых скоростей 0–3500 км/ч, а также экстраполяция движения ВС. Максимальное количество одновременно имитируемых целей на
индикаторе воздушной обстановки – без ограничения. Максимальное количество планов полетов должно составлять:
– стандартных (повторяющихся) – в соответствии со сценарием упражнения;
– пассивных – без ограничения;
– активных – в соответствии со сценарием упражнения.
Максимальное количество генерируемых секторов управления:
– в районе аэродрома – в соответствии с архитектурой КСТ;
– по трассам – в соответствии с архитектурой КСТ и со сценарием упражнения;
– вне трасс – в соответствии с архитектурой КСТ и со сценарием упражнения;
– МДП – в соответствии с архитектурой КСТ и со сценарием
упражнения.
Время реакции на пультовую операцию не должно превышать 0,5 с. Отображение параметров движения объектов должно обеспечиваться:
199
– в основном режиме – в соответствии с международной системой измерений СИ;
– в дополнительном режиме – в соответствии с английской
системой измерений (футы, узлы и т. п.).
Интерфейс индикатора воздушной обстановки диспетчера
РЛК должен быть в максимальной степени унифицирован с интерфейсом АРМ диспетчеров моделируемой АС УВД. Основой
для моделирования воздушной обстановки должны быть предварительно подготовленные наборы планов полета ВС, составляющих упражнения, при реализации оперативного управления
движением ВС по командам диспетчеров УВД. Моделирование
воздушного пространства должно обеспечиваться в пределах не
менее 2300×2500 км и по высоте 25 км с имитацией воздушной
обстановки в реальном и ускоренном масштабах времени. Для
управления ВС в КСТ должны быть предусмотрены следующие
функции:
– передача управления между пилот-операторами;
– задание высоты (эшелона полета) как в метрах, так и в футах;
– задание вертикальной скорости набора/снижения;
– задание высоты (эшелона полета) на указанный пункт;
– задание параллельного смещения;
– задание курса;
– задание разворота на определенный угол;
– задание угла крена при развороте;
– задание направления разворота;
– установка нового кода ответчика;
– имитация режимов ответчика;
– полет на указанный пункт;
– полет в зону ожидания и выполнение полета в зоне ожидания;
– изменение маршрута полета;
– запуск ВС по траекториям.
В КСТ должна обеспечиваться имитация метеорологических
данных:
– фактической погоды на ВПП;
– параметров ветра по высоте;
– опасных метеоявлений;
– изменений метеоусловий на аэродроме.
200
В КСТ должен обеспечиваться программный подыгрыш за
взаимодействующие районы УВД в части оповещения, активизации и приема/передачи управления ВС при входе/выходе из
района ответственности. В КСТ должна обеспечиваться имитация радиолокационного сопровождения ВС в диапазоне скоростей (0–3000) км/ч и контроля за наземным движением транспортных средств в диапазоне скоростей (0–300) км/ч. В КСТ
должны имитироваться следующие особые случаи и аварийные
ситуации:
– пожар на ВС;
– отказ двигателя;
– разгерметизация кабины; попадание в зону опасных метеоявлений (грозовые очаги, турбулентность, обледенение и т. п.);
– потеря радиосвязи;
– нападение на экипаж;
– потеря ориентировки.
При моделировании особых случаев и аварийных ситуаций
в сценарии упражнения и пультовыми операциями инструктора (руководителя упражнения) должны задаваться соответствующие действия и доклады экипажа. В КСТ при моделировании
визуальных аварийных ситуаций необходимо осуществить следующие сценарии особых случаев и аварийных ситуаций:
– посадка самолета с убранным шасси;
– разрушение пневматиков, подлом шасси на взлете и посадке;
– пожар на борту и задымленность;
– столкновение ВС с землей или наземными препятствиями;
– выкатывание ВС за пределы летного поля при взлете, посадке и рулении;
– столкновение между ВС на земле, при взлете и посадке;
– столкновение между ВС и наземным транспортом;
– возможность моделирования и имитации передвижения
техники аварийно-спасательных служб во всех вышеперечисленных ситуациях.
Учебно-методические требования. В КСТ должны быть реализованы следующие основные учебно-методические требования. КСТ должен обеспечивать документирование всего упражнения в процессе тренировки, включая динамическую воздушную обстановку, плановую информацию, метеорологическую
201
информацию, речевую информацию. Средства документирования должны обеспечивать:
– запись информации, заданной в сценарии и созданной
в процессе хода упражнения до момента его завершения;
– поиск, просмотр и воспроизведение в реальном масштабе
времени или ускоренно (по выбору пользователя) записанной
информации с любого заданного момента времени по выбору
пользователя);
– синхронное воспроизведение всей записанной информации в реальном масштабе времени.
Документированию подлежат информация о воздушной обстановке, регистрируемые сведения о техническом состоянии
оборудования тренажера, нарушения норм и правил организации полетов и ОВД (потенциально конфликтные ситуации,
конфликтные ситуации разрешения на использование занятого летного поля или пролета через опасные и запретные зоны,
нарушения безопасных высот полета и др.), сведения об обучаемых, журналы ошибок диспетчеров и другая информация,
необходимая для последующего анализа результатов тренировки.
Архивированию должны подлежать:
– информационные базы данных;
– созданные зоны ОВД;
– заготовленные сценарии упражнений;
– выполненные в каждом модуле упражнения;
– результаты тренировок;
– списки инструкторов и обучаемых.
В КСТ должна обеспечиваться возможность:
– реализации неограниченного количества планов полетов
в одном упражнении в соответствии с тактическим замыслом
упражнения при необходимой длительности упражнений;
– остановки упражнения с сохранением информации на
мониторах с последующим продолжением или перезапуском
упражнения с начального момента;
– программного подыгрыша за взаимодействующие районы УВД в части оповещения, активизации и приема/передачи управления ВС при входе/выходе из района ответственности;
– ввода команд, связанных с управлением ВС;
202
– ввода команд, обеспечивающих упрощение или усложнение воздушной обстановки (изменение метеоусловий, ввод дополнительных ВС, ввод особых случаев).
В процессе подготовки упражнения должна обеспечиваться
возможность:
– ввода данных в удобном для пользователя виде и корректировки этих данных в режиме «меню»;
– формирования упражнения в части, касающейся структуры района (зоны) (траекторные точки, зоны ожидания, характерные ориентиры, пункты обязательных донесений и др.),
планов полетов, типов ВС и картографической информации;
– ускоренного просмотра созданного упражнения;
– ускорения хода упражнения .
В КСТ при подготовке упражнений должна быть реализована возможность предварительного задания:
– области действия упражнения;
– плана-сценария упражнения;
– данных и изменения метеорологической обстановки;
– сообщений, посылаемых диспетчеру;
– плановой и полетной информации;
Информация, содержащаяся в базе данных упражнений,
должна включать:
– определение характеристик аэродрома;
– задание и описание типов и характеристик воздушных судов и наземного транспорта;
– описание статических и динамических графических объектов для генерации визуальных изображений;
– описание географических точек;
– описание маршрутов ожидания;
– описание воздушных трасс;
– описание метеорологических данных, включая условия
видимости визуальных объектов;
– описание характеристик навигационных полей, радиолокаторов и радиопеленгаторов;
– описание маршрутов полета;
– описание стандартных траекторий SID/ STAR.
В КСТ должны реализовываться:
– динамическое изменение параметров упражнения и контроль над ходом упражнения: старт, стоп, пауза, продолжить;
203
– моделирование неисправностей локатора, приемников
АЗН, GNSS, пеленгатора и связи по командам инструктора;
– возможность подачи инструктором команд по имитации
аварийных ситуаций и особых случаев.
В КСТ должны обеспечиваться измерение и регистрация отдельных параметров в процессе проведения упражнения с отображением их на мониторе инструктора. После завершения выполнения упражнения должна автоматически вырабатываться
интегральная оценка работы каждого участвовавшего в тренаже диспетчера.
Требования к архитектуре и администрированию. По своей архитектуре КСТ должен быть открытой модульной системой с распределенной структурой и обработкой информации,
построенной на базе ЛВС, то есть состоять из совокупности рабочих станций, рабочих пар, построенных вокруг локальной
вычислительной сети и обеспечивать возможность наращивания и модификацию в дальнейшем, как задач, решаемых тренажером, так и средств представления данных. При создании
КСТ должна обеспечиваться возможность наращивания уровня автоматизации, изменения производительности и инструментальной емкости комплекса, возможность подключения
новых источников информации, модернизации или замены
технических средств и программных компонент на более современные аналоги. В тренажере должна обеспечиваться возможность конфигурирования упражнений на основе тренажерных модулей:
– единого модуля, использующего все рабочие места локальной сети;
– нескольких модулей, работающих каждый по своему сценарию.
Под тренажерным модулем понимается сегмент сети, работающий автономно по отдельному сценарию тренажа. В КСТ
должна обеспечиваться возможность конфигурирования тренажерных модулей. Функции конфигурирования должны осуществляться программным способом с рабочего места администратора или руководителя тренажа. Модули должны конфигурироваться следующим образом:
– в состав модулей должны включаться АРМ диспетчеров и
АРМ пилот-операторов/инструкторов;
204
– минимальный состав модуля: один АРМ пилот-оператора/
инструктора и один АРМ обучаемого (диспетчера);
– в составе модуля количество рабочих мест должно наращиваться по одному, при этом сочетание количества АРМ диспетчеров и инструкторов должно быть произвольным.
Работа отдельных модулей должна быть автономной, не зависеть и не влиять на работу других модулей. При конфигурировании модулей должен обеспечиваться доступ к серверу
баз данных для создания сценария упражнения либо выбора
из списка созданных ранее сценариев упражнений, при этом
должны определяться функции каждого рабочего места, сектора зон управления, а также соответствующая коммутация
речевой связи. Вся информация, созданная в составе модуля,
процесс выполненного упражнения и его результаты подлежат
документированию и архивированию в соответствии с соответствующими требованиями на одном из АРМ руководителя или
инструктора в составе модуля, а также последующему размещению в общих базах данных тренажера. Руководитель тренажа
и системный инженер/администратор должны иметь возможность подключаться к любому тренажерному модулю для контроля хода упражнения без предварительного запроса и подтверждения, но при отсутствии влияния на функционирование
модуля.
9.2.2. Требования к тренажерно-моделирующим
комплексам лиц групп руководства полетами
Тактико-технические требования к тренажерно-моделирующим комплексам (ТМК) для подготовки лиц ГРП и
расчетов КП совпадают с соответствующими требованиями
к тренажерам диспетчеров УВД и одновременно содержат дополнительные требования в соответствии со спецификой их
применения.
Требования по назначению. ТМК предназначены для обучения, тренировки, переподготовки и оценки степени подготовленности диспетчерского состава по управлению действиями и
руководству полетами авиации в сложных условиях воздушной
обстановки, наличия индустриальных помех, а также предназначены для отработки задач по управлению полетами по захо205
ду на запасные аэродромы в экстремальных условиях, при особых случаях в полете.
Тактические требования. ТМК должен обеспечивать выполнение следующих дополнительных тактических требований:
– отрабатывать навыки управления полетами в соответствии
с Наставлением по производству полетов моделируемого воздушного пространства заданного аэродрома;
– производить тренировки лиц ГРП в определении текущих
и потенциальных конфликтных ситуаций и обеспечении безопасности полетов;
– проводить односторонние и двухсторонние учения расчетов КП (тактические игры) в условиях индустриальных помех,
загруженности трасс и в сложных метео условиях;
– отрабатывать навыки глазомерного уравления ВС;
– отрабатывать навыки управления самолетами при полетах
на местных авиалиниях;
– отрабатывать задачи по преодолению грозовых фронтов
в сложных метеоусловиях;
– отрабатывать задачи управления ВС при воздействии пассивных, индустриальных помех и при наличии засветок от кучево-дождевой облачности.
Технические требования. Моделирование воздушной обстановки должно осуществляется программным обеспечением для
каждого из КП.
Воздушная обстановка должна отображается индивидуально на штатных индикаторах рабочих мест тренирующихся.
Должна выполняться имитация:
– радиолокационного обеспечения района базового аэродрома;
– радиолокационного обеспечения воздушных трасс и коридоров, зон полигонов;
– активных, индустриальных помех, теплового воздействия;
– литерных самолетов;
– мощных грозовых образований;
– бортового навигационного оборудования (радиолокационные, спутнивовые системы навигации);
– авиационных средств наблюдения;
– маневры расхождения ВС;
– информации от высотомеров (ПРВ).
206
Должно обеспечиваться моделирование полетов до 128 ЛА
различных типов, в том числе иностранных, находящихся
как в пределах зон видимости РЛС, так и вне их. Движение
имитируемых ЛА с учетом высотных слоев и диапазона допустимых скоростей должно обеспечиваться на основе летно-технических характеристик. В ТМК должны предусматриваться
возможности полета строем в боевых порядках, в том числе и
больших групп, взлета парой и по одиночно. При взлете должны обеспечиваться решения задач по выходу на установленные трассы.
В упражнениях, предусматривающих управление полетами в сложных метеоусловиях, должна обеспечиваться возможность моделирования трасс по обходу грозовых образований.
Также должна быть предусмотрена возможность преимущественного пролета литерных воздушных судов с последующим
возвратом на заданные трассы.
Учебно-методические требования. Дополнительно к учебно-методическим требованиям тренажеров диспетчеров УВД
в ТМК должны обеспечиваться возможности методистам тактической подготовки создавать курс практических занятий на
основе курсов подготовки родов авиации в полном объеме, в том
числе проведение раздельных и совместных тренировок должностных лиц ГРП и расчетов ПУ по тем упражнениям, в которых предусматривается использование тренажеров.
Требования по архитектуре и администрированию. Требования по архитектуре и администрированию ТМК соответствуют требованиям, предъявляемым к тренажерам диспетчеров
УВД.
9.3. Дискретность функционирования моделей
и её влияние на погрешности моделирования
При организации функционирования тренажерно-моделирующих комплексов операторов радиолокационного контроля
важной задачей является задание величины шага дискретизации просчета моделей специального программного обеспечения. Величина шага дискретизации влияет на величины
инструментальных погрешностей моделей [71.72]. Следовательно, весьма актуальна задача выбора оптимальной величи207
ны шага дискретизации, исходя из требований обеспечения
адекватности моделирования процессов УВД. Анализ подхода
к определению шага дискретизации выполнен на примере организации моделирования движения воздушных судов (ВС), как
наиболее динамично развивающегося процесса и, к адекватности моделирования которого предъявляются высокие требования. При функционировании модели движения подвижных
объектов расчет координат начинается в момент прихода метки
времени – шага дискретизации ∆t . Произведем анализ величины ∆t , исходя из дискретности получения и анализа РЛ информации в реальной системе УВД. В общем случае, если в момент
tS смоделирована информация о координатах XS , YS , Hs ВС,
то исходя из условия движения и равномерного постоянного периода сканирования антенны Tоб, следующий момент времени
облучения tS +1 не равен tS +1 + Tîá . Если считать движение ВС
между моментами tS и tS +1 равномерным и прямолинейным,
что справедливо вследствие малости величины времени, то обозначая через ψ ′ курсовой угол, координаты в момент tS +1 в системе координат XOY определятся:
 XS +1 =XS + ( tS +1 − tS ) VC sin ψ ′;

YS + ( tS +1 − tS ) VC cos ψ ′.
YS +1 =
(9.3.1)
где VС – вектор скорости ЛА.
Пеленг ВС в момент tS +1 вычисляется:
φS +1 =φS +
2π
( tS +1 − tS ).
Tîá
(9.3.2)
С учетом этого справедливо соотношение:
XS + ( tS +1 − tS ) VC sin ψ ′
= tg ( φS + 2π ( tS +1 − tS ) / Tîá ).
YS + ( tS +1 − tS ) VC cos ψ ′
(9.3.3)
Решение составленного уравнения относительно tS +1 позволяет определять моменты времени облучения ВС при его движении и, следовательно, точные значения ∆t . Исходя из tS +1 ,
208
находятся новые текущие значения координат при моделировании на основе заданной скорости движения ВС и его курса. Но
нахождение tS +1 на каждом обзоре для большого количества
имитируемых ВС в ТМК не рационально. Представляет интерес
обосновать возможность принятия ∆t величиной постоянной и
независящей в общем случае от способа моделирования движения ВС в моделях УВД.
Рассмотрим следующий метод подхода к определению ∆t .
Положим, что ∆t вычисляется из выражения:
∆t =Tîá / K, (9.3.4)
где K – такое целое число, которое делит Tîá . Если K > 1 , то обзор разбивается на сектора и за один обзор может производиться несколько вычислений, при этом выдача текущих значений
координат производится в моменты
tK ≅ k∆t. (9.3.5)
Будем считать, что для всех ВС, находящихся в любом секторе k момент облучения tS +1 принимается одинаковым и равным времени прохождения лучом диаграммы направленности
антенны середины сектора k , k = 1,2,..., K . Очевидно, что погрешность моделирования будет тем меньше, чем больше K,
но при увеличении K увеличиваются затраты вычислительных
ресурсов. Рассмотрим погрешности моделирования, вызванные
таким определением времени облучения судна. Максимальная
ошибка определения времени облучения составит, очевидно,
∆t / 2 . Тогда погрешность по пеленгу и дальности будет определяться:
δ ( φ ) =φ max ∆t / 2, δ ( Ä )= Ä max ∆t / 2. (9.3.6)
Произведем численный расчет ∆t для данного метода. Примем, что
209
V ðàä
,
φ max = ,
ñ
RÖ
Ä max = VC , ì/ñ,
δ ( φ=
) RÖ δ ( φÐ ), ì,
а значения скоростей φ max и VC выбираются из базы данных
моделируемых ВС, при этом, для наихудшего варианта можно
считать, что ВС выполняет движение по кривой с радиусом RÖ .
Результаты расчетов показывают, что δ (φ, Ä) может иметь значительные значения при возрастании ∆t . Этот способ прост,
но он не позволяет оценивать погрешности моделирования, исходя из сложности или кривизны траектории движения. Точное представление о величине погрешности необходимо, так
как адекватность моделирования движения ВС определяется
величиной погрешности, с которой рассчитываются в модели
координаты ВС. При организации моделирования необходимо
следить за соблюдением баланса точностей [2, 33, 37, 45]. Моделирование целесообразно при
δ*ÌÎ << δ ÌÑ (9.3.7)
где δ*ÌÎ – погрешность моделирования.
Произведем анализ δ*ÌÎ на основе учета динамики траекторий и исходя из задаваемых величин ∆t . Погрешность, которая
появляется в результате замены непрерывных процессов дискретными, может быть представлена как
∆Ó [n∆t=
] Ó [n∆t ] − Ó * [n∆t ], (9.3.8)
где Ó [n∆t ] и Ó * [n∆t ] – значения непрерывной и дискретной
функции соответственно.
Погрешность тем меньше, чем меньше шаг к дискретизации,
но при этом возрастает объем вычислений. Поэтому целесоо210
бразно выбирать такое оптимальное ∆t , которое удовлетворяло
бы заданной точности вычислений и определяло бы необходимый минимальный объем вычислений. Можно показать, что
погрешность вычислений Ó * [n∆t ] при моделировании будет
мала, если ∆t приближенно удовлетворяет условиям Котельникова:
∆t =1 / ( 2fC ), (9.3.9)
где fC – верхняя частота в спектре функции Y ( t ) , которая может быть представлена рядом:
=
Y (t )
∞
∑ Ó [n∆t]sin ωC ( t − n∆t ) / ( ωC ( t − n∆t ) ). (9.3.10)
n =−∞
Однако, спектр строго ограничен в конечной полосе частот
только при неограниченной во времени функции Y ( t ) . В реальных УВД это условие практически не выполняется, поэтому равенство (9.3.10) – становится приближенным. Кроме того, теорема Котельникова не позволяет при моделировании движения
ВС определять величину погрешности при заданном ∆t . Для
определения погрешностей дискретизации в литературе часто
используется оценка вида:
=
δ*
∫ ( Y (t)  − Y
∞
−∞

*
(t) 
)
2
dt, (9.3.11)
которая представляет собой нормированный средний квадрат
отклонения аппроксимирующей функции Y * (t) от аппроксимируемой Y (t) или может быть определена, как доля информации, потерянной при дискретизации. В общем случае наибольшая погрешность из-за дискретизации расположена на участке
наибольшего градиента функции Y (t) . Определение численных
значений подобного вида оценок приводит к сложным выражениям и на практике их применение затруднительно. Подойдем
к решению задачи определения ∆t и расчета погрешности, возникающей при дискретизации процессов в системе УВД, с позиций решения дифференциальных уравнений, описывающих
эти процессы, на ЭВМ. Пусть некоторые уравнения n-го порядка
211
U n(p)
U1(p)
Un–1(p)
Un(p)
∆Y (p)
X (p)
U1*(p)
U2*(p)
Un*(p)
(U*)n (p)
Рис. 9.2. Решение оператора X ( jω)
адекватно описывают траекторию движения судна. Оценкой ∆t
будем считать шаг дискретизации при решении этих уравнений
на ЭВМ. Погрешности решения уравнений на ЭВМ будут оценкой погрешностей дискретного представления траекторий при
моделировании по заданной концепции. Произведем оценку ∆t
и δ*ÌÎ . Пусть траектория движения ВС описывается оператором X ( jω) , представляющим собой дифференциальное уравнение n порядка, и этот оператор решается на ЭВМ с передаточной
функцией U* ( jω) одним из методов численного n-кратного интегрирования. Обозначим передаточную функцию идеального
интегратора через U ( jω) . На выходе моделирующей ЭВМ и детерминированной модели (рис. 9.2) имеем соответственно:
Y * ( p) = (U* )n ( p) X( p); Y ( p) = U n ( p) X( p), (9.3.12)
где p = jω .
Разность ∆Y ( p) = Y * ( p) − Y ( p) выражает погрешность реализации оператора X( p) на ЭВМ.
В дальнейшем для удобства преобразований и получения
численных результатов в качестве оценки будем использовать
про нормированное по Y 2 ( p ) значение квадрата средней квадратической погрешности, определяемое выражением:
212
∆Y ( p )
( δ*MOO ) =
,
2
2
Y
( p)
(9.3.13)
1 ∞
∑ ∆Yn2 ( p) .
n n =1
Положим, что оператор, описывающий траекторию движения ВС, имеет частотный спектр, ограниченный частотой wС.
Переходя к непрерывной переменной и производя усреднение
на интервале [0, ωC ] , имеем:
) lim
где ∆Y 2 ( p=
ωC
( δ*MOO )
2
∫
2
Y * ( p ) − Y ( p ) dω
0
=
.
ωC
∫ Y ( p)
2
dω
0
Обозначая
U*n ( p)
n
U ( p)
можно получить:
(
)
2
= νn ( p) и используя соотношение (9.3.12),
ωC
=
δ*MOO
(9.3.14)
∫
X ( p )Un ( p )
2
2
νn ( p ) − 1 dω


=
0
ωC
∫
ωC
2
X ( p ) U n ( p ) dω
0
∫ f ( p ) g ( p ) dω
=
0
ωC
.
(9.3.15)
∫ g ( p ) dω
0
Если положить, что функции и f(p) и g(p) непрерывны на ин
тервале [0, ωC ] и g(p)≥0 на [0, ωC ] (или g( p) ≤ 0 на [0, ωC ] ) , то
согласно теореме о среднем значении справедливо:
213
ωC
∫
f=
( p) g( p)dω f ( p)
0
ωC
∫ g( p)dω. (9.3.16)
0
Подставляя (9.3.16) в (9.3.15), получим оценку δ*ÌÎÎ в виде:
(
δ*ÌÎÎ
)
2
≅ νn ( p) − 1 . (9.3.17)
Представляя комплексную величину νn ( p) через ее модуль
и аргумент, можно записать:
ν( jω) =
U* ( jω)
=ν(ω)e jψ(ω) ,
U ( jω)
(9.3.18)
ψ(ω) arg U* ( jω) − arg U ( jω).
где=
С переходом к вещественной переменной 9.3.17) принимает
вид
(
(
δ*ÌÎÎ
Исследуем δ*ÌÎÎ
(
)
)
)
2
2
n
= ν ( ω cos [ ψ(ω) ])  − 1 .
(9.3.19)
для n = 1. Из выражения (9.3.19) сле-
2
=
0 при ω =0 , так как ν(0) =
1, т. е. оператодует, что δ*ÌÎÎ
ры, реализующие частотно независимые линейно меняющиеся
или постоянные во времени траектории перемещения, не содержат погрешности цифровой реализации, что очевидно. С увеличением ω ν(ω) отклоняется от 1, a ψ(ω) от нуля. Исходя из этих
рассуждений, а также с учетом расчетов, представленных на
(
рис. 9.3–9.5 следует, что δ*ÌÎÎ
)
2
в пределах 0 < ω < ωC явля-
ется монотонно возрастающей функцией. Если заменить ω на
ωC , то можно получить оценку погрешности сверху. Используя
известное выражение для передаточной функции интегратора
в виде:
214
(δM00*)2
n=3
10–0
n=2 ∆t=5,0 c
n=1
n=3
10–1
n=2 ∆t=2,5 c
n=1
10–2
n=3
n=2 ∆t=2,0 c
n=1
10–3
n=3
n=2 ∆t=1,5 c
n=1
10–4
n=3
n=2 ∆t=1,0 c
n=1
10–5
10–6
10–7
10–8
10–9
n=3
10–10
n=2 ∆t=0,5 c
n=1
100
300
200
(
Рис. 9.3. Оценка погрешности δ*ÌÎÎ
)
2
400
T c, c
с использованием метода
прямоугольников и трапеций
215
(δM00*)2
10–2
10–3
10–4
10–5
10–6
10–7
10–8
n=3
10–9
n=1
n=2 ∆t=5,0 c
n=3
10–10
n=2 ∆t=2,5 c
n=1
10–11
10–12
10–13
10–14
10–15
100
200
300
400
(
Рис. 9.4. Оценка погрешности δ*ÌÎÎ
)
2
с использованием метода Симпсона 1/3
216
Tc, c
(δM00*)2
10–2
10–3
10–4
10–5
10–6
10–7
n=3
n=2 ∆t=5,0 c
10–8
n=1
10–9
n=3
10–10
n=2 ∆t=2,5 c
n=1
10–11
10–12
10–13
10–14
10–15
100
200
300
400
(
Рис. 9.5. Оценка погрешности δ*ÌÎÎ
)
Tc, c
2
с использованием метода Симпсона 3/8
217
π
1 −j
U ( jω) = e 2 ω
(9.3.20)
и выражения для U*(р), например, для способов прямоугольников, трапеций, 1/3 Симпсона и 3/8 Симпсона, полученные в [74]
ω∆t
и обозначая
= b, окончательно легко приводится к виду:
2
(
(
δ*ÌÎÎ
)
2
=
δ*ÌÎÎ
(
)
2
2
n
= b ctgb  − 1 ,
 2b  2 + cos 2b  
 3  sin 2b  

 
)
2
n
2


3b cos3 b
=
δ*ÌÎÎ


2
 sin b(4 cos b − 1) 
(9.3.21)
−1 ,
(9.3.22)
n
−1 . (9.3.23)
Выражение (9.3.21) соответствует оценке для способов
прямоугольников и трапеций, (9.3.22) и (9.3.23) соответственно для способов 1/3 Симпсона и 3/8 Симпсона. На рис.
9.3–9.5 представлены результаты расчетов зависимостей
δ
f (∆t,T ,n) , где T = 2π / ω , n = 1,2,3 , в качестве
(численных
) =
предельных значений T взяты данные, близ*
ÌÎÎ
2
C
C
C
C
кие к некоторому периоду движения ВС по дуге окружности
при моделировании некоторого условного маневра моделирование может быть успешно про ведено, если погрешности
цифровой реализации операторов значительно меньше, чем
погрешности определения координат в моделируемой УВД.
