Risico Analyse in de luchtvaart

Transcriptie

1 Risico Analyse in de luchtvaart Michel Piers Nationaal Lucht- en Ruimtevaartlaboratorium NLR IVW Masterclass Risico Analyse - 23 september 2003 Inhoud Het luchtvaart veiligheid dilemma Externe veiligheid en luchthaven ontwikkeling Risico analyse in de taken van de inspectie Causale modellen & de keten-benadering Enkele conclusies Master Class IVW 2

2 Veiligheid door vallen en opstaan Master Class IVW 3 Ongevallen onderzoek - reactieve veiligheid Master Class IVW 4

3 De zwarte doos Master Class IVW 5 Analyse van gegevens uit de zwarte doos Master Class IVW 6

4 Hoe is het zo veilig geworden? Relative Safety Performance per Aircraft Generation (Source NLR AirSafety Database) Generation 1 Generation 2 Generation 3 1 Master Class IVW 7 Hoe veilig is vliegen eigenlijk? Master Class IVW 8

5 Heel veilig, maar toch ongevallen Master Class IVW 9

6 Risico beleving & tolerantie Formele doelstelling:.. het berekende risico < toelaatbaar risico.. Maatschappelijke doelstelling:.. maak het waargenomen risico < tolereerbaar risico.. Master Class IVW 11 Risico beleving & tolerantie Wat bepaald het waargenomen risico: Aard van de gevolgen Cognitieve beschikbaarheid Controleerbaarheid/beïnvloedbaarheid van het risico Beheersbaarheid van de gevolgen van een ongeval Kwaliteit van de kennis van het risico Bekendheid met de activiteit en de risico s Betrouwbaarheid van de bron van de risico informatie Wat bepaald het tolereerbaar risico: Het persoonlijk voordeel bij de activiteit De vrijwilligheid van de blootstelling Het aantal slachtoffers ineens Master Class IVW 12

7 Risico beleving & tolerantie Master Class IVW 13 De berekening van externe risico s Population Groeps risico Accident probability Location probability Accident effects Movements Acc. Rate Routes a/c weight Individueel risico Master Class IVW 14

8 Risico maten - Individueel Risico Individueel risico: de kans per jaar op overlijden door een vliegtuig ongeval van een denkbeeldig persoon die op een bepaalde locatie in het gebied rond de luchthaven verblijft Kenmerken: Geldt voor individu Plaats afhankelijk Master Class IVW 15 Master Class IVW 16

9 Risico maten - Groepsrisico Groepsrisico de kans per jaar dat een groep van N of meer personen onder de omwonenden van de luchthaven overlijdt door een vliegtuig ongeval l Kenmerken: Geldt voor hele bevolking Niet locatie specifiek Maatschappelijke afweging Master Class IVW 17 Groepsrisico Aantal slachtoffers [N] Kans op N of meer slachtoffers 1,E+00 1,E-01 1,E-02 1,E-03 1,E-04 1,E-05 1,E-06 1,E-07 1,E Master Class IVW 18

10 Waarom groepsrisico? Master Class IVW 19 Groepsrisico en Ruimtelijke Ordening Master Class IVW 20

11 Risico begrenzingen van Schiphol IR max nieuwe situaties IR max bestaande situaties Groepsrisico VROM / N 2 Schiphol 770 woningen binnen 10-6 Sloop woningen binnen Heathrow : IR max = 10-4 Master Class IVW 21 Grenzen aan de groei van Schiphol Totaal Risico Gewicht OK x verkeer x MTOW = 8,9 OK : Ongevalskans per beweging = interne veiligheid Verkeer : Aantal starts- & landingen per jaar MTOW : Gemiddeld gewicht van de vliegtuigen TRG max = TRG van 5P scenario waarvoor geldt dat aantal woningen binnen IR 10-6 niet groter is dan in 1990 Master Class IVW 22

12 Ambitie van Nederlandse overheid Annual Accident Rate (worldwide, all accidents) 60 Accidents per million departures Master Class IVW 23 Ontwikkeling veiligheid wereldwijd 40,0 1,80 35,0 1,60 30,0 1,40 25,0 1,20 20,0 1,00 0,80 15,0 10,0 5,0 0, nr. of flights [ millions ] Source NLR AirSafety Database worldwide, fatal accidents commercial, >5700 kg Accident Rate ,60 0,40 0,20 0,00 Master Class IVW 24

13 TRG als grens aan de groei Totaal Risico Gewicht % % 100% 100% 100% 58% 104% 55% 115% % 450% 400% 350% 300% 250% 200% 150% 100% 50% 0% Verkeer, AR & MTOW als % van 1990 waarde Verkeersvolume Accident Rate MTOW Totaal risico Gewicht Master Class IVW 25 Improving the AR to match traffic growth 1,4E-06 1,2E-06 Fatal Accident Rate 1,0E-06 8,0E-07 6,0E-07 4,0E-07 2,0E-07 0,0E US - Gore Extrapolated trend Matching Traffic Growth EU Master Class IVW 26

