管制员工作负荷评估分析

郑安连

1管制员工作负荷定义

虽然管制员的工作负荷评估为目前的研究热点，但是对管制员工作负荷却没有一个统一的定义。管制员的工作负荷概念在不同的文献中有不同的定义，其中比较著名的是Wiener和Nagel(1988)对工作负荷给出的定义：工作负荷是指对于加在管制员身上的客观的任务需求，管制员为满足这些需求所作的客观上的努力，他的工作表现，他的生理心理的状态，以及他对所消耗的努力的主观上的感知。

从管制员的职责和工作内容来看，管制员的职责是通过雷达、卫星和地面管制设备等来了解航空器的位置与状态，并通过无线电通讯设备来指挥航空器、支配航空器的飞行，并为飞行员提供数据和必要的帮助从而协助飞行员保证航空器在飞行中一切活动安全、迅速、有效执行。管制员工作内容则主要包括一下几点：

指挥航空器的滑行、起飞、降落和空域飞行；

为飞行员提供有关气象、飞行活动和航行情报；

协助飞行员确保航空器安全、快速及有效的飞行；

维持航空器飞行的安全间隔。

因此，本文把管制员工作负荷理解为：由于空域内航空器的飞行对管制员形成了客观任务需求，管制员为满足这些需求须承受身体上和精神上的压力，这些压力可以转化为一个时间上的消耗，通过时间消耗来缓解承受到的压力和完成客观任务的要求，这个时间消耗的长短就是管制员工作负荷的大小。

2影响管制员工作负荷的因素

管制员在管制航空器时，管制过程会受到扇区内各种各样的内在因素和外在因素的影响，Arad(1964)、Buckley(1983)已提出了不同的管制员工作量的影响因素，Mogford在1995年提出了108条比较全面具体的影响因素。在给出的108条影响因素中，有一些是非常详细而且具体的，但诸如“每小时相交角度大于15度的航空器总数”却是模糊而且没有任何方法可以精确获得的，还有“其他航空飞行”对管制员工作负荷进行评估，需要先了解管制员的管制工作内容，以及影响管制工作的主要因素。管制员工作负荷评估方法基本就是通过对若干管制扇区进行数据采集，观察和记录扇区内繁忙时段资深管制员的管制内容以及花费时间，可以确定管制工作的影响因素和影响程度。根据实际情况可以得出以下比较重要的影响因素：

扇区内的航空器数量，航空器的数量直接影响到管制员发布指令的次数，同时更多的航空器分散了管制员的注意力，这些都会增加管制员的工作负荷；

扇区的边界数及结构，边界结构和数量影响到与相邻管制单位的协调，靠近国境的管制边界在管制协调中中英文的频繁切换也增加了工作负荷；

交叉飞行航空器数量；交叉飞行构成潜在冲突，管制员必须对形式进行充分的预测并思考解决方法

需要的行动准则文件和必须执行的程序；

航空器类型和飞行规则的复杂程度；如果管制区同时存在重型机、中型机、轻型机，则会增加管制员的负荷，此外，管制员也习惯指挥重型机，轻型机飞行速度过慢，对整个空中交通状况都会有负面影响；

爬升/下降飞行进入/离开扇区的次数；需要管制员额外的关注，来避免冲突的产生，同时也涉及到移交的特殊协调和进场飞机的排序；

航空器在本扇区的飞行时间，直接增加了所需提供管制服务的时间；

限制区、禁区、危险区的数量和分布，最小超障高和相关飞行活动，例如珠海终端区内飞往海南的直升机必须绕飞大亚湾核电站；

天气，雷雨等恶劣气象条件，即使控制流量，绕飞雷雨也将成倍增加管制员的工作负荷，调查表明，对于每一架需要绕飞雷雨进近的航空器，管制员发送的指令是正常情况下的一倍；

管制员的经验以及心理状态，管制员的个人能力，如预测、分析、理解、决策都会影响管制员的工作负荷，由于个体存在差别，每个管制员在面对相同的空域状况、设备性能和管制方法下，所承受的管制负荷也是不同的；