Выбор величины ∆t требует оценки величины δ ÌÑ . Представленный способ оценки погрешностей решения операторов при моделировании процессов УВД и выбора ∆t является
универсальным и не зависит от метода моделирования движения ВС, и позволяет учесть сложность, исходя из n. Проиллюстрируем вышеизложенный метод примером. Допустим оператор X( p) решается относительно текущей дальности ÄÒ .
218
Пусть средняя квадратичная погрешность определения дально40 м, пронормированный квасти при ÄÒ = 100 км равна δ ÌÑ =
драт средней квадратичной погрешности будет δ2ÌÑ =
1 ⋅ 10−4 .
(
) , то условия моделирования определятся неравенством ( δ
) < 10 . Из графиЕсли считать, что δ2ÌÑ = 102 δ*ÌÎÎ
2
*
ÌÎÎ
2
−6
ков рис. 9.3 следует, что при TC > 60 с, при ∆t =0,5 с возможно
применение метода трапеций при n = 3 . Для этого же метода
при ∆t =1 с выполняются условия моделирования только при
n =1 .
Таким образом, оценка погрешностей цифрового моделирования процессов УВД позволяет обосновать выбор шага дискретизации с учетом способа реализации операторов модели,
порядка дифференциальных уравнений, описывающих траекторию движения ВС.
9.4. Исследования оценки адекватности моделирования
исполнения команд управления в тренажерных комплексах
радиолокационного контроля воздушного пространства
ТМК представляет собой модель замкнутого контура системы управления для обеспечения радиолокационного контроля
воздушного пространства [2, 29, 73, 81]. Задача оптимального
синтеза одного из звеньев этого контура: модели исполнения
команд управления имитируемыми ЛА сводится к разработке
методологии и исследованию оценки адекватности моделирования этого звена управления. Синтез информационных элементов ИЭ5–ИЭ8 в ТМК осуществляется в результате функционирования специальных программно-аппаратных средств и
деятельности оперативно – обслуживающего персонала (ООП),
в состав которого входят пилот-операторы (ПО) и операторы
подыгрыша (ОП) за взаимодействующие зоны управления.
Методология синтеза аппаратно-программных средства, обеспечивающих имитацию голосового информационного обмена
в ТМК представлена ниже. При этом особый интерес представляет исследование оценки адекватности моделирования исполнения команд управления, выполняемых ООП, при подыгрыше
за действия экипажей ЛА в процессе проигрыша упражнений.
219
Погрешности, вносимые действиями ООП, могут иметь существенные значения и значительно влиять на адекватность моделирования управляемой воздушной обстановки. В общем
случае исследования оценок адекватности функционирования
этого звена модели системы управления охватывает широкий
круг проблем, связанных с распределением функций между
человеком и машиной, проектированием информационной модели, условий обитаемости, рабочего места и других факторов
[75]. В общем случае распределение функций между ПО (ОП)
и ЭВМ практически предопределено самой идеологией построения тренажерно-моделирующих комплексов радиолокационного контроля воздушного пространства, которая исключает
этап принятия решений в деятельности ПО и ОП и базируется
на обеспечении адекватной отработки команд управления. Условия обитаемости и характеристики рабочего места, безусловно, влияют на качество деятельности ПО и ОП, но принципы
решения этих задач не имеют особой специфики для цифровых
тренажеров [75,76]. Наибольший интерес представляет исследование алгоритма деятельности ПО и ОП с целью его оптимизации, а также исследование соответствующих оценок адекватности деятельности ПО и ОП, определяющих надежность
функционирования тренажера (показатель А4). Результаты
этих исследований определяют методологию построения программных средств ТМК, обеспечивающих синтез оптимальных интерфейсов рабочих мест ООП и идентификацию команд
и запросов, вводимых в ЭВМ пилотами-операторами, а также
инициализацию соответствующих программ отработки команд
управления. На идентичность ИМт (ИЭ5 – ИЭ8) влияют два показателя качества деятельности ООП: безошибочность работы и
своевременность ввода ими команд и передачи сообщений диспетчеру УВД. Рассмотрим структуру этих показателей и факторы на них влияющие, с тем, чтобы в дальнейшем рассмотреть
вопросы их оценки и оптимизации. Деятельность ООП в ТМК
подразделяется на следующие основные этапы:
– восприятие команд, запросов и сообщений, передаваемых
диспетчером;
– ввод указанных команд и запросов в ПЭВМ;
– восприятие сообщений и ответов на запросы, поступающих
из ПЭВМ и предназначенных для передачи диспетчеру;
220
– передача указанных сообщений и ответов на запросы диспетчеру.
Различные вопросы, связанные с принятием решений со
стороны экипажа во время подготовки полета и в ходе полета
обеспечиваются соответствующими математическими моделями, реализуемыми программными средствами. Таким образом, деятельность ООП носит четко алгоритмизируемый характер и для ее анализа могут быть использованы различные
методы: структурный, метод статистического эталона, операционно-психофизиологический и другие методы [75, 86]. Эти
методы позволяют в той или иной степени оценить качество
деятельности человека-оператора. Из всех методов, позволяющих априорно оценить качество деятельности ООП, наиболее адекватным для исследования задач синтеза ТМК радиолокационного контроля воздушного пространства является
обобщенный структурный метод анализа ТМК как человекомашинной системы, что подтверждается рядом ранее проведенных исследований [28, 29, 36, 81]. В соответствии с этим
методом необходимо:
– составить алгоритм деятельности ПО;
– разбить этот алгоритм на типовые структуры;
– вывести аналитические зависимости для вероятности и математического ожидания (МО) времени выполнения алгоритма
типовых структур;
– провести сравнение и оценки возможных алгоритмов деятельности.
Восприятие ПО сообщений и ответов на запросы, поступающих из ПЭВМ, и передача этих сообщений диспетчеру, при правильно выбранной системе отображения информации на мониторе осуществляются однозначно и, как правило, безошибочно
и своевременно, поэтому анализ этих этапов не представляет
особого интереса для данного исследования. Этапы восприятия
команд управления и их ввода в ПЭВМ, наоборот, могут осуществляться по различным человеко-машинным интерфейсам,
схемам, критичным к времени и безошибочности выполнения,
поэтому соответствующие показатели и оценки адекватности
целесообразно исследовать, исходя именно из этих этапов деятельности ООП и их интерфейсов. Известно, что принципиально, нет никаких затруднений для использования обобщенного
221
структурного метода при анализе и первых двух этапов. Исходя
из вышесказанного, вероятность безошибочной работы i-го ПО
(ОП) P(i) за интервал времени TÇ определим через вероятности
безошибочного восприятия ( P1 ) и ввода ( P2 ) одной команды i-м
ПО. Тогда можно записать:
)
P(i=
P1 ⋅ P2 при TÇ λ i ≤ 1;
i)
P(=
(P1 ⋅ P2 )T3λi при TÇ λ i > 1, (9.4.1)
где λ i – интенсивность поступления команд и запросов L-му
оператору.
Для оценки своевременности ввода команд и запросов введем величину ∆t равную разности между временем восприятия
и ввода команды ПО ( tïî ) и временем между поступлением команды в модель самолета и началом отработки этой команды
моделью ЛА ( të ):
∆t = tïî − të . (9.4.2)
Величины tïî и të можно представить в виде суммы двух
составляющих, связанных с восприятием команды t(â) и необходимыми действиями для начала выполнения команды ( t(ââ) ):
(ââ)
tïî = t(â)
ïî + tïî ; (9.4.3)
(ââ)
të = t(â)
ë + të . (9.4.4)
В предположении о достаточной подготовленности ПО вели(â)
чины t(â)
ïî и të можно считать равными, так как они в основном определяются только психофизиологическими характеристиками человека. И тогда
(ââ)
∆t = t(ââ)
ïî − të . (9.4.5)
В принципе, величина ∆t , вычисленная по формуле (9.4.5)
может быть как положительной, так и отрицательной. Если
222
величина имеет отрицательный знак, соответствующую погрешность нетрудно свести к нулю, реализовав программными
средствами задержку на выполнение команды или запроса. Од(ââ)
нако если t(ââ)
компенсировать ∆t программными средïî > të
ствами, в общем случае, не представляется возможным. Совокупность {∆t} определенная для всех команд Ke(T) и запросов
Zt(T) является исходным статистическим материалом для вычисления энтропийной погрешности (ЭП). Для достаточно больших совокупностей (=
n 30 ÷ 50 ) ОП может быть вычислена на
основе гистограммы распределений по формуле 88]:
{
{ }
ε=
d
n
⋅
,
2 10 1 ∆t lg ∆t
∑ i
i
n i
}
(9.4.6)
где d – ширина столбца.
Вполне очевидно, что деятельность ПО должна быть спроектирована таким образом, чтобы t(ââ)
ïî было минимально. Это
с одной стороны должно обеспечить более высокую пропускную
способность у ООП, с другой стороны, должно обеспечить минимизацию погрешности, связанной с несвоевременностью ввода
(â)
команд. В том случае, если t(â)
ïî > të вычисление ∆t необходимо вести на основе выражения (9.4.2). Вопросы определения
t(â)
ïî наряду с другими вопросами оценки качества деятельности
ПО на этапе восприятия команд рассмотрены ниже.
Проведем анализ процесса восприятия команд, запросов и
сообщений с целью получения оценок для обеспечения возможности анализировать среднюю продолжительность процесса
восприятия и его безошибочность при синтезе ТМК радиолокационного контроля воздушного пространства. Процесс восприятия лицами ООП команд, запросов или сообщений можно
представить в виде графа последовательности и взаимосвязи
процедур. Соответствующий граф представлен на рис. 9.6. События графа имеют следующие значения:
1 – поступление команды (запроса);
2 – команда расслышана и понята;
3 – команда не расслышана;
4 – ПО расслышал, но не понял команду;
5 – просьба диспетчеру повторить команду;
223
Команда подана
1
6
3
4
5
2
Рис. 9.6. Граф процесса восприятия ПО команд,
запросов или сообщений
6 – диспетчер повторяет команду.
При этом мы считаем, что если команда расслышана и понята, то она воспринимается верно. Алгоритм деятельности лиц
ООП по восприятию команды (запроса) представлен на рис. 9.7.
Он состоит из двух типовых структур. Блок 1 – логический блок
восприятия, в результате его выполнения команда расслышана
Поступление
команды
1
восприятие
команды
завершено
Восприятие
команды
2
задержка
Рис. 9.7. Алгоритм деятельности ПО (ОП)
по восприятию команды
224
и понята (соответствующая вероятность β1 ) либо не расслышана или не понята (с вероятностью β0). Блок 2 – блок задержки.
Время задержки связано со временем, затрачиваемым лицом ООП на просьбу повторить команду и временем, затрачиваемым диспетчером на повтор команды. Обозначим событие,
связанное с не восприятием команды через A0 ; случай когда
команда не расслышана через A1 , а случай, когда команда непонятна через A2. Очевидно, что P( A1 / A0 ) и P( A2 / A0 ) составляют полную группу событий
P( A1 / A0 ) + P( A2 / A0 ) =
1. (9.4.7)
В случае A1 диспетчер сам повторяет запрос или команду, а
в случае A2 по просьбе диспетчера. Обозначим математическое
ожидание (МО) временем задержки в первом случае через T1 , во
втором – T2 . Тогда среднее время задержки составит
=
Tç T1 P( A1 / A0 ) + T2 P( A2 / A0 ). (9.4.8)
Математическое ожидание времени выполнения блока 1 обозначим через Tл, тогда время восприятия составит
t(â)
ïî = Të + (m − 1)(Të + Tç ), (9.4.9)
где m – число циклов восприятия команды.
Для математического ожидания числа m можно записать
m = 1 + 2β0 + 3β20 + ...
(9.4.10)
Выражение (9.4.10) представляет собой дифференцированный ряд геометрической прогрессии. Откуда
=
m
1
1
=
.
2
1 2
(1 − β0 )
(β ) (9.4.11)
Подставив (9.4.11) в (9.4.9) нетрудно получить
Të + Tçβ0 + Tçβ0β1
t(â)
=
.
ïî
(β1 )2
(9.4.12)
225
Выражение (9.4.12) может служить основой для вычисления
при известных значениях Tл, Tз и β0. На основе экспертного
анализа радиообмена в двух аэропортах были получены четыре
типовые варианта величин Tл и Tз, сведенные в табл. 9.1.
Таблица 9.1
Время восприятия (Tл) и время задержки (Tз)
Вариант
I
II
III
IV
Tл
10с
8с
5с
4с
Tз
10с
10с
8с
5с
Представленные в табл. 9.1 данные позволяют определиться
с пределами оценок, которые могут быть использованы для исследований. В дальнейшем, целесообразно использовать именно эти варианты, при этом необходимо отметить, что это частные значения, и при этом нет ограничений для использования
предлагаемой методики при любых других значениях Tл и Tз.
Графики зависимости t(â)
ïî от β0 для вариантов I-IV представлены на рис. 9.8.
τ в , с 70
I
65
60
55
II
50
45
III
40
35
IV
30
25
20
15
10
5
0
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
Рис. 9.8. Время восприятия команды
226
β0
Время восприятия команды лицом ООП, вычисленное по
соотношению (9.4.12) является средней характеристикой некоторой случайной величины. Поэтому представляется целесообразным ввести оценку характеризующую время восприятия команды именно как случайную величину: вероятность завершения восприятия команды за время t ( Pt )
и время восприятия команды tç с заданной вероятностью ( Pç ).
Положив ( t = t(â)
ë ) величину Pt можно трактовать как безошибочность восприятия команды пилотом-оператором
( Pt = Ð1 ). Величина Pt определяется из выражения
Ðt = 1 − (β0 )mx , (9.4.13)
где mx – число циклов восприятия, ограниченное временем t .
Для величины t можно записать
=
t Òë + (mx − 1)(Òë + Òç ). (9.4.14)
Откуда
mx =
t + Òç
.
Òë + Òç
(9.4.15)
Таким образом, задавшись любым t ≥ Ò , можно вычислить
соответствующую величину Ðt . При t = t(â)
ë мы получим величину Ð1 , входящую в выражение (9.4.1) для определения безошибочности работы пилот-операторов.
На рис. 9.9–9.12 представлены графики зависимости вероятности Ðt от времени t при различных значениях для четырех вариантов значений Tл и Tз. Как видно из этих графиков
при малых значениях β0 ( β0 ≤ 0,05 ) вероятность Ðt меняется
в пределах 5% при изменении t на 100%.
Градиент изменения вероятности Pc увеличивается в 2–3
раза при больших значениях β0 (β0>0,2). Необходимое число
циклов восприятия команды (mз) для завершения ее восприятия с вероятностью Pз определим из условия:
(β0 )mç ≤ 1 − Pç . (9.4.16)
227
P
τ
1,0
β0=0,01
β0=0,05
β0=0,1
0,9
β0=0,2
β0=0,3
β0=0,4
0,8
0,7
0,6
0,5
β0=0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
τ
0,0
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
Рис. 9.9. Вероятность завершения восприятия команды
за заданное время (Tл =10 с, Tз =10 с, вариант I)
P
τ
1,0
β 0 = 0,05
β 0 =0,1
0,9
β 0= 0,2
0,8
β 0= 0,3
0,7
β 0= 0,4
0,6
β 0= 0,5
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
τ
0,0
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
Рис. 9.10. Вероятность завершения восприятия команды
за заданное время (Tл =8 с, Tз=10 с, вариант II)
228
Pτ
1,0
β 0= 0,05
β 0= 0,1
β 0= 0,2
β 0= 0,3
β 0= 0,4
0,9
0,8
0,7
β 0 =0,5
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0
τ
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
Рис. 9.11. Вероятность завершения восприятия команды
за заданное время (Tл =5 с, Tз =8 с, вариант III)
Pτ
1,0
β 0=0,05
β 0 = 0,1
β 0 = 0,2
β 0 = 0,3
β 0 = 0,4
0,9
0,8
0,7
β 0 =0,5
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0
τ
10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
Рис. 9.12. Вероятность завершения восприятия команды
за заданное время (Tл =4 с, Tз =5 с, вариант IV)
229
Используя mз время восприятия команды с заданной вероятностью будет:
mç =
ln(1 − Ðç )
.
ln β0
(9.4.17)
И тогда
tç = Të + (mç − 1)(Të + Tç ). (9.4.18)
В табл. 9.2–9.5 приведены значения tз для различных значений Pз и при β0 изменяющемся в диапазоне 0,001 – 0,5. Из анализа этих таблиц также следует, что для приемлемых значений
tз величина β0 не долина превышать 0,05.
Этап ввода команд и запросов в ПЭВМ является наиболее
критичным с точки зрения временных затрат и безошибочности. Возможны различные алгоритмы деятельности ПО на этом
этапе, но, принципиально, они сводятся к двум схемам: в первом случае контроль вводимой команды осуществляется после
каждого нажатия, во втором случае – после завершения набора.
Таблица 9.2
Время восприятия команды (tз) с заданной вероятностью Pз
(вариант I)
Pз
0,6
0,7
0,8
0,9
0,95
0,995
0,999
0,5
16,3
24,7
36,4
56,4
76,4
122,9 142,9
179,3
0,4
10
16,2
25.1
40,3
55,4
90,5
105,6
140,8
0,3
–
10
16.7
28,3
39,8
64,5
78,0
94,8
0,2
–
–
10
18,6
27,2
37,2
45,8
89,8
0,1
–
–
–
10
16,0
26,0
30,0
49,2
0,05
–
–
–
–
10
15,4
20,7
36,1
0,01
–
–
–
–
–
10
13,0
20,0
0,005
–
–
–
–
–
–
10
16,8
0,001
–
–
–
–
–
–
–
10
β0
230
0,99
Таблица 9.3
Время восприятия команды (tз) с заданной вероятностью Pз
(вариант II)
Pз
0,6
0,7
0,8
0,9
0,95
0,5
13,7
21,3
31,8
49,8
67,7
109,6 119,6 169,4
0,4
8
13,6
21,6
35,2
48,8
80,5
94,0
125,7
0,3
–
8
14,0
24.4
34,8
57,0
69,2
85,3
0,2
–
–
8
15,8
23,5
41,5
49,3
79,9
0,1
–
–
–
8
13,4
26,0
31,4
35,3
0,05
–
–
–
–
8
18,8
21,8
31,5
0,01
–
–
–
–
–
8
10,7
17,0
0,005
–
–
–
–
–
–
8
14,1
0,001
–
–
–
–
–
–
–
8
β0
0,99
0,995
0,999
Таблица 9.4
Время восприятия команды (tз) с заданной вероятностью Pз
(вариант III)
Pз
0,6
0,7
0,8
0,9
0,95
0,99
0,995
0,999
0,5
9,0
14,6
22,2
35,2
48,2
78,4
91,4
121,6
0,4
5
9,0
14,8
24,7
34,5
57,3
67,2
90,0
0,3
–
5
9,4
16,9
24,4
40,4
49,2
66,6
0,2
–
–
5
10,6
16,2
29,2
34,8
56,9
0,1
–
–
–
5
8,4
18,0
21,9
30,5
0,05
–
–
–
–
5
12,0
15,0
22,0
0,01
–
–
–
–
–
5
7,0
11,5
0,005
–
–
–
–
–
–
5
9,4
0,001
–
–
–
–
–
–
–
5
β0
231
Таблица 9.5
Время восприятия команды (tз) с заданной вероятностью Pз
(вариант IV)
Pз
β0
0,6
0,7
0,8
0,9
0,95
0,99
0,995
0,999
0,5
6,8
10,6
15,9
24,9
34,0
54,8
63,8
84,7
0,4
4
6,8
10,8
17,6
24,4
40,2
47,0
62,8
0,3
–
4
7,0
12,2
17,4
28,5
34,2
46,6
0,2
–
–
4
7,9
11,7
20,7
24,6
39,9
0,1
–
–
–
4
6,7
13,0
15,7
21,6
0,05
–
–
–
–
4
8,8
10,9
15,7
0,01
–
–
–
–
–
4
5,3
8,5
0,005
–
–
–
–
–
–
4
7,0
0,001
–
–
–
–
–
–
–
4
Обобщенная схема процесса ввода команды ПО при функционировании ТМК в штатном режиме представлена в виде графа на
рис. 9.13. Содержание событий:
1 – нажата очередная клавиша;
2 – клавиша нажата верно, программно-аппаратурные средства (ПАС) сработали без сбоев;
3 – нажатие клавиши произошло с синтаксической ошибкой;
4 – нажатие клавиши произошло с семантической ошибкой;
5 – синтаксическая ошибка не обнаружена и при очередном
нажатии она сохраняется;
6 – синтаксическая ошибка обнаружена;
7 – семантическая ошибка обнаружена;
8 – набор команды завершен без ошибок;
9 – команда введена правильно;
10 – в результате завершающего контроля принято ложное
решение о наличии ошибок;
11 – набор команды завершен о необнаруженными ошибками;
12 – в результате завершающего контроля принято правильное решение о наличии ошибок;
232
13 – контроль не обнаружил ошибку, и команда введена
с имеющимися ошибками.
К числу синтаксических следует относить ошибки, связанные с неверной последовательностью нажатия клавиши (не соответствующей ни одной из команд), попытку ввода параметра,
превышающего по количеству цифр число допустимых знакомест для этого параметра и т. д. Выявление этих шибок осуществляется программными средствами и сигнал об этом поступает на монитор ПО. При этом, ПО может, заметить или не заметить этот сигнал (события 5 и 6 графа на рис. 9.13). Если этот
сигнал не будет замечен, то ошибка сохраняется при очередном
нажатии (переход от соб.5 к соб.3). Если сигнал замечен, то ПО
правильным нажатием клавиши может поправить ошибку. Семантическими будем называть такие ошибки, как обращение
не к тому номеру борта, искажение вводимых числовых значений высоты, курса, скорости, ввод названия контрольного ориентира, отличного от задаваемого и т. п. Семантические ошибки на этапе ввода команд выявить программными средствами,
как правило, не удается. Некоторые из этих ошибок могут быть
Команда
воспринята
1
2
10
4
3
6
8
11
9
13
5
7
12
Рис. 9.13. Граф процесса ввода пилот-оператором
команды в ПЭВМ
233
выявлены в программах отработки команд управления. Например, задаваемый эшелон, превышающий допустимый потолок
самолета. При вводе команды семантические ошибки обнаруживает, как правило, только сам пилот-оператор. Ряд команд
специалиста управления авиацией (диспетчера) особо важных
пилот повторяет (например, задаваемый эшелон), поэтому допущенные ПО семантические ошибки могут быть обнаружены
и диспетчером после набора команды пилит- оператором до ввода ее в ЭВМ (соб.12 граф рис. 9.13).
Таким образом, в деятельности лиц ООП по вводу команд (запросов) можно выделить две типовые структуры: рабочий блок
и блок контроля. Объединением этих типовых структур является рабочий блок с самоконтролем. Таким образом, алгоритм
деятельности лиц ООП сводится к двум схемам: первая схема
предполагает самоконтроль после каждого нажатия клавиши и завершающий контроль после набора команды, а вторая
схема – контроль только после набора команды. Возможны и
некоторые промежуточные схемы, которые либо сводятся к эквивалентной схеме типа I, либо заведомо менее эффективным.
Алгоритмы деятельности пилота-оператора по схемам I и II
представлены на рис. 9.14 и 9.15. Обозначим время нажатия
клавиши через Tн, вероятность правильного выбора клавиши и
бессбойной отработки этого нажатия программно-аппаратными
средствами через β1í . Время контроля Tк, для блока контроля
01
вероятности Ê11 , Ê10 , Ê 00 , Ê означают:
11
Ê – безошибочно выполненная операция признана безошибочной;
Ê10 – безошибочно выполненная операция идентифицирована как ошибочная;
Ê 00 – ошибочно выполненная операция признана ошибочной;
Ê 01 – ошибочно выполненная операция признана безошибочной.
Тогда для отдельного рабочего блока с самоконтролем можно
записать следующие эквивалентные выражения [91]:
234
β1í Ê11
β1ý =
,
1 − (β1í Ê10 + β0í Ê 00 )
(9.4.19)
Восприятие команды
Нажатие клавиши
«Обращение к борту»
β1′
Тн
К00 ,К10
К10,К01
Нажатие очередной
клавиши
β′
Тн
К00,К10
Нажатие очередной
клавиши
β′
Тн
К00,К10
К10,К01
F11, F01
F 11, F 01
Ввод команды
Рис. 9.14. Алгоритм деятельности ПО
при вводе команды по схеме I
235
Восприятие команды
Нажатие клавиши
«Обращение к борту»
β1′
Тн
Нажатие очередной
клавиши
Нажатие очередной
клавиши
β′
Тн
β′
Тн
Tϕ
Ψ00,Ψ10
Ψ 11, Ψ 01
Ввод команды
Рис. 9.15. Алгоритм деятельности ПО
при вводе команды по схеме II
Ì [Òý ] =
Ì [Òí ] + Ì [Òê ]
.
1 − (β1í Ê10 + β0í Ê 00 ) (9.4.20)
где b1 – вероятность правильного вывода клавиши.
Для схемы I при n нажатиях можно записать выражения для
вероятности безошибочного ввода команды P2( I) и МО времени
ввода t(ââ)
ïî
n
236
P2(I) =
F11 ∏ β1ý
i =1
;
n
1
00
1
βý + F (1 − βý ))
1 − (F
=i 1=i 1
10
n
∏
∏
(9.4.21)
n
t(ââ)
ïî
∑ M [Tý ] +M [TF ]
i =1
=
n
n
β1ý + F 00 (1 − β1ý ))
1 − (F
=i 1=i 1
ñõ.I
10
∏
∏
.
(9.4.22)
где F11, F10, F00, F01 – вероятности итоговых событий, TF время
событий
F.
Для последовательно выполняемой группы рабочих блоков
эквивалентные выражения имеют вид;
n
∏ β1í ;
β1Ã =
i=1
n
Ì [ÒÃ ] = ∑ Ì [Òí ]. (9.4.23)
i −1
Теперь мы можем записать выражения для вероятности безошибочного ввода команды и МО времени ввода по схеме II:
n
P2(II) =
Q11 ∏ β1í
i =1
n
β1í + Q00 (1 − β1í ))
1 − (Q
=i 1=i 1
10
n
∏
∏
;
(9.4.24)
n
t(ââ)
ïî
∑ M [Tí ] +M [TΨ ]
i =1
=
n
n
β1í + Q00 (1 − β1í ))
1 − (Q
=i 1=i 1
ñõ.II
10
∏
∏
.
(9.4.25)
где Q – вероятности итоговых событий по схеме II.
Рассмотрим при каких условиях та или иная схема ввода
команды обладает преимуществами. Сделаем предположение о совершенстве завершающего контроля, т. е. Q11=F11=1,
Q00=F00=1.
Тогда, очевидно P2(I) = P2(II) и сравнения схемы I и схемы II
следует осуществлять по времени, затрачиваемом на ввод команды.
237
С учетом сделанного предположения выражения (9.4.22) и
(9.4.25) примут вид:
n
t(ââ)
ïî
∑ M [Tý ] +M [TF ]
ñõ.I
i =1
=
n
∏
i =1
;
(9.4.26)
β1ý
n
t(ââ)
ïî
∑ M [Tí ] +M [TΨ ]
ñõ.II
i =1
=
n
∏
i =1
.
