Оценка вероятности выживания пассажиров при авиационном происшествии во время пожара на земле

Размещено на http://www.allbest.ru/

Оценка вероятности выживания пассажиров при авиационном происшествии во время пожара на земле

Владислав Турко



Аннотация

Проведена оценка уровня опасности авиационного происшествия с пожаром и воздействия поражающих факторов аварийной ситуации на людей. На основе обработки статистических данных авиационных происшествиях, предложена вероятностная модель ситуаций пожаров воздушных судов на земле.

Ключевые слова: воздушное судно, авиационное происшествие, статистическая модель, вероятность попадания в аварийную ситуацию, вероятность выживания в авиационном происшествии.



Введение

Возникновение каждого авиационного происшествия (АП) является, как правило, следствием не отдельной причины, а результатом цепочки соответствующих предпосылок. Инициатором причинных цепочек при АП служат либо ошибки людей с недостаточной профессиональной подготовленностью, либо отказы техники и оборудования, либо нештатные внешние воздействия. Общепризнана преобладающая роль так называемого человеческого фактора в формировании первичных предпосылок, доля которого колеблется по разным источникам от 60-70% в промышленности и др. гражданских объектах, и 80-90% в авиации [1,7].

ИКАО инициировала основанный на оценке рисков подход, направленный на повышение уровня безопасности полетов на основе оперативной информации о безопасности полетов [4,8]. За период 2006-2010 гг. АП, связанные с безопасностью операций на взлётно-посадочной полосе (ВПП), составляют 59 % от общего числа происшествий, 29 % от всех происшествий со смертельным исходом и на их долю приходится 19 % погибших. В то время как доля категории, включающей потерю управления в полете, составляет только 4 % от всех происшествий. Безопасность полетов также связана с выживаемостью людей при АП, которые могли закончиться без жертв, а также, зачастую, вследствии наличии или отсутствии пожара на земле. авиационный аварийный пожар воздушный



1. Основные причины и ситуации пожаров при авиационных происшествиях воздушных судов

Независимо от вида воздушного судна (ВС), основными причинами АП являются:

- плохой контроль над управлением ВС на малой высоте, рулении и приземлении;

- пожар/задымление после удара об землю.

Основными факторами, приводящими к гибели и травмированию людей в АП, являются:

- повышенные ударные перегрузки - 80 % погибших и 75 % травмированных;

- отравление дымом и токсичными газами - 16% погибших и 14 % травмированных;

- остальные факторы - 3 % погибших и 10 % травмированных.

Очевидно, выжить пассажиру можно только при АП, завершающемся на земле (воде). При этом, исключая погибших от столкновения ВС, разгерметизации, болевого шока или вследствие слабого здоровья, оставшиеся в живых сталкиваются с проблемой выживания при пожаре ВС в окрестностях места АП.

В зависимости от сочетания этих факторов в [2] приведено десять характерных случаев состояния аварийной ситуации. Представленные случаи составлены на основе обобщения материалов АП, имевших место на территории и, или в районе аэродрома, т.е в районе действия аварийно-спасательной команды (АСК) аэропорта.

В Таблице 1 эти случаи расположены в порядке усложнения условий тушения пожара и спасания (эвакуации) терпящих бедствие пассажиров.

Перечень события аварийных ситуаций при пожаре ВС на земле [2]



Таблица 1

№ АП	Факторы, характеризующие АП
	Положение и состояние фюзеляжа	Характер пожара на ВС	Состояние пассажиров
1	Находится на полностью выпущеном шасси, повреждений нет	Пожар двигателя	Все или большинство пассажиров способны к самостоятельному передвижению и эвакуации
2		Загорание органов приземления
3		Пожар малой интенсивности снаружи фюзеляжа
4		Пожар разлитого под фюзеляжем авиатоплива
5	Фюзеляж (пассажирская кабина) частично повреждена	Пожар разлитого вокруг фюзеляжем авиатоплива средней интенсивности	Часть пассажиров не способна к самостоятельной эвакуации
6		Пожар разлитого под фюзеляжем топлива средней интенсивности
7		Пожар внутри фюзеляжа
8	Фюзеляж значительно поврежден	Пожар разлитого под фюзеляжем авиатоплива, пожар внутри фюзеляжа	Большая часть пассажиров не способна к самостоятельному передвижению и эвакуации
9	Фюзеляж находится на земле, пассажирская кабина имеет значительные повреждения
10	Фюзеляж перевёрнут, имеет значительные повреждения

Как видим основные факторы, затрудняющие спасательные работы или самостоятельную эвакуацию это состояние фюзеляжа, объём пожара, (его интенсивность, площадь воспламенения), способность пассажиров к самостоятельной эвакуации. Следует отметить, что к этим факторам необходимо добавить и удаленность места аварии от аэропортовых спасательных служб (АСС) [2].