14 Externe risico s voor de interne veiligheid Master Class IVW 27 Threats! Environmental restrictions Need for much more capacity Litigation Reducing conservative margins Demographics Increased reliance on automation Master Class IVW 28

15 Wat moet er gebeuren Veiligheid sterk verbeteren Verslechtering van de veiligheid voorkomen Dit alles mag niet re-actief, want: duurt te lang is te duur (vlgtg = 200 M, pax zijn 3M per stuk) maatschappelijk onacceptabel Master Class IVW 29 De uitdaging van groei binnen TRG max Verbeter een extreem veilig systeem Zeer complex & redundant systeem geen silver bullets Wet van de afnemende meeropbrengst Bewijs vooraf dat veiligheidsmaatregelen werken Oefen nationale invloed uit op global system Master Class IVW 30

16 Solving the Aviation Safety Dilemma Broad scope: regulations organisations operations human operator technology Keten-benadering Master Class IVW 31 The public policy process Internationally Internationally agreed agreed safety safety objectives objectives National National Safety Safety Policy Policy Government Government Feedback Feedback into into Policy Policy AAIB AAIB Policy Policy Impact Impact Airlines, Airlines, Airports, Airports, ATC ATC Outcomes National National safety Record safety Record Policy Policy Implementation Implementation (Institutions, resources, guidance) (Institutions, resources, guidance) DETEC DETEC Policy Policy Output Output (stand., inspect, report, guidance) (stand., inspect, report, guidance) FOCA FOCA Master Class IVW 32

17 De Nederlandse overheid zal met alle mogelijke middelen ertoe bijdragen dat wereldwijd een zodanig veiligheidsniveau in de verkeersluchtvaart wordt bereikt dat de groei van het verkeer niet leidt tot een toename van het aantal ongevallen en slachtoffers ( Blz 43 Nota Veiligheidsbeleid ) Master Class IVW 33 The policy outcome 10 Accident rate by Operator Domicile Passenger, cargo and business operations max takeoff weight > 5,700 kg 8 Switzerland Benchmark Countries Worldwide Rate per million flights Master Class IVW 34

18 Risico analyse en de rol van de inspectie Toezicht - maar wat en hoe vaak? Regels maken J - nodig of niet? Instemmen - maar is het veilig? Bevorderen - maar waar en hoeveel? Master Class IVW 35 Risk-based regulatory oversight Limited resources Endless liabilities Ł Use risk analysis simple complex Master Class IVW 36

19 Focus van het toezicht op de juiste plaats Bemanning 84% Omgeving 36% Vliegtuig 35% Motoren 18% Onderhoud 12% Verkeersleiding Luchthaven 4% 8% Source NLR AirSafety Database worldwide, fatal accidents known causes commercial, >5700 kg Master Class IVW 37 Flight crew non-adherance to SOPs as part of crew factor 85% 75% 65% 55% 45% 35% Master Class IVW 38

20 Cargo ops - Accident rate per operator type 7 6 Cargo Passenger 6,85 Accidents per million flights ,08 3,51 1,02 1,10 1,85 2,68 0 major integrator supplemental ad-hoc Master Class IVW 39 Accident rate per operator region accidents per million flights ,69 16,79 3,83 6,16 0,20 1,16 1,08 0,52 Cargo Passenger 2,50 2,12 AFRICA ASIA AUSTRALASIA EUROPE NORTH AMERICA SOUTH AMERICA 9,02 Master Class IVW 40

21 Risico gestuurd toezicht - complex(er er) 1 : 1,000,000. ACCIDENTS 1 : 10,000. INCIDENTS 1 : 100 ROUTINE EVENTS 1 : 1 STANDARD OPERATIONS Master Class IVW 41 Using routine event & normal ops data Exceedence analysis Max. value Flight Data Trend Analysis * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * Flight Animation New techniques Master Class IVW 42

22 Using normal ops data for risk management 20 Pitch Attitude (deg) Boeing Flight Crew Training Manual Time in seconds 8 10 Master Class IVW 43 Using normal ops data for risk management 1 cumulative probability Example: Prob. pitch rate > 2,3 deg/sec must be less than 5% B737- model X B737- model Y B737- model Z ,3 3 4 Average pitch rate between 4 and 14 degrees of pitch [deg/sec]

23 Regels maken? Limited resources General aversion against rule based regulation Rules need surveillance & enforcement Ł Use risk analysis Master Class IVW 45 regels aanscherpen? Master Class IVW 46