(9.4.27)
β1í
Определяющими параметрами в выражениях (9.4.26) и
(9.4.27)
являются вероятность безошибочного выполнения
операции bн1, время, затрачиваемое на операцию Tн, число нажатий n, а также качество самоконтроля ( K11, K00 ), время, за-
100
90
Т, с
TII(2)
80
TI(2)
TII(1)
70
60
50
40
TI(1)
30
20
10
0
0
2
4
6
8
10
12
n
14
N
Tн
Tк
bн1
K11
1
0,4
0,4
0,7
0,7
2
0,4
2,0
0,9
9,0
Рис. 9.16. Время ввода команды как функция n
238
240 T, c
220
200
180
160
140
120
100
80
60
40
20
0
0 1
TII(2)
TII(1)
TI(2)
TI(1)
n
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13
N
Tн
Tк
bн1
K11
1
0,8
0,4
0,7
0,9
2
0,8
2,0
0,7
0,9
Рис. 9.17. Время ввода команды как функция n
100
T, c
90
TI(1)
80
70
60
50
TII(2)
40
30
20
10
0
TII(1)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
TI(2)
n
10 11 12 13
N
Tн
Tк
bн1
K11
1
0,4
0,4
0,9
0,7
2
0,4
2,0
0,9
0,7
Рис. 9.18. Время ввода команды как функция n
239
70
T, c
60
T I (2)
50
T II (2)
40
30
T II (1)
20
T I (1)
10
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
n
10 11 12 13
9
N
Tн
Tк
bн1
K11
1
0,4
0,4
0,9
0,9
2
0,4
2,0
0,9
0,9
Рис. 9.19. Время ввода команды как функция n
100
T, c
90
T I (2)
80
70
60
T II (2)
50
40
30
T II (1)
20
T I (1)
10
n
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13
N
Tн
Tк
bн1
K11
1
0,8
0,4
0,9
0,7
2
0,8
2,0
0,9
0,7
Рис. 9.20. Время ввода команды как функция n
240
80
T, c
70
60
T II (2)
50
T I (2)
40
T II (1)
30
20
T I (1)
10
n
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13
N
Tн
Tк
bн1
K11
1
0,8
0,4
0,9
0,9
2
0,8
2,0
0,9
0,9
Рис. 9.21. Время ввода команды как функция n
220
T, c
200
TII (2)
180
160
TII (1)
140
120
100
80
TI(1)
60
TI(2)
40
20
n
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13
N
Tн
Tк
bн1
K11
1
0,8
0,4
0,9
0,9
2
0,8
2,0
0,9
0,9
Рис. 9.22. Время ввода команды как функция n
241
220
T, c
200
180
160
140
TII (1)
120
TI(2)
100
TI(1)
80
60
TII (2)
40
20
n
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13
N
Tн
Tк
bн1
K11
1
0,8
0,4
0,7
0,7
2
0,8
2,0
0,7
0,7
Рис. 9.23. Время ввода команды как функция n
трачиваемое на самоконтроль Tк, время контроля ÒF и ÒΨ . На
рис. 9.16–9.23 представлены графики зависимости математического ожидания времени ввода команды по схемам I и II от
требуемого числа нажатий при различных типовых значениях
β1í ,Òí и типовых параметрах контроля (Tнi= Tн, Tкi= Tк). Из
графиков видно, что при числе нажатий n меньше некоторого
критического (nкр) преимуществом обладает схема II.
f (n) для схем I и
Анализ соответствующих графиков t(â)
ïî =
II (на рисунках использованы обозначения TI и TII), при конкретных значениях Tн, Tк, bн1 и K11 позволяет подойти к выбору схемы и интерфейсу ввода команд по результатам сравнения n и nкр. Может оказаться, что величина (точка пересечения
графиков ÒI = f (n) и ÒII = f (n) ) лежит за пределами возможных
значений n т. е. nêð > nmax . В том случае, если вероятность пра-
{
242
}
вильного самоконтроля невелика (K11=0,7), схема II обладает
явным преимуществом (рис. 9.18). При увеличении K11 до 0,9
при тех же параметрах Tн, Tк, bн1 и при n>7 схема I становится
предпочтительнее (рис. 9.19). В принципе схема ввода может
быть выбрана неодинаковой для различных команд ( ni ≠ nj ).
В том случае, если при синтезе интерфейса ООП ТМК радиолокационного контроля в целях унификации и упрощения подготовки ООП необходимо придерживаться единой схемы ввода
для всех команд, следует определить средневзвешенное число
нажатий
nñâ=
∑ αini , (9.4.28)
i
ni – число нажатий, необходимое для ввода i-й команды;
где
α i – весовой коэффициент, учитывающий частоту подачи i-й
команды ∑ α i =
1.
i
Выбор схемы в этом случае следует осуществлять по результатам сравнения n и nкр. В случае, когда K11 ≈ 1 и K 00 ≈ 1
(«идеальный» самоконтроль») и Tнi= Tн, Tкi= Tк можно получить простые выражения для TI, TII и nкр
T +Ò
=
TI n í 1 ê + TF ;
βí
TII =
nTí + ÒQ
(β1í )n
.
(9.4.29)
(9.4.30)
Проанализируем TI и TII как функции от n: ÒI = fI (n) и
ÒII = fII (n) . Очевидно, что эти функции монотонно-возрастающие, причем fI (n) – линейная функция. В случае, если
ÒQ < Tê + β1íÒF функции fI (n) и fII (n) пересекаются при достаточно больших n (точка пересечения nкр). Очевидно, что при
n < nкр эффективней схема II, при n > nкр – схема I. При n= nкр
обе схемы эквивалентны в смысле временных затрат на ввод коn
Tê , тогда приравняв соотношения
манды. Положим Ò=
F T=
Q
2
9.4.29) и (9.4.30) можно получить выражение для nкр
243
20
n кр
4
15
10
3
5
0
2
1
0
N
1
bн
2
4
6
8
k
12
10
1
2
3
4
0,7
0,8
0,9
0,95
Рис. 9.24. Критическое значение числа нажатий
nêð (Tí + ÒE )
β1í
nêð
nêðTí +
ÒE )
+
.
Òê = 2
n
2
(β1í ) êð
nêð
Откуда
ln
nêð =
Tí + 0,5Òê
Tí + Òê (1 + 0,5β1í )
ln β1í
.
(9.4.31)
Вводя коэффициент k = Tê / Òí , получим
nêð = 1 +
ln(1 + 0,5k) − ln(1 + k(1 + 0,5β1í ))
ln β1í
.
(9.4.31)
График зависимости nêð = f (k) для различных значений bн1
представлен на рис. 9.24. Как следует из графика при bн1 достаточно близких к единице, схема II обладает преимуществом при
любых значениях Tк и Tн.
244
1,0
β = P2(1)
β4
0,9
β3
0,8
β2
0,7
β1
0,6
0,5
n
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13
N
1
2
3
4
Q11=F11
0,8
0,9
0,95
0,99
Рис. 9.25. Безошибочность ввода команды (bн1 =0,9; Tн =0,4 с;
Tк =2 с; K11 = K00 =0,9; TQ = TF)
β = P2(1)
1,0
0,9
β4
0,8
0,7
0,6
0,5
β3
0,4
0,3
0,2
β1
0,1
0,0
β2
n
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13
N
1
2
3
4
Q11=F11
0,8
0,9
0,95
0,99
Рис. 9.26. Безошибочность ввода команды (bн1 = 0,7; Tн = 0,4 с;
Tк = 2 с; K11 = K00 = 0,9; TQ = TF)
245
В случае «несовершенства» завершающего контроля, т. е.
когда Q11 ≠ 1, F11 ≠ 1 , Q00 ≠ 1 , F 00 ≠ 1 , при выборе схемы ввода команды, помимо времени ввода, необходимо учитывать соответствующие показатели безошибочности ввода команды:
вероятности P2(I) и P2(II) . На рис. 9.25 и 9.26 приведены графики зависимости P2(I) и P2(II) от числа нажатий n для различных значении Q11=F11 изменяющихся в диапазоне 0,8–0,99
при K11= K00=0,9, bн1 =0,7 (рис. 9.26) и bн1 =0,9 (рис. 9.25). Из
графиков видно, что при bн1=0,7 схема II обладает низкими по11
казателями безошибочности при Q=
0,8 − 0,95 и только при
( II )
11
Q = 0,99 и n<7 величина P2 > 0,9 При bн1=0,9 показатели
.
безошибочности ввода команд по схеме II могут оказаться приемлемыми при Q11 > 0,95 .
На рис. 9.27–9.32 приведены графики зависимости среднего
времени ввода команды от числа нажатий n при различных значениях Q11 и F11. Из анализа этих графиков можно сделать вывод о том, что время ввода команды в большей степени зависит
от bн1 – вероятности правильного нажатия и отработки клави-
100
T, c
90
80
TI
70
60
50
40
T II
30
20
10
n
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13
Рис. 9.27. Среднее время ввода команд
(Tн = 0,4 с; Tк = 2 с; bн1 = 0,7;
K11 = K00 = 0,9)
246
100
90
Т, с
80
TII(1)
70
60
TI(1) ≅TI(2)
50
40
TII(2)
30
20
10
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13
n
Рис. 9.28. Среднее время ввода команд
(Tн = 0,4 с; Tк = 2 с; bн1 = 0,7;
11
11
11
11
F=
0,99 )
F=
0,95; Q=
K11 = K00 = 0,9; Q=
2
2
1
1
60
T, c
50
40
T I (2)
30
T II (2)
T II (1)
20
10
0
T I (1)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
n
10 11 12 13
N
Tн
Tк
bн1
Q11
1
0,8
0,4
0,9
0,8
2
2,0
0,4
0,9
0,8
Рис. 9.29. Среднее время ввода команд
247
60
T, c
50
40
TII (2)
30
TI(2)
TII (1)
20
10
0
TI(1)
n
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13
N
Tн
Tк
bн1
Q11
1
0,4
0,4
0,9
0,9
2
2,0
0,4
0,9
0,9
Рис. 9.30. Среднее время ввода команд
60
T, c
TI (2)
50
40
TII (2)
30
TII (1)
20
10
TI (1)
n
0
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10 11 12 13
N
Tн
Tк
bн1
Q11
1
0,4
0,4
0,9
0,95
2
2,0
0,4
0,9
0,95
Рис. 9.31. Среднее время ввода команд
248
60
T, c
TI(2)
50
40
TII (2)
30
TII (1)
20
10
0
TI(1)
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
n
10 11 12 13
N
Tн
Tк
bн1
Q11
1
0,4
0,4
0,9
0,99
2
2,0
0,4
0,9
0,99
Рис. 9.32. Среднее время ввода команд
Nла
40
30
P > 0,9
20
10
P > 0,98
0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415
nн(Тн)
Рис. 9.33. Зависимость интегральной численности
сопровождаемых бортов от пооперационного интерфейса
249
ши, чем от Q11 – вероятности правильного контроля. При выборе
схемы ввода команды существенным может оказаться значение
любого параметра ( Òí , Òê , TF , TQ , β1í , K11, K00 , Q11, Q00 ),
предлагаемая методика расчета времени ввода команды и использование дополнительных оценок Pt и t позволяет численно обосновать правильный выбор интерфейса ввода команд.
На рис. 9.33 представлены результаты экспериментальных
исследований по оценке функциональной зависимости пооперационного интерфейса ввода команд управления в ТМК радиолокационного контроля от числа имитируемых ЛА, находящихся в зоне ответственности соответствующего лица ООП. Интегральной характеристикой интерфейса ввода было выбрано
число нажатий nн, необходимое для ввода команды управления.
На рис. 9.33 показаны функциональные зависимости Nла=f (nн)
для двух интегральных значений вероятности правильного ввода команд Ри=0,9, Ри=0,98. Фактор обученности ООП не учитывался, для получения экспертных оценок участвовал подготовленный персонал высокого уровня квалификации.
Представленные графоаеалитические исследования позволяют разрабатывать научно обоснованные интерфейсы работы
оперативно-обслуживающего персонала с учетом требований
к показателю А4, характеризующего функцональнную надежность.
250
ГЛАВА 10
АРХИТЕКТУРА
ТРЕНАЖЕРНО-МОДЕЛИРУЮЩИХ
КОМПЛЕКСОВ
РАДИОЛОКАЦИОННОГО КОНТРОЛЯ
ВОЗДУШНОГО ПРОСТРАНСТВА
10.1. Структура комплексного системного тренажера
диспетчерского состава гражданской авиации
как имитационная модель управляемой
радиолокационной воздушной обстановки
Структура КСТ должна строго соответствовать организационной структуре моделируемого района ОВД, при этом в соответствии с Федеральными авиационными правилами (ФАП)
количество диспетчерских пунктов секторов и рабочих мест
в структуре органа ОВД определяется с учетом обеспечения
приемлемого уровня безопасности полетов при ОВД [1, 29, 46,
48]. По своей архитектуре перспективные КСТ создаются как
открытые модульные информационные системы, построенные
на базе локальной вычислительной сети, с распределенной
структурой обработки информации. Структура современных
КСТ реализуется на следующих основных технических и организационных принципах [36, 37, 45]:
– модульность построения;
– открытость архитектуры;
– конструктивная универсальность;
– расширяемость структуры в зависимости от требований
потребителя;
– инвариантность конфигурации, возможность изменения
функционального назначения модулей;
– высокий уровень адекватности моделирования воздушной
обстановки и радиотехнических средств обеспечения;
251
Подсистема обучения
M
N
1
1
АРМ-Д РЛК
АРМ-Д ПК
L
K
1
1
АРМ-Д АКДП
АРМ-Д П
ЛВС
КЛВС
N
1
АРМ-ПО
АРМ-РТ
АСО КАО
АРМ-СА/ТУК
СОРПИ СГВО
Подсистема
моделирования и оценки
Рис. 10.1. Структура и архитектура КСТ
– высокая степень автоматизации функций оперативно-обслуживающего персонала.
Функционально КТ состоит из двух основных подсистем:
подсистемы обучения и подсистемы моделирования и оценки.
Архитектура КСТ представлена на рис. 10.1. Подсистема обучения представляет собой четыре группы наборов универсальных
автоматизированных рабочих мест тренирующихся диспетчеров (АРМ-Д):
– АРМ-Д радиолокационного контроля (РЛК) 1…..N;
– АРМ-Д процедурного контроля (ПК) 1…..М;
252
– АРМ-Д планирования 1…..L;
– АРМ-Д визуального контроля (ВК) 1…..K (диспетчера
старта, руления).
Подсистема моделирования и оценки включает в свой состав:
– АРМ-ПО 1…..K;
– АРМ-РТ;
– АРМ-СА/ТУК (возможно совмещенное или раздельное
построение АРМ системного администратора и технического
управления и контроля в зависимости от сложности КСТ по составу).
Все АРМ КСТ объединяются с помощью коммутатора локальной вычислительной сети (КЛВС) в единую локальную вычислительную сеть (ЛВС). Качественный набор АРМ-Д определяется набором тактико-технических требований, предъявляемых к конкретной модификации тренажера. Количественный
состав АРМ (N,M,L,K) определяется структурой моделируемого
воздушного пространства и решаемыми КСТ функциональными задачами. С АРМ-РТ производится запуск автоматизированной системы обучения (АСО) и обеспечивается вывод результатов функционирования комплекса автоматизированной оценки (КАО) обучаемых. КСТ, представленный на универсальной
структуре рис. 10.1, функционирует в следующих основных
режимах:
– подготовительный;
– исполнительный;
– заключительный.
В подготовительном режиме оперативно-обслуживающим
персоналом выполняется предварительная подготовка упражнений, которые будут проигрываться в исполнительном режиме в реальном масштабе времени. Выбирается из библиотеки
структур необходимая структура воздушной зоны (если необходимо создается новая модель заданной структуры воздушной
зоны), привязанная к моделируемому аэродрому. Подготовленное упражнение апробируется в ускоренном масштабе времени.
Упражнения готовятся в соответствии с учебным планом организации подготовки диспетчерского состава. В исполнительном режиме производится проигрыш упражнений, выбранных
из библиотеки упражнений, в соответствии с планом проведения учебных занятий в реальном масштабе времени. В процессе
253
тренажа функционирует комплекс автоматизированной оценки тренирующихся диспетчеров. В заключительном режиме
производится разбор тренажа. Производится вызов таблицы
оценок, полученных каждым участником тренажа, могут быть
вызваны индивидуальные таблицы неправильных или нерациональных действий конкретного обучаемого. При этом обеспечивается при необходимости воспроизведение фрагментов
упражнения с любого выбранного момента времени, возможна
остановка воспроизведения и его повторный пуск. Во время воспроизведения могут подаваться правильные команды взамен
неправильных и наблюдаться последствия их отработки.
10.2. Конфигурирование структуры тренажерных модулей
комплексно-системных тренажеров
диспетчерского состава
В представленной на рис. 10.1 структуре КСТ обеспечивается возможность конфигурирования тренажерных модулей,
которые состоят из АРМ-Д и АРМ-ПО. Общее количество рабочих мест и сочетание количества АРМ-Д и АРМ-ПО в каждом
модуле должно быть произвольное. Под тренажерным модулем
понимается сегмент сети, работающий автономно по отдельному сценарию тренажа, и при этом обеспечивается проигрыш
независимого упражнения. Модули конфигурируются под
структуру моделируемого воздушного пространства следующим образом. В состав модулей включаются АРМ-Д и АРМ-ПО,
минимальный состав модуля – один АРМ-ПО и один АРМ-Д.
В составе модуля количество рабочих мест может наращиваться по одному, при этом сочетание количества АРМ-Д и АРМ-ПО
является произвольным. Таким образом, обеспечивается создание конфигураций, когда один АРМ-Д функционирует с несколькими АРМ-ПО при проигрышах сложных упражнений, и,
наоборот, несколько АРМ-Д функционируют с одним АРМ-ПО
при проигрышах простых упражнений. При этом обеспечивается организация одновременных тренировок нескольких групп
обучаемых в режиме раздельных групповых занятий. При
этом каждый отдельный модуль работает автономно по своему
сценарию тренажа и не влияет на работу других модулей. Выполнение этого требования значительно расширяет учебно-ме254
тодические возможности КСТ. При наличии функции такого
конфигурирования обеспечивается возможность тренировки
диспетчеров районных и аэродромных центров УВД (района,
подхода, круга, посадки, старта, руления) с организацией тренировки диспетчеров как автономно по секторам (индивидуально), так и комплексно, одновременно связанной совокупностью
диспетчеров указанных секторов УВД. Запуск и конфигурирование тренажерных модулей осуществляется с АРМ-РТ помощью специальных диалоговых панелей «Запуска» и «Конфигурирования». При запуске модуля происходит обращение к базе
данных подготовленных ранее сценариев упражнений. Руководитель тренажа выбирает необходимый сценарий и назначает
сектора управления и типы рабочих мест для каждого рабочего
места, включаемого в данный модуль. После окончания процесса запуска и конфигурирования модуль переходит в рабочий
режим тренажа. В течение всей работы тренажерного модуля
на мониторе руководителя тренажа отображается контрольная
информация о состоянии рабочих мест. Руководитель тренажа
имеет возможность отобразить на своем мониторе текущее состояние индикатора воздушной обстановки (наземной обстановки на аэродроме в плане), текущее состояние окон стандартной
фразеологии и согласования со смежными пунктами любого
инструктора, участвующего в тренаже. Руководитель тренажа
имеет возможность вызвать на экран справочные окна: окно метеорологической обстановки, списки активных и буферных ВС,
текущие параметры ВС.
При запуске нескольких тренажерных модулей, информация отображается в нескольких диалоговых окнах. Руководитель тренажа имеет возможность просматривать необходимую
информацию по своему выбору для осуществления контроля
хода каждого запущенного упражнения. Интерфейс конфигурирования и управления тренажерного комплекса предусматривает:
– выбор упражнения для проведения тренировки из библиотеки упражнений, каждое из которых предназначено для определенных целей тренировки и описывает конкретную воздушную зону с указанием плановой таблицы полётов;
– выбор зоны управления, при этом отображается список зон
управления (зон ответственности), который был подготовлен
255
при описании воздушной зоны; эта возможность используется
при отладке подготовленного упражнения;
– выбор опций, позволяющих настроить параметры работы
тренажерного комплекса;
– настройка цветов экрана АРМ-ПО: выбор цветов для вывода меню,
докладов, сообщений, текущих параметров, ВС под управлением и находящихся в смежной зоне и т.п.;
– выбор режимов упражнения: позволяет выбрать ручной
(для возможности управления каждым ВС) или автоматический
(используемый для отладки вновь созданного упражнения, когда каждое ВС выполняет описанную в плане траекторию;
– выбор режима подыгрыша за отсутствующую смежную зону управления (когда ВС появляется за некоторое время до границы зоны управления), либо отсутствие подыгрыша;
– запуск комплекса;
– запрос справки: позволяет получить информацию о работе
с программным комплексом (запуск комплекса, способы подач
команд управления);
– выход: завершает работу комплекса.
10.3. Структурная организация модулей
в комплексно-системных тренажерах
Специальное программное обеспечение (СПО) КСТ состоит
из двух основных комплексов:
– СПО подсистемы обучения;
– СПО подсистемы моделирования и оценки.
Принцип построения подсистемы обучения основан на использовании аппаратно-программных средств моделируемой системы
УВД. При этом обеспечивается полная адекватность реализации
процессов УВД в КСТ. СПО подсистемы моделирования и оценки
предназначено для решения следующих основных задач:
– конфигурирования рабочих мест для нескольких тренажерных модулей;
– соблюдения единого времени проведения упражнения для
всех объектов одного тренажерного модуля;
– моделирования движения различных типов ВС в соответствии с их тактико-техническими и аэродинамическими характеристиками;
256
– моделирования аэродромной визуальной обстановки;
– моделирование наземной тактической обстановки;
– имитации особых случаев и аварийных ситуаций;
– формирования данных мульти радарной обработки информации имитируемых РЛС и передача ее в СОРПИ;
– имитации информации о пеленге;
– имитации метеоданных и выдачи данной информации
в АРМ-Д в инструментальной форме;
– формирования, коррекции и передачи плановой информации обучаемому диспетчеру;
– реализации окна воздушной обстановки на рабочем месте
ПО (инструктора) с интерфейсом, аналогичным интерфейсу обучаемого диспетчера;
– записи, воспроизведения и восстановления хода упражнения синхронно с речевой информацией ПО и обучаемого диспетчера;
– регистрации параметров УВД, обеспечивающих средства
объективного контроля действий диспетчеров в процессе тренировки;
– обеспечения работы СПО моделирования и оценки в реальном и ускоренном масштабе времени с возможностью кратковременной остановки;
– подготовки любой заданной структуры воздушного пространства и создания, коррекции и хранения плановой информации, используемой в упражнении;
– реализации, хранения библиотеки упражнений, резервного копирования и возможности восстановления.
Входной информацией в процессе проведения сценария являются:
– информационная база упражнения, построенная на основе
сценария тренировки;
– команды, вводимые с пультов ПО (инструкторов);
– сообщения, получаемые по локальной сети от АРМ-Д, руководителя обучения и администратора системы.
Под информационной базой упражнения понимается совокупность данных о структуре воздушной зоны и наземной тактической обстановке, плановые задания имитируемым ВС, метеорологическая обстановка, параметры ВС, параметры РЛС,
элементы графической информации. Каждое упражнение име257
ет свое имя, и из готовых упражнений создается библиотека
упражнений. СПО подсистемы моделирования и оценки включает в свой состав:
– модели воздушной и наземной обстановки;
– модели радиотехнических, светотехнических средств обеспечения полетов;
– комплекс моделирования плановой информации;
– программный комплекс управления и конфигурирования;
– комплекс документирования и воспроизведения;
– комплекс подготовки упражнений;
– комплекс автоматизированной оценки.
Модель воздушной обстановки содержит:
– модель движения ВС;
– модель аварийных ситуаций;
– модель метеоусловий;
– программный комплекс автоматического формирования
траекторий подвижных объектов по летному полю;
– модель визуальной аэродромной обстановки;
– модель неисправностей РТО обеспечения полетов.
Комплекс подготовки упражнений содержит:
– комплекс создания структуры зоны;
– комплекс формирования упражнений;
– комплекс создания и корректировки планов полетов.
Комплекс автоматизированной оценки включает в свой состав следующие программные средства:
– сбора и оценки информации в процессе учения;
– определения конфликтов ВС;
– обработки и документирования результатов учений.
10.4. Тренажерно-моделирующий комплексы лиц групп
руководства полетами
10.4.1. Тренажерно-моделирующий комплекс групп
руководства полетами как имитационная модель
управляемой воздушной обстановки
Аналитический анализ структур организации построения
тренажерных комплексов различных систем управления и технологий, используемых при этом, приводит к выводу, что син258
тез ТМК радиолокационного контроля воздушного пространства специалистов управления авиацией на базе имитационного моделирования позволяет наиболее полно промоделировать
структурно-функциональные связи, характерные для систем
управления авиацией [73, 81, 132, 137]. Структура ТМК имеет
ряд характерных особенностей, которые определяются спецификой задач по УВД. При синтезе ТМК его структура должна
строго соответствовать организационной структуре моделируемого района воздушного пространства. При этом в соответствии
с Федеральными авиационными правилами (ФАП) количество
секторов управления и соответственно состав рабочих мест
ЛГРП определяется в соответствии с руководствами по проведению полетов на заданном аэродроме, полигоне, в зоне. В гражданской авиации количество диспетчерских пунктов секторов управления и, соответственно, рабочих мест в структуре
органа ОВД определяется с учетом обеспечения приемлемого
уровня безопасности полетов при ОВД [1, 2, 53]. Архитектура
перспективных ТМК позиционируется как открытая модульная информационная система, построенная на базе локальной
вычислительной сети, с распределенной структурой обработки
информации с количеством зон управления, соответствующим
моделируемому району воздушного пространства заданного
аэродрома. Структура перспективных ТМК должна реализовываться на базе следующих системных и технических концепциях [69, 134]:
– модульность построения;
– открытость архитектуры;
– конструктивная универсальность;
– расширяемость структуры в зависимости от требований
потребителя;
– инвариантность конфигурации, возможность изменения
функционального назначения модулей;
– высокий уровень адекватности моделирования воздушной
обстановки и радиотехнических средств обеспечения;
– высокая степень автоматизации функций оперативно-обслуживающего персонала.
Функционально ТМК состоит из двух основных подсистем:
подсистемы обучения (учебного КП) и подсистемы моделирования и оценки. Архитектура ТМК представлена на рис. 10.2.
259
Подсистема обучения представляет собой четыре группы наборов автоматизированных рабочих мест тренирующихся лиц
ГРП, которые могут быть реализованы в виде реального пультового оборудования или на универсальных пультах на базе LCD
мониторов в зависимости от варианта исполнения. В стандартном варианте исполнения учебное КП должно содержать:
– РМ РП – рабочее место руководителя полетов;
– РМ РЗП – рабочее место руководителя зоны посадки;
– РМ РБЗ – рабочее место руководителя ближней зоны;
– РМ ОБУ – рабочие места офицеров управления (1…N).
Подсистема моделирования и оценки включает в свой состав:
– АРМ-ПО – автоматизированные рабочие места пилотовоператоров (1…..L);
– АРМ-РТ – автоматизированное рабочее место руководителя тренажа;
– АРМ-ТУК – автоматизированное рабочее место технического управления и контроля.
Решение функциональных задач ТМК ЛГРП обеспечивается наличием в подсистеме моделирования набора баз данных и
функциональных моделей:
– модель учебного театра воздушной обстановки (ТВД),
структуры воздушного пространства;
– модель воздушной обстановки (ВО);
– модель наземной тактической обстановки (НТО);
– модель радиолокационных средств (РТС) обеспечения полетов;
– модель метеорологической обстановки;
– модель плановой информации.
Комплекс автоматизированной оценки (КАО), показанный на рис. 10.2, входящий в подсистему обучения, описан
в ряде работ, например, [97, 119, 133, 138]. Подсистемы объединяются в единую локальную вычислительную сеть (ЛВС).
Качественный набор РМ лиц ГРП определяется набором тактико-технических требований, предъявляемых к конкретной
модификации ТМК. Количественный состав АРМ-ППО определяется структурой моделируемого воздушного пространства, количеством зон управления и решаемыми ТМК функциональными задачами. С АРМ-РТ производится контроль и
управление тренажом, а также вывод результатов функциони260
ТМК ЛГРП
ПОДСИСТЕМА ОБУЧЕНИЯ
ПОДСИСТЕМА
МОДЕЛИРОВАНИЯ
УЧЕБНОЕ КП
АРМ-ПО L
РМ-ОБУ N
РМ-ОБУ 1
АРМ-ПО 1
РМ-БЗ
РМ-РСП
Базы данных ТМК
РМ-РП
Модель учебного
ТВД
Модель ВО
Модель НТО
Модель РТС
Модель МЕТЕО
АРМ-РТ
Модель ПИ
КАО
АРМ-ТУК
ЛВС
Рис. 10.2. Структура ТМК ЛГРП как имитационная модель
управляемой радиолокационной воздушной обстановки
261
рования комплекса автоматизированной оценки (КАО) обучаемых. Перспективный ТМК, представленный на универсальной структуре рис. 10.2, функционирует в следующих основных режимах:
– подготовительный;
– исполнительный;
– заключительный.