Обеспечение условий выживаемости людей и снижения тяжести последствий АП с пожаром на земле может быть достигнуто при выполнении следующих требований [3].

- тушение пожара на ВС должно начинаться до превышения предельно допустимых значений опасных факторов пожара;

- время локализации пожара и тушения основной площади горения не должно превышать установленного значения;

- время сдерживания локализованного пожара должно быть достаточным для эвакуации людей из аварийного ВС.

Кроме того, необходимо руководствоваться и принципом наращивания сил и средств, привлекаемых к пожаротушению на ВС.

Математическое моделирование даёт возможность оценить и, что важно, сравнить опасность и частость возникновения пожарной ситуации, вероятность гибели пассажиров в той или иной ситуации, определить наиболее опасные с точки зрения пожарной безопасности типы ВС и авиакомпании.

Воздействия опасных факторов пожара при АП можно оценивать по результатам имеющихся статистических данных об аналогичных происшествиях. Для оценки вероятности выживания при пожаре в результате АП предложена простейшая вероятностная модель выживаемости пассажиров, попавших в АП. Для определения параметров такой модели необходимо проанализировать и обработать статистические данные об АП с пожаром на земле. Наиболее распространенными показателями, применяемыми для статической оценки уровня безопасности полётов, являются число АП и количество погибших в них. Поэтому для выявления основных факторов АП необходимо использовать статистические данные о происшествиях, зарегистрированных в течении достаточно продолжительного времени. Очевидно, что для корректной оценки параметров модели надо стремиться обрабатывать как можно более однородные данные: по классу и типу ВС, исключить из данных статистической выборки, случаи террористических актов, военных действий, пожара в воздухе, столкновение ВС в воздухе и т.д.[1].

2. Вероятностная модель ситуаций пожаров ВС при авиационных происшествиях

Вероятность выживания пассажиров при пожаре ВС на земле, зависит от:

- количества пассажиров и организации эвакуации (в зависимости от типа ВС и квалификации летного персонала);

- близости аэропорта к месту АП;

- величины разрушения фюзеляжа ВС и особенно пассажирской кабины;

- способности пассажиров на самостоятельную эвакуацию;

- характера и интенсивности пожара (разлив топлива, пожар силовой установки, пожар внутри пассажирской кабины и пр.).

Именно эти параметры, определяющие выживаемость пассажиров при пожаре ВС, необходимо оценивать при анализе статистических данных и организации их сбора. Очевидно, что предлагаемая модель будет состоять из матрицы событий аварийной ситуации и вероятности выживания в них пассажиров.

Тогда матрица событий аварийных ситуаций (Таблица 2) будет иметь следующий вид:

Таблица 2

Матрица событий аварийных ситуаций

Состояние аварийной ситуации (i)	1	2	…	…	i	i+1	…	…	n-1	n
Pi - вероятность выживания пассажира в i-ой ситуации	P1	P2	…	…	Pi	Pi+1	..	…	Pn-1	Pn
Ni - вероятность возникновения i-ой ситуации	N1	N2	…	…	Ni	Ni+1	..	..	Nn-1	Nn

Количество состояний n, в основном, можно принимать из Таблицы1, где n=10

Предположим, что матрица событий (Таб. 2) ориентирована от самых благоприятных ситуаций (i=1): АП совершено практически в черте ВПП аэропорта, разрушения пассажирской кабины фактически отсутствую, почти все пассажиры способны к самостоятельной эвакуации, топливо разлито минимально до катастрофических (i=n): АП произошло в удаленном от аэропорта районе, значительные повреждения пассажирской кабины, у большинства пассажиров трудности к самостоятельной эвакуации, обширное разлитое топливо.

