李海燕 孟豫 陳曦

摘 要：管制員的工作負(fù)荷是影響飛行安全的重要因素。本文深入分析現(xiàn)有國(guó)內(nèi)外疲勞檢測(cè)和工作負(fù)荷測(cè)量的現(xiàn)狀、特點(diǎn)，基于主任務(wù)測(cè)量法、主觀評(píng)定法、生理測(cè)量法、ATC復(fù)雜性變量計(jì)算等方法分析管制員的工作負(fù)荷評(píng)定方法，為科學(xué)評(píng)定管制員的工作負(fù)荷提供理論基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：管制員;工作負(fù)荷;空中交通管制

一、引言

根據(jù)我國(guó)國(guó)情，在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期內(nèi)，空中交通管制（Air Traffic Control，以下簡(jiǎn)稱ATC）服務(wù)主要依靠管制員對(duì)當(dāng)前的情境進(jìn)行分析判斷并通過(guò)陸空通話來(lái)實(shí)施。因此，隨著空中交通流量的增大以及飛行復(fù)雜狀況的增加，管制員可能會(huì)因?yàn)榫窬o張、疲勞等因素不能集中注意力來(lái)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題，使其在陸空通訊中出現(xiàn)交流錯(cuò)誤，從而造成空中危險(xiǎn)接近、飛行沖突，嚴(yán)重的會(huì)釀成空難事故[1]。

疲勞是導(dǎo)致管制員差錯(cuò)，誘發(fā)不安全事件，甚至飛行事故的主要因素之一。但是由于誘發(fā)疲勞的因素眾多且錯(cuò)綜復(fù)雜，疲勞發(fā)生機(jī)理的研究進(jìn)展至今仍然不盡理想。目前的研究重點(diǎn)在于如何有效地對(duì)管制員的疲勞予以管理。有文獻(xiàn)中指出：即便難以精確地確定究竟有多少機(jī)動(dòng)車事故是由于疲勞引起的，但對(duì)操作人員的疲勞予以有效管理可以極大地降低因疲勞引起的機(jī)動(dòng)車事故和改善運(yùn)輸安全[2]。

二、管制員疲勞影響因素分析

（一）管制員疲勞的表現(xiàn)

管制員疲勞是指在管制工作中，由于高強(qiáng)度或長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)進(jìn)行管制工作而導(dǎo)致的管制員工作能力下降和差錯(cuò)率增加的現(xiàn)象。管制員的疲勞可分為心理性疲勞和生理性疲勞兩種類型，這兩種疲勞通常交織在一起，彼此互相影響。心理性疲勞一般是指人體肌肉工作強(qiáng)度不大，但由于神經(jīng)系統(tǒng)緊張過(guò)高或長(zhǎng)時(shí)間從事厭煩、單調(diào)的工作而引起的大腦神經(jīng)活動(dòng)處于抑制狀態(tài)的現(xiàn)象。生理性疲勞是指由于過(guò)度體力勞動(dòng)、身體不舒服或環(huán)境物化等因素所引起的體力衰竭和工作能力下降的現(xiàn)象。在第二次世界大戰(zhàn)期間，有人便提出了“技巧性疲勞”的概念，指出心理性疲勞在本質(zhì)上不是以耗損體力為特征，而是屬于心理能量的消耗，常表現(xiàn)為不能保持注意力集中和發(fā)揮管制技能。這一看法與管制工作實(shí)際是吻合的。

（二）管制員疲勞的影響因素

管制員疲勞的影響因素很多，包括休息或睡眠不足，工作態(tài)度與責(zé)任感，工作壓力與工作負(fù)荷狀況，以及輪班工作。研究表明，管制員工作負(fù)荷是諸多疲勞致因因素中的主要因素。管制員的工作負(fù)荷有兩類：客觀負(fù)荷和主觀負(fù)荷。客觀負(fù)荷可以用管制的飛機(jī)數(shù)量、交通復(fù)雜度、航跡復(fù)雜性、通訊及協(xié)調(diào)量等來(lái)進(jìn)行量化。主觀負(fù)荷則是管制員個(gè)人對(duì)管制環(huán)境和工作的要求，這屬于個(gè)人感受或主觀的認(rèn)知理解[3]。由于管制員的個(gè)性、經(jīng)驗(yàn)、經(jīng)歷和訓(xùn)練的不同，同樣的客觀負(fù)荷下，主觀負(fù)荷可能會(huì)有所不同。

三、國(guó)內(nèi)外管制員工作負(fù)荷評(píng)定研究現(xiàn)狀

（一）主任務(wù)測(cè)量法

測(cè)評(píng)工作負(fù)荷最直接的方法是主任務(wù)測(cè)定法。這種方法包括主任務(wù)分析和主任務(wù)績(jī)效測(cè)量?jī)蓚€(gè)方法[4]。主任務(wù)分析常借助于時(shí)間線分析，即以實(shí)際作業(yè)時(shí)間除以總體時(shí)間。目前最常用的定量評(píng)估管制員工作負(fù)荷的方法主要是“DORATASK”和“MBB”法[5]?！癉ORATASK”法評(píng)估雷達(dá)管制員工作負(fù)荷，它將管制員的工作分成三類：看得見(jiàn)的工作、看不見(jiàn)的工作和恢復(fù)時(shí)間。而“MBB”法將管制員的工作按對(duì)觀察到的工作進(jìn)行分類，測(cè)定工作類別時(shí)間，考慮空域容量這三個(gè)方面進(jìn)行測(cè)量。兩種方法都是根據(jù)管制員在管制過(guò)程中發(fā)出指令的種類和時(shí)間來(lái)統(tǒng)計(jì)其工作負(fù)荷，將工作負(fù)荷值量化[6]。研究者在評(píng)估工作負(fù)荷狀況時(shí)可以通過(guò)測(cè)定這些指標(biāo)來(lái)進(jìn)行，但對(duì)空管而言，這些數(shù)據(jù)有時(shí)很難實(shí)時(shí)評(píng)定。并且在較低或很高的工作負(fù)荷時(shí)，主任務(wù)績(jī)效對(duì)管制員工作負(fù)荷變化的敏感度較低。