В подготовительном режиме оперативно-обслуживающим
персоналом выполняется предварительная подготовка упражнений, которые будут проигрываться в исполнительном режиме в реальном масштабе времени. Выбирается из библиотеки
структур необходимая структура воздушной зоны (если необходимо создается новая модель заданной структуры воздушной зоны), привязанная к моделируемому аэродрому. Подготовленное упражнение апробируется в ускоренном масштабе
времени. Упражнения готовятся в соответствии с учебным
планом организации подготовки лиц ГРП на основе базы данных ТМК. В исполнительном режиме производится проигрыш
упражнений, выбранных из библиотеки упражнений, в соответствии с планом проведения учебных занятий в реальном
масштабе времени. В процессе тренажа функционирует комплекс автоматизированной оценки тренирующихся лиц ГРП.
В заключительном режиме производится разбор тренажа.
Производится вызов таблицы оценок, полученных каждым
участником тренажа.
10.4.2. Тренажерно-моделирующий комплекс
как имитационная модель для двухсторонней
подготовки специалистов управления авиацией
Анализ методологии подготовки специалистов управления
авиацией] показывает, что для отработки учебных действий необходимы структуры ТМК, позволяющие моделировать решение задач в условиях критических ситуаций [29, 68, 97, 134,
135]. Наиболее реализуемый способ моделирования этих условий – это построение ТМК на базе имитационного моделирования функционирования двух командных пунктов управления
воздушными судами. Структура синтеза ТМК для двухсторонней подготовки лиц ГРП на базе имитационного моделирования
262
ПОДСИСТЕМА МОДЕЛИРОВАНИЯ
Модель
учебного ТВД
АРМ-ПО
АРМ-ПО
Базы данных ТМК
Модель ВО
АРМ-ПО
АРМ-ПО
Модель НТО
Модель РТС
Модель МЕТЕО
АРМ-ТУК
Модель ПИ
ЛВС
ПОДСИСТЕМА ОБУЧЕНИЯ
УЧЕБНОЕ КП
УЧЕБНОЕ КП
АРМ-РТ
КАО
Рис. 10.3. Структура ТМК для двухсторонней подготовки лиц ГРП
на базе имитационного моделирования ТВД с двумя КП
ТВД с двумя КП представлена на рис. 10.3. Реализация ТМК
двухсторонней подготовки лиц ГРП обеспечивает решение следующих основных задач:
– отработка тактических задач при проведении учений по ведению действий по управлению авиацией в составе регионального центра, двух региональных центров, а также в условиях
полетов международных воздушных судов;
263
– отработка глазомерного управления с использованием каналов радиосвязи «земля-воздух», и информации от первичных
радиовысотомеров с учетом параметров бортовых радиосистем;
– отработка навыков управления летными экипажами при
посадке на запасные аэродромы;
– тренировка в управлении воздушными судами при воздействии индустриальных помех и при наличии засветок от кучево-дождевой облачности;
– формирование навыков работы с основными заданными
типами радиолокационных станций, средствами отображения
информации, органами управления, размещенными на штатных рабочих местах дисетчеров управления авиацией;
– отработка навыков руководства полетами в установленных
зонах ответственности в соответствии с инструкциями по производству полетов на конкретных аэродромах, в зонах;
– тренировка диспетчерского состава в определении текущих и потенциальных конфликтных ситуаций, обеспечении
безопасности полетов, принятии своевременных решений;
– отработка навыков по взаимодействию между расчетами
командного пункта смежных зон управления;
– отработка действий диспетчеров при отказах радиотехнических средств обеспечения полетов и при воздействии факторов, ограничивающих возможности средств радиосвязи;
– отработка навыков действий лиц ГРП в аварийных, нештатных ситуациях и при особых случаях в полете.
Общее количество рабочих мест и сочетание количества РМ
и АРМ-ПО в подсистемах должно быть произвольное. Каждому
РМ должны соответствовать один или несколько АРМ-ПО и наоборот.
Подобные конфигурации образуют тренажерный модуль.
Каждый тренажерный модуль находится в соответствии со
своей зоной управления воздушной обстановкой. Модули
конфигурируются под структуру моделируемого воздушного
пространства. Минимальный состав модуля – один АРМ-ПО
и одно РМ ЛГРП. В составе модуля количество рабочих мест
может наращиваться по одному, при этом сочетание количества РМ ЛГРП и АРМ-ПО является произвольным. Таким образом, обеспечивается создание конфигураций, когда одно РМ
ЛГРП функционирует с несколькими АРМ-ПО при проигры264
шах сложных упражнений, и, наоборот, несколько РМ ЛГРП
функционируют с одним АРМ-ПО при проигрышах простых
упражнений. При этом обеспечивается организация одновременных тренировок нескольких групп обучаемых в режиме
раздельных групповых занятий. При этом каждый отдельный модуль работает автономно по своему сценарию тренажа и не влияет на работу других модулей. Выполнение этого
требования значительно расширяет учебно-методические возможности ТМК. При наличии функции такого конфигурирования обеспечивается возможность тренировки лиц ГРП как
автономно по секторам (индивидуально), так и комплексно,
одновременно связанной совокупностью ЛГРП заданных зон
управления. Запуск и конфигурирование тренажерных модулей должно осуществляется с АРМ-РТ. При запуске модуля
происходит обращение к базе данных подготовленных ранее
сценариев упражнений. Руководитель тренажа выбирает необходимый сценарий и назначает сектора управления и типы
рабочих мест для каждого рабочего места, включаемого в данный модуль. После окончания процесса запуска и конфигурирования модуль переходит в рабочий режим тренажа. В течение всей работы тренажерного модуля на мониторе руководителя тренажа отображается контрольная информация о состоянии рабочих мест. Руководитель тренажа имеет возможность
отобразить на своем мониторе текущее состояние индикатора
воздушной обстановки (наземной обстановки на аэродроме
в плане), текущее состояние окон стандартной фразеологии
и согласования со смежными пунктами любого инструктора,
участвующего в тренаже. Руководитель тренажа имеет возможность вызвать на экран справочные окна: окно метеорологической обстановки, списки ЛА, текущие параметры ЛА.
При запуске нескольких тренажерных модулей, информация
отображается в нескольких диалоговых окнах. Руководитель
тренажа имеет возможность просматривать необходимую информацию по своему выбору для осуществления контроля хода каждого запущенного упражнения. Интерфейс конфигурирования и управления тренажерного комплекса должен предусматривать:
– выбор упражнения для проведения тренировки из библиотеки упражнений, каждое из которых предназначено для опре265
деленных целей тренировки и описывает конкретную воздушную зону с указанием плановой таблицы полётов;
– выбор зоны управления, при этом отображается список зон
управления (зон ответственности), который был подготовлен
при описании воздушной зоны. Эта возможность используется
при отладке подготовленного упражнения;
– выбор опций, позволяющих настроить параметры работы
ТМК;
– выбор режимов упражнения: позволяет выбрать ручной
(для возможности управления каждым ВС) или автоматический
(используемый для отладки вновь созданного упражнения, когда каждое ВС выполняет описанную в плане траекторию;
– выбор режима подыгрыша за отсутствующую смежную зону управления (когда ЛА появляется за некоторое время до границы зоны управления). Техническая реализация конфигурирования структур ТМК по представленной методологии может
быть аналогичной, показанной в работах [61, 63, 64].
10.4.3. Тренажерно-моделирующий комплекс
совместной подготовки лиц групп руководства полетами
и летных экипажей
Экспертный анализ методологии подготовки дипетчесрского
составаспециалистов в соответствии с КСП ГРП – 2005 показывает, что для отработки практических навыков и действий необходимы структуры ТМК, которые позволяли моделировать
решение задач в условиях совместных действий диспетчерского состава и летных экипажей [31, 40, 52, 69]. Наиболее реализуемый способ моделирования условий совместной подготовки
диспетчеров и летных экипажей – это построение ТМК на базе
имитационного моделирования совместного функционирования подсистемы ТМК ГРП и подсистемы комплексных тренажеров самолетов (КТС), в составе одного или нескольких тренажеров самолетов (ТС). Структура ТМК для совместной подготовки ЛГРП и ЛЭ базе имитационного моделирования показана
на рис. 10.4.
Функциональные возможности ТМК СУА позволяют производить отработку автономных действий по управлению полетами на основе моделируемой радиолокационной тактической
266
ТМК ЛГРП и ЛЭ
ПОДСИСТЕМА ОБУЧЕНИЯ
ПОДСИСТЕМА
МОДЕЛИРОВАНИЯ
УЧЕБНОЕ КП
АРМ-ПО L
РМ-ОБУ N
РМ-ОБУ 1
АРМ-ПО 1
РМ-БЗ
РМ-РСП
Базы данных ТМК
РМ-РП
Модель учебного
ТВД
Модель ВО
Модель НТО
Модель РТС
Модель МЕТЕО
АРМ-РТ
Модель ПИ
КАО
АРМ-ТУК
ЛВС
ЛВС
ТС
ТС
ПОДСИСТЕМА КТС
Рис. 10.4. Структура ТМК для совместной подготовки лиц ГРП
и ЛЭ на базе имитационного моделирования
267
обстановке, выдаваемой на средства отображения пультов тренирующихся, а по имитируемым каналам связи через пульты пилотов-операторов реализуются решения по управлению
полетами, имитируемыми ВС, что выражается в изменении
траекторий полета ЛА. Траектории полета ВС также могут меняться по командам инструктора тренажа. Функциональные
возможности авиационных тренажеров позволяют ЛЭ отрабатывать в автономном режиме технику пилотирования, отрабатывать команды в зоне управления полетами, подаваемыми инструктором тренажера. При этом в вычислительном комплексе
тренажера выполняется моделирование траекторий движения
ВС, имитация кабиной визуальной обстановки, обеспечивается
имитация приборов кабины тренажера и его органов управления, при воздействии на которые тренирующийся управляет
виртуальным полетом ЛА.
Создание условий для совместного синхронного функционирования моделей тренажеров ЛЭ и ЛГРП единой структуре
с единым тактическим информационным пространством позволяет достаточно экономным способом выйти на качественно
новый уровень индивидуальной профессиональной подготовки
ЛЭ и диспетчеров. Дает возможность отрабатывать тактические
схемы и приемы с учетом их функционального взаимодействия
при подготовке к проведению предстоящих полетов. Появляется инструмент для исследования и предварительной апробации
новых тактических схем и приемов [97, 98]. Идеология построения ТМК ЛГРП и ЛЭ определяется информационно-временным
взаимодействием подсистем моделирования и КТС и их интерфейсом обмена информацией. Информационно-временное взаимодействие определяется протоколом взаимодействия, который реализуется на базе ЛВС. Рассмотрим методологию синтеза
интерфейса обмена информацией подсистемы моделирования и
подсистемы КТС в ТМК ЛГРП и ЛЭ. Целесообразно выделить
два режима работы интерфейса:
– режим начальной загрузки;
– режим работы в реальном времени.
Обмен информацией между подсистемами ТМК ЛГРП и ЛЭ
выполняется с помощью пяти формуляров Ф0…Ф5. В режиме
начальной загрузки перед запуском тренажа в реальном времени из подсистемы моделирования формуляром Ф0 передают268
ся параметры конкретного упражнения, начальные условия.
Структура формуляра Ф0 является универсальной для всех ТС
и содержит:
– номер формуляра (Ф0);
– номер упражнения библиотеки упражнений ТМК (Nупр);
– время начала упражнения и время суток (Ту, Тс);
– координаты центра моделируемой зоны управления
(Xз,Zз);
– погодные условия: номер конфигурации имитируемой облачности (Nк) и координаты центра (Xоб, Yоб) нижняя и верхняя
граница облачности (Hно, Hво), количество слоев ветра (Kв), направление ветра по слоям ( ψ Â ) и скорости ветра по слоям (Vв)к;
– количество аэродромов в упражнении (Nа) и их координаты (Xа, Yа)N, магнитный курс посадки каждого из Nа аэродрома
( φïîñ );
– планы полетов упражнения.
В режиме работы в реальном масштабе времени с темпом не
реже 5 раз в секунду организуется двухсторонний обмен информацией о текущей воздушной обстановке. Обмен выполняется
файлами, запакованными в формуляры. Параметры имитируемой тактической обстановки, передаваемые из подсистемы моделирования содержатся в формуляре Ф1:
– номер формуляра (Ф1);
– тип объекта (Тоб);
– номер объекта (Nоб);
– признаки (Пр);
– координаты текущие объекта (Xоб, Zоб, Hоб);
– составляющие скорости объекта (Vx, Vz, Vн);
– курс объекта ( φîá ).
Информация об имитируемом ведомом, передаваемая из
подсистемы моделирования в формате Ф2 содержит:
– номер формуляра (Ф2);
– номер ведомого (Nвм);
– номер ведущего (Nвщ);
– координаты ведомого (Xвм, Zвм, Hвм);
– курс ведомого ( φÂÌ );
– скорость ведомого (Vвм);
– режим полета ведомого (РАвм): обзор, сопровождение, захват, срыв сопровождения;
269
– тип сообщения о ЛА (ТСЦ);
– координаты ЛА (Xц, Yц, Zц);
– курс ЛА (φц);
– скорость ЛА (Vц);
– режим полета ЛА (РАц).
В формуляре Ф3 передаются команды радио управления
(КРУ) имитируемой НАСУ из подсистемы моделирования с частотой обновления информации НАСУ:
– номер борта (Nла);
– курс заданный ( φçàä );
– скорость заданная (Vзад);
– высота заданная (Hзад);
– дальность до ЛА (Дц);
– скорость сближения (Vсб);
– скорость вертикальная (Vвер);
– азимут цели (Ац);
– угол места цели ( φÌ );
– координаты ЛА (Xц, Yц, Zц);
– скорость ЛА (Vцx, Vцz),
– разовые команды (Рк) (признак командной радиолинии
(КРУ), разворот (Р), дальность разовая (Др), накал (Hл), признак полусферы (Пат), признак форсажа (Ф), номер программы
набора высоты (ПРн).
Информация управления моделируемыми ЛА при необходимости может передаваться из подсистемы КТС в подсистему
моделирования в формате 4:
– номер формуляра (Ф4);
– номер ЛА ведомого (Nвм);
– номер ведущего (Nвщ);
– признак информации для ведомого (ПРвм);
– заданные координаты для ведомого (Xз вм, Zз вм, Hз вм);
– курс заданный ведомого ( φçâì );
– время выхода ведомого в заданную точку (Тзт);
– скорость ведомого (Vвм);
– тип сообщения о ЛА (ТСЦ);
– координаты ЛА (Xц, Zц, Hц);
– курс ЛА (φц);
– скорость ЛА (Vц).
270
Информация о текущем состоянии КС, передается в подсистему моделирования в формате Ф5:
– номер формуляра (Ф5);
– номер источника информации (Nис);
– координаты источники информации (Xис, Zис, Hис);
– скорость источника информации (Vис);
– курс источника информации ( φèñ );
– тангаж источника информации ( ψ èñ );
– крен источника информации ( γ èñ );
– остаток топлива (Gт);
– ресурс бортового комплекса (БК).
Запуск тренировочного упражнения в режиме реального
времени обеспечивается обменом формулярами Ф01 и Ф02.
В формуляре Ф01 подсистема моделирования выдает команду
Готовность» и переходит в режим ожидания. Подсистема КТС
в ответ выдает формуляр Ф02, в котором передается команда «Пуск» и значение текущего времени начала упражнения
в совместном режиме. Структурный анализ тренажерной подготовки, реализующих совместную подготовку летных экипажей и диспетчеров как в России, так и в зарубежных странах,
позволяет выделить два основных направления реализации:
создание тактических условий на базе реальной техники с реальными полетами и на базе тренажерных тактических обучающих систем [49, 50, 68]. Эти два основных направления
определяют и принципиальные противоречия. Первое направление связано с высокой стоимостью реализации. Поэтому
разработка оперативно-тактических задач в условиях реального пилотирования и управления боевыми действиями для
нашей страны весьма сложна. При отработке тактических задач на современных тактических тренажерах оказывает влияние психологический (мотивационный) фактор нереальности
полета.
Совершенствование, повышение адекватности тренажерных обучающих систем позволяет снизить требования к количеству последующих реальных полетов и, таким образом,
добиваться снижения уровня затрат на подготовку ЛЭ и
специалистов управления. Дальнейшее повышение эффективности как индивидуальной, так и, особенно, оперативно-тактической подготовки ЛЭ, приводит к идее создания
271
среды функционирования комплекса моделей воздушной и
наземной оперативно-тактической обстановки, работающей
синхронно с процессом выполнения реальных полетов одним
или несколькими ЛА, а в перспективе со смешанными тактическими группами ЛА, участвующими в учениях. В этой среде должны синхронно функционировать средства измерения,
передачи данных, контроля, анализа, регистрации и оценки
боевых действий.
Организация совместного функционирования набора моделей радиолокационных и навигационных систем, наземных
систем, летательных аппаратов, наземных средств обеспечения полетов синхронно с реальными полетами одного или
нескольких ЛА позволит найти то компромиссное решение
в развитии обучающей инфраструктуры авиации, которое может сочетать и экономические факторы и обеспечивать необходимый уровень организации оперативно-тактической подготовки с учетом фактора реального полета. Высший уровень
специальной совместной подготовки ЛГРП и ЛЭ может обеспечить тренажерный комплекс, совмещающий в своей структуре преимущества моделирования, учитывающий психологический фактор отработки задач в условиях реальных полетов,
экономический фактор и условия обеспечения безопасности
полетов. Основное требование к такому комплексу – виртуальному электронному полигону создание условий отработки задач управления, приближенных к реальным условиям за счет
средств имитационного моделирования и обеспечение возможности комплексной автоматизированной оценки результатов
ее выполнения в реальном масштабе времени (РМВ). Предлагаемая структура ТМК ЛГРП и ЛЭ ЛА (рис. 10.5) представляет собой конфигурацию совместного функционирования КТ
ЛГРП и ЛА.
Основное назначение такой системы – обучение, тренировка и проверка готовности личного состава к решению задач,
определенных рувоводствами по проведению полетов и возможностями авиационных комплексов реального ЛА в условиях заданного моделируемого ТВД. Технический результат
в части обеспечения адекватности совместных тренировок
ЛГРП и ЛЭ обеспечивается введением в состав структуры ТМК
канала передачи данных, обеспечивающего ввод моделируе272
ТМК ЛГРП и ЛЭ ЛА
ПОДСИСТЕМА ОБУЧЕНИЯ
ПОДСИСТЕМА
МОДЕЛИРОВАНИЯ
УЧЕБНОЕ КП
АРМ-ПО L
РМ-ОБУ N
РМ-ОБУ 1
АРМ-ПО 1
РМ-БЗ
РМ-РСП
Базы данных ТМК
РМ-РП
Модель учебного
ТВД
Модель ВО
Модель НТО
Модель РТС
Модель МЕТЕО
АРМ-РТ
Модель ПИ
КАО
АРМ-ТУК
ЛВС
Канал передачи данных
Блок адаптеров
БРЭО ЛА
Блок адаптеров
Блок адаптеров
БРЭО ЛА
БРЭО ЛА
ПОДСИСТЕМА ЛА
Рис. 10.5. Структура электронного полигона для совместной
подготовки лиц ГРП и ЛЭ на базе имитационного моделирования
и реальных полетов ЛА
273
мой информации о воздушной обстановке в бортовое радиоэлектронное оборудование. Комплексирование обеспечивается
блоком адаптеров, который выполняет ввод-вывод в различные системы бортового радиоэлектронного оборудования в реальном времени информации о воздушной обстановке с последующим отображением ее на приборах кабины ЛЭ.
В ТМК передается информация о текущем состоянии ЛА.
При этом, отработка тактических задач выполняется в условиях проведения реального полета на фоне сложной заданной
моделируемой воздушной тактической обстановки в условиях
моделируемой структуры воздушного пространства выбранного географического района. Это позволяет обеспечить тренировки ЛГРП и ЛЭ в условиях полностью адекватных реальному полету, исключается психологический фактор, имеющий
место при проведении наземных тренировок. Обеспечивается
возможность отрабатывать задачи взаимодействия между ЛЭ и
ЛГРП в условиях управления полетами в сложной тактической
обстановке, которая создается методом моделирования с одновременным выполнением реального полета. Основное назначение такой системы – обучение, тренировка и проверка готовности личного состава к решению задач управления полетами ЛА
с учетом возможностей авиационных комплексов реального ЛА
в условиях заданного моделируемого ТВД.
Предварительные расчеты на базе использования методик
определения технико-экономической эффективности показывают, что внедрение электронных полигонов типа ТМК для совместной подготовки лиц ГРП и ЛЭ на базе имитационного моделирования и реальных полетов ЛА обеспечит [50, 68]:
– увеличение показателя качества подготовки специалистов – в 1,3 раза;
– снижение налета экипажей при подготовки до заданного
уровня – в 2,5раза;
– снижение материальных затрат при подготовке до заданного уровня – в 2 раза;
– снижение аварийности входе ЛТП – на 35–40%.
Вложенные затраты на разработку электронного полигона
окупаются при подготовке:
– экипажей – через 1,1 года;
– специалистов управления авиации – через 2,9 года.
274
Таблица 10.1
Экспертные оценки относительных характеристик ТМК ЛГРП и ЛЭ
Показатели
Коэффициент тактического подобия
Среднее количество вылетов, необходимое для
подготовки экипажей
до заданного уровня
Количество вылетов для
подготовки экипажей
до заданного уровня
Относительное качество
подготовки на эл-ном
полигоне
Реальная
обстановка
Действующие авиабазы
Эл-ный
полигон
1,0
0,3
0,7
6,2
20,6
8,9
10
33
14
По уровню подготовки при одинаковом
количестве полетов –
1,66
По количеству полетов для достижения
уровня подготовки –
2,36
Результаты экспертных оценок относительных характеристик ТМК ЛГРП и ЛЭ ЛА представлены в табл. 10.1.
10.4.4. Тренажерно-моделирующий комплекс
совместной подготовки специалистов управления
и расчетов наземных автоматизированных
систем управления
Анализ методологии подготовки диспетчеров показывает,
что для отработки учебных действий с применением наземных
автоматизированных систем управления авиацией необходимы структуры ТМК, которые позволяли моделировать решение
задач по управлению ЛА в сложных условиях [64, 68, 97, 134,
135]. Структура имитационной модели управляемой воздушной обстановки, на базе которой реализуется ТМК ЛГРП, может быть использована для обеспечения специализированной
совместной подготовки диспетчеров и расчетов НАСУ. Структура ТМК для совместной подготовки ОБУ и расчета НАСУ на
базе имитационного моделирования представлена на рис. 10.6.
275
ТМК ОБУ и расчёта НАСУ
ПОДСИСТЕМА ОБУЧЕНИЯ
ПОДСИСТЕМА
МОДЕЛИРОВАНИЯ
УЧЕБНОЕ КП
АРМ-ПО L
РМ-ОБУ N
РМ-ОБУ 1
АРМ-ПО 1
РМ-БЗ
РМ-РСП
Базы данных ТМК
РМ-РП
Модель учебного
ТВД
Модель ВО
Модель НТО
Модель РТС
Модель МЕТЕО
АРМ-РТ
Модель ПИ
КАО
АРМ-ТУК
ЛВС
Модемы НАСУ
ВК НАСУ
ПОДСИСТЕМА НАСУ
Рис. 10.6. Структура ТМК
для совместной подготовки ОБУ и расчета НАСУ
на базе имитационного моделирования
276
В основе метода организации структуры, представленной на
рис. 10.6, заимствуется модульная конфигурация ТМК ЛГРП.
Идеология построения ТМК и расчета НАСУ определяется информационно-временным взаимодействием подсистем моделирования и НАСУ и их интерфейсом обмена информацией.
Информационно-временное взаимодействие определяется протоколом взаимодействия высокого уровня, который реализуется на базе ЛВС. Рассмотрим методологию синтеза интерфейса
обмена информацией подсистемы моделирования и подсистемы
НАСУ в ТМК ОБУ и расчета НАСУ. Подсистема моделирования,
как показано в разделах 10.4.1 и 10.4.2, обеспечивает моделирование управляемой радиолокационной воздушной обстановки. При этом в подсистему НАСУ протоколом взаимодействия
на базе ЛВС через штатные модемы НАСУ передаются данные:
– радиолокационная информация от имитируемых РЛС о
воздушной обстановке, информация о высоте имитируемых ЛА
(формат Ф1);
– метеорологическая информация (формат Ф2);
– командная информация о постановке задачи с выше стоящего имитируемого КП (формат Ф3).
Интерфейс выдачи информации из подсистемы НАСУ обеспечивается форматом Ф4:
– информация КРУ (состав информации КРУ показан в разделе 1.5 в формате Ф3).
10.5. Протокол организации информационно-временного
взаимодействия в тренажерных комплексах
как имитационных моделях
управляемой воздушной обстановки
Назначение и основные характеристики. Для организации
информационно-временного обмена между подсистемами ТМК
радиолокационного контроля предлагается программный Протокол верхнего уровня для создания единой моделирующей среды для совместной работы нескольких моделирующих подсистем и тренажеров, входящих в ТМК. Протокол базируется на
стандартном стеке протоколов TCP/IP. Протокол может работать как в централизованном, так и в распределенном режиме.
Для связи участников может использоваться как соединение
277
«точка-точка», так и соединение типа «звезда» через специальный серверный модуль. Основные характеристики:
– простота: любой желающий обеспечивается простым и
прозрачным механизмом подключения к системе и работы с системой;
– независимость от внешних продуктов: протокол не требует
никаких внешних программных продуктов и библиотек и достаточно легко реализуется средствами языков С/С++;
– разумная универсальность в рамках поставленной задачи;
– экономичность: протокол избегает лишних преобразований данных;
– расширяемость: общие принципы построения протокола
позволяют легко расширить его новыми участниками.
– частичное использование: протокол построен таким образом, что для обеспечения минимальной функциональности необязательно реализовывать его полностью, достаточно реализовать базовую часть, это может быть полезно при отладке в процессе реализации протокола;
– гибкость: протокол обеспечивает связь подсистем-участников, как в централизованном режиме, так и непосредственно
между собой, что может быть полезно в малых конфигурациях,
например, при сопряжении всего двух подсистем. При этом для
участника нет никакой разницы, в каком режиме работает система.
Термины и определения. Модуль – элемент системы. Модулями называются все участники моделирующей среды – подсистемы, тренажеры и сервер (модуль специального типа). Сервер –
модуль специального типа. Его основная функция – маршрутизация сообщений между подключенными к нему модулями.
Сервер не занимается каким-либо моделированием. Структура – информационный пакет для обмена информацией между
модулями. Каждая структура имеет свой тип. Предусмотрен
единый формат заголовка структур и единый формат описания
внутренних данных. Структуры реализуются на базе обычных
структур С/С++.
Перечисление – обычное перечисление С/С++, фактически –
список некоторых именованных объектов в программе. Каждому элементу перечисления сопоставляется свой собственный
уникальный в рамках данного перечисления номер.
278
Программная реализация. Заголовочные файлы. В основе
программной реализации системы – набор заголовочный файлов C++. В системе предусмотрены:
– единый заголовочный файл описания всех обменных
структур в специальном формате;
– заголовочный файл сервисных описаний;
– личные заголовочные файлы участников системы.