Очевидно, вероятность P_i выживания пассажиров в благоприятных ситуациях наибольшая, а в катастрофических - наименьшая, то-есть:

P₁ > P₂ >…P_i-> P_{i ....}> P_n

где,

(1)

Вероятности же попадания в ту или иную ситуацию N_i - логически можно предположить, что наиболее часто встречаются ситуации близкие к благоприятным и к катастрофическим. Промежуточные же ситуации, скорее всего, встречаются значительно реже:

N_(1.2.3…) > N_i…< ..N_{(n-1, n)}



Так же, как и в (1) (2)

В данной постановке полная матрица событий аварийных ситуаций будет иметь как минимум 16 ситуаций - 2⁴; 4 ситуации , имеющих по два крайних значения:

- близко от аэропорта - далеко от аэропорта;

- фюзеляж мало разрушен - фюзеляж сильно повреждён;

- топливо мало разлилось - топливо обширно разлилось и воспламенилось;

- пассажиры могут эвакуироваться самостоятельно - пассажиров необходимо эвакуировать АСС.

Такой статистики, в открытых литературных источниках нет - хотя в принципе организация сбора такой статистики принесло бы определенную пользу, и дала возможность применять методы многофакторного статистического анализа.

Поэтому, полагая, что способность пассажиров к самостоятельной эвакуации и степени разлива топлива прямо коррелируют со степенью разрушения фюзеляжа, упростим матрицу событий до девяти состояний:

- степень близости АП к аэропорту: «в аэропорту» - «вблизи аэропорта» - «в удалении от аэропорта».

- степень разрушения фюзеляжа при АП: «малая» - «средняя» - «значительная»

Матрица событий (Таблица 2) приобретет следующий вид (Таблица 3)

Группированная матрица событий аварийных событий

Таблица 3

Степень разрушения ВС	Удаленность от аэропорта
	В аэропорту, i = 1	Вблизи аэропорта i = 2	Вдали от аэропорта i = 3
Малая, j =1	P 11	P 12	P 13
Средняя, j = 2	P 21	P 22	P 23
Значительная, j=3	P 31	P 32	P 33

где Pji_- вероятность выживания пассажиров, попавших в ji - ситуацию;

Продолжим дальнейшее упрощение модели, связанное с необходимостью обработки имеющихся статистических данных. Примем, что состояния аварийных ситуации подразделяются на I-«благоприятные» - с большой степенью вероятности выживания, II-«неблагоприятные» - с умеренной степенью вероятности выживания и III-«катастрофические» - с малой вероятностью выжить в этих ситуациях.Эти группы ситуаций соответственно выделены зеленым, желтым и красным цветом в Таблице 3.Вероятность попадания в опасную ситуацию опасности I, II или III (Таблица 3) обозначим соответственно N_I, N_II и N_IIIТогда исходная таблица матрицы событий аварийных состояний (Таблица 3) примет следующий вид:

Матрица группированных аварийных ситуаций

Таблица 4

Состояние аварийных ситуаций (*)	I	II	III
Вероятность N(*) возникновения аварийной ситуации (*)	NI	NII	NIII
Вероятность выживания пассажира P(*) при попадании в аварийную ситуацию (*)	PI	PII	PIII

Таким образом, полная вероятность выживания пассажира при попадании ВС в ситуации с пожаром на земле, можно вычислить по формуле:

(3)

или средневзвешенная оценка вероятности выжить пассажиру, попавшему в АП с пожаром.

Конечно же, сформулировать вероятностные условия возникновения аварийной ситуации N(*) весьма сложно и, в принципе не столь важно. А вот вероятности выживания P(*) можно рассчитать по адаптированным к летным происшествиям методикам расчета выживания при пожарах в гражданских и промышленных сооружениях [5].

3. Анализ статистических данных по оценке вероятности попадания и выживания пассажиров ВС, в аварийной ситуации с пожаром

Попробуем оценить приведенные параметры предложенной модели (3) по имеющимся статистическим данным [4,8]. Рассмотрим данные, условно приняв группы состояний в зависимости от удаленности (группы от I до III) АП от аэропорта.

Таблица 5

Статистические данные об АП с пожаром в зависимости от удаления от аэропорта.

