管制员工作负荷评估的介绍

亓怀吉

关键词：管制员；工作负荷；离散事件模拟。

引言

国内外针对管制员工作负荷的研究很多，但国内在这方面起步较晚，大部分是借鉴国外的一些研究方法针对性的对我国高流量地区进行研究，使得合理的利用空域，减轻管制员的工作负荷，提高工作效率。

一国外管制员工作负荷发展概况

国际民航组织于1984年提出了评估ATC扇区容量的“DORATASK”方法和“MBB”方法。“DORATASK”方法将工作负荷划分为看得见的工作、看不见的工作和恢复时间，三部分的时间总和就是管制员的工作负荷：“MBB”方法将管制负荷划分为能直接测计的工作负荷类别所需时间与登记和处理信息所需的时间，两者之和就是管制员的工作负荷。这两种方法根据管制员在管制过程中发出指令的种类和时间来统计其工作负荷，将工作负荷值量化，从而可以得出管制员工作负荷的大小。但是，这两种方法均需要详细记录在一段时间内管制员对在该扇区内飞行的每一架航空器发出的所有指令以及指令消耗时间。这样，虽然得到了扇区内管制员工作负荷的时间量，但是，评估的工作量会比较大，而且，在扇区结构发生变化或者飞行计划发生改变的情况下，所有的评估工作都要重新进行，因此，不具备通用性而且统计过程复杂。1996年，日本电子导航研究所的Tofukuji教授对日本东京机场进行了调查和统计分析，在交通繁忙的情况下，根据管制员工作的完成情况来判断容量极限是否达到，从而推算出终端管制扇区的实际最大容量。

二国内管制员工作负荷发展概况

我国目前在管制员工作负荷研究方面起步较晚，韩松臣等针对广州管制区，对管制员工作负荷进行定量研究，借鉴“DORATASK”方法，将管制员看得见的管制工作细分为若干个工作进程，通过统计雷达、语音记录仪的历史数据或对实际的管制工作进行实时的计时和统计以得到各个工作进程的工作负荷（以时间衡量），最后将已测得的看得见的工作负荷乘以2倍便得到管制员的总工作负荷；陈亚青等借鉴“MBB”和“DORATASK”的基本思想，将雷达管制的实施细分为18个工作进程并通过调查、统计，确定每一工作进程的难度系数，通过多角度摄像方式对成都进近管制室雷达管制席位的工作进行长时间的拍摄，参照划分的工作进程对采集的数据进行深入的统计、分析，用改进的“MBB”方法计算出指挥单架飞机的操作时间和思考时间，最后得出管制单架飞机的工作负荷，以及该空域的容量。之后，中国民航大学刘永欣、王同乐等老师对管制员工作任务及工作负荷进行了分析总结，并基于管制员工作负荷利用“MBB”方法对空域扇区的容量进行了估计。借鉴国外同类研究经验，其他一些研究者也进行了富有成果的容量评估研究，取得了较好的效果。

三管制员工作的认知特性

同其它的人类活动一样，空中交通管制活动实际上是一个认知和决策执行的过程，包括信息接收、信息处理、形成决策、决策的实施以及实施效果的监控评价，在整个工作过程中，这是一个反复循环的过程。但空中交通管制活动有其特殊性，比如需要在短内完成决策并迅速准确地执行（即具有时间紧迫性），需要同时接收、处理和比较多种信息，需要很强的短期记忆能力和空间思维想象能力等等，因而对管制工作的任务分析以及认知特性了解有助于分析管制员工作负荷的各类要素，有助于完成基于管制员工作负荷的容量评估工作[2]。

空中交通管制的认知结构模型：空中交通管制的认知结构模型可以粗略分为ATC的一个结构部分和一个处理部分。该结构描述了不同的输入/输出（I/O）循环、长期记忆（LTM）、工作记忆（WM）和过程控制系统（PCS）。

长期记忆（LTM）包括了不同种类的知识：“启发式知识”（用来解决问题和适应新情况，以往成功经验的积累）和“认识的知识”（包括数据、事件和规则，即工作中要用到的一些基本知识）。情景式的记忆通过描述源于经验的匹配类似能够使得问题、冲突或突然事件得到迅速解决。

“智力模式”是有关系统的知识，是系统的一部分。

工作记忆（WM）是ATC认知模型的核心元素，连接着LTM、PCS和不同的I/O循环。它是保持真实信息更新的系统。

一种情形的“心理描述”描绘了真实情形下的一个瞬间到另一个瞬间的“快照”，主要存储在短期工作记忆中。

真实信息可以源自I/O循环，可能从LTM中获得或可以来自信息处理过程（如，评估或信息综合）。短期记忆系统可以分为至少两个不同的部分。其中一个负责处理视觉、空间信息，而另一个负责处理听觉信息和语言。

过程控制系统（PCS）负责分配注意力资源，保持头脑中的计划、给不同类别的行为分配时间、估计和自我监测。它最重要的特征是确保有情景意识。

人类信息处理的中枢成分是输入输出系统。输入输出系统支配着短期感觉存储，在功能反馈循环中组织起来。这些循环指挥着知觉系统的行为；如，眼睛按照预期输入的方向转动。对于中枢反应也是相同的：没有对情况的正确预测，一个人将不可能抓住移动物体。因此，输入输出系统的大部分活动都有一个组织管理严密的成分。这些组织管理严密的处理由智力模式和心理描述共同决定。

输入输出系统的更高层的活动，即信息和反应的积极选择，是由工作记忆监控的，并由过程控制系统控制着。

（1）ATC中处理部分

ATC任务的主要处理部分是监视、控制、决策、诊断和解决问题。ATC的认知部分表明ATC中最重要的处理是组织管理严密的处理，这就意味着它们是通过计划、目的和规则来管理的。组织管理严密的处理遵循“预期－行为－比较”循环，该循环源于行为的预期规则的原理，这可以用来描述非常简单的管制任务元素，也可以描述所负责的管制任务结构。因此，这种原理可以应用到在不同组织水平上的面向目标的行为，从简单的眼睛运动到工作中负责的决策驱动的行为。“确认、更新心理描述”是最基本的子过程，它是所有其它子过程的一个部分。“检查”是次级子过程，它是“搜寻冲突、检查安全”和“发布命令”处理过程的元素。

四管制员工作负荷统计的应用

通过对管制工作认知特性和工作过程的分析，有助于分析管制员工作负荷的各类要素，有助于确定管制工作负荷模型的形式，有助于完成基于管制员工作负荷的容量评估工作。

根据该统计模型，结合我国某管制扇区管制员工作负荷的统计结果如下：

可以依据以下公式得到统计时段内该山区管制席位对应的陆空通话工作负荷、看得见工作负荷、总工作负荷及其对应总频次：

由上表可知，在不同时段为每架飞机提供服务的陆空通话工作负荷和工作负荷值比较接近，所以可以认为该值具有一定的代表性和广泛性。通过对该席位工作负荷的统计分析，该席位与每架飞机的陆空通话时间平均为67秒，通话间隔时间平均约为14秒，每架飞机平均总工作负荷约为133秒，总工作负荷占到统计时段时长的70%左右。

参考文献

[1]刘永欣,聂润兔.管制员工作负荷分析方法.中国民航大学学报；2007，7；

[2]R.S.Ratner,Amethodologyforevaluatingthecapacityofairtrafficcontrolsystems.FAA-RD-70-69,1970:1-175