24 Accident data - is er een verhoogd risico? CONTAMINATED WET DRY Overrun rate per million flights Master Class IVW 47 Regulations - Safety of Contaminated Runways 3000 Test Data Citation Drag (Newton) NLR method 500 current JAA regulation Speed (kt) Master Class IVW 48

25 Instemmen? What are the risks? Is it safe enough? Ł Use risk analysis qualitative quantitative Master Class IVW 49 Instemmen met parallel landen? Master Class IVW 50

26 Safety Case: High Approach Landing System - Frankfurt Master Class IVW 51 5de baan - kruisingen Zwanenburgbaan Master Class IVW 52

27 Safety Assessment Methodology Determine 1 operation Develop operation 7 Identify safety bottlenecks 2 Identify hazards Iterate Assess risk 6 tolerability Construct 3 scenarios 4 Assess 5 frequency Assess severity Master Class IVW 53 Hazard Classification Matrix Severity Probability Catastrophic Hazardous Major Minor Probable Unacceptable Unacceptable Unacceptable Tolerable Remote Unacceptable Unacceptable Tolerable Negligible Extremely remote Extremely improbable Unacceptable Tolerable Negligible Negligible Tolerable Negligible Negligible Negligible Master Class IVW 54

28 Kwalitatieve safety assessments Voorbeelden: s nachts parallel landen Future collision risk Continuous descent approach Kruisingsoperatie 5de baan Master Class IVW 55 Instemmen - kwantitatief - simpel Master Class IVW 56

29 Crosswind landing risk Crosswind accident rate per million flights less than 5 kts less than 10 kts less than 15 kts less than 20 kts less than 25 kts less than 30 kts crosswind incl. gust Source: NLR Air Safety Database Master Class IVW 57 Instemmen - kwantitatief - complex Master Class IVW 58

30 Wake Generation Wake Evolution Wake Encounter Wake Risk Wake capacity Master Class IVW 59 S-Wake windtunnel research Master Class IVW 60

31 Wake Vortex risk assessment model Vortex trajectories and strength Instantaneous risk FLIGHT PATH VORTICES ENCOUNTER RISK WAKE EVOLUTION VORTEX SEVERITY Simulated positions and strength ENCOUNTER SEVERITY SAFE SEPARATION Accident risk WEATHER AERODYNAMICS PILOT RESPONSE Master Class IVW 61 S-Wake Validation of encounter model Master Class IVW 62

32 Vortex Model Validation l Validation of evolution model NLR Citation II with DGPS and DERA-lidar scanning lidar beam A340 (330) aircraft Vortex- induced wind-field Master Class IVW 63 Wake Vortex risk versus separation Target Levels of Safety (TLS) Master Class IVW 64

33 Bevorderen... by improving safety - at least to match traffic growth... Ł Use causal models to scope the necessary effort focus resources for maximum safety benefit to make safety benefits explicit Master Class IVW 65 Modelling Unsafety NON-CAUSAL traffic 1? 0,9 accidents 0,8 0,7 0,6 0,5 1,3 1,2 1, CAUSAL aircraft airport regulations crew ATC weather training Master Class IVW 66

34 Prototype Causal Model in Bayesian Network accident accident departure_fr departure_fr loss_of_c loss_of_c undercarri general_d collision_ collision_t collision_t runway_exc undercarri general_d collision_ runway_exc loss_off_dir wheels_up_ wheels_up_ gear_colla gear_colla hard_land unlawful_ unlawful_ ATC_relat ATC_relat loss_off_dir aeroplane aeroplane collison_ collison_ hard_land security security aerodrom nose_wheel nose_wheel overrun overrun landing_ove autoflight_ autoflight_ stall stall ac_encou Vortex_wa Vortex_wa aerodrom altitude_r altitude_r ATC ATC take_off_ov take_off_ov landing_ove cargo_rel cargo_rel ac_encou ac_encou ac_encou ATC_fatig ATC_fatig hydraulic_ hydraulic_ rejected_t weather_r weather_r flight_and navigation navigation ATC_workl ATC_workl rejected_t flight_and aircraft_s ice_rain_p flight_cont aircraft_s unstabiliz ice_rain_p landing_g landing_g flight_cont instrumen unstabiliz weather_i weather_i instrumen engine engine ac_loadin ac_loadin crew_ac_ crew_ac_ flight_mai flight_mai cockpit_w cockpit_w cockpit_fa cockpit_fa Master Class IVW 67 ASTER - connection between cause and cost The causal structure connected to the cost structure. Accident described as sequence of events, triggered by descriptive and explanatory factors CAUSAL COST CONSEQUENCE Master Class IVW 68

35 Conclusies Het proces van veiligheidsverbetering moet véél sneller. Er zijn tegelijk veel bedreigingen voor de veiligheid Inspectie kan een sleutel rol spelen Risico - analyse is daarbij essentieel. Master Class IVW 69 Master Class IVW 70