扇区内导航设备的数目；

雷达和信号的覆盖能力；

频率阻塞的次数等。

3管制员工作负荷的分类及测量方法

管制员的工作负荷可分为生理工作负荷（physicalworkload）和心理工作负荷(mentalworkload)，前者主要是指单位时间内管制员承受体力活动的强度，主要表现为肌肉的紧张和力量，后者主要是指管制员精神上或心理上的紧张，其产生的原因和表现的状态都要比生理工作负荷复杂的多。心理负荷除了由脑力工作或认知作业引起的负荷外，还包涵各种情绪精神上的状态。

此外，管制员的工作负荷亦可分为可观察的（客观的）负荷和认知的（主观的）负荷两类。可观察的负荷可以量化表示，如需要工作的飞机的数量、需要的通信和协调量、数据输入量、管制工作行动所需时间等。认知负荷，则是管制员个人对ATC环境和工作提出的要求，个人感受或主观的认知理解。所要处理的航空器的数目越多，管制员的认知工作负荷就越大。由于训练、经验、技巧、疲劳等因素，对相同的、可观察的工作负荷，他们的认知负荷可能不同。因为可观察负荷的减少，不一定能引起认知负荷的减少。

目前为止，有三种被认可的工作负荷测量方法，第一种方法是测量管制员的生理状况，这种测量方法主要分成三个种类：眼睛相关测量（如:瞳孔的尺寸、眨眼持续时间、反应时间、频率、眼睛移动分析等）大脑相关测量（脑电波记录的活动性EEG，事件相关潜力ERP或者是唤起脑电波的潜力CEP等）心脏相关测量（心电图ECG、心率和心率可变性）反应（GSR)反应，方法一不需要管制员有明显反应，因此比较适合那些主要是自然感知的工作，并且该方法可以不断记录数据，但是这种方法的资料收集和分析都需要专家，成本很高；方法二是客观工作负荷评估，基于管制员完成作业的能力方面的测量，这个方法成本较低。第三种方法目的是测量管制员主观工作负荷，这个方法经常会采用主观等级尺度的方法，它包涵很多测量方法：SWAT，NASA-TLX，AnalyticalHierarchyProcess，Bedford，Cooper-Harper，ModifiedCopper-Harper。这些方法仅仅用几个等级或几个方面来评估一个小时的工作负荷，其敏感度较低；并且由于主观认识千差万别，导致对管制员工作负荷目前尚没有准确的负荷认知。

4现行管制工作方式评估方法

DORATASK方法是国际民航组织正式发布文件向各国推荐使用的扇区容量评估、席位容量评估的方法，该方法最早由英国运筹与分析理事会的DORATASK提出主要是对管制员在实施雷达管制时所承担的工作负荷做出评估。

在该方法中，将管制员的工作进行了分类：一类称为看得见的工作，即把用在日常的和解决冲突的工作时间加在一起，例如无线电话与电话通信、填写进程单和直接讲话联络协调等。这类工作能够较容易的被观测员记录和测算，另一类称为看不见的工作，是用于思考计划的工作时间。例如管制员对雷达屏幕进行的实时监控、对航空器潜在冲突的判断、对航空器安全间隔的计算等工作，通常看不见的工作与看得见的工作并行的，这些工作几乎是连续地进行，但是记录和测算的难度则较大。在交通流量高峰期间，这类工作负荷将显著增加。虽然前面两类工作占了管制员的主要工作时间。但管制员的工作，除了这两个相互关联的组成部分外还包括第三部分--恢复时间。这部分时间相对最短，没有列入（看得见的和看不见的）指定工作时间之内，但对扇区的安全运行极为重要。

综上所述，DORATASK方法认为管制员的工作分为看得见的工作、看不见的工作和恢复时间这三部分，其中看的见的工作最容易直接予以记录或计算，而看不见的工作则是DORATASK的主要方面，另外管制员必须有一定的恢复时间，恢复时间虽然短暂，但是它对管制扇区的安全运行却有重要的作用。管制员平均工作负荷强度必须小于管制员满负荷工作的80％。此方法中存在的主要问题是目前尚无准确评估“看不见”的工作负荷的方法。