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摘 要：跑道侵入人为风险分析是跑道安全研究的重要组成部分，根据SHELL模型将跑道侵入人为风险分为人、机、环、管四类。提出一种基于本体的跑道侵入人为风险分析方法，利用Protégé本体编辑工具，实现跑道侵入人为风险的推理、可视化等功能。
关键词：跑道侵入；人为风险；本体；Protégé
引言
跑道侵人是一种严重影响机场安全，容易导致灾难性碰撞和人员伤亡事故的不安全事件类型。作为跑道安全的重要组成部分之一，跑道侵入的人为风险不仅严重影响到机场的正常运营，且对社会造成极大的资源浪费，威胁社会稳定。风险分析是系统地利用既有信息，识别出危险，并预测其对于人员、财产和环境的风险，其核心步骤为：危险识别、频度分析和后果分析[1]。国内外研究者针对风险分析提出了多种方法，如故障树分析法、归因分析法、蒙特卡洛模型、SWOT 分析、系统动力学等，然而这些方法多依靠专家的经验知识，对于解决复杂系统的风险分析问题难度较大。为了实现知识的共享集成，引入本体作为人为风险知识系统的构建方法，使用Protégé和相关推理机，实现风险因素与风险致因因素间的推理及其可视化，对跑道侵入人为风险进行分析。
1 跑道侵入人为风险
1.1 跑道侵入定义及维度
机场跑道是指飞机场内用来供应航空器起飞或降落的超长条形区域。当车辆、人员等在未得到允许或非规定出现在机场跑道时，即发生了机场跑道侵入事件。ICAO对跑道侵入的定义为：在机场发生的任何航空器、车辆或人员误入指定用于航空器着陆和起飞的地面保护区的情况。
ICAO根据跑道侵入的严重程度，将其分为A～E五类事故。
1.2 跑道侵入人为风险内涵
影响跑道入侵的因素包括：机场交通流量；机场布局；机场运行；人为差错。跑道安全影响因素很多，且相互之间的关系交错。以上一切因素中，人的因素最终决定事故是否发生，是事故链中的最后一环。SHELL模型说明了人的核心位置。
目前，对于跑道侵入人为风险尚没有一个明确的定义，综合相关研究文献，将跑道侵入人为风险定义为：在跑道侵入事件发生过程中，以人为形式为最终形态呈现出的对跑道侵入有促进作用的风险。
1.3 跑道侵入人为风险分类
从跑道入侵事故的分类可知，跑道侵入可归因于三种人为失误，即管员操作失误（OE/D）、飞行员失误（PD）以及车辆/行人失误（V/PD）。但是由于人在各个跑道侵入影响因素中的决定性地位，根据SHELL模型将跑道侵入人为风险分为以下几类：人-人风险；人-机风险；人-管风险；人-环风险。
下面以人-机风险为例对跑道侵入人为风险致因因素及其风险表现形式进行分类，如表1所示。
2 基于本体的跑道侵入人为风险分析
2.1 本体
本体（ontology）的概念最初起源于哲学领域，现代本体被重新定义为一种概念化的明确的规范说明[2]，即对共享概念的形式化，对客观存在中抽象的概念、概念关系、概念属性明确定义，并使得计算机可读，实现某一领域知识的共同理解[2]。本体包含5个基本的建模元语（Modeling Primitive）或说是5个要素：类/概念（classes/concepts）；关系（relations）；函数（functions）；公理（axioms）；实例（instances）。
2.2 跑道侵入人为风险本体构建过程
跑道侵入人为风险的本体建模流程为[3]：
1）用户需求：根据风险分析的需求抽象出一个用于描述跑道侵入人为风险本体模型；
2）根据跑道侵入事件分析人为风险致因因素以及风险表现形式，提取出各风险关键因素以及之间的关系；
3）应用本体建模工具将各个风险致因因素以及风险表现形式的概念关系联系起来；
4）将跑道侵入人为风险本体用OWL语言等描述出来，同时将信息反馈到用户；
5）利用本体模型进行跑道侵入事件的人为风险分析。
3 实例分析
