進階搜尋


下載電子全文  
系統識別號 U0026-1907201019053000
論文名稱(中文) 飛航操作品質數據之安全性分析
論文名稱(英文) Safety Analysis of Flight Operation Quality Assurance Data
校院名稱 成功大學
系所名稱(中) 民航研究所
系所名稱(英) Institute of Civil Aviation
學年度 98
學期 2
出版年 99
研究生(中文) 陳品妤
研究生(英文) Pin-Yu Chen
學號 q4697405
學位類別 碩士
語文別 中文
論文頁數 194頁
口試委員 口試委員-宛同
口試委員-江達雲
指導教授-景鴻鑫
中文關鍵字 奇異情境向量  飛航安全  飛航安全裕度 
英文關鍵字 flight safety  singular value decomposition  flight safety margin 
學科別分類
中文摘要 本研究針對量化分析飛航安全的可行性,提出依據線性理論的相關探索與結果。長期以來,由於飛航安全屬於認知領域的課題,不易進行量化的研究,以致於無法進行工程分析。本研究所努力的方向,即為探索工程分析飛航安全之可行性,以做為提升飛安管理技術水準之依據。本研究首先將飛航記錄所得的數據,以半高斯濾波的方式,轉化為代表每一瞬間飛航情境的情境矩陣,並假設每一瞬間飛航情境的變化是依據線性法則。再藉由線性代數中奇異值分解方法,將情境矩陣進行拆解。透過奇異值分解,本研究將處於物理空間中的飛航情境參數,轉換至奇異空間,透過其互相線性獨立的特性,針對飛航情境的變化,進行相關之線性分析。
奇異值分解後所得之U矩陣,代表著互相獨立之飛航情境的正交基底。本研究將其定義為情境模態。因此,將飛航記錄所得之數據,經過奇異值分解後,做為一個線性系統來進行分析,基本上是可行的。本研究進一步比對每一瞬間,飛航情境在奇異空間中之變化。即將奇異情境向量視為四維奇異空間中之向量,來代表完整的飛航情境。該向量在正常航班中的表現為基準,在名古屋空難、與大園空難案例中,奇異情境向量確實呈現發散的現象。最後再藉由微擾理論,計算各航班之飛航安全裕度,藉此評估飛航安全。本研究初步証實可以克服認知的限制,透過奇異情境向量,在足夠短暫的時間內,將情境參數的變化假設為線性,作為表達飛航情境之安全性的一個可能指標,提供飛航安全之基本工程分析能力。
英文摘要 The goal of this research is to explore the feasibility of quantifying the safety of flight operation by using engineering tools. With singular value decomposition, the recorded flight data were decomposed into the mutually independent information. With U matrix, it is possible to reveal the stability and divergence of flight situations by analyzing the records from normal flights, Nagoya accident, and Toa-Yuan accident. With eigenvalue, it is also possible to reveal the stability and divergence of flight situations.
The preliminary results of this study show that the quantification of flight safety is basically possible. The stability of flight can be measured through the variations of the singular situation vectors and eigenvalue.