Перечисления. Во всех перечислениях идентификатор 0 зарезервирован для «нулевого значения».
Типы модулей. В этом перечислении находятся идентификаторы типов всех модулей-участников системы. Каждый участник системы имеет уникальный идентификатор, которым он
обязан отмечать все исходящие структуры. Идентификатор 0
зарезервирован. Идентификатор 1 – сервер.
Состояния системы. Каждый модуль – участник моделирующей среды может находиться в некоторых обобщенных состояниях:
– начало работы (начальное состояние);
– инициализация (начальный обмен данными);
– работа;
– пауза;
– финализация (конечный обмен данными, результатами работы);
– завершение работы (модуль сообщает, что он завершает
свою работу);
– авария – нештатная ситуация, дальнейшая работа модуля
невозможна, другие участники системы должны учитывать это
в своей работе;
– различные отладочные состояния (отладочная пауза, отладочный пуск).
Физические типы. Перечисление простых физических типов, используемых в системе. Физический тип – это простой
тип С/С++, массив фиксированной длины, структура фиксированной длины (Plain Old Data). Все физические типы должны
быть определены через typedef в общем заголовочном файле; во
всех структурах все поля сопровождаются идентификаторами
физических типов. Идентификатор физического типа однозначно определяет тип переменной, включая ее длину и порядок байт в словах.
279
Логические типы. Ассоциированное перечисление (т. е. перечисление, для любого элемента которого можно программно
получить элемент другого перечисления – в данном случае физического типа). Логический тип однозначно определяет моделируемую величину и ее единицы измерения. Примеры: скорость в метрах в секунду; высота над уровнем моря в метрах;
символьный тип объекта, например тип летательного аппарата; состояние системы с указанием перечисления, содержащего
перечень состояний.
Структуры. Иерархическое перечисление (т. е. перечисление, для любого элемента которого можно программно получить «родительский» элемент). Каждая структура имеет свой
уникальный идентификатор. Каждая структура обязана иметь
родительскую структуру. Если родительская структура содержит какие-то поля, то дочерняя структура обязана содержать
все эти поля (обычное наследование в ООП). Каждая структура
состоит из:
– общего заголовка, содержащего стандартную для всех
структур информацию;
– блока данных, содержащих идентификаторы логических
типов и их значения.
На уровне заголовочных файлов все структуры описываются
с помощью макросов и шаблонов С++, реализующих рефлексию. При развертывании этих макросов программисту оказываются доступными:
– обычная структура С++, состоящая из полей логического
типа;
– описания структуры в виде массива констант – идентификаторов логических типов из соответствующего перечисления.
Общий заголовок структур содержит:
– идентификатор типа модуля – поставщика структуры;
– внутренний идентификатор модуля-поставщика структуры;
– исходящий порядковый номер сообщения;
– идентификатор типа структуры;
– идентификатор версии структуры;
– размер блока данных в байтах;
– текущее время модуля в момент отправки структуры;
– контрольная сумма блока данных.
280
Далее следует блок данных, состоящий из таблицы логических типов и собственно данных. К каждому полю данных приписан идентификатор логического типа этих данных. Внутренняя организация произвольная, возможны два варианта:
– сначала массив идентификаторов логических типов, затем
POD-структура данных;
– парами: «идентификатор логического типа (2 байта) – значение (N байт)».
Выбор варианта запаковки определяется по критериям удобства программирования в процессе проектирования.
Работа системы. Начальная инициализация. Каждый модуль имеет некоторый ini-файл с перечислением ip-адресов других модулей-участников системы (при необходимости можно
организовать и другой способ начального связывания tcp/ip,
аналогичный DNS и т. п.). Также в этом ini-файле указывается
режим работы модуля (ручная настройка или автоматическое
соединение с системой).
Если модуль работает в режиме ручной настройки – пользователи с помощью интерфейса конфигурирования выбирают режимы работы системы. Модули по команде пользователей (или
автоматически – в соответствии со своими личными настройками) связываются друг с другом по протоколу TCP, включаясь тем самым в конфигурацию системы. Модули, включенные
в конфигурацию, обмениваются сообщениями начальной инициализации и переходят в режим готовности. По команде пользователя (пользователей) система инициализируется (обменивается начальными данными) и переходит в рабочий режим,
модули обмениваются рабочими структурами. В одной локальной сети может работать сразу несколько моделирующих систем, а также несколько серверов. Независимая работа систем
обеспечивается использованием различных диапазонов портов
TCP для связи модулей друг с другом.
Общие структуры. Общие структуры должны обрабатываться всеми участниками системы. Общие структуры отвечают за
инициализацию и финализацию системы и сервисные сообщения. Прилагаются следующие общие структуры.
1. Запрос начальной информации. «Кто вы?». Все модули
должны уметь отправлять пакет с таким запросом и отвечать на
него структурой 2.
281
2. Ответ/рассылка начальной информации. Все модули
должны уметь отвечать на структуру 1 таким ответом, а также
инициировать оповещение о себе самостоятельно при запуске.
Структура содержит идентификационный код типа модуля, самого модуля, символьные имена типа модуля и самого модуля
(для отображения в различных интерфейсах пользователей).
Сервер обязан предоставлять информацию, как о себе, так и обо
всех других модулях, подключенных к нему и предоставивших
ему эту информацию ранее. Также сервер обязан немедленно
рассылать все пришедшие структуры типа 2 всем остальным
участникам системы. Все остальные модули имеют право предоставлять информацию только о себе.
3. Пинг/метка времени. Структура используется для проверки работоспособности других модулей, а также для рассылки
времени. Отвечать на 3 обязательно.
4. Ответ на пинг/метку времени. Ответ на структуру 3. Отвечать на 4 необязательно.
5. Запрос состояния системы. Запрос модуля о его состоянии. Модуль обязан ответить структурой 6.
6. Ответ/рассылка состояния системы. Модуль отвечает на
запрос 5. Также модуль обязан самостоятельно рассылать это
сообщение при самостоятельном изменении своего состояния.
7. Запрос списка исходящих структур у системы. Запрос
у системы списка доступных для обмена структур.
8. Ответ/рассылка списка своих исходящих структур. Ответ
на запрос 7. Также модуль самостоятельно может публиковать
список структур, которые он может отдавать системе.
9. Запрос списка входящих структур. Запрос у системы списка структур, которые нужны системе.
10. Ответ/рассылка списка своих входящих структур. Модуль публикует список структур, которые он хотел бы получать. Также ответ на 9.
Начальный обмен идентификаторами структур. Все участники должны поддерживать этап «начальной инициализации»,
на котором модули обмениваются идентификаторами структур,
которые они могут публиковать и обрабатывать. Для этого используются структуры 7, 8, 9 и 10. Списки публикуемых и обрабатываемых структур могут не совпадать (по этой причине
используются 4 разных сообщения, а не 2). На этом этапе запол282
няются таблицы отправки структур (модуль выясняет, какие
из его внутренних структур нужны системе, форматы 9 и 10) и
таблицы приема структур (какие структуры будут приходить
из системы, форматы 7 и 8). Эта информация может выводиться в конфигурацию и настраиваться пользователями, также настройка может происходить автоматически. При составлении
таблиц отправки и приема используется иерархия структур.
Использование иерархии структур. Пример иерархии «объект в пространстве – летательный аппарат». Допустим, есть
некоторый модуль, способный моделировать объекты ЛА. Такой модуль с некоторой периодичностью выдает структуры,
содержащие описания объектов ЛА. Есть другой модуль, который способен обрабатывать информацию от других модулей о
движущихся объектах, но не знает про специфику ЛА. В этом
случае система этого модуля действует следующим образом.
Получает идентификатор структуры «ЛА», не находит у себя
соответствующего обработчика, получает для этой структуры
родительский элемент «объект в пространстве», находит этот
обработчик и работает со всеми приходящими структурами ЛА
как с обобщенными объектами в пространстве.
Способ обработки входящих структур (алгоритм). На некоторый порт TCP приходит посылка, состоящая из одного экземпляра некоторой структуры. Задача модуля – обработать эту
структуру и включить ее данные во внутреннюю базу моделирующего ядра.
Считывание заголовка структуры. По размеру структуры –
считывание блока данных структуры.
Определение обработчика. Модуль определяет, есть ли для
структуры с некоторым идентификатором обработчик входящих данных. Если для конкретного идентификатора такого
обработчика нет, то модуль получает идентификатор родительской структуры и ищет ее обработчик, и т. д. вплоть до самого
верхнего уровня. Если обработчик не найден, посылка не обрабатывается. Если обработчик найден: программа-распаковщик
получает на вход блок данных, а на выходе формирует Plain Old
Data структуру с данными. Если при разборе структуры обнаружена ошибка, программа-распаковщик возвращает соответствующий код возврата. Данные готовы и поступают в моделирующее ядро.
283
Способ запаковки и отправки исходящих структур. Моделирующее ядро формирует вызов программы отправки исходящей структуры. При этом в качестве аргумента передается
Plain Old Data структура с готовыми данными и идентификатор
этой структуры. Программа-запаковщик формирует заголовок,
теги логических типов для каждого поля POD-структуры и отправляет все это на TCP порт.
284
ГЛАВА 11
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ
РАБОЧИЕ МЕСТА
ТРЕНАЖЕРНЫХ КОМПЛЕКСОВ
СПЕЦИАЛИСТОВ
УПРАВЛЕНИЯ АВИАЦИЕЙ
11.1. Автоматизированное рабочее место
руководителя тренажа тренажерно-моделирующего
комплекса
В КСТ входит автоматизированное рабочее место руководителя тренажа (АРМ-РТ), которое обеспечивает выполнение
функциональных задач по управлению, контролю и последующему разбору процесса тренировки [63]. В состав автоматизированного рабочего места руководителя тренажа АРМ РТ входят
две секции:
– секция АРМ-ПО;
– секция АРМ-Д РЛК.
Структура АРМ-РТ представлена на рис. 11.1. Интерфейс
секции АРМ-ПО АРМ-РТ обеспечивает доступ к информации,
АРМ-РТ
АРМ-Д ПО
АРМ-Д РЛК
ЛВС
Рис. 11.1. Структура автоматизированного
рабочего места руководителя тренажа ТМК
285
необходимой для настройки, конфигурирования и функционирования тренажера. Предоставляет возможность ввода и
редактирования базы данных структуры моделируемого воздушного пространства, сценариев упражнений. После подготовки сценария упражнения предоставляется возможность
просмотреть ход упражнения в ускоренном масштабе времени
(или в реальном масштабе времени) на данном одном рабочем
месте в автоматическом режиме. Просмотр хода упражнения
позволяет более точно отрабатывать временные характеристики сценария воздушной обстановки для решения определенных задач обучения. Интерфейс секции АРМ-ПО рабочего
места руководителя тренажа обеспечивает возможность конфигурирования единого тренажерного модуля или нескольких отдельных тренажерных модулей, выбора необходимого
сценария упражнения, запуска процесса тренировки. В ходе
тренажа обеспечивается возможность ввода команд по усложнению или упрощению воздушной обстановки: ввод сложных
метеоусловий, ввод дополнительных моделируемых самолетов, задание особых случаев в полете, создание конфликтных
ситуаций. Для контроля хода каждого запущенного упражнения на экране монитора секции АРМ-ПО отображается окно, содержащие текущую информацию о состоянии рабочих
мест, включенных в конкретный тренажерный модуль. Руководитель тренажа может отобразить на экране своего рабочего места необходимые информационные окна и окно индикатора воздушной обстановки, предусмотренные в интерфейсе АРМ-ПО. Руководитель тренажа с секции АРМ-ПО имеет
возможность приостановить процесс тренировки, продолжить
тренировку, завершить тренировку. С АРМ-РТ обеспечивается запуск АСО. На своем рабочем месте руководитель тренажа имеет возможность вызвать результаты работы комплекса
автоматизированной оценки, запросить таблицы регистрации
ошибок тренирующихся для разбора процесса тренировки.
Средства отображения и управления секции АРМ-Д РЛК
обеспечивают руководителя тренажа адекватной моделью
воздушной обстановки, аналогичной АРМ-Д РЛК подсистемы обучения. Руководитель тренажа может обратиться к базе
данных комплекса документирования и воспроизведения, выбрать необходимую запись и запустить процесс воспроизведе286
ния ранее отработанного упражнения. Упражнение будет воспроизводиться на тех АРМ инструкторов и АРМ диспетчеров,
которые были включены в тренажерный модуль в процессе записи. На АРМ РТ обеспечивается отображение и реализуется
человеко-машинный интерфейс заданного рабочего места диспетчера АС УВД, моделирование которой выполняется в КСТ.
11.2. Автоматизированное рабочее место
пилота-оператора тренажерно-моделирующего комплекса
АРМ-ПО строится на базе рабочей станции с жидкокристаллическим монитором, стандартными органами ввода и
сенсорным монитором для отображения имитируемой панели
управления каналами голосовой связи «земля-борт» и служебной громкоговорящей связи. АРМ-ПО предназначено для организации управления воздушной обстановкой и контроля за
действиями диспетчеров УВД. Основной функциональной задачей АРМ-ПО является имитация действий экипажей самолетов, находящихся под управлением в соответствующей зоне
УВД. АРМ-ПО обеспечивает выдачу на АРМ-Д в процессе тренажа необходимых сообщений и отработку команд диспетчера по управлению самолетами в зоне управления на заданном
имитируемом канале радиообмена. В ходе выполнения упражнения обеспечивается:
– имитация управляемой воздушной обстановки и передача
соответствующей информации на все рабочие места обучаемых
диспетчеров УВД;
– обучаемые диспетчера осуществляют управление движением имитируемых ВС путем подачи команд по стандартной
фразеологии радиообмена;
– запись всей информации о действиях обучаемых диспетчеров УВД;
– выработка отдельных показателей автоматизированной
оценки действий обучаемых диспетчеров на базе основных критериев и параметров обеспечения безопасности полетов в системах УВД;
– возможность вмешательства инструктора в ход упражнения (ввод ПКС, ввод дополнительных ВС, изменение метеорологической обстановки, останов и пуск упражнения и др.);
287
– имитация метеорологических данных, включая опасные
метеоявления и погоду на уровне ВПП.
Для управления ВС в АРМ-ПО предусмотрены следующие
функции:
– передача управления между АРМ-ПО;
– руление, остановка ВС при движении по площади маневрирования аэродрома по командам и маршруту, назначенному
диспетчером УВД, а также при отработке упражнения по эвакуации ВС с летного поля;
– управление выполняющими посадку и взлетающими ВС
по командам и маршруту, назначенному диспетчером УВД;
– задание высоты (эшелона полета);
– задание вертикальной скорости набора/снижения;
– задание высоты (эшелона полета) на указанный пункт;
– задание параллельного смещения;
– задание курса;
– задание разворота на определенный угол;
– задание угла крена при развороте;
– задание направления разворота;
– установка нового кода ответчика;
– имитация режимов ответчика;
– полет на указанный пункт;
– полет в зону ожидания и выполнение полета в зоне ожидания;
– изменение маршрута полета;
– запуск ВС по траекториям SID/STAR.
Структура АРМ-ПО представлена на рис. 11.2 и включает
в свой состав средства имитации радиосвязи (СИРС), средства
имитации служебной громкоговорящей связи (СИСС), монитор
АРМ-ПО (МПО) со средствами обработки информации. На экране монитора АРМ-ПО отображается информационное управляющее поле, реализованное на основе стандартного оконного интерфейса. Основными элементами информационного поля МПО
являются окно воздушной обстановки (ИВО) и набор окон и панелей для задания условий и ввода команд управления [62, 64].
Предусмотрены окна для выбора режима тренажа, настройки
цветов, настройки шрифтов, настройки параметров отображения, выбора рисунков зоны (рис. 11.3).
Режим тренажа может быть ручным и автоматическим. Предусмотрена возможность установки или отказа от плановых бортов.
288
АРМ-ПО
МПО
СИСС
СИРС
ЛВС
Рис. 11.2. Структура автоматизированного
рабочего места пилота-оператора ТМК
Меню настройки цветов позволяет индивидуальное задание
цветового решения фона экрана пилот-оператора, инструктора,
ИВО АРМ-ПО и его элементов (доклады, сообщения и т. д.) или
выбора одного из трех ранее сформированных вариантов цветового решения, выполненных с учетом эргономических требований и рекомендаций ИКАО. Меню настройки параметров
отображения позволяет настроить параметры отображения, выдаваемого на ИВО. Меню выбора рисунков зоны позволяет добавить из списка возможных рисунков или удалить рис. с окна
ИВО. В верхней части МПО ниже строки заголовка отображается строка меню с перечнем функций ПО и руководителя тренажа. Для переключения меню из основного режима рабочего
места пилот-оператора в режим инструктора/ руководителя
тренажа и обратно в правой части экрана расположен значок –
пиктограмма «И». Значки – пиктограммы – «К» и «Н» предназначены для отображения подсказки назначения клавиш и выбора элементов настройки соответственно. В левой части экрана
постоянно отображается окно со списками номеров бортов. При
активизации ВС справа от списка номеров бортов высвечиваются окна текущих параметров ВС, эшелонатор и цифронабиратель. В нижней части экрана постоянно отображаются строки
для докладов ВС, находящихся под управлением, и ВС буферной зоны. АРМ-ПО универсально для обучения диспетчеров
289
290
Рисунок 11.3. Вариант отображения информации на экране монитора пилот - оператора/инструктора
всех секторов: района, подхода, круга, посадки/старта, руления. АРМ-ПО также может использоваться в отдельных конфигурациях КСТ для обеспечения: выполнения функций инструктора; выполнения функций подыгрыша за другие (смежные)
диспетчерские пункты; выполнения функций диспетчера по
планированию.
11.3. Автоматизированное рабочее место
диспетчера радиолокационного контроля
тренажерно-моделирующего комплекса
Автоматизированные рабочие места диспетчеров РЛК ТМК
реализуются на базе конструктива пульта со встроенными техническими средствами. Информационная модель обеспечивается следующими основными функциональными составляющими технических средств АРМ-Д РЛК:
– синтетический индикатор воздушной обстановки (ИВО) со
средствами обработки информации;
– индикатор справочной информации (ИСИ) со средствами
обработки информации;
– средства имитации голосовой радиосвязи «земля-борт»
(СИРС);
– средства имитации служебной громкоговорящей связи
(СИСС).
Структура АРМ-Д РЛК представлена на рис. 11.4. Источниками информации, отображаемой на синтетическом индикаторе воздушной обстановки диспетчера РЛК КСТ, на основе которой обеспечивается контроль и управление воздушным движением являются:
– первичный обзорный радиолокатор;
– вторичный обзорный радиолокатор;
– автоматический радиопеленгатор;
– информация ОЛДИ;
– информация АЗН-В, АЗН-К;
– линии передачи данных ДПЛПД;
– плановая информация;
– метеорологическая информация.
На индикатор воздушной обстановки выдается результат
обработки от источников информации, в соответствии с воз291
АРМ-Д РЛК
ИВО
МСИ
СИРС
СИСС
ЛВС
Рис. 11.4. Структура автоматизированного
рабочего места диспетчера РЛК ТМК
можностями моделируемой АС УВД. Интерфейс управления
тренирующегося диспетчера информацией, отображаемой на
индикаторе воздушной обстановки, полностью соответствует функциональным возможностям моделируемой АС УВД.
Как правило, в КСТ, для обеспечения адекватного функционирования АРМ-Д РЛК, используется пакет прикладного программного обеспечения заданной АС УВД. В сервере генератора воздушной обстановки (СГВО) (рис. 10.1) обеспечивается
имитация источников информации, от которых функционирует моделируемая в КСТ АС УВД. Сервер обработки радиолокационной, навигационной и плановой информации (СОРПИ)
(рис.10.1), функционирующий на базе пакета прикладного
программного обеспечения моделируемой АС УВД, выдает информацию на синтетические индикаторы воздушной обстановки АРМ-Д РЛК КСТ. На индикаторе справочной информации
отображается текущая постоянная и переменная информация
о аэронавигационной обстановке, метеорологической обстановке, планировании организации воздушного движения, состоянии технических средств и источников информации для
обеспечения управления полетами. Перечень информации,
отображаемой на индикаторе справочной информации, интерфейс управления соответствуют моделируемой АС УВД.
292
Хранение и выдача справочной информации в реальном времени обеспечивается посредством баз данных СГВО, сформированных на подготовительном режиме функционирования
КСТ. Средства имитации голосовой радиосвязи «земля-борт»
включают в свой состав панель управления и коммутации каналов радиосвязи «земля-борт», которая реализуется на базе
сенсорного монитора и набор оконечных устройств (пультовые тангенты, ножная тангента, микрофон, микротелефонная
гарнитура). Средства имитации служебной громкоговорящей
связи включают в свой состав панель выбора абонентов громкоговорящей связи на базе сенсорного монитора и оконечные
устройства голосовой громкоговорящей связи.
11.4. Автоматизированное рабочее место диспетчера
процедурного контроля тренажерно-моделирующего
комплекса
Автоматизированные рабочие места диспетчеров ПК включаются в структуру КСТ, когда реализуются конфигурации
с моделированием секторов РЦ ЕС ОВД и МДП. АРМ-Д ПК КСТ
реализуются на базе конструктива пульта со встроенными техническими средствами. Основными функциональными составляющими технических средств АРМ-Д ПК являются:
– синтетический индикатор воздушной обстановки (ИВО) со
средствами обработки информации;
– монитор справочной информации (МСИ) со средствами обработки;
– средства имитации служебной громкоговорящей связи
(СИСС).
Структура АРМ-Д ПК представлена на рис. 11.5.
Основными элементами АРМ-Д ПК являются индикатор
воздушной обстановки (ИВО), монитор справочной информации (МСИ) и средства имитации служебной связи (СИСС).
Источники информации, отображаемой на синтетическом
индикаторе воздушной обстановки диспетчера ПК КСТ, на
основе которой диспетчер процедурного контроля выполняет
свои функциональные обязанности как помощник диспетчера
РЛК. На индикатор воздушной обстановки выдается результат обработки от источников информации, в соответствии
293
АРМ-Д ПК
ИВО
МСИ
СИСС
ЛВС
Рис. 11.5. Структура автоматизированного
рабочего места диспетчера ПК
с возможностями моделируемой АС УВД. На индикаторе воздушной обстановки обеспечивается отображение трасс движения самолетов. Способы отображения информации о местоположении имитируемых самолетов, построение диспетчерского
графика маршрута движения самолет, отображение профиля линии движения в вертикальной плоскости, отображение
информации о пунктах обязательного донесен с временем их
пролета и высоты следования, отображение вспомогательной информации (значки согласования выхода из зоны ОВД,
опасных метеоявлений, запретов, ограничений и так далее)
должны соответствовать информационному обеспечению моделируемой в КСТ автоматизированной системе УВД. Интерфейс управления тренирующегося диспетчера информацией,
отображаемой на индикаторе воздушной обстановки, полностью соответствует функциональным возможностям моделируемой АС УВД. Как правило, в КСТ для обеспечения адекватного функционирования АРМ-Д ПК используется пакет
прикладного программного обеспечения реальной АС УВД.
В СГВО (рис. 10.1) обеспечивается имитация источников информации, от которых функционирует моделируемая в КСТ
АС УВД. СОРПИ (рис. 10.1), функционирующий на базе пакета прикладного программного обеспечения моделируемой
294
АС УВД, выдает информацию на синтетические индикаторы
воздушной обстановки АРМ-Д ПК. На индикаторе справочной
информации отображается текущая постоянная и переменная
информация, характеризующая условия обеспечения полетов
в заданной зоне УВД. Перечень информации, отображаемой на
индикаторе справочной информации АРМ-Д ПК, интерфейс
управления соответствуют моделируемой АС УВД и аналогичен информационному обеспечению АРМ-Д РЛК. Хранение и
выдача справочной информации в реальном времени обеспечивается посредством баз данных СГВО, сформированных на
подготовительном режиме функционирования КСТ.
11.5. Автоматизированное рабочее место диспетчера
планирования тренажерно-моделирующего комплекса
Автоматизированные рабочие места диспетчеров планирования (АРМ-Д П) включаются в структуру КСТ, когда реализуются конфигурации с моделированием полного технологического цикла организации и управления воздушным движением.
АРМ-Д П реализуются на базе универсального конструктива
пульта со встроенными техническими средствами. Основными функциональными составляющими технических средств
АРМ-Д П являются:
– монитор плановой информации (МПИ) со средствами обработки информации;
– монитор справочной информации (МСИ) со средствами обработки информации;
– средства имитации служебной громкоговорящей связи.
Структура АРМ-Д планирования представлена на рис. 11.6.
Функциональные возможности КСТ обеспечивают имитацию всех информационных сообщений, формирование и ведение специальной служебной информации для обеспечения
реализации операционных функций АРМ диспетчера планирования моделируемой АС УВД при отработки задач, предусмотренных их технологией, включая:
– информация о планах полетов и сообщений по УВД;
– метеорологическая информация;
– аэронавигационная информация и информация об ограничениях использования воздушного пространства (ИВП);
295
АРМ-Д П
МСИ
МПИ
СИСС
ЛВС
Рис. 11.6. Структура автоматизированного рабочего места
диспетчера планирования
– справочная и вспомогательная информация;
– формирование и ведение суточного плана полетов;
– формирование и имитация подачи исходящих сообщений
по сети АНСПД и ТС;
– информация потока входящих сообщений сети АНСПД и
ТС;
– формирование выходных форм;
– печать сообщений и выходных форм;
– контроль наличия разрешений ПЛН на выполнение полетов;
– расчет прогнозируемой загрузки секторов и района УВД;
– расчет и представление в визуальном виде планируемых
маршрутов полетов;
– составление, анализ и ведение суточного плана полетов;
– формирование и подача стандартных сообщений по ИВП
в соответствии с табелем сообщений;
– контроль и анализ входящих сообщений по ИВП;
– контроль и анализ метеорологической обстановки на своем
аэродроме и запасных, а также на трассах и в районах полетов;
– контроль и анализ аэронавигационной информации о состоянии аэродромов, РТС и воздушных трасс;
– взаимодействие со смежными диспетчерскими пунктами и
службами аэропорта.
296
На монитор справочной информации обеспечивается выдача
текущей и перспективной плановой информации. На мониторе плановой информации обеспечивается формирование, ввод
и контроль текущих сообщений по технологии работы диспетчера планирования. Интерфейс пооперационной технологии
диспетчера планирования соответствует технологии моделируемой АС УВД. Подготовка, создание в соответствии с замыслом
упражнения плановой информации, сформированной на подготовительном режиме функционирования КСТ, ее хранение и
выдача в реальном времени в процессе проигрыша упражнения
обеспечивается посредством баз данных СГВО.
11.6. Автоматизированные рабочие места диспетчеров
аэродромного командно-диспетчерского пункта
тренажерно-моделирующего комплекса
11.6.1. Автоматизированное
рабочее место диспетчера
посадки тренажерно-моделирующего
комплекса
Автоматизированное рабочее место диспетчера посадки ТМК
включается в структуру КСТ, когда реализуются конфигурации с моделированием зон ответственности АКДП. Информационная модель обеспечивается основными функциональными
составляющими технических средств АРМ-Д посадки, которыми являются:
– синтетический индикатор воздушной обстановки (ИВО) со
средствами обработки информации;
– индикатор имитатора посадочной РЛС (ИПРЛ) со средствами обработки информации;
– индикатор имитатора РЛС обзора летного поля (ИОЛП) со
средствами обработки информации;
– монитор имитации панели управления светосигнальным
оборудованием (ИПУСО) со средствами обработки информации;
– средства имитации голосовой радиосвязи «земля-борт»
(СИРС);
– средства имитации служебной громкоговорящей связи
(СИСС).