根据前文总结的跑道侵入人为风险致因因素及其风险表现形式，针对风险致因因素及其风险表现形式，定义二者之间的关系属性[4]：has causing和is caused by，并且has causing=is caused by ，用Protégé构建跑道侵入人-机风险本体，人-机风险致因因素的知识表示以及风险表现形式的知识表示如图1所示。
跑道侵入人为风险本体建好后，通过Protégé的推理功能，可以对跑道侵入人为风险进行分析。以风险因素中的人员操作失误（Personnel_operation_fault）为例，经过推理，得到了该风险要素的风险致因因素，分别是：人/机界面不便于操作，地面雷达存在盲区。具体如图2所示。
4 結束语
机场跑道侵入是跑道安全的重要影响因素，而人为风险是机场跑道侵入风险的决定性因素。根据SHELL模型将跑道侵入人为风险分为人-人风险；人-机风险；人-管风险；人-环风险，以人-机风险为例，提出一种基于本体的跑道侵入人为风险分析方法。使用Protégé构建跑道侵入人为风险本体，利用Protégé中的推理功能实现了风险因素与风险致因因素间的推理，为跑道侵入风险分析提供了一种科学有效的方法。
参考文献
[1] International Electrotechnical Commission.CEI/IEC300-3-9[S].Geneva：ICE，1995.
[2] STUDER R，BENJAMINS V R，FENSEL D.Knowledge engineering，principles and methods [J]. Data and Knowledge Engineering，1998，25（122）：161-197.
[3] 马朋云.本体公理推理及其在交通领域中的应用[D]大连：大连交通大学，2010.
[4] 王洁宁，周沅，黄俊祥.基于本体的陆空通信风险识别与分析方法[A].南京航空航天大学学报.2015，8（4）：508-516.
作者简介：
孙新丹，河北沧州人，硕士研究生，主要研究方向：交通运输工程，单位：中国民航大学 空中交通管理学院。
关键词：跑道侵入；人为风险；本体；Protégé
引言
跑道侵人是一种严重影响机场安全，容易导致灾难性碰撞和人员伤亡事故的不安全事件类型。作为跑道安全的重要组成部分之一，跑道侵入的人为风险不仅严重影响到机场的正常运营，且对社会造成极大的资源浪费，威胁社会稳定。风险分析是系统地利用既有信息，识别出危险，并预测其对于人员、财产和环境的风险，其核心步骤为：危险识别、频度分析和后果分析[1]。国内外研究者针对风险分析提出了多种方法，如故障树分析法、归因分析法、蒙特卡洛模型、SWOT 分析、系统动力学等，然而这些方法多依靠专家的经验知识，对于解决复杂系统的风险分析问题难度较大。为了实现知识的共享集成，引入本体作为人为风险知识系统的构建方法，使用Protégé和相关推理机，实现风险因素与风险致因因素间的推理及其可视化，对跑道侵入人为风险进行分析。
1 跑道侵入人为风险
1.1 跑道侵入定义及维度
机场跑道是指飞机场内用来供应航空器起飞或降落的超长条形区域。当车辆、人员等在未得到允许或非规定出现在机场跑道时，即发生了机场跑道侵入事件。ICAO对跑道侵入的定义为：在机场发生的任何航空器、车辆或人员误入指定用于航空器着陆和起飞的地面保护区的情况。
ICAO根据跑道侵入的严重程度，将其分为A～E五类事故。
1.2 跑道侵入人为风险内涵
影响跑道入侵的因素包括：机场交通流量；机场布局；机场运行；人为差错。跑道安全影响因素很多，且相互之间的关系交错。以上一切因素中，人的因素最终决定事故是否发生，是事故链中的最后一环。SHELL模型说明了人的核心位置。
目前，对于跑道侵入人为风险尚没有一个明确的定义，综合相关研究文献，将跑道侵入人为风险定义为：在跑道侵入事件发生过程中，以人为形式为最终形态呈现出的对跑道侵入有促进作用的风险。