論文目次 目錄
中文摘要-------------------------I
英文摘要------------------------II
致謝--------------------------III
目錄--------------------------IV
表目錄-------------------------VII
圖目錄------------------------VIII
附錄--------------------------XII
符號說明------------------------XIII
第一章 緒論----------------------1
1-1 研究背景--------------------1
1-2 文獻回顧--------------------5
1-2.1 現有飛安理論----------------5
1-2.2 複雜系統------------------7
1-2.3 飛航安全之工程分析-線性系統觀點-------9
1-3 飛航安全裕度理論及相關分析----------11
1-3.1 安全裕度理論---------------11
1-3.2 專家系統------------------13
1-3.3 實際案例探討----------------15
1-3.4 非線性理論-----------------16
1-3.5 自動控制理論----------------19
1-4 研究動機與目的----------------22
第二章 理論背景-------------------24
2-1 奇異值分解-------------------24
2-1.1 奇異值分解之定理--------------24
2-1.2 奇異值分解法之應用-------------26
2-2 微擾理論--------------------27
第三章 研究方法-------------------30
3-1 研究樣本--------------------30
3-2 研究步驟--------------------30
第四章 研究結果與分析----------------38
4-1 高斯窗濾波-------------------38
4-2 奇異值分解-------------------39
4-3 情境模態--------------------43
4-4 Cosθ判定-------------------45
4-5 特徵值--------------------46
4-6 R 值---------------------47
4-7 微擾理論-------------------48
第五章 討論與建議-------------------53
參考文獻------------------------56
表目錄
表3-1. 17 項飛航情境參數---------------59
表3-2. 某瞬間飛航參數-----------------60
表3-3. 經半高斯窗濾波後之某瞬間飛航參數--------61
表4-1. 某正常航班、與名古屋事件及大園事件,經過奇異值拆解之後S部份 值-----------62
圖目錄
圖1-1. IATA 全球與我國飛機全毀(Hull Lose)失事率十年移動平均統計表---------------------63
圖1-2. 安全管理系統之風險矩陣-------------63
圖1-3. 骨牌模型--------------------64
圖1-4. 事故鏈模型-------------------64
圖1-5. 起士模型的原始概念圖--------------65
圖1-6. 線性因果觀點------------------65
圖1-7. 複雜系統之風險-----------------66
圖1-8. 幾何化飛航安全裕度基本概念圖----------66
圖1-9. 專家系統之使用示意圖--------------67
圖1-10 飛航安全裕度實例----------------67
圖1-11 飛航安全裕度實例----------------68
圖1-12 各案例之λ(τ)變化圖----------------68
圖1-13 各案例之飛航發散潛能變化圖-----------69
圖1-14 正常航班之梯度變化圖--------------69
圖1-15 名古屋事件之梯度變化圖-------------70
圖1-16 人機系統之操控安全性的跨越頻率與時間關係圖(FFT)-70
圖1-17 人機系統之操控安全性的增益值與時間關係圖(HHT)-71
圖1-4. 飛行各階段發生事故比例圖------------71
圖3-1. 某一正常航班17 項飛航参數------------72
圖3-2. 高斯窗濾波邊緣值比較--------------80
圖3-2. 半高斯窗濾波------------------81
圖4-1. 4 秒、6 秒、8 秒、10 秒之半高斯函數--------81
圖4-2. 4 秒、6 秒、8 秒、10 秒之S1 矩陣隨落地時間之變化-82
圖4-3. 4 秒、6 秒、8 秒、10 秒之V1 矩陣隨落地時間之變化-82
圖4-4. 4 秒、6 秒、8 秒、10 秒之U1 矩陣隨落地時間之變化-83
圖4-5. 正常航班奇異值組合參數與原始參數隨落地時間變化-83
圖4-6. 名古屋奇異值分解組合參數與原始參數隨時間變化--85
圖4-7. 大園奇異值分解組合之參數與原始參數隨時間變化--87
圖4-8. 4 秒、6 秒、8 秒、10 秒之奇異情境向量長度隨落地時間之變化-------------------89
圖4-9. 正常飛行航班平均、名古屋事件與大園事件之奇異情境向量隨落地時間之變化-------------90
圖4-10. 第一個奇異值隨時間變化之比較結果--------90
圖4-11. 落地前150 秒、100 秒、50 秒與落地瞬間之第一個情境模態之比較-----------------91
圖4-12. 第一個特徵向量u1 平均後隨時間變化圖------91
圖4-13. 特徵高度u11 隨時間之變化------------92
圖4-14. 特徵沉降率u12隨時間之變化-----------92
圖4-15. 特徵速度u13 隨時間之變化------------93
圖4-16. 特徵N1u14 隨時間之變化-------------93
圖4-17. 正常航班的特徵向量與平均向量之夾角-------94
圖4-18. 正常航班平均、名古屋事件與大園事件所得特徵值隨落地時間之變化----------------95
圖4-19. 正常航班之平均計算、名古屋事件與大園事件所得R值隨落地時間之變化--------------96
圖4-20. 正常航班之平均奇異情境向量隨落地時間變化最佳數學方程式-------------------97
圖4-21. 正常航班之平均安全裕度隨落地時間變化最佳數學方程式---------------------97
圖4-22. 某正常航班基本控制方程式計算----------98
圖4-23. 微擾動係數隨時間變動計算名古屋航班之安全裕度--98
圖4-24. 微擾動係數隨時間變動計算大園航班之安全裕度---99
附錄
附錄一 所有航班奇異情境向量長度變化---------100
附錄二 所有航班特徵向量---------------119
附錄三 所有航班特徵值----------------138
附錄四 所有航班R 值-----------------157
附錄五 所有航班實際安全裕度與計算之安全裕度比較---176
參考文獻 參考資料
【1】Boeing Commercial Airplane Group Market Analysis, Current Market Outlook 2006,2006
【2】飛機全毀(Hull Lose)失事率統計表,交通部民航局,中華民國九十九年二月
【3】International Civil Aviation Organization. ICAO Safety Management Manual (Doc. 9859). CA , 2005.
