Analiza incydentów lotniczych z zastosowaniem zbiorów rozmytych

• Autorzy: Lower M. , Magott J. , Skorupski J.

Warianty tytułu

EN

Analysis of air incidents with the use of fuzzy sets

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W niniejszej pracy przedstawiono analizę ilościową, w odniesieniu do poważnych incydentów lotniczych. Są one bardzo ważnym i cennym źródłem wiedzy o systemach zapewniania bezpieczeństwa w transporcie lotniczym. Określenie "poważny incydent lotniczy" obejmuje bardzo niebezpieczne zdarzenia, w których zawiodły prawie wszystkie (najczęściej oprócz jednej) bariery chroniące przed wypadkiem. Problem badawczy podejmowany w artykule to szacowanie prawdopodobieństwa przekształcenia incydentu w wypadek. Ze względu na brak danych statystycznych skłaniamy się do poszukiwania prawdopodobieństw wystąpienia zdarzeń sprzyjających wypadkowi w obszarze ocen eksperckich. Te w sposób oczywisty są często niejednoznaczne i nieprecyzyjne, co sprawia, że proponujemy zastosowanie metod rozmytych w analizie incydentów. W niniejszej pracy skoncentrowano się na poszukiwaniu wyrażeń dla rozmytego prawdopodobieństwa wypadku, przyjmując że w tych okolicznościach konsekwencje miałyby katastrofalną dolegliwość. W ramach analizy statycznej, dla scenariuszy grożących wypadkiem przedstawiono formuły na rozmyte prawdopodobieństwo ich realizacji. Podstawą jest analiza drzewa zdarzeń za pomocą rozmytych prawdopodobieństw. W analizie dynamiki incydentu, opartej na wnioskowaniu rozmytym, celem jest oszacowanie rozmytego prawdopodobieństwa dla scenariuszy grożących wypadkiem. Analiza dynamiki nałożona na rozmyte oszacowanie prawdopodobieństwa realizacji scenariuszy pozwoli na określenie prawdopodobieństwa wypadku, a w przyszłości także na określenie innych niż katastrofalne skutków analizowanego zdarzenia. W pracy przedstawiono sposób analizy incydentów lotniczych z zastosowaniem zbiorów rozmytych na przykładzie wybranego poważnego incydentu, który miał miejsce na lotnisku im. Chopina w Warszawie. Podczas incydentu miał miejsce jednoczesny start dwu samolotów na krzyżujących się drogach startowych. Dla scenariuszy kontynuacji startu przez oba samoloty przedstawione zostały formuły na rozmyte prawdopodobieństwo ich realizacji. W zakresie analizy dynamiki incydentu opracowany został schemat wnioskowania rozmytego w celu oszacowania rozmytego prawdopodobieństwa kolizji w przypadku, gdyby samoloty kontynuowały start.

EN

In this paper, we propose a quantitative analysis with regard to serious air incidents. They are a very important and valuable source of information about safety assurance systems in air transport. The term "serious air incident" usually involves a very dangerous event in which almost all protections against accidents have failed (in most cases except one). This fact allows to try to quantify probability failure of each of the elements of the safety assurance system. Unfortunately, in most cases we do not have a statistical material that allows to determine events rate that makes up the accident scenarios. Estimating probabilities of transforming an incident into an accident is the research problem undertaken in the article. Because of the lack of statistical data we incline towards search of probabilities of accidentconducive events in the field of expert evaluations. These evaluations are obviously often ambiguous and imprecise, which makes that we propose to use fuzzy rules in the incidents analysis. In this article we focus on search of expressions for fuzzy probability of accident, assuming that consequences would be catastrophic in these circumstances. In the case of static analysis, the formulas of fuzzy probability of implementation of near-accident scenarios are presented. The analysis of events tree using fuzzy probabilities is the basis. In the dynamic incident analysis based on fuzzy inference the purpose is the estimation of fuzzy probability of nearaccident scenarios. The analysis of dynamics imposed on the fuzzy estimation of scenarios implementation probability allows to determine the accident probability and also to describe non-catastrophic effects of analyzed events. The paper presents a mode of incidents analysis with the use of fuzzy sets on the chosen example of serious incident, which took place at the Warsaw Chopin Airport. During the incident, the simultaneous take-off of two aircrafts took place on intersecting runways. The fuzzy probability formulas are presented for the realization of scenarios to continue take-off of the two planes. In the analysis of the dynamics of the incident the fuzzy inference scheme has been developed to estimate the fuzzy probability of a collision in case the aircrafts continue to take off.