Группа состояний j	I	II	III	Общее количество
Nпож.	69	31	47	147
Nпогб.	301	614	937	1852
Nжив.	4041	456	688	5185
Nпасж.	4342	1070	1625	7037

где,

N_пож - число пожаров;

N_погб. - погибших при пожаре на ВС;

N_жив.- выживших при пожаре на ВС; _.

N_пасж.- общее число пассажиров, оказавшихся в ситуации с пожаром на ВС

Оценим вероятность выживания пассажира P_{j ,} оказавшегося в АП группы- j

I группа

II группа

III группа

Частота N_j попадания пассажиров, оказавшихся в АП группы -j

I группа:

II группа:

III группа: N =

Из приведенных данных видно, что вероятнее всего АП с пожаром произойдет или в аэропорту (или вблизи него) - группа I ситуаций, или же в отдалении от него (группа III ситуаций) см. (2). Также и вероятность пассажиру выжить наибольшая, в случае ситуаций группы I, Составив в соответствии с моделью (3) матрицу состояний и выживания , получим:

Исходная матрица событий аварийных ситуаций.

Таблица 6

Группа состояний- j	I	II	III
Pi выж.	0.93	0.42	0.42
Ni сит.	0.47	0.21	0.32

Исходя из данных, средневзвешенная (полная) вероятность выживания пассажира (3) равна:

=0.660(4)

Несмотря, что при этих данных принималась в расчет только удаленность АП от аэропорта, полученная полная вероятность выживания пассажира с учетом вероятности попадания в ту или иную ситуацию равна 0,660, тогда как при расчете же вероятности выживания без учета условий вероятности попадания в аварийную ситуацию (средняя арифметическая) имеем:

P _выж.= N_жив./N_{пасж =} 5185/7037 ₌ 0.737 ~ 0.74(5)

что почти на 15% завышает оценку выживаемости.

4. Оценка вероятности выживаемости пассажира при попадании в аварийную ситуацию за год

Оценка вероятности может быть получена на основе одного из трех подходов:

1) Прямая оценка на основе обработки статистических данных;

2) Анализ модели, устанавливающей взаимосвязь вероятности рассматриваемых событий с вероятностями других событий;

3) На анализах, базирующихся на экспертных оценках

Проведем анализ статистических данных о соотношении количества аварийных ситуаций ВС за год для группы компаний США [4,8].

Исходные данные по АП с пожаром за период 1995-2004 гг.

Таблица 7

Показатель	АП с пожарами
Количество аварий	112
Кол-во пассажиров участвовавших в пожаре	7017
К-во погибших	1917



Видно, что количество пассажиров, оказавшихся в АП с пожаром за период равно 7017, погибших пассажиров равно 1917, а среднее количество АП- 112.

Среднеарифметическая вероятность выживания по формуле:

P_выж.= = 0.73(6)

Приведенная вероятность выживания для рассматриваемых группы компаний практически равна среднеарифметической вероятности выживания для всех авиакомпаний США [4,8]. Статистика рассматриваемых авиакомпаний приводит данные по частоте попадания ВС в различные аварийные ситуации (см. Таблицу 1), которая приведена в таблице 8.

Таблица исходных событий аварийных ситуаций.

Таблица 8

Причина АП (ситуация i ) см.Таблицу 1	К-во АП в ситуации i Ni
i = 1	15
i = 2	14
i = 8	12
i = 10	10

Тогда оценка вероятность попадания АП в группу событий j,(I=1,2,3) для рассматриваемых авиакомпаний.

Таблица вероятности событий аварийных ситуаций.

Таблица 9

Группа состояний - j(Таблица 1)	I группа	II группа	III группа	Всего
Состояние - i	1	2	-	8	10	-
Число происшествий	15	14	-	12	10	51
Вероятность ситуации- i	0,294	0,275		0,235	0,196
Ni - вероятность наступления j-ой группы состояний	0,57	-	0,43	-

Зная вероятности возникновения ситуаций и вероятности попадания в опасную ситуацию из модели (3), можно определить вероятность выживания для пассажиров рассматриваемых компаний

Р_выж = 0,66(7)

Для оценки вероятности попадания пассажира в АП с пожаром и его выживания в нем для рассматриваемых компаний, определим количество пассажиров перевезённых за один рейс.