297
АРМ-Д посадки
ИПРЛ
ИВО
ИОЛП
СИРС
ИПУСО
СИСС
ЛВС
Рис. 11.7. Структура автоматизированного рабочего места
диспетчера посадки
Структура АРМ-Д посадки представлена на рис. 11.7. Источниками информации, отображаемой на синтетическом индикаторе воздушной обстановки диспетчера посадки КСТ, на основе которой обеспечивается контроль и управление воздушным
движением в зоне посадки, являются модели радиотехнических
средств. Источниками информации, отображаемой на ИПРЛ и
ИОЛП, на основе которой обеспечивается технология работы
диспетчера посадки, являются модели посадочной РЛС и РЛС
обзора летного поля.
На индикаторы воздушной обстановки посадочной РЛС, РЛС
обзора летного поля выдается результат обработки от моделей
источников информации, в соответствии с возможностями моделируемой зоны посадки АС УВД. Интерфейс управления тренирующегося диспетчера посадки информацией, отображаемой
на ИВО, ИПРЛ и ИОЛП полностью соответствует функциональным имитируемым радиотехническим системам в соответствии
с возможностями моделируемой АС УВД. В сервере генератора
воздушной обстановки (СГВО) (рис. 10.1) обеспечивается имитация источников информации, от которых функционирует моделируемая в КСТ АС УВД. Сервер обработки радиолокационной,
навигационной и плановой информации (СОРПИ) (рис. 10.1),
298
функционирующий на базе пакета прикладного программного
обеспечения моделируемой АС УВД, выдает информацию на
ИВО, ИПРЛ и ИОЛП. Монитор имитации панели управления
светосигнальным оборудованием реализуется на базе сенсорного LCD индикатора. Мнемосхема и интерфейс управления соответствуют светосигнальному оборудованию моделируемого
аэродрома.
11.6.2. Автоматизированные рабочие места
диспетчеров старта и руления
тренажерно-моделирующего комплекса
Автоматизированное рабочие места диспетчеров АКДП:
стартового диспетчерского пункта (СДП) и диспетчерского пункта руления (ДПР) включается в структуру КСТ, когда реализуются конфигурации с моделированием зон ответственности
АКДП. Информационная модель этих рабочих мест обеспечивается основными функциональными составляющими, аналогичными техническим средствам АРМ-Д посадки: ИВО; ИОЛП;
МПИ; имитатор визуальной аэродромной обстановки (ИВАО);
СИРС; СИСС. Структура АРМ-Д ДПР (СДП) представлена на
рис. 11.8. Технические средства, входящие в состав АРМ-Д
ДПР (СДП), объединяются локальной вычислительной сетью.
АРМ-Д ДПР (СДП)
МПИ
ИВО
ИВАО
СИРС
ИОЛП
СИСС
ЛВС
Рис. 11.8. Структура АРМ-Д ДПР (СДП)
299
ИВАО КСТ обеспечивает моделирование и имитацию визуальной обстановки АРМ-ДПР, СДП в районе моделируемого аэродрома. Воздушная и наземная обстановка моделируется в трех
измерениях (3D-моделирование) и отображается на заданных
средствах отображения (плазменных панелях, жидкокристаллических мониторах, проекционных системах) в виде, адекватном виду с рабочего места диспетчера, располагаемого на
вышке АКДП заданного аэродрома, а также в заданных точках
на территории аэродрома. Основой для создания и функционирования модели визуальной аэродромной обстановки являются
карты, схемы, фотоснимки и другие аналогичные источники
(космические и аэрофотоснимки), обеспечивающие возможность моделирования аэродрома, прилегающей местности и наземных объектов с достаточной детализацией, обеспечивающей
создание требуемой панорамы.
Охват территории, подлежащей моделированию для визуализации, в минимальном объеме должен соответствовать по
углу обзора с места наблюдения диспетчера моделируемого
АКДП, а по расстоянию – до 15 км. Цифровая модель рельефа
местности моделируемого аэродрома создается на основе использования стереопары космических снимков, либо с использованием крупномасштабных географических карт с шагом по
горизонталям не более 20 м. Неподвижные объекты в аэропорту
моделируются на основе данных крупномасштабных схем, планов и аэрофотографий соответствующих территорий на основе
соответствующих документов. Подвижные объекты реализуются в виде моделей с заданной степенью детализации. Возможно
применение как библиотек моделей, созданных изготовителем
тренажера (системы визуализации), так и библиотек других
разработчиков, если они отвечают требованиям настоящего документа. Основными статическими объектами моделирования
являются:- окружающая местность с детализацией рельефа,
характерных естественных и искусственных ориентиров, видимых с места наблюдения (горы, сопки, мачты, трубы, панорама
населенного пункта, мачты ЛЭП и т. п.);
– территория аэропорта с одной или несколькими ВПП (1–3);
– перроны, места стоянок, рулежные дорожки, посадочные
площадки;
– здания и сооружения;
300
– оборудование (объекты) радиотехнического обеспечения
полетов (РТОП), метеорологическое оборудование;
– другие объекты, характерные для имитируемого аэродрома.
Основными динамическими объектами моделирования являются:
– ВС ( в соответствии с требованиями моделируемого аэродрома, но не менее 25 типов);
– средства наземного транспорта, специальной техники и
перронной механизации, эксплуатируемой в аэропортах ГА (в
соответствии с возможностями моделируемого аэродрома, но не
менее 10 типов);
– люди (одиночные, группа);
– животные (одиночные, стадо);
– птицы (стаи);
– другие объекты, являющиеся характерными для имитируемого аэродрома.
Комплекс программ ИВАО обеспечивает синтез и воспроизведение визуальной обстановки во всем поле обзора в реальном
времени (с частотой обновления не менее 20 кадров в сек). Специальная библиотека программ в составе ИВАО обеспечивает
управление следующими параметрами визуальной обстановки.
Управление освещенностью:
– визуальная обстановка отображается с учетом изменения
времени суток (задаваемое текущее время), а также времен года
(зима, лето);
– управление положением звезд и светил в соответствии с заданным текущим временем.
Управление метеорологическими явлениями:
– задание положения и интенсивности облачности с возможностью управления ее перемещением в зависимости от направления и величины заданного ветра (до 3 слоев);
– общее изменение дальности видимости от 0 до 15км;
– туман (общий, локальный, приземный);
– осадки (дождь, снег) с несколькими степенями интенсивности.
Управление движением динамических объектов:
– движение самолетов и вертолетов в воздухе в зоне взлета и
посадки;
301
– движение самолетов, вертолетов и наземного транспорта по
территории аэродрома, включая сопровождение и буксировку ВС;
– имитация работы элеронов, закрылков, винтов самолетов
и несущих систем вертолетов.
Управление спецэффектами визуальной обстановки:
– имитация функционирования светосигнального оборудования аэродрома и бортовых огней ВС;
– взрывы;
– огонь различной интенсивности;
– дым различной интенсивности с перемещением в зависимости от направления и величины заданного ветра.
При задании моделировании маршрута движения динамических объектов по аэродрому должны соблюдаться правила и
нормы, установленные руководящими документами на данном
аэродроме (нормативная скорость движения, запрос выезда на
летное поле, обязательные сеансы связи, доклады об освобождении летного плоя и т. д.). Для детального просмотра отдельных
участков аэродрома и воздушного пространства в ИВАО обеспечивается возможность просмотра с увеличением не менее 10
крат (функция БИНОКЛЬ). Таким образом, на АРМ-Д АКДП
(ДПР, СДП, ПДП) КСТ должно обеспечиваться решение следующих основных функциональных задач:
– отображение результатов моделирования мульти радарной
обработки РЛИ и информации АРП;
– моделирование и отображение радиолокационной и визуальной информации о передвижении ВС и аэродромной техники на площади маневрирования, пред посадочной прямой заданного аэродрома и воздушной зоны;
– обработка плановой информации на этапах предварительного и текущего планирования и управления;
– моделирование процесса управления плановой информацией;
– выполнение прогноза воздушной обстановки на основе
плановой информации;
– анализ прогнозируемой и текущей воздушной обстановки
на основе плановой и радиолокационной информации на бесконфликтность и обнаружение;
– достижения граничных значений норм эшелонирования;
– потенциально опасных сближений ВС;
302
– ПКС с ограничениями ИВП и опасными метеоявлениями;
– несоответствия ВС метеоусловиям посадки (степень автоматизации решения данных задач определяется возможностями моделируемой АС УВД);
– автоматическая выработка предупреждений о предельных
отклонениях от курса и глиссады на пре посадочной прямой;
– совмещенное отображение информации о воздушной обстановке и плановых данных;
– отображение информации о состоянии ВПП;
– отображение и управление имитацией аппаратуры ИВПП
«СВОБОДНА-ЗАНЯТА»;
– отображение информации о работе средств РТОП;
– обработка и совмещенное отображение метеорологической
информации;
– управление огнями ВПП с рабочего места диспетчера ПДП
управление огнями РД (МРД) с рабочего места ПДП.
11.6.3. Рабочее место руководителя полетов
тренажерно-моделирующего комплекса
Информационная модель рабочего места руководителя полетов (РМ РП) ТМК должна обеспечивать полный набор информации, соответствующий реальному рабочему месту руководителя полетов. Структура имитационной модели рабочего места
руководителя полетов представлена на рис. 11.9 и содержит
следующий набор основных технических средств поддержки
имитационных моделей:
– синтетический индикатор воздушной обстановки (ИВО) со
средствами обработки информации;
– индикатор имитатора посадочной РЛС (ИПРЛ) со средствами обработки информации;
– монитор имитации панели управления светосигнальным
оборудованием (ИПУСО) со средствами обработки информации;
– средства имитации голосовой радиосвязи «земля-борт»
(СИРС);
– средства имитации служебной громкоговорящей связи
(СИСС);
– монитор имитации радиотехнической системы ближней
навигации (ИРСБН);
303
АРМ-РП ТМК
ИВО
СИРС
ИВАО
ИМТ
ИРСБН
ИПУСО
СИСС
ЛВС
Рис. 11.9. Имитационная модель рабочего места
руководителя полетов
– монитор имитации метео табло (ИМТ);
– средства имитации визуальной аэродромной обстановки
(ИВАО).
Функциональное назначение составных частей РМ РП аналогично составным частям, входящим в состав автоматизированных мест, описанных в предыдущих разделах.
11.7. Рабочее место руководителя управления ближней зоны
тренажерно-моделирующего комплекса
Имитационная модель рабочего места руководителя ближней зоны (РМ РБЗ) ТМК представлена на рис. 11.10 и содержит
следующие основные технические средства:
– индикатор воздушной обстановки диспетчерского локатора (ИВО-Б со средствами обработки информации;
– индикатор воздушной обстановки обзорного локатора
(ИВО-Д) со средствами обработки информации;
– индикатор имитатора посадочной РЛС (ИПРЛ) со средствами обработки информации;
– средства имитации голосовой радиосвязи «земля-борт»
(СИРС);
– средства имитации служебной громкоговорящей связи
(СИСС);
304
РМ-РБЗ ТМК
ИПРЛ
ИВО-Б
СИРС
ИВО-Д
СИСС
ЛВС
Рис. 11.10. Имитационная модель рабочего места
руководителя ближней зоны
11.8. Рабочее место руководителя управления
дальней зоны ТМК
Имитационная модель рабочего места руководителя дальней
зоны (РМ ДЗ) ТМК представлена на рис. 11.11 и содержит следующие основные технические средства:
РМ-ДЗ ТМК
ИВО ДЗ1
ИВО ДЗ2
ИРСБН
СИРС
ПИСО
СИСС
ЛВС
Рис. 11.11. Имитационная модель рабочего места руководителя
дальней зоны
305
– индикатор воздушной обстановки обзорного локатора сантиметрового диапазона (ИВО-ДЗ1) со средствами обработки информации;
– индикатор воздушной обстановки обзорного локатора метрового диапазона (ИВО-ДЗ2) со средствами обработки информации;
– индикатор имитатора посадочной РЛС (ИПРЛ) со средствами обработки информации;
– монитор имитации радиотехнической системы ближней
навигации (ИРСБН);
– средства имитации голосовой радиосвязи «земля-борт»
(СИРС);
– средства имитации служебной громкоговорящей связи
(СИСС);
– панель имитации системы опознавания (ПИСО).
Функциональное назначение составных частей РМ ДЗ ТМК
аналогично составным частям, входящим в состав автоматизированных мест, описанных в предыдущих разделах
306
ГЛАВА 12
ОРГАНИЗАЦИЯ ИМИТАЦИИ
ГОЛОСОВОЙ РАДИОСВЯЗИ
«ЗЕМЛЯ–БОРТ»
И СЛУЖЕБНОЙ ГРОМКОГОВОРЯЩЕЙ СВЯЗИ
В ТРЕНАЖЕРАХ СПЕЦИАЛИСТОВ
УПРАВЛЕНИЯ АВИАЦИЕЙ
12.1. Имитационное моделирование голосовой связи
в тренажерах специалистов управления авиацией
Средства имитации голосовой связи (СИГС) состоят из
средств имитации радиосвязи (СИРС) и средств имитации служебной связи (СИСС) и предназначены для имитации каналов двухсторонней радиосвязи между АРМ-Д и АРМ ООП по
одному из выбранных каналов радиосвязи, а также обеспечения громкоговорящей связи между любыми АРМ ТМК [1,63].
Для реализации функциональных возможностей ТМК СИРС и
СИСС должны обеспечивать:
– управление связью с помощью сенсорного монитора, на котором отображается панель управления;
– возможность оперативного выбора режима работы;
– вхождение в связь в любом из режимов;
– ведение переговоров в микротелефонном и громкоговорящем режимах;
– возможность выбора на прослушивание одновременно нескольких каналов с раздельной регулировкой громкости;
– визуальную индикацию режимов работы и текущих соединений на сенсорном мониторе;
– инициирование имитации пеленга при ведении радиосвязи;
– двустороннюю симплексную радиосвязь АРМ-Д с АРМПО;
307
– возможность выбора на управление любого из имитируемых радиоканалов;
– ГГС между любыми рабочими местами с визуальной и звуковой индикацией вызова абонента.
Для организации имитации голосовой связи в ТМК наиболее предпочтительным является метод на основе представления СИГС как абонентов локальной вычислительной сети.
Этот метод является наиболее предпочтительным, так как базируется на использовании современных принципов информационных технологий. Структура организации имитации
голосовой вязи в КТС, представленная на рис. 12.1, является
однородной с открытой архитектурой, позволяющей наращивать количество абонентов. Средства имитация голосовой связи (СИГС) реализуются на базе использования звуковых плат
ПЭВМ на АРМ ТМК. Количественные значения N и M определяются составом и конфигурацией моделируемой структуры
системы УВД.
Подсистема обучения
СИГС 1
СИГС 2
СИГС N
КЛВС
ЛВС
СИГС 1
СИГС 1
СИГС М
Подсистема моделирования и оценки
Рис. 12.1. Структура организации имитации
голосовой связи в ТМК
308
Аналоговая информация речевого обмена, поступающая
с микрофонов АРМ, преобразуется АЦП в цифровые кодовые
посылки соответствующим абонентам ЛВС. В ПЭВМ СИРС
(СИСС) принимающих абонентов производится обратное преобразование ЦАП принятых цифровых посылок в аналоговые
сигналы речевого обмена с последующей выдачей их на громкоговорители. Оборудование СИГС АРМ содержит:
– рабочую станцию;
– сенсорный монитор;
– микрофон;
– громкоговорители;
– микротелефонную гарнитуру (МТГ);
– панель подключения.
На рабочих станциях применяются сетевые и звуковые карты.
Речевая информация выбранного источника делится на фрагменты длительностью 20 мс, которые помещаются в голосовые
информационные пакеты и оправляются в ЛВС. Мультимедийные данные по своей природе являются довольно объемными,
поэтому для уменьшения объема документируемой голосовой
информации используются два основных механизма: сжатие
МОП
МОК
МП
МПК
МС
МДБ
TCP/IP
ЛВС
Рис. 12.2. Структура программного обеспечения СИГС
309
аудио информации голосовым кодеком и исключение пауз речи
с помощью детектора голосовой активности. Команды оператора (например, на установление соединения с заданным абонентом) преобразуются в управляющие IP-пакеты и передаются по
той же сети, что и голосовые. Структура программного обеспечения СИГС представлена на рис. 12.2.
Программное обеспечение рабочих станций СИГС содержит
следующие блоки:
– модуль отображения панелей управления (МОП);
– модуль обработки команд управления (МОК);
– модуль памяти каналов (МПК);
– модуль преобразований (МП) ЦАП-АЦП;
– модуль сжатия (МС);
– модуль документирования и воспроизведения баз данных
(МДБ);
– модуль организации обмена по протоколу ТСР/IР.
Для передачи может использоваться коммутируемая сеть
Ethernet (1000 Base-TX), конфигурация сети определяется конфигурацией ТМК.
12.2. Принципы построения системы
имитации голосовой связи
в тренажерно-моделирующих комплексах
Для нормального функционирования ТМК реализуются
следующие режимы голосовой связи. Дуплексная связь – двунаправленная связь, при которой оба абонента могут одновременно работать на передачу и на прием. Сеанс связи устанавливается и разрывается один раз по инициативе любого абонента
(служебная громкоговорящая связь). Симплексная связь – однонаправленная связь, при которой один абонент передает, а
другой принимает. Сеанс связи устанавливается и разрывается при каждой передаче по инициативе передающего абонента
(имитация радиосвязи «земля-борт»). Полудуплексная связь –
двунаправленная связь, при которой абоненты могут работать
на передачу по очереди. Сеанс связи устанавливается и разрывается один раз по инициативе любого абонента. Пример: связь
по каналам избирательного вызова абонента (ИВА). Переадресация – переключение установленной связи или входящего вы310
зова одним из абонентов на другого абонента. Постоянная переадресация – режим, при котором все вызовы, приходящие на
данное рабочее место, автоматически переводятся на другое,
заранее указанное рабочее место. Циркуляр – связь, при которой один участник может говорить (инициатор циркуляра), а
остальные могут слышать только его. Конференция – соединение нескольких абонентов, при котором все участники конференции имеют возможность одновременно говорить и слышать
друг друга. Удержание – режим, при котором абонент временно
«отключается» без разрыва соединения с возможностью последующего возврата. Вторжение – вхождение в связь с абонентом,
занятым другой связью. Подбор вызова – ответ на вызов, приходящий на другое рабочее место. Прямой оперативный доступ –
соединение устанавливается сразу после нажатия адресной
клавиши абонента. Вызов осуществляется голосом. Прямой доступ – при нажатии адресной клавиши абонент получает сигнал
вызова. Связь возможна только после ответа абонента. Прямой
оперативный и прямой типы доступа с конкретного рабочего
места возможны только к абонентам, для которых предусматриваются адресные клавиши. Взятие радиоканала на управление – включение радиоканала в режим «Управление». Передача по радиоканалу возможна только в этом режиме. Канал
прослушивания – радиоканал, работающий только на приём.
Существуют каналы прослушивания, по которым передача невозможна в принципе. Также каналом прослушивания становится обычный радиоканал, снятый с управления. Доступный
радиоканал – радиоканал, который может прослушиваться и
управляться с данного рабочего места. Количество доступных
радиоканалов может превышать количество клавиш радиосвязи на сенсорной панели. Для любого из доступных радиоканалов пользователем может быть назначена свободная клавиша.
Пример вида панели управления СИГС, отображаемой на сенсорном мониторе, представлен на рис. 12.3. Панель разделена
на три основных зоны.
Слева расположена зона функциональных клавиш, предназначенных для активизации различных режимов работы.
В центре расположена зона громкоговорящей связи, состоящая
из одной или нескольких панелей адресных клавиш. Кнопки
в верхней части зоны предназначены для переключения между
311
18.39.59
ПД
Р1
Р2
АРМ-ПО3
О О 100.9
Оп.
вызов
1
АРМПО1
Экстр.
громкость
АРМПО1
РЦ1
Конференция
Перевод
Подбор
Переадресация
О О 101.3
АРМДПР
АРМСДП
1
АРМПДП
РЦ2
Вторжение
О О 101.7
Удержание
РЦ3
Отклонение
1
Настройка
Радио
О О 102.1
АРМ-СА
1
АТИС
ГГС
ОК
Консоль
Отбой
Рис. 12.3. Окно панели управления СИГС
312
Т
панелями. Справа находится зона радиосвязи, состоящая из
одной или нескольких панелей клавиш радиосвязи. В нижней
части экрана расположены (слева направо): клавиша отбоя,
панель вызовов и групповая тангента радиосвязи Т. В верхней части зоны функциональных клавиш находятся системные часы, поле, отображающее имя рабочего места (на рис. –
АРМ – ПO3) и индикаторы режимов. При отсутствии рисунка –
модуль АИРС работает в автономном режиме. В средней части
зоны функциональных клавиш панели расположены клавиши,
предназначенные для активизации различных режимов работы
АИРС. Зона громкоговорящей связи представлена в виде панели прямого доступа к абонентам, которая содержит адресные
клавиши, на каждой из которых отображается имя абонента.
(Зона громкоговорящей связи может иметь несколько панелей
прямого доступа, переключаемых посредством кнопок, расположенных в верхней её части). Индикация текущего состояния
абонента осуществляется изменением вида (цвета) адресной
клавиши. Установка связи с абонентом прямого доступа осуществляется нажатием на адресную клавишу. Панель вызовов
расположена в нижней части экрана. Клавиши панели вызовов
показывают наличие входящих вызовов. Количество клавиш
панели вызовов задаётся администратором при конфигурировании экрана рабочего места. При отсутствии вызовов и соединений все клавиши панели вызовов пустые и окрашены в серый
цвет. При наличии вызова клавиша отображает имя абонента и
его внутренний номер. Цвет клавиши соответствует состоянию
вызова (связи), так же, как и для адресной клавиши в панели
громкоговорящей связи. При наличии одного вызова задействуется крайняя левая клавиша панели вызовов, если приходит второй вызов – следующая и т. д. Зона радиосвязи содержит одну или несколько панелей клавиш радиосвязи, а также
клавишу «Групповая тангента». Переключение между панелями осуществляется с помощью клавиш («Р1», «Р2») в верхней
части панели. Назначение отдельных полей клавиши и вид
клавиш радиосвязи, назначенной для радиоканала, показаны
на рис. 12.4. Название для каждого радиоканала задаётся администратором системы при конфигурировании. Номер аудиоколонки показывает, через какой из громкоговорителей воспроизводится сигнал от данной группы. Если за клавишей не
313
Используемый
комплект приёмника
Частота
Используемый
комплект передатчика
Номер колонки
О
101.7
О
1
РЦ3
Т
Название канала
Тангента
Рис. 12.4. Назначение полей клавиши радиосвязи
закреплен ни один радиоканал, клавиша свободна. Свободные
клавиши радиосвязи не содержат информации. Индикация состояния радиоканала осуществляется цветом клавиши или её
отдельных элементов (табл. 12.1). Клавиша Т включает на передачу все радиостанции, включенные на управление. Настройка
основных параметров системы, таких, как установка доступных абонентов громкоговорящей связи и групп радиостанций,
осуществляется администратором системы и на конкретном рабочем месте недоступна.
Панели настроек появляются в зоне громкоговорящей связи
при нажатии клавиш Настройки, Радио, ГГС, в зоне функциональных клавиш. Панель общих настроек рабочего места открывается по нажатию функциональной клавиши «Настройки» панели управления (рис. 12.3) в зоне громкоговорящей связи этой панели управления. Приме вида панели общих настроек
показан на рис. 12.5. Панель предназначена для настройки общих функций управления. Органы управления панели позволяют:
– осуществлять включение/выключение и перезагрузку
программного обеспечения рабочего места;
– регулировать громкость воспроизведения.
314
Таблица 12.1
Режимы работы связи
Цвет клавиши
Режим работы канала
Зеленый
Управление
включено, прием включен
Управление включено,
прием включен
Красный
Синий
Серый, цвет текста – белый
Серый, цвет текста – красный
Серый или желтый, поле частоты – синий
Зеленый или
желтый, строка
специальных
функций – синий
Работа
Состояние радиоканала
или канала прослушивания
Радиоканал свободен
Радиоканал занят,
другой абонент работает на передачу
Управление Включено, Наличие сигнала (неприем включен
сущей)
Управление выключено,
Канал отключен
прием включен
Управление выключено,
Канал недоступен
приём выключен
Управление выключено,
Наличие сигнала
приём – не существенно
(несущей)
Прием включен, управление – не существенно
Перезапуск ПО
Приемник данного
канала определен как
наилучший в группе
Умолч. Настройки
Звук нажатия
СП
Рис. 12.5. Панель общих настроек
315
РЦ1
Tx
Основной
Резервный
О О
100.9
РЦ1
РЦ2
Rx
Основной
Резервный
Tx
Основной
Резервный
О О
101.3
РЦ2
РЦ3
Rx
Основной
Резервный
Tx
Основной
Резервный
О О
АТИС
Основной
Резервный
Tx
Основной
Резервный
О О
Основной
1
102.1
АТИС
Rx
1
101.7
РЦ3
Rx
1
1
Резервный
Рис. 12.6. Панель основных настроек радиосвязи
Панель «ГГС» открывается по нажатию кнопки «ГГС» на
панели управления (рис. 12.3). Панель «ГГС» предназначена
для управления громкоговорящей связью, а также для выбора
вызывного сигнала. Органы управления панели обеспечивают
следующие возможности:
– выбор аудиоколонки для прослушивания переговоров по
громкоговорящей связи;
– регулировка громкости прослушивания переговоров;
– выбор и регулировка громкости вызывного сигнала.
Панель основных настроек радиосвязи (рис. 12.6), вызывается нажатием функциональной клавиши «Радио». В панели
расположено несколько групп функциональных клавиш. Каждая группа предназначена для настройки радиоканала, клавиша которого расположена правее группы в зоне радиосвязи. Органы управления панели позволяют:
– включать/выключать радиоканалы на прослушивание
или управление;
316
– выбирать основной или резервный приёмник передатчик;
– активизировать панель дополнительных настроек радиосвязи для каждого канала.
СИГС обеспечивает запись и воспроизведение речевой информации для данного рабочего места. Запись и воспроизведение выполняются синхронно по меткам времени с документированием информации о воздушной и наземной обстановки,
которое выполняется в сервере генератора воздушной обстановки. Записанные речевая информация и данные воздушной обстановки хранятся на каждом рабочем месте, для каждого проведенного упражнения.
317
ГЛАВА 13
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СРЕДСТВА
ОБУЧЕНИЯ И КОНТРОЛЯ
ДЛЯ ПОДДЕРЖАНИЯ
КВАЛИФИКАЦИИ СПЕЦИАЛИСТОВ УПРАВЛЕНИЯ АВИАЦИЕЙ
13.1. Автоматизированная система обучения
и контроля знаний
В настоящее время при организации теоретической подготовке специалистов управления гражданской авиацией все
более широкое применение находят комплексы автоматизированных средств обучения (АСО), функционирующие совместно с дистанционными системами поддержания квалификации
(ДСПК), построенные на базе современных ПЭВМ. Рассмотрим
один из возможных способов организации контроля знаний и
навыков специалистов управления авиацией с помощью АСО,
который целесообразно использовать при подготовке специалистов. Функциональная схема процесса контроля знаний и
навыков обучаемых в АСО приведена на рис. 13.1. Здесь файлы данных содержат варианты заданий, массивы исходных
данных, параметры воздушной обстановки и соответствующие нормативные модели действий (нормативные значения
контролируемых параметров). По результатам контроля формируются соответствующие файлы, которые используются затем для анализа процесса обучения. Критерии оценки уровня
практических навыков выбираются, исходя из типа действий,
выполняемых обучаемыми. Выбор критерия определяет алгоритм контроля, который сводится к проверке условий принадлежности контролируемых параметров области допустимых
(успешных) решений или действий. На рис. 13.2 показаны
318
Вход
Изменение
стратегии
Файлы
исходных
контроля
Архив
данных
Выбор
Выдача
Накопление
контрольного
результатов
результатов
Файлы
задания
контроля
контроля
результатов
контроля
Выбор
Управление
файлами
данных
Выдача
комментария
критериев
Формирование
итоговой
контроля
оценки
Выдача
тест-задания
Изменение
тактики
контроля
Принятие
решения
Выдача
результатов
Ввод
ответа
обучаемым
Печать
протокола
Регистрация
Поиск и
временных
идентифика-
параметров
ция ошибок
Вычисление
параметров
и оценок
Определение
текущей
оценки
Рис. 13.1. Функциональная схема процесса контроля знаний
(навыков, умений) обучаемых
319
Предметная область
знаний
(дисциплина)
Модель
предметной области
(база знаний)
Перечень
контрольных
вопросов
Гибкий
Изменение программы
Изменение режима
ТЗ
50
Режим
контроля
Жесткий
10
1
70
2
100
3
ДЗ
30
20
4
20
5
0
6
Бинарная
Зачет
Не зечет
ОП
20
30
7
Минимально
допустимый
10
8
Средний
0
9
Высокий
N-балльная
...