【4】Federal Aviation Administration. Introduction to Safety Management Manual for Air Operations (AC No: 120-92). Washington D.C., 2006.
【5】U.S. General Accounting Office, Aviation Safety: U.S. Efforts to Implement Flight Operational Quality Assurance Program, Flight Safety Digest, Vol.17, no. 7-9, pp.1-36, 1998
【6】Heinrich, H. W., Industrial Accident Prevention, 3rd ed., N. Y, MeGraw-Hill Book Co.,1950
【7】Boeing Commercial Airplane Group, Flight Safety and Accident Lnvestigation Workshop, IAA, NCKU, 1994
【8】 Reason, J., Human Errors, New York, Cambridge University Press, 1990
【9】Perrow C., Normal Accident : Living with High Risk Technologies, NJ, Princenton University Press,1984
【10】鐘華興,“飛航安全之工程分析-線性系統觀點”,國立成功大 57 學民航研究所,中華民國九十七年。
【11】盛嘉昇,“飛航安全之幾何觀點-飛航安全裕度”,國立成功大學航空太空工程所碩士論文,中華民國九十五年六月。
【12】林鈺峰,“安全裕度-飛航人為疏失風險評估”,國立成功大學航空太空工程所碩士論文,中華民國九十四年六月。
【13】Aircraft Accident Investigation Commission, Ministry of Transport, Japan, “Aircraft Accident Investigation Report-China Airlines, Airbus Industries A330B4-622R, Nagoya Airport 1994.4.26.” 1996.
【14】交通部民用航空局,「航空器失事調查報告書─中華航空公司空中巴士A330B4-622R,桃園大園 1998.2.16,」2000.
【15】蔡秉諭,“飛航安全之工程分析-非線性系統觀點”,國立成功大學民航研究所,中華民國九十七年。
【16】黃永豐,“飛航安全之工程分析-控制系統觀點”,國立成功大學民航研究所,中華民國九十七年。
【17】Yee, Y. N. & Lin, B.S. , Inflight Workload Assessment: Comparison of Subject and Physiological Measurements, Aviation, Space, and Environmental Medicine.
【18】 Leon, S. J., Linear Algebra with Applications, Prentice-Mall, Inc. NJ. USA, 2002.
【19】Golub, Gene & Klema, Virginia & Peters , Stephen C., 1980.”Rules and software for detecting rank degeneracy,” 58 Journal of Econometrics, Elsevier, vol. 12(1),pages 41-48, January.
【20】A.H.NAYFEH, Perturbation Methods, JOHN WILEY& SONS, INC. New York,1973
【21】Mark H. Holmes ,Introduction to Perturbation Methods, Troy, New York, 1994
【22】景鴻鑫,盛嘉昇,“飛航安全之幾何觀點-飛航安全裕度”,兩岸飛行研討會,財團法人中華民國民航飛行協會,2006。
論文全文使用權限
  • 同意授權校內瀏覽/列印電子全文服務,於2010-07-28起公開。
  • 同意授權校外瀏覽/列印電子全文服務,於2010-07-28起公開。


  • 如您有疑問,請聯絡圖書館
    聯絡電話:(06)2757575#65773
    聯絡E-mail:etds@email.ncku.edu.tw