（二）主觀評(píng)定法

主要有兩種主觀評(píng)定技術(shù)：一是NASA-TLX作業(yè)負(fù)荷指數(shù)，另一個(gè)是美國(guó)聯(lián)邦航空局開(kāi)發(fā)的管制負(fù)荷實(shí)時(shí)評(píng)定技術(shù)，它可以由管制員實(shí)時(shí)地評(píng)定自己所體驗(yàn)到的工作負(fù)荷，具有操作性強(qiáng)、干擾性低的特點(diǎn)。即在管制過(guò)程中，每間隔一定的時(shí)間間隔（如5分鐘左右），要求管制員在保持良好工作效率的前提下，評(píng)定工作負(fù)荷的水平。干擾性低、使用簡(jiǎn)單、效度高，是主觀測(cè)量法的主要優(yōu)點(diǎn)，但在較高的工作負(fù)荷情境下測(cè)評(píng)結(jié)果不能準(zhǔn)確反映管制員的工作負(fù)荷。而且，若將這種方法應(yīng)用于實(shí)踐，需要由管制員自我評(píng)定，差異很難控制，因此，這種方法更適合于將其作為研究的對(duì)照標(biāo)準(zhǔn)來(lái)使用。

（三）生理測(cè)量法

測(cè)評(píng)工作負(fù)荷較為客觀的技術(shù)是生理測(cè)量法，但是該方法存在敏感度不準(zhǔn)確的情況，目前僅心率、腦電圖與眼動(dòng)相對(duì)敏感。眼動(dòng)測(cè)量一般包括瞳孔反應(yīng)、掃視模式、眨眼和眼睛移動(dòng)速度等參數(shù)，但目前只有瞳孔直徑測(cè)量在工作負(fù)荷評(píng)定中得到較多的應(yīng)用。對(duì)于管制員的工作負(fù)荷實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)來(lái)說(shuō)，可以借助非接觸式的眼動(dòng)儀，實(shí)時(shí)記錄管制員的瞳孔直徑變化、注視時(shí)間及眨眼等分析其工作負(fù)荷大小。這種方法的另一個(gè)缺點(diǎn)是測(cè)量結(jié)果容易受其他因素的影響，即眼動(dòng)參數(shù)的改變也有可能是環(huán)境應(yīng)激等的結(jié)果。

（四）ATC復(fù)雜性變量計(jì)算

還有一些研究者認(rèn)為ATC復(fù)雜度是管制員工作負(fù)荷的最主要源泉[7]，借助于這些復(fù)雜性變量來(lái)計(jì)算管制員的工作負(fù)荷[8]。莫格福德（Mogford）等將ATC復(fù)雜度（ATC complexity）分為兩部分：扇區(qū)復(fù)雜度（sector complexity）與交通復(fù)雜度（traffic complexity）。前者主要涉及扇區(qū)的一些靜態(tài)物理特征，如扇區(qū)大小、航路配置等;后者主要指扇區(qū)內(nèi)航空器的數(shù)量及動(dòng)態(tài)的交通模式，如爬升與下降航空器的數(shù)目[9]。許多研究以管制扇區(qū)內(nèi)航空器的數(shù)量來(lái)預(yù)測(cè)管制員工作負(fù)荷，發(fā)現(xiàn)最為有效的指標(biāo)是航空器的數(shù)量。盡管如此，航空器飛行過(guò)程的動(dòng)態(tài)特性的增強(qiáng)及沖突角等情境難度因素則在某種程度上決定任務(wù)的難度，同樣會(huì)導(dǎo)致管制員工作負(fù)荷的增加[10]。

四、結(jié)語(yǔ)

目前國(guó)內(nèi)外研究者提出了許多測(cè)量管制員工作負(fù)荷的技術(shù)，但是存在兩方面的問(wèn)題，第一，到目前為止，還沒(méi)有一種技術(shù)能夠完全解決測(cè)量的效度、敏感性、選擇性、診斷性、無(wú)干擾性、可靠性與帶寬等標(biāo)準(zhǔn)。第二，還沒(méi)有一種能夠應(yīng)用于實(shí)際管制過(guò)程的實(shí)時(shí)測(cè)量技術(shù)。而對(duì)于管制員疲勞程度的檢測(cè)方法和實(shí)現(xiàn)鮮見(jiàn)報(bào)道。因此，未來(lái)管制員疲勞與工作負(fù)荷檢測(cè)的研究方向應(yīng)該是綜合不同的測(cè)量方法，結(jié)合管制員的工作負(fù)荷及工作特點(diǎn)，借鑒駕駛員疲勞檢測(cè)系統(tǒng)的基本原理和方法，設(shè)計(jì)管制員工作負(fù)荷的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)，通過(guò)管制員語(yǔ)音、面部表情以及眼動(dòng)等特定指標(biāo)的識(shí)別監(jiān)測(cè)其疲勞程度，工作負(fù)荷超過(guò)一定限度時(shí)及時(shí)告警，以進(jìn)行流量控制、扇區(qū)動(dòng)態(tài)調(diào)整、增強(qiáng)管制員情景意識(shí)。

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