1 2 3 4
N
Уровень
требований
Система
оценок
Результаты контроля
Оценка достоверности
Анализ результатов
контроля
Принятие решения
Продолжение
контроля
Окончание
контроля
Печать
протокола
Запись в архив
Рис. 13.2. Организация контроля знаний в АСО
320
основные задачи, которые реализуются методическим и программным обеспечением АСО.
К ним относятся:
– построение модели предметной области знаний (базы знаний);
– определение перечня контрольных вопросов (тестов, тестзаданий);
– определение критериев оценки знаний;
– выбор режима контроля (количества предъявляемых тестзаданий);
– определение уровня требований к обучаемому в процессе
контроля;
– определение весовых коэффициентов для вопросов, имеющих соответствующие оценочные критерии; – реализация программы контроля знаний на ПК (с использованием различных режимов);
– разработка показателя для оценки уровня знаний диспетчера;
– формирование итоговой оценки уровня подготовленности
специалиста (бинарная, N-балльная);
– просмотр ошибочных ответов обучаемого диспетчера;
– оценка достоверности результатов контроля;
– принятие решения о дальнейшей организации контроля
(изменение стратегии, тактики контроля, прекращение контроля);
– разработка формы итогового протокола оценки знаний;
– запись результатов контроля в архив и вывод на печать.
База знаний АСО – это совокупность логически объединенных, связанных единой структурой и систематизированных
порций учебного материала, состоящая из контрольных вопросов, эталонных ответов и комментариев на действия обучаемых. База знаний должна содержать учебный материал,
который соответствует программе определенной дисциплины
и отвечает требованиям сертификации профессиональных
знаний специалистов. Основные режимы работы автоматизированной системы обучения и контроля знаний специалистов
УВД: контроль знаний, самостоятельная работа, редакция
разделов, справка, архив, окончание работы. Выбор режима
осуществляется с помощью «мыши». После этого система пе321
реходит в соответствующий режим работы. Рассмотрим более
подробно режим Контроля знаний. Данный режим является
основным и предназначен для реализации функций автоматизированного контроля знаний. Для этого необходимо в основном меню системы выбрать функцию «Контроль знаний».
Затем производится регистрация обучаемого (контролируемого) диспетчера, т. е. вводятся его анкетные и другие данные.
Далее производится «настройка» системы, т. е. выбор необходимых параметров и режима контроля. Выбор осуществляется
последовательно в соответствующих меню программы с помощью «мыши».
Параметры и вид контроля.
Квалификационная отметка
Указывается вид Квалификационной отметки диспетчера,
для которого будет производиться контроль знаний, например:
– диспетчер аэродрома;
– диспетчер посадки с применением ПРЛ;
– диспетчер района ЕС ОрВД.
Диспетчерский пункт
Например, для гражданской авиации выбирается Диспетчерский пункт, на котором допущен к УВД проверяемый диспетчер.
Диспетчер аэродрома – имеет допуск к работе по крайней мере на одном из следующих диспетчерских пунктов УВД: АДП,
ДПР, СДП, ВСДП, Вышка, СДП МВЛ, КДП МВЛ, ДПК МВЛ,
а также объединенных в установленном порядке из вышеперечисленных диспетчерских пунктов.
Диспетчер посадки – ПДП (ДПСП).
Диспетчер подхода – ДПП, ДПК, КДП.
Диспетчер района ЕС ОрВД – РЦ ЕС ОрВД, ВРЦ ЕС ОрВД,
МДП, ВМДП.
Должность
Выбирается должность проверяемого специалиста, например, для гражданской авиации:
– вспомогательный персонал ОВД (диспетчер-ассистент, диспетчер- информатор, диспетчер-оператор и др.) – оператор (О);
– диспетчер (Д);
322
– диспетчер радиолокационного контроля (ДРЛК);
– диспетчер графического (процедурного) контроля (ДГК);
– диспетчер-инструктор аэродрома (ДИА);
– диспетчер-инструктор района (ДИР);
– старший диспетчер диспетчерского пункта (СДДП);
– старший диспетчер смены аэродрома (СДСА);
– старший диспетчер смены района (СДСР);
– руководитель полетов аэродрома (РПА);
– руководитель полетов района (РПР).
Вид проверки
Выбирается соответствующий вид проверки:
– допуск к самостоятельной работе;
– допуск к ОВД международных полетов на английском языке;
– продление срока действия свидетельства;
– повышение в классе;
– подготовка к работе в ОЗП;
– перерыв в работе по УВД (более 3 месяцев);
– по решению руководителя полетов (старшего должностного лица);
– по личной инициативе специалиста.
Вид проверки определяет выбор режима контроля.
Режим контроля
Режим контроля характеризуется набором соответствующих параметров контроля. К ним относятся: количество контрольных вопросов (тестов), уровень требований, наличие (или
отсутствие) обратной связи («правильно», «не правильно»),
подсказки правильных ответов, использование таймера, ограничение времени подготовки ответа (конкретными числовыми
значениями), способ ввода ответа и др. В зависимости от вида
и цели проверки знаний преподаватель (инструктор) может
выбрать необходимый режим контроля: «гибкий» или «жесткий» (рис. 13.3). В первом случае возможна «гибкая настройка» системы, т. е. произвольный выбор параметров контроля,
что позволяет проверяющему организовать программу контроля по своему усмотрению. «Жесткий» режим характеризуется
фиксированным набором параметров контроля, которые определяют соответствующий вид контроля, например, «Контроль
323
РЕЖИМ КОНТРОЛЯ
Гибкий
Жесткий
КОЛИЧЕСТВО ВОПРОСОВ
Инструктор
10
20
30
ГИБКИЙ РЕЖИМ
С обратной связью
С подсказкой
ответа
Без обратной связи
Без подсказки
ответа
Справка
по ответам
Без справки
по ответам
Время ответа
Ограничено
Не ограничено
30 с
С индикацией
1 мин
2 мин
3 мин
Без индикациии
ЖЕСТКИЙ РЕЖИМ
K1
K2
K3
K4
K5
Контроль 1
с обратной связью ("правильно","не верно")
с подсказкой правильного ответа без ограничения
времени ввода ответа
Контроль 2
с обратной связью без подсказки правильного
ответа без ограничения времени ввода ответа
Контроль 3
с обратной связью с подсказкой правильного ответа
с ограничением времени ввода ответа
Контроль 4
с обратной связью без подсказки правильного
ответа с ограничением времени ввода ответа
Контроль 5
без обратной связи с выдачей справки по ответам
без ограничения времени ввода ответа
Контроль 6
без обратной связи без выдачи справки по ответам
с ограничением времени ввода ответа
Рис. 13.3. Характеристики режимов контроля
324
K6
1», «Контроль 2», «Контроль 3» и т. д. Жесткий режим является более предпочтительным, поскольку ставит обучаемых при
проведении тестирования в равное положение, реализуя одинаковую программу контроля и уровень требований. Кроме того,
данный режим является более удобным при организации архива, так как позволяет представить результаты контроля в строго определенном виде.
Уровень требований
Данный параметр определяет требования к уровню знаний
специалистов управления авиацией. Каждый контрольный
вопрос в базе знаний имеет свой оценочный критерий для соответствующей категории специалиста (диспетчеров определенных диспетчерских пунктов). В качестве оценочных
критериев предлагается использовать: твердые знания (ТЗ),
достаточные знания (ДЗ) и общие понятия (ОП) (характеристика указанных критериев содержится в Методике оценки
знаний). На первом этапе при оценке знаний специалистами
УВД нормативных правовых документов и специальных дисциплин (авиационная метеорология, основы аэродинамики и
ЛТХ ВС, аэронавигационное и штурманское обеспечение полетов и др.) указанные критерии используются при определении
требований к знанию соответствующего контрольного вопроса для диспетчеров, имеющих соответствующую квалификационную отметку (см. Форму представления КВ). Важность
или значимость каждого из вопросов, входящих в базу знаний
АСКЗ, определяется их весовыми коэффициентами в соответствии с оценочными критериями и учитывается в дальнейшем
при расчете показателя уровня подготовленности обучаемого.
При оценке знаний диспетчерами технологий работы, правил
и фразеологии радиообмена предъявляются более жесткие
требования к их уровню подготовленности. Преподаватель
(инструктор) в соответствии с видом проверки может выбрать
один из трех уровней требований. Минимально-допустимый,
средний, высокий. Уровень требований характеризуется процентным соотношением количества контрольных вопросов
с соответствующими оценочными критериями («ТЗ», «ДЗ» и
«ОП»).
Количество контрольных вопросов (тестов) в тест-программе
может быть произвольным или фиксированным. При использо325
вании «гибкого» режима контроля количество вопросов задается преподавателем (инструктором) или выбирается самим обучаемым. «Жесткий» режим предполагает выбор определенного
числа контрольных вопросов (10, 20 или 30).
Система оценки
Инструктор в зависимости от вида и цели контроля должен
выбрать требуемую систему оценки знаний: бинарную («зачетнезачет»); пятибалльную.
Примеры расчета показателя уровня подготовленности обучаемого и способы выставления оценок подробно изложены
в «Методике оценки уровня знаний».
Количество контрольных вопросов.
Раздел для контроля
Выбирается необходимый раздел для контроля знаний. Преподаватель (обучаемый) должен выбрать из всей базы данных
дисциплину, тему или раздел, по которым будет производиться
тест-контроль. В соответствии с «Руководством по профессиональной подготовке персонала обслуживания воздушного движения гражданской авиации» в АСО в базу данных включаются следующие дисциплины:
– нормативные правовые документы (ВК, ФП ИВП, ФАПП
ВП РФ, ФАП «Подготовка и выполнение полетов в гражданской авиации Российской Федерации», Табель сообщений о
движении воздушных в РФ и др.);
– технологии работы, правила и фразеология радиообмена;
– авиационная метеорология;
– основы аэродинамики и летно-технические характеристики воздушных судов;
– аэронавигационное и штурманское обеспечение полетов;
– радиотехническое и светотехническое обеспечение полетов
и авиационная электросвязь;
– английский язык (для персонала, осуществляющего ОВД
на международных трассах и в районах международных аэропортов).
Раздел «Технологии работы, правила и фразеология радиообмена» включает перечень контрольных вопросов, касающихся правил полетов, технологии работы, правил и фразеологии
радиообмена для диспетчеров, имеющих соответствующие ква326
лификационные отметки и допуски к работе на определенных
диспетчерских пунктах. Раздел «Английский язык» содержит
терминологию, определения, грамматические формы, процедуры, правила и фразеологию радиообмена на английском языке,
знание которых необходимо для обслуживания воздушного движения на международных воздушных трассах и в районах международных аэропортов. При необходимости или по желанию
пользователя системы каждый из контролирующих разделов
может быть изменен или дополнен вопросами, отражающими
специфику работы диспетчеров службы движения конкретного
аэропорта. После выбора и ввода указанных выше параметров
система переходит в режим контроля знаний согласно заданной
программе.
Контроль знаний
В соответствии с заданным режимом контроля из базы знаний случайным образом выбираются контрольные вопросы различных типов и предъявляются обучаемому. Контролируемый
диспетчер, отвечая на вопросы, должен выбрать (сформировать) правильный ответ из предложенных вариантов и ввести
его в систему с помощью «мыши» или клавиатуры. Например,
при использовании ответов типа «выбор из меню» обучаемый
должен выбрать правильный ответ из предложенных альтернативных ответов или ввести ответ «да», «нет» или «не знаю»,
при выполнении заданий типа «прямой ввод ответа» ввести
конкретные числовые данные, при решении задач построения
алгоритма (последовательности) действий – выбрать и последовательно ввести необходимые действия (операции) для формирования конструируемого ответа. Возможные виды вариантов
ответов содержатся в специальной Форме представления контрольных вопросов АСО.
Вывод результатов контроля
По окончании цикла контроля на экран компьютера выводится «меню»: ПЕЧАТЬ ПРОТОКОЛА; СПРАВКА ПО ОТВЕТАМ; ОСНОВНОЕ МЕНЮ.
ПЕЧАТЬ ПРОТОКОЛА. Данный режим предназначен для
вывода на монитор (принтер) протокола результатов контроля знаний специалиста УВД по соответствующей тестпрограмме.
327
СПРАВКА ПО ОТВЕТАМ. Режим предназначен для просмотра контрольных вопросов, на которые были даны неверные ответы. В этом режиме на дисплей выводится следующая информация: количество неправильных ответов, формулировка вопроса, ответ обучаемого, правильный ответ и источник (статья
или пункт нормативного документа или параграф или страница
используемого литературного источника), где рассматривается
данный вопрос.
ОСНОВНОЕ МЕНЮ. Данный режим предназначен для выхода в основное меню системы.
13.2. Организация базы знаний
автоматизированной системы обучения
В качестве примера рассмотрим организацию базы знаний
по дисциплине «Технология работы диспетчеров, правила и
фразеология радиообмена». Прежде всего, необходимо определить требования к уровню знаний специалистов УВД. При
этом целесообразно использовать следующие оценочные критерии:
– твердые знания (ТЗ) – точное (дословное) знание и глубокое понимание пункта, правила или статьи нормативных документов, регламентирующих работу диспетчера (правил полетов, технологии работы, правил и фразеологии радиообмена и
т. д.);
– достаточные знания (ДЗ) – уровень знаний специальных
и прикладных дисциплин, технологии работы, необходимый
для правильного решения задач по УВД в каждом конкретном
случае;
– общие понятия (ОП) – уровень знаний, обеспечивающий
общее представление о вопросах, входящих в перечень специальных и прикладных дисциплин.
Каждый контрольный вопрос в базе знаний АСО должен
иметь свой оценочный критерий для соответствующей категории специалиста (диспетчерского пункта или рабочего места).
Например, в результате анализа задач, решаемых специалистами УВД в различных зонах, была определена взаимосвязь
уровня знаний диспетчеров соответствующих диспетчерских
пунктов (табл. 13.1).
328
329
5
5
5
– твердые знания (ТЗ);
– достаточные знания (ДЗ);
6
ГК
6
6
6
6
7
7
7
7
7
7
ГК
8
8
8
8
8
РЛК
9
9
9
9
9
ГК
РЦ (ВРЦ)
ЕСОрВД
10
10
10
10
10
МДП
(ВМДП)
Диспетчер района
– общие понятия (ОП)
РЛК
ДПП
(ГДПП)
6
5
4
4
4
ДПК
(ДПСП)
ГК
3
3
ПДП
(ДПСП)
Диспетчер подхода
РЛК
МДП (ВМДП)
РЦ (ВРЦ)
ЕС ОрВД
2
3
3
СДП
(СДП
МВЛ)
Диспетчер
посадки
5
Критерии оценки знаний:
Диспетчер
района
2
1
2
2
ДПР
1
АДП
(АДП
MB Л)
Диспетчер аэродрома
РЛК
ДПК (ДПСП)
Диспетчер
подхода
ДПП
(ГДПП)
ПДП (ДПСП)
СДП (СДП МВЛ)
ДПР
АДП (АДП МВЛ)
Диспетчер
посадки
Диспетчер
аэродрома
Диспетчерский пункт
Квалификационная отметка
Организация базы знаний АСО Дпо дисциплине «Технологии работы диспетчеров,
правила и фразеология радиообмена»
Таблица 13.1
13.3. Организация дистанционного обучения
специалистов управления авиацией
Дистанционное обучение специалистов УВД реализуется на
базе Web-технологий и обеспечивает следующие возможности:
– многопользовательский режим. Web-технология позволяет иметь централизованную базу данных и знаний АСО на
защищенном сервере. Все клиенты, желающие подключиться
к системе, проходят обязательную процедуру авторизации. Система паролей реализует различные права доступа для разных
групп пользователей АСО;
– централизация баз данных, позволяющая накапливать и
хранить на сервере результаты обучения пользователей АСО,
формировать и выводить различные отчеты по результатам обучения;
– возможность доступа к системе через Интернет, в том числе с шифрованием https. При этом можно организовать доступ
специалистов УВД как к обучающим материалам, так и к результатам обучения;
– встраиваемость в другие системы. При необходимости,
имеется возможность встраивать web-страницы в любые другие
системы АСО с использованием стандартного компонента «webбраузер».
Система строится по принципу клиент-сервер, что позволяет:
– реализовать централизовать централизованную базу данных с многопользовательским режимом;
– осуществлять доступ к базе знаний/данных и результатам
обучения через сеть Интернет, в том числе с шифрованием;
– возможность подключения других технологий для расширения функциональности (flash, java, silverlight и т.п.) или же
создание и использование собственного клиентского приложения в случае, если функционала стандартного браузера недостаточно.
Серверная часть. База знаний/данных находится на сервере
и контролируется администратором. Администратор осуществляет контроль работоспособности базы знаний/данных, ее редактирование, распределение пользователей по группам с различными правами доступа.
330
Клиентская часть. Все клиенты, желающие подключиться к системе, проходят обязательную процедуру авторизации.
В зависимости от группы пользователей, клиент может осуществлять доступ к различным обучающим материалам, тестам, отчетам по результатам обучения и вести заполнение/редактирование базы знаний/данных.
331
ГЛАВА 14
МОДЕЛИРОВАНИЕ ВОЗДУШНОЙ
ОБСТАНОВКИ
14.1. Моделирование движения летательных аппаратов
в тренажерно-моделирующих комплексах
При разработке и внедрении тренажерных моделирующих
комплексов специалистов управления авиацией ВВС и диспетчеров радиолокационного контроля гражданской авиации
одной из важнейших задач является синтез адекватной модели
движения подвижных объектов, которая должна соответствовать специальным курсам подготовки специалистов управления авиацией и курсом специальной подготовки групп руководства полетами (КСП ГРП-2005).
В общем случае математическая модель пространственного движения ЛА, как твердого тела, описывается системой
нелинейных дифференциальных уравнений 12-го порядка
[64]. В ряде работ приводятся уравнения движения ЛА, математические модели пространственного движения ЛА с учетом законов управления автопилота, используются методы
имитационного моделирования, а для оценки адекватности
тренажеров предлагаются методы вероятностно-метрической
оценки [65, 66, 119, 120]. Однако, при инженерном синтезе
моделей полета ЛА для обеспечения адекватного моделирования воздушной обстановки в ТМК необходимо решать задачи
имитации сложных траекторий полета ЛА, связанных с выполнением боевых маневров, маневров при выполнении взлета
и посадки, сборе и роспуске группы, имитации вертикальных
профилей полетов для различных типов ЛА. Решение данной задачи классическими методами оказывается достаточно
трудным вследствие большого числа варьируемых параметров
и многозначности решения задачи, связанной с постоянно ме332
няющейся воздушной тактической обстановкой. Между тем,
исходя из принципов и критериев синтеза ТМК специалистов
управления авиацией и диспетчеров УВД, вполне допустимо
рассматривать ЛА как некоторый материальный объект. Движение этого объекта проявляется только через наблюдение
радиолокационной отметки и поступления докладов экипажа
о прохождении фиксированных точек в начале и в завершении
маневров и т. д. Выполнение полета производится строго в соответствии с планом полета, в котором задаются трассы посредством контрольных точек. В процессе полета изменение
траектории происходит при отработке команд лиц группы
руководства полетами (ГРП), команд наземной автоматизированной системы управления (НАСУ) или по решению экипажа
ЛА (в ТМК по решению пилота-оператора, обеспечивающего
подыгрыш за действия экипажей ЛА, находящихся в одной
зоне управления). Поэтому при построении оптимальной модели движения ЛА для тренажерных комплексов радиолокационного контроля воздушного пространства целесообразно
исходить из особенностей функционирования специалиста
управления авиацией, информационных моделей его рабочего места, на основе которых ему приходиться выполнять свои
профессиональные обязанности. Исходя из оценки реальных
процессов управления воздушным движением на базе использования радиолокационной информации, можно представить
процедуру формирования траектории полета ЛА в ТМК как
набор взаимосвязанных участков трассы между контрольными точками (КТ). В каждой текущей КТ задается полный
набор параметров прямолинейного или криволинейного движения ЛА в пространстве до следующей КТ, в которой будут
заданы новые параметры движения ЛА. На основе параметров, задаваемых в текущей КТ, модель движения ЛА между
КТ реализуется на основе динамических уравнений Эйлера.
Обоснованность выбора динамических уравнений Эйлера для
моделирования полетов ЛА в ТМК определяется тем, что позволяет получить компромисс между адекватностью и сложностью, что подтверждается результатами практических экспериментов. Структура алгоритма, реализующего дифференциально-параметрический метод моделирования траекторий
полета ЛА, представлена на рис. 14.1.
333
Метка времени
0
Ввод
команды
План полёта
1
Дешифратор команд
Привязка к текущим
координатам
Выбор таблицы
траектории маневра
Загрузка текущих
параметров КТ
Уравнение Эйлера
Выдача текущих
координат ЛА
Рис. 14.1. Структура алгоритма реализации дифференциальнопараметрического метода моделирования траекторий полета ЛА
Текущее состояние каждого ЛА описывается словом состояния цели (ССЦ), в структуре которого хранится обновляемый
набор текущих параметров. Укрупненная структура ССЦ представлена в табл. 14.1.
334
Таблица 14.1
Состав и параметры слова состояния цели
Параметры плана
полёта
Высота доклада пересекаемого эшелона
Высота снижения по расчёту
Эшелон перехода
Аэродром вылета
Аэродром назначения
Запасные аэродромы
Метод захода на посадку
Минимум командира корабля
Код ответчика
Время взлёта
Текущие координаты
и параметры
Признаки полёта
Последовательность точек
Номер цели
Номер рейса
Номер борта
Тип воздушного судна
Номер строки таблиц взлёта и посадки, маневра
Ячейки траектории взлёта
Ячейки траектории трассы
Ячейки траектории захода на посадку
Ячейки траектории отработки команд
Ячейки траектории маневра
Курс
Азимут з
Дальность
Высота
Остаток горючего
Помимо номера борта, номера рейса, в ССЦ хранятся последовательности точек, определяющие плановую траекторию ЛА
(или номера их последовательностей), различные признаки,
текущие координаты и параметры движения, данные об очередной точке, заданы ячейки для формирования траекторий
по поступающим командам, задаваемым маневрам, обеспечена
возможность возврата ЛА на плановую траекторию после выполнения заданного маневра.
335
Результатом работы программ дешифрации команд и выбора задаваемой траектории из массива данных таблиц маневров
является изменение соответствующих полей ССЦ. Моделирование движения различных типов ЛА, как на земле, так и воздушном пространстве в ТМК, происходит в соответствии с их
тактико-техническими и аэродинамическими характеристиками в режиме реального времени. При имитации движения
ЛА учитывается воздействие ветра. Диапазон изменения аэродинамических характеристик задается, исходя из реальных условий полета. Моделирование движения ЛА в ТМК при реализации данного метода выполняется наложением двух методов:
метода моделирования движения по заданным траекториям,
построенным по заданным точкам и метода моделирования движения на основе динамических уравнений Эйлера. Кроме того,
траектория движения ЛА в ТМК является функцией высотнокурсовых команд, подаваемых с командного пункта диспетчером (офицером боевого управления) и команд НАСУ.
При реализации данного метода проводка ЛА по заданным
траекториям осуществляется с помощью контрольных точек
КТ. Траектория движения ЛА представляется совокупностью
КТ. При этом определяется, что КТ – это некоторое заданное
условие движения самолета, по выполнению которого происходит переход к следующей КТ, правила выбора которой определены в таблице траектории маневра. С помощью этого набора
КТ можно при подготовке базы данных ТМК задать любую траекторию, любой маневр.
Местоположение самолета определяется в дискретные моменты времени и описывается в ССЦ. Заявка на вычисления координат ЛА выставляется не только дискретно – один раз в такт
просчета, но и по совершению события, интервал времени при
этом – плавающий. Событием считается достижение любого заданного параметра (скорость, высота, курс, время и т. д.), полученного в результате команды управления диспетчера, введенной с пульта инструктора, либо достижение некой КТ.
Рассмотрим построение модели движения ЛА на основе использования уравнений Эйлера. В этом случае модель движения ЛА между точками или после подачи команды диспетчера
реализуется на основе аэродинамических характеристик самолета. За основу построения модели принята система динамиче336
ских уравнений Эйлера в связанной системе координат. Моменты, действующие на самолет, считаем уравновешенными соответствующими отклонениями органов управления. При этом
считается, что все силы, действующие на самолет, приложены
в его центре масс. Движение самолета под действием аэродинамических и тяговых сил в связанной системе координат описывается системой уравнений (14.1.1). Тяга двигателя направлена вдоль продольной оси самолета, а угол скольжения мал и им
можно пренебречь. Все расчеты ведутся в декартовой системе
координат относительно условной точки, ось Х направлена на
Север.
P−X
 
V g 
=
− sin θ  
 G
 
g
Y


=
θ
 cos y ± cos θ  ,
VG


Y
g
φ = ± ⋅
⋅ sin y 
G V ⋅ cos θ
 (14.1.1)
где g – ускорение свободного падения; θ – угол наклона траектории в вертикальной плоскости; γ – крен; φ – курс; V – истинная
скорость; Р – тяга самолета; Y – подъемная сила; X – сила лобового сопротивления; G – сила тяжести (вес ЛА); α – угол атаки.
Все силы считаем приложенными в центре масс самолета.
Диапазон выбранных аэродинамических характеристик определяется использованием графических зависимостей аэродинамических характеристик для каждого заданного типа ЛА,
заложенных в базу данных ТМК, и режима полета, так для
учета лобового сопротивления используется графическая зависимость от скорости полета и типа ЛА при нулевой подъемной
силе. Скорости выбираются из диапазона эксплуатационных
скоростей и высот заданного типа ВС. Используются графики
зависимости коэффициента подъемной силы от коэффициента
индуктивного сопротивления при различных скоростях полета
из базы данных ТМК. Также используется графические зависимости допустимого значения коэффициента подъемной силы от
скорости. Система (14.1.1) является основной для расчета параметров движения ЛА, а для расчета координат самолета используются системы кинематических уравнений (14.1.2):
337
dx
V ⋅ cos(θ)cos(φ),
=
dt
dy dh
= = V sin(θ), dt dt
dz
=
−V cos(θ)sin(φ).
dt
(14.1.2)
При дискретной реализации текущие параметры могут быть
представлены в виде выражений (14.1.3), (14.1.4):
v [ i + 1]= v [ i ] +
φ[ i + 1] =φ[ i ] +
θ[ i + 1] =θ[ i ] +
dv [ i + 1]
dt
dφ[ i + 1]
dt
dθ[ i + 1]
dt
∆t,
∆t,
∆t;
(14.1.3)
dx
∆t,
dt
dz
z[ i + 1]= z[ i ] + ∆t,
dt
dy
∆t.
h [ i + 1]= h [ i ] +
dt
x [ i + 1]= x [ i ] +
(14.1.4)
Системы уравнений (14.1.1–14.1.4) полностью описывают
движение ЛА в пространстве, позволяют рассчитать все характеристики его движения и их изменение по времени, если задан
режим работы двигателя, тяговые и аэродинамические характеристики заданного типа ЛА. Значение путевой скорости и путевого угла определяется по формулам (14.1.5–14.1.7):
W
=
V 2 + U 2 + 2 ⋅ V ⋅ U ⋅ cos(ψ) (14.1.5)
(14.1.6)
 U ⋅ sin(ψ) 
φñ =
arcsin 

 W2

φ∗ = φ + φñ , (14.1.7)
338
где φ – курс первоначальный; V – истинная скорость; U – скорость ветра; W – путевая скорость; ψ – курсовой угол между
векторами V и U; φñ – угол сноса; φ∗ – путевой угол.