Słowa kluczowe

PL

poważny incydent lotniczy; prawdopodobieństwo rozmyte; wnioskowanie rozmyte

EN

serious air traffic incident; fuzzy probability; fuzzy inference

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej
• Czasopismo: Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Transport
• Rocznik: 2013
• Tom: z. 100
• Strony: 131--144
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Lower M.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Elektroniki

autor

Magott J.

• Politechnika Wrocławska, Wydział Elektroniki

autor

Skorupski J.

• Politechnika Warszawska, Wydział Transportu

Bibliografia

• 1. Aven T., Zio E.: Some considerations on the treatment of uncertainties in risk assessment for practical decision making, Reliability Engineering and System Safety, 2011, Vol. 96, p. 64-74.
• 2. Babczyński T., Łukowicz M., Magott J.: Time coordination of distance protections using probabilistic fault trees with time dependencies, IEEE Transaction on Power Delivery, 2010, Vol. 25, No. 3, p. 1402-1409.
• 3. Kacprzyk J.: Zbiory rozmyte w analizie systemowej, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa, 1986.
• 4. Kenarangui R.: Event-tree analysis by fuzzy probability, IEEE Transactions on Reliability, 1991, Vol. 40 No. 1, p. 120-124.
• 5. Klich E.: Bezpieczeństwo lotów w transporcie lotniczym, Biblioteka Problemów Eksploatacji, Instytut Technologii Eksploatacji - PIB, Radom 2011.
• 6. Magott J., Skrobanek S.: Timing analysis of safety properties using fault trees with time dependencies and timed state-charts, Reliability Engineering and Systems Safety, 2012, Vol. 97 No. 1, p. 14-26.
• 7. Onisawa T., Kacprzyk J. (red.): Reliability and Safety Analysis under Fuzziness, Physica-Verlag, Springer, Heidelberg, 1995.
• 8. Podręcznik zarządzania bezpieczeństwem, wydanie drugie, 2009, Organizacja Międzynarodowego Lotnictwa Cywilnego, ICAO, Doc 9859, AN/474, Urząd Lotnictwa Cywilnego, 2009.
• 9. Rutkowska D., Piliński M., Rutkowski L.: Sieci neuronowe, algorytmy genetyczne i systemy rozmyte, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa-Łódź, 1997.
• 10. Rajati M. R., Mendel J. M., Wu D.: Solving Zadeh’s Magnus challenge problem on linguistic probabilities via linguistic weighted averages, IEEE Int. Conf. Fuzzy Systems, FUZZ, 2011, 27-30 June.
• 11. Skorupski J.: Method of analysis of the relation between serious incident and accident in air traffic, in: Advances in Safety, Reliability and Risk Management, Berenguer, Grall, Soares (eds), Taylor & Francis Group, 2012, p. 2393-2401.
• 12. Tanaka H., Fan L.T., Lai F. S., Toguchi K.: Fault-tree analysis by fuzzy probability, IEEE Transactions on Reliability, 1983, Vol. 32, No. 5, p. 453-457.
• 13. Tyagi S. K., Pandey D., Tyagi R.: Fuzzy set theoretic approach to fault tree analysis, International Journal of Engineering, Science and Technology, 2010, Vol. 2, No. 5, p. 276-283.
• 14. Urząd Lotnictwa Cywilnego: Komunikat Nr 78 Prezesa Urzędu Lotnictwa Cywilnego z dnia 18 września 2009 r. w sprawie zdarzenia lotniczego Nr 344/07, Warszawa 2009.
• 15. Ustawa o zarządzaniu kryzysowym z dnia 26 kwietnia 2007 r, Dz. U. Nr 89, poz. 590 z 2007 r.