1.3 跑道侵入人为风险分类
从跑道入侵事故的分类可知，跑道侵入可归因于三种人为失误，即管员操作失误（OE/D）、飞行员失误（PD）以及车辆/行人失误（V/PD）。但是由于人在各个跑道侵入影响因素中的决定性地位，根据SHELL模型将跑道侵入人为风险分为以下几类：人-人风险；人-机风险；人-管风险；人-环风险。
下面以人-机风险为例对跑道侵入人为风险致因因素及其风险表现形式进行分类，如表1所示。
2 基于本体的跑道侵入人为风险分析
2.1 本体
本体（ontology）的概念最初起源于哲学领域，现代本体被重新定义为一种概念化的明确的规范说明[2]，即对共享概念的形式化，对客观存在中抽象的概念、概念关系、概念属性明确定义，并使得计算机可读，实现某一领域知识的共同理解[2]。本体包含5个基本的建模元语（Modeling Primitive）或说是5个要素：类/概念（classes/concepts）；关系（relations）；函数（functions）；公理（axioms）；实例（instances）。
2.2 跑道侵入人为风险本体构建过程
跑道侵入人为风险的本体建模流程为[3]：
1）用户需求：根据风险分析的需求抽象出一个用于描述跑道侵入人为风险本体模型；
2）根据跑道侵入事件分析人为风险致因因素以及风险表现形式，提取出各风险关键因素以及之间的关系；
3）应用本体建模工具将各个风险致因因素以及风险表现形式的概念关系联系起来；
4）将跑道侵入人为风险本体用OWL语言等描述出来，同时将信息反馈到用户；
5）利用本体模型进行跑道侵入事件的人为风险分析。
3 实例分析
根据前文总结的跑道侵入人为风险致因因素及其风险表现形式，针对风险致因因素及其风险表现形式，定义二者之间的关系属性[4]：has causing和is caused by，并且has causing=is caused by ，用Protégé构建跑道侵入人-机风险本体，人-机风险致因因素的知识表示以及风险表现形式的知识表示如图1所示。
跑道侵入人为风险本体建好后，通过Protégé的推理功能，可以对跑道侵入人为风险进行分析。以风险因素中的人员操作失误（Personnel_operation_fault）为例，经过推理，得到了该风险要素的风险致因因素，分别是：人/机界面不便于操作，地面雷达存在盲区。具体如图2所示。
4 結束语
机场跑道侵入是跑道安全的重要影响因素，而人为风险是机场跑道侵入风险的决定性因素。根据SHELL模型将跑道侵入人为风险分为人-人风险；人-机风险；人-管风险；人-环风险，以人-机风险为例，提出一种基于本体的跑道侵入人为风险分析方法。使用Protégé构建跑道侵入人为风险本体，利用Protégé中的推理功能实现了风险因素与风险致因因素间的推理，为跑道侵入风险分析提供了一种科学有效的方法。
参考文献
[1] International Electrotechnical Commission.CEI/IEC300-3-9[S].Geneva：ICE，1995.
[2] STUDER R，BENJAMINS V R，FENSEL D.Knowledge engineering，principles and methods [J]. Data and Knowledge Engineering，1998，25（122）：161-197.
[3] 马朋云.本体公理推理及其在交通领域中的应用[D]大连：大连交通大学，2010.
[4] 王洁宁，周沅，黄俊祥.基于本体的陆空通信风险识别与分析方法[A].南京航空航天大学学报.2015，8（4）：508-516.
作者简介：
孙新丹，河北沧州人，硕士研究生，主要研究方向：交通运输工程，单位：中国民航大学 空中交通管理学院。