Преимущества представленного метода моделирования
движения ЛА в тренажерных комплексах состоит в том, что
позволяет существенно повысить степень адекватности имитируемого полета реальному. Учитывается взаимосвязь продольного и поперечного движения, зависимость скорости от
высоты, веса, маневров, совершаемых ЛА. Кроме того, при
моделировании полета ЛА учитывается составляющая скорости ветра. Имитация динамики движения по данному способу
учитывает широкий диапазон изменения скоростей и высот современных типов ЛА, а также работу ЛА на предельных режимах двигателя. Одним из важных параметров, контролируемых при проведении полетов, является учет расхода горючего.
Поэтому моделирование полетов ЛА необходимо выполнять
с учетом имитации расхода горючего. Анализ существующих
моделей показывает, что использование сложных аналитических моделей для ТМК РЛК нерационально. Предлагается
наиболее простой и достаточно адекватный метод, основанный
на использовании известных графических зависимостей расхода для различных типов ЛА с их линейно-косичной аппроксимацией [51, 63]. За основу берутся графики расхода горючего в зависимости от высоты и скорости полета для режимов
максимал и форсаж.
Тогда секундный расход горючего вычисляется по формуле:
GS =g0 + g1h + g2 h2 + g3v + g4v2 + g5vh, (14.1.8)
где GS – секундный расход горючего в кг/сек, h – высота полета, м; v – скорость текущая, махи; g – коэффициенты, зависящие от типа ЛА и режима двигателя.
На графиках выбирается шесть точек. Обязательно должны
быть точки на высоте, равной нулю, и на максимальной высоте.
Остальные четыре точки выбираются на промежуточных высотах произвольно. Для более точного расхода горючего на малых
высотах точки выбираются соответственно на малых высотах.
Для более точного расхода горючего на больших высотах точки
339
выбираются соответственно на больших высотах. Секундный
расход горючего, как функция скорости, высоты, для каждого
типа ЛА вырабатывается на выходе модели воздушной обстановки.
Внешние управляющие воздействия: отработка команд диспетчера выполняется посредством ввода с функциональной
клавиатуры автоматизированного рабочего места пилота-оператора (АРМ-ПО) управляющих команд. Для управления ЛА
как гражданского, так и военного назначения, по командам
лиц ГРП и ОБУ (диспетчера) при моделировании наземной
и воздушной обстановки реализуются следующие основные
функции:
– руление, остановка ЛА при движении по площади маневрирования аэродрома;
– управление выполняющими посадку и взлетающими ЛА;
– задание высоты (эшелона полета) как в метрах, так и в футах;
– задание вертикальной скорости набора/снижения;
– задание высоты (эшелона полета) на указанный пункт;
– задание параллельного смещения:
– задание курса;
– задание разворота на определенный угол;
– задание угла крена при развороте;
– задание направления разворота;
– установка скоростей полета, как в км/ч так и в узлах;
– задание числа М;
– отключение/включение режимов «А», «С» ответчика;
– установка нового кода ответчика;
– имитация режимов работы ответчика;
– полет на указанный пункт;
– полет в зону ожидания и выполнение зоны ожидания;
– изменение маршрута полета;
– запуск ЛА по траекториям SID/STAR;
– команды, обеспечивающие упрощение или усложнение
воздушной обстановки (изменение метеоусловий, ввод дополнительных ЛА с АРМ-ПО, ввод особых случаев).
340
14.2. Моделирование движения подвижных объектов
по летному полю
Текущие координаты местоположения ВС на летном поле формируются на основе использования кинематических
уравнений движения его центра масс. Расчет координат выполняется в соответствии с заданным тактом просчета или по
событиям (при подаче команд диспетчера или при достижении
параметров, заданных в точке). Движение самолета по заданным траекториям выполняется посредством движения от точки к точке, при этом траектория представляет собой последовательную совокупность точек. Точка – это некоторое заданное условие движения самолета, после выполнения которого
происходит переход к следующей точке. Для автоматического
формирования траекторий движения подвижных объектов по
летному полю используется задача поиска кратчайшего пути
из теории графов. Для этого на этапе подготовки упражнений
создается база данных из рулежных дорожек, перронов и мест
стоянок. Данные о рулежных дорожках (РД) состоят из набора
точек в декартовой системе координат с признаками соответствующего доклада, если в этой точке предусмотрен радиообмен с диспетчером старта/руления и с радиусом, если в этой
точке предусмотрен поворот с определенным радиусом. Перроны – это совокупность мест стоянок с уникальными именами и одинаковыми маршрутами руления. В них указываются маршруты руления в виде имен РД для взлета и посадки
к каждой из имеющихся на аэродроме ВПП. Место стоянки
(МС) – это координата с курсом, принадлежащая указанным
в ней аэродрому и перрону дорожками и способом выезда и заезда (с буксиром или без буксира) на них. Рулежные дорожки образуют замкнутый граф, по которому создается матрица
связей.
Способ автоматического формирования траекторий движения подвижных объектов по летному полю состоит в выборе кратчайшего пути по этому графу по указанному маршруту:
– от МС до точки взлета или от точки приземления до МС,
по маршруту указанному в перроне, на котором находится
МС;
341
– от текущего положения объекта до указанного МС при посадке или до точки взлета при взлете в случае подачи команд
руления.
В команде руления указываются РД, по которым необходимо проехать, перрон, МС и свободное МС, через которое можно
проехать или выехать с МС, если есть необходимость. Таким
образом, информационное обеспечение автоматического формирования траекторий движения подвижных объектов по летному полю представляет собой базу данных, представляющую
собой переменный набор матриц и графов, количественный
состав и заполнение которых определяется и заполняется при
адаптации модели к конкретному аэродрому.
14.3. Имитация метеорологической информации
в тренажерно-моделирующих комплексах
По данным ИКАО в целом причиной около 24% авиационных происшествий при выполнении полетов является воздействие сложных метеорологических условий [121]. Метеорологические условия являются одним из наиболее существенных факторов внешней среды, влияющих на полеты
самолетов и на формирование у диспетчера адекватных навыков и умений оценки воздушной обстановки. Так, в работах
[115, 116] указывается, что около 50% летных происшествий
при заходе на посадку возникает из-за сложных метеоусловий. Умение соотносить текущие метеоусловия и их возможные изменения с прогнозированием динамической воздушной обстановки весьма важно для диспетчера. Поэтому, при
создании ТМК радиолокационного контроля воздушного пространства весьма актуальна задача нахождения таких методов моделирования метеорологической обстановки, которые
с одной стороны имитировали условия тренажа, адекватные
реальным процессам управления авиацией в сложным метеорологических условиях. С другой стороны, удовлетворяли
учебно-методическим требованиям: позволяли изменять метеоусловия в процессе тренажа и быть реализуемы в реальном масштабе времени.
При разработке методологии моделирования метеорологической обстановки целесообразно выделить только те компоненты
342
метеоусловий, информацией о которых может располагать специалист управления авиацией (диспетчер), и которая влияет на
звенья системы управления полетами, моделируемые в ТМК.
Информацию о метеоусловиях, получаемую специалистами
управления авиацией, можно разделить на прямую и косвенную. К прямой метеорологической информации относятся данные как наблюдаемые непосредственно (засветка от метеорологических образований на индикаторе кругового обзора), так и
получаемые через метеослужбу и сообщения пилотов. К косвенным данным о метеоусловиях следует отнести представления,
формируемые через оценку влияния метеоусловий на пространственно-временные траектории летательных аппаратов (ЛА).
Например: в текущих метеоусловиях (неизвестных полностью),
на данной высоте ЛА данного типа проходит известное расстояние за минут. Перечень компонент метеоусловий, относящихся
к прямой информации, однозначно определяется техническими
средствами и регламентированным перечнем сообщений. К ним
относятся: ветер (скорость и направление), наличие, структура
и местоположение кучево-дождевой облачности (КДО), наличие
и интенсивность облачности других типов, наличие и степень
обледенения, наличие и степень болтанки, струйные течения,
температура. Косвенная информация может определяться как
указанными выше, так и другими компонентами. Важно, что
эти компоненты не вычленяются специалистами управления
авиацией, а, как правило, вся косвенная информация соотносится у них со скоростью и направлением ветра.
Одним из важных свойств метеорологической модели, закладываемой в тренажер, должна быть ее управляемость. Руководитель обучения или инструктор посадки непосредственно
в ходе упражнения должен иметь возможность изменять метеорологические условия в зависимости от той или иной ситуации. Принципиально должна существовать возможность оперативного изменения метеоусловий руководителем обучения
в процессе тренажа в зависимости от того, насколько успешно
справляется обучаемый специалист управления авиацией (диспетчер) с поставленной задачей (адаптация в процессе тренировки).
Таким образом, синтезируемая модель метеорологической
обстановки с одной стороны должна носить статистический
343
характер, вследствие того, что такова физическая природа составляющих ее компонент [122], а с другой стороны детерминированный характер, обуславливающий необходимый уровень
управляемости модели. Вышесказанное в наибольшей степени
касается имитации ветра.
В сложных моделях воздушной обстановки, в задачи которых входит исследование влияния метеорологических условий
на обеспечение полетов для различных типов ЛА в заданных
структурах воздушного пространства наиболее приемлемой,
как более адекватной реальным условиям может быть имитационная статистическая модель ветра.
Предлагаемая ниже модель ветра основана на определенных закономерностях статистической структуры стационарного поля скоростей ветра [117]. Горизонтальная скорость
ветра в каждом из воздушных слоев рассматривается как
случайный вектор однородного и изотропного поля, подчиняющийся нормальному круговому закону распределения.
Существенным моментом рассматриваемой модели является
использование экспериментальных характеристик пространственной и временной корреляции скоростей ветра. В общем
случае метеорологические поля являются неоднородными и
анизотропными. Однако на площадях до 2 × 2 тысяч км в течение нескольких часов эти поля можно считать однородными и
изотропными [122].
Модель строится таким образом, что для ее функционирования необходимо задать в каждом i-м воздушном слое ( i = 1,n )
для начального момента и в начальной точке значения математического ожидания скорости ветра (составляющих скорости
(o)
по осям x и y ) Ei : составляющих среднеквадратических отклонений σi . Таким образом, исходными данными для функ(o)
ционирования модели является набор Ei , σi .
{
}
o
Значения составляющих ветра Ux( o ) и Uy( ) в начальной точке в начальный момент определяются одинаково выборкой случайных чисел, распределенных по нормальному закону с пара(o)
метрами Ei и σi :
{
}
(o)
(o)
Ui ∈ N Ei , σi .
344
Для произвольного момента времени t с учетом коэффициента временной корреляции r(t) будем иметь:
( t)
(o)
(o)
(o)
Ei = Ei + ri ( t ) Ui − Ei  .


(14.3.1)
( t)
Далее разыгрывается значение Ui для этого же момента:
{
}
( t)
( t)
Ui ∈ N Ei , σi .
(14.3.2)
( t)
Величины σi ( l ) и Ei ( l ) для произвольной цели, находящейся на расстоянии l от начальной точки с учетом коэффициента пространственной корреляции r ( l ) , могут быть вычислены по следующим соотношениям:
σi ( l ) =
σi 1 − ri2 ( l );
(14.3.3)
( t)
( t)
( t)
( t)
Ei ( l ) =+
Ei
ri ( l ) Ui − Ei  . 

(14.3.4)
Далее нетрудно получить значение ветра (x и y составляющих ветра) для произвольной точки имитируемого пространства в произвольный момент времени:
{
}
( t)
( t)
Ui ( l ) ∈ N Ei ( l ), σi ( l ) .
(14.3.5)
Описанная процедура повторяется для всех воздушных слоев, где находятся имитируемые цели.
Представленный метод достаточно сложен для учебно-методической реализации при использовании в процессе практической подготовки специалистов управления авиацией.
Как показывает анализ организации и проведения практической подготовки специалистов УВД в центрах подготовки
специалистов УВД стран, входящих в международную организацию ИКАО [123], для учебных целей вполне допустимой
345
представляется такая модель ветра, когда его скорость и направление задаются по воздушным слоям и изменяются оперативно в ходе упражнения с пульта руководителя обучения. Разумеется, такие изменения могут осуществляться автоматически по заранее заложенной программе. Для исследовательских
целей может представлять интерес модель ветра, основанная на
закономерностях статистической структуры стационарного поля скоростей ветра, представленная выше.
На основании выше проведенного анализа в ТМК предлагается использовать таблично-детерминированный способ для
моделирования метеорологической обстановки.
Болтанку, обледенение, облачность, температуру и струйные ветровые течения при реализации этого способа представляется целесообразным имитировать по воздушным слоям, детерминировано, с возможностью оперативного изменения в ходе упражнения.
Воздушное пространство разделяется на горизонтальные
слои и в каждом из них указывается наличие и характер проявления имитируемых метеорологических условий.
Структура панели формирования базы данных имитируемой
метеорологической информации в ТМК для 8 воздушных слоев
для различных зон управления представлена на рис. 14.2. Для
каждого упражнения может быть заготовлена своя база данных
имитируемой метеорологической обстановки, которая в начале упражнения переписывается в базу данных ЭВМ. По запросу диспетчера, или через определенные временные интервалы,
или при изменении высоты формируются сообщения о наблюдаемых метеоявлениях в области нахождения ЛА. Эти сообщения
поступают на мониторы пультов пилотов-операторов, управляющих ЛА в соответствующих зонах управления. Данные о ветре используются также при моделировании движения ЛА.
Одной из задач при моделировании метеорологической обстановки в ТМК, влияющих на формирование знаний и умений
у тренирующихся специалистов управления авиацией, является имитация кучево-дождевой облачности (КДО) на мониторе воздушной обстановки. Для обеспечения учебного процесса
КДО должна вводиться оперативно с пульта руководителя обучения, с указанием высоты, местоположения и конфигурации,
а также автоматически в тот момент времени, который был ука346
МЕТЕО ДАННЫЕ
Темпер.
у земли
Коэф.
Вид на ВПП, Давл.,
км
мм.рт.ст. Гидрометеоры сцепл.
15
СНЕГ
2,5
50
Ниж. гран. Верх. гран.
обл., м
обл., м
1500
СЛОИ
Верх. гран.
слоя, м
Напр. ветра,
град.
Скорость
ветра, м/с
Метео
явл.
Влажность
1
2
3000
3
4
Октанты
5
5
30
600
1000
3000
5000
10
20
20
30
50
2
4
5
6
8
УБ
УО
6
8000
7
8
10000
15000
Конф.
КДО
Мощ.
ОК
ЗОНА
Рис. 14.2. Информационно-диалоговая панель задания
метеорологической информации в ТМК
зан при подготовке упражнения. Засветки от КДО должны отображаться на индикаторе воздушной обстановки имитируемой
РЛС. При этом имитация КДО должна выполняться с учетом
воздействия ветра. Моделирование ситуаций, связанных о КДО,
должно обеспечивать: формирование сообщений с АРМ-ПО,
имитирующих взаимодействие экипажей ЛА с наземным КП,
347
наблюдающих КДО визуально или с помощью бортовых радиолокационных средств; формирование траекторий обхода грозовых очагов и выхода на линию заданного пути. Должна обеспечиваться возможность одновременной имитации нескольких
конфигураций КДО. Причем все конфигурации целесообразно
иметь близкими к эллиптической форме с регулируемым отношением больших и малых полуосей. Размеры конфигураций
для внутримассовых грозовых очагов (ГО) составляют км, глубина фронта до 50 км. Фронтальный ГО состоит из отдельных
очагов, ориентированных вдоль линии фронта. ГО на фоне засветки от КДО должен иметь большую интенсивность свечения,
кроме этого должна быть предусмотрена возможность вращения конфигураций вокруг своей оси [122]. При моделировании
метеорологической обстановки в ТМК достаточно в базе данных
создать набор конфигураций КДО, количество которых может
пополняться в процессе наработки учебно-методического материала. Аналогичен подход к заданию градаций мощности засветки КДО. Это должны быть переменные значения с возможностью их пополнения посредством наращивания базы данных.
На рис. 14.2 показана возможность задания параметров КДО
для каждой зоны управления в различных высотных слоях.
Рассмотрим методологию имитации засветок от КДО. Засветки от КДО имитируются с помощью программных средств.
Эти конфигурации имеют устойчивый характер и их набор,
разработанный на подготовительной фазе обучения оперативно-обслуживающим персоналом, и являющийся составной компонентой базы данных ТМК (десятки конфигураций), вполне
достаточен для целей обучения. Каждая конфигурация имеет
свой порядковый номер (код). При инициализации заданного
кода КДО из базы данных считываются соответствующие ему
координаты центра засветки.
Через фиксированные интервалы времени активируется
программа, рассчитывающая новые координаты КДО в зависимости от направления и силы ветра в данном воздушном
сдое. Если КДО распространяется на несколько воздушных
слоев, то данные о ветре берутся из верхнего слоя. Каждая
конфигурация аппроксимируется выпуклым многоугольником, сведения о котором в базе данных (см. рис. 14.3). Способы, которыми осуществляется указанная аппроксимация, мо348
3
2
1
А
ГО
4
6
5
Рис. 14.3. Кусочно-линейная аппроксимация
при имитации КДО
гут быть различными. Одними из них достигается минимизация числа вершин многоугольника при некоторой допустимой
величине отклонений от истинной конфигурации, в других
способах при заданном числе вершин минимизируется величина отклонений. Рассмотрение этих способов не представляет специального интереса, при этом можно только заметить,
что аппроксимирующие многоугольники можно получить
программным путем. Параметры этих многоугольников используются при имитации информации о наблюдении КДО на
АРМ-ПО (с борта ЛА), а также при моделировании траекторий
обхода ГО. Панель интерактивного интерфейса создания базы
данных моделирования облачности обеспечивает задание конфигураций на подготовительной фазе работы ТМК. Рассмотрим методологию имитации ГО, обнаруживаемых бортовыми
радиолокационными средствами и имитацию формирования
сообщений тренирующемуся диспетчеру УВД. Сообщения
о наблюдении ГО должны выдаваться на мониторы АРМ-ПО
ТМК как автоматически, так и в ответ на соответствующий запрос диспетчера [92, 93].
Автоматические сообщения о наблюдении отдельных ГО
выдаются один раз по каждому ГО за период его наблюдения. В случае одновременного наблюдения нескольких ГО
об этом выдается единое сообщение. Каждый имитируемый
349
y
y′
3
А
2
1
d
2
4
5
6
x′
Ψ
x y, y y
В
D
_ d
2
x
Рис. 14.4. Схема имитации наблюдения ГО
со стороны имитируемого ЛА
внутримассовый ГО аппроксимируется многоугольником (см.
рис. 14.4).
Для каждого ЛА в горизонтальной плоскости строится зона наблюдения (зона В), представляющая собой прямоугольник, ориентированный по курсу ЛА шириной км (±d/2 от линии курса) длиной км. Если зона А пересекается о зоной В для
одного из имитируемых ЛА, то формируется сообщение о наблюдении ГО (слева, справа или прямо в зависимости от положения зоны А относительно линии курса соответствующего
ЛА). Указанное сообщение не формируется, если в вертикальной плоскости ГО расположен вне вертикальной диаграммы
направленности бортового радиолокатора имитируемого ЛА
(угол раствора целесообразно брать на уровне 0,5 по мощности).
Фронтальные грозы аппроксимируются ступенчатыми фигурами, составленными из аппроксимаций отдельных внутримассовых очагов.
Автоматические сообщения о наблюдении фронтальных гроз
выдаются по тем же правилам, что и для внутримассовых ГО.
350
Программа анализа выполнения условий наблюдения ГО
для каждого ЛА в ТМК может инициироваться не реже I раза
в 2 минуты. Это обусловлено инерционными свойствами развития и изменений ГО [122].
Сообщения о наблюдении ГО, выдаваемые на мониторы
АРМ-ПО в ответ на запрос тренирующегося диспетчера, формируются по аналогичному принципу, что и автоматические сообщения, при этом учитываются следующие особенности взаимодействия «земля-борт»: зона наблюдения Б аппроксимируется
полукругом, ориентированным относительно курса самолета
(радиус); текст имитируемого сообщения должен содержать
данные о верхней границе КДО.
В случае нахождения моделируемого ЛА внутри зоны А, на
АРМ-ПО выдается сообщение «Иду в грозе».
Параметры Ä, R, β определяются техническими характеристиками имитируемого бортового радиолокатора и выбираются
из базы данных ТМК.
Логическая схема алгоритма имитации автоматического
наблюдения одного ГО и формирования соответствующего
сообщения представлена на рис. 14.5. Логическая схема алгоритма наблюдения нескольких имитируемых ГО не имеет
принципиальных отличий. Предварительный анализ выполняется с помощью проверок две проверки S ≤≥ Ä , где
S – расстояние между целью и ГО, а также посредством проверки: превышает ли верхняя граница ГО нижнюю кромку
диаграммы направленности бортового радиолокатора в вертикальной плоскости:
Hãî > Hö − S sin β, S=
( xö − xãî )2 + ( yö − yãî )2 . (14.3.6)
В том случае, если ЛА движется с набором высоты или со
снижением, то условие (3.2.6) необходимо модифицировать
с учетом угла тангажа ±Θ (рис. 14.6). На этом рис. начало координат совмещено с центром тяжести цели.
При Θ =0 координата точки М равна:
yì =
−S sin β. (14.3.7)
351
Начало
1
Выбор
первого
ЛА
С
2
(14.3.6)
3
S>D
1
0
4 (14.3.9)
0
В
1
5 ГО=1
1
0
6
(14.3.10)
(14.3.11)
7 Хi > 0
0
1
8
i:=1
А
Рис. 14.5. Алгоритм имитации наблюдения ГО
в ТМК радиолокационного контроля
воздушного пространства
352
А
d y d
9
> i>
2
2
0
Все
10точки просмотрены?
1
12
11
0
i : = i+1
1
Формиро-
вание сообщения о ГО
y >0
i
13
Анализ
y > 0
i<
{yi }
y <0
i
15
14
Слева
по курсу
16
Справа
по курсу
Прямо
по курсу
В
Все
17 ЛА просмотрены?
18
1
Выбор
очередного
С
ЛА
0
Конец
Рис. 14.5. Алгоритм имитации наблюдения ГО в ТМК
радиолокационного контроля воздушного пространства
(Окончание)
353
y
0
x
–Θ
Θ
М′
x′
М
Рис. 14.6. Учет тангажа при имитации наблюдения ГО
со стороны имитируемого ЛА
При Θ ≠ 0 ординату точки М легко получить, повернув ось x
на угол −Θ , тогда
=
y1ì S sin Θ − Ä sin β cos Θ. (14.3.8)
Окончательно условие (14.3..6) с учетом (14.3.8) перепишется в виде:
Hãî > Hö + S ( sin Θ − sin β cos Θ ).
(14.3.9)
Для проверки того, пересекаются ли в плане зона наблюдения В и зона А, начало координат помещаем в точку нахождения имитируемого ЛА и ось X ориентируем по курсу самолета.
В новой системе координат координаты вершин многоугольника x1i , y1i аппроксимирующего ГО вычисляются по соотношениям:
{
}
x1ì =
( xi − xö ) sin ψ + ( yi − yö ) cos ψ;
y1ì = ( xi − xö ) cos ø + ( yi − yö ) sin ψ.
354
(14.3.10)
. (14.3.11)
Естественно, представляют интерес только те точки, у которых xi > 0 . Поскольку размеры ГО существенно меньше d,
в случае пересечения зон В и А хотя бы одна из точек x1i , y1i
d
должна оказаться в полосе шириной y = ± .
2
Сообщение о том, находится ли ГО слева, справа или прямо
по курсу определяется из условий:
{
yi > 0, yi < 0, yi <> 0. }
(14.3.12)
Данные о верхней границе ГО берутся из таблицы формирование базы данных метеорологической информации (рис. 14.2).
Одной из важнейших процедур, отрабатываемых на ТМК,
являются действия в условиях особых случаев в полете. При
этом выделяется отработка задачи по обходу грозы. Рассмотрим методологию имитации траекторий обхода ГО в ТМК.
Траектория обхода ГО формируется, исходя из условия, что
ГО обходится с помощью визуальных средств на расстоянии
=
d 10 ÷ 15 км. Для построения траектории обхода строится
многоугольник, подобный многоугольнику Ã аппроксимирующему ГО, такой, что расстояние между соответствующими
сторонами составляет d км. Рассмотрим метод решения задачи имитации траектории при обходе ГО справа. Эта методика
применима также и при имитации траектории при обходе ГО
слева. Пусть ГО расположен на линии заданного пути (ДЗП) и
необходимо имитировать траекторию обхода этого ГО справа,
как показано на рис. 14.7.
Формирование траектории мы начинаем приблизительно за
d1 км до ГО. Первая точка траектории обхода есть точка пересечения ЛЗП и квадрата ПК с центром, совпадающим с центром
ГО и со стороной равной:
=
l 2d1 + f, (14.3.13)
где f – средняя ширина ГО.
Вторая точка это одна из вершин многоугольника ГО, находящаяся справа от ЛЗП. Последующие точки это последовательные вершины многоугольника до той вершины, после которой ГО окажется обойденным. После этого строится отрезок
355
ЛЗП
МО
ПН
ПК
α
d
r
ГО
d1
(х
, y тек )
тек
Рис. 14.7. Имитация траектории обхода ГО справа
выход на ЛЗП такой, чтобы угол выхода á составлял величину
~ 30° (как показано на рис. 14.7). Точка выхода на ЛЗП – точка
МО. Перед следованием на эту точку программа моделирования
метео выдает на АРМ-ПО для последующего доклада диспетчеру сообщение «Грозу обошел, выходу на трассу с заданным курсом».
14.4. Имитация плановой информации
в тренажерно-моделирующих комплексах
При создании тренажерных комплексов диспетчеров УВД
одной из важнейших задач является синтез комплекса моделирования плановой информации (КМПИ). К КМПИ в ТМК
предъявляются специальные требования, связанные с обеспечением учебно-методических возможностей, основными из которых являются:
356
– оперативная подготовка планов полетов, реализующих
учебные упражнения в соответствии с курсом подготовки специалистов, на подготовительной фазе тренажа;
– возможность дополнительного ввода планов полета в процессе проигрыша упражнения в реальном масштабе времени,
т. е. оперативное регулирование потоков ЛА в зоне или оперативное усложнение тактическо обстановки в зоне;
– возможность оперативного снятия моделируемых ЛА
в процессе проигрыша упражнения с целью упрощения воздушной тактической обстановки;
– возможность оперативного создания упражнений по набору планов полетов с целью имитации упражнений любой заданной сложности, реализующих поставленную тактическую
задачу.
Известны оптимизационные статистические модели регулирования планирования потоков воздушного движения для построения бесконфликтного суточного плана [127], которые недостаточно эффективны для использования в ТМК вследствие
отсутствия возможности в реальном масштабе времени в процессе реализации оперативно изменять переменные модели.
В работе [126] предлагается модель планирования воздушного
движения, исходя из максимума функции удовлетворения заявок на полеты при заданных ограничениях на структуру потоков, показателей безопасности, регулярности и экономичности.
Данные модели планирования достаточно успешно используются для исследования потоков ЛА различной интенсивности, без
нарушений безопасных интервалов движения, определения порогов загрузки элементов структуры воздушного пространства,
экономичных маршрутов. При использовании ТМК для полунатурного исследования структур воздушного пространства, их
оптимизации планирования с имитацией входных потоков по
различным законам распределения (наиболее часто применяется распределение Пуассона) такие модели планирования могут
успешно использоваться.
Учитывая, что основное назначение ТМК –