Всего пассажиров, оказавшихся в АП с пожаром: N _пас.=7017;

Количество пожаров: N _пож=112.

Очевидно, что среднее количество перевезенных пассажиров за один рейс, попавших в АП с пожаром.

N _пас.=(тип ВС, близкий к среднемагистральному)

Общее количество полётов одной авиакомпании за год [4,8]

Таблица 10

К-во ВС данного типа, K	Среднее к-во полётов одного ВС за год, Ni	Общее количество полётов за год, N=K*Ni
39	1300	50700

Тогда всего перевезенных рассматриваемой авиакомпании пассажиров за год

N_пас. = 50700*63=3.2 млн.пас./в год

Число пассажиров, оказавшихся в ситуации с пожаром (в год):,

N^пож._пас. пас./год

Вероятность пассажиру рассматриваемой авиакомпании попасть в АП с пожаром (в год)

P ^пож._{в год} =

Вероятность пассажиру оказаться в АП с пожаром и погибнуть в нем, для рассматриваемой авиакомпании в год, равна:

P_{гибели =} P _{попасть в пожар.}* (1-P _{выжить в пожар.})

P_{вгибелия}= 0,34 =0,748*10^-4

Нормативная вероятность оказаться в пожаре и гибели для людей при пожаре строительных конструкций равна 10^-6[6].

Видно, что рейс для пассажира воздушного судна при авиационном происшествии с пожаром на земле (в год), в 75 раз опаснее, нормативной опасности в случае пожара в помещении строительных конструкций.



Выводы

Предлагаемая модель даёт возможность оценивать риска гибели пассажиров в пожарной ситуации по типам ВС и авиакомпаниям и составлению страхового фонда для выплат семьям погибших и пострадавших. При оценке уровня опасности АП встаёт задача по оценке уровня воздействия поражающих факторов аварийной ситуации на людей. С такой задачей могут столкнуться экспертные, страховые организации и собственники компаний. Для оценки уровня опасности необходимы данные последствий АП, количество пострадавших, экономический ущерб. Фактически оценка воздействия поражающих факторов аварийной ситуации на людей и ВС сводится к определению двух функций: зависимость количества опасных факторов пожара от расстояния до авариии и зависимость ущерба от количества фактоиров

Вероятность выживания при АП с послеаварийным пожаром ниже, чем в ситуации с пожаром на объектах гражданского строительства. Внедрение разработанной модели позволяет количественно рассчитывать величину пожарной опасности при АП на основе вероятностного метода путем прямой обработки статистических данных.

Полученные в результате исследования фактические данные, повышают объективность и доказательную силу проводимых экспертных исследований.



Литература

1. Хамидулина Е.А. Моделирование опасных процессов в техносфере. «Управление рисками. Системный анализ и моделирование.

2. Сафонов С.К., Селезнёв А.В. Методические указания. Методы расчёта сил и средств пожарной охраны аэропорта при планировании пожарно-спасательных работ на воздушных судах. УВАУ ГА, Ульяновск 2012 г. 53 c.(Компьютерная вёрстка, Google )

3. Рогачев, А. А. Эффективность тушения пожаров воздушных судов на земле / А. А. Рогачев // Проблемы безопасности полетов. -- 1987. - № 8. - С.78-88

4. http://aviac.ru/statistics/697-statistika-aviacionnyh-proisshestviy-po-regionam.html

5. Методика определения расчётных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и строениях различных классов функциональной пожарной опасности: приложение к приказу МЧС России от 30.06.2009г. №382 (Режим доступа http://www.mchs.gov.ru)

6. Брушлинский Н.Н. Роль статистики пожаров в оценке пожарных рисков //Н.Н.Брушлинский ., Соколов С.В. //Проблема безопасности и чрезвычайных ситуаций. -2012.№1.- с.112-124

7. Зубков Б. В., Шаров В. Д. Теория и практика определения рисков в авиапредприятиях при разработке системы управления безопасностью полетов. - М.: МГТУ ГА, 2010.- 196с.

8. Руководство по управлению безопасностью полетов (РУБП), Doc 9859-AN/460. Второе издание - ИКАО, 2009г.

Размещено на Allbest.ru

...