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我国空管工作负荷评估方法研究

作者 :何升广更新时间:2017-09-22

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摘要:对于管制员的工作负荷怎样进行合理评估这一问题,国内外学者提出了很多研究方法和思路。这些方法总结一下可以概括为一下三类,第一类是用管制时间来 象征管制员的工作负荷,然后根据相应的航空器数量与管制时间的关系进行各种数学分析,这些数学分析方法又包括队列模型、回归分析等;第二类是从生物学的角度出 发,生物学的方法包括研究管制员工作时大脑里的某种蛋白质的含量,管制员工作时眼球的移动频率,血压以及心率等;第三类是从优化空域的结构的角度进行分析,即 从几何的角度,对空域结构进行优化,用优化后的各个扇区航空器数量来表示管制员的工作负荷。本文将具体分析研究国内几种评估方法的优缺点,提供参考。 关键词:空中交通管制;工作负荷;评估方法
引言 空中交通管制员是保证空中交通有序高效,维护空中交通安全的 为重要因素之一,因此将管制员面对的工作负荷压力保证在其所能 接受的极限之下是很重要的一环,从而应该对管制员的工作负荷进行 精准而且且合理的评估,这对维护民航系统的安全稳定高效有序运行 具有极其重要意义。

方法(一)  管制工作负荷量化研究与应用 作者将管制员的工作负荷划分为三类:指挥管制负荷、协调管制 负荷以及监视管制负荷。为了量化这些负荷指标,作者先了分析这些 工作负荷的特性。管制员与飞行员之间的沟通是空中交通管制指挥的 工作的主要内容,管制员通过甚高频对飞行员发布改变航向、高度、 速度的指令。指挥航空器数量的多少、空中交通的复杂性等,很大程 度上都可以通过“通话量”得到体现,作者称之为“管制通话次数” 和 “协调通话时长” 。协调相邻扇区的航空器的管制移交,以及不 同管制单位之间的管制移交主要是由协调管制负责的。此外,助理管 制员还负责帮助雷达管制员填写以及管理进程单,并提供所需要的各 种动态信息,他们的主要工作是通过内话系统来完成的,所以这部分 工作量也可以体现在“通话量”上,作者称之为“协调通话次数”和 “协调通话时长”。 作者借助于管制员工作负荷统计分析及展示系统(这个系统包括 实时监测和静态监测两个部分),获取话音记录仪的实时通话数据, 根据管制自动化系统,获取实时的航空器架次数据。实时动态监测的 目的是让研究人员掌握各个扇区的通话量的变化情况,以便当某扇区 的通话量的情况发生异常时可以及时发现,能够给予关注或做出恰当 的处理。实时动态监测的重点是当前的通话量情况或者短时间内的通 话量情况,为了了解某扇区长期的通话量情况,需要大量统计的历史 数据,这时候就需要用静态数据分析工具来处理。静态数据分析,关 注的是长期的状况,分析的主要是历史的趋势情况,目的是是掌握该 扇区管制通话情况的一般规律。一旦掌握该规律就可以更有效地分配 人力、物力资源,从而更加合理有效地分配管制资源。 这个方法通过统计分析管制员的工作负荷,是国内管制员工作负 荷量化分析的新的路径,改变了以往繁琐且不准确的手工统计工作负 荷的方法,此外该方法采用的系统可以实时监测扇区的管制工作负荷 状态,有助于管理人员合理而有效地安排管制资源。该方法的唯一缺 点是,采用的负荷统计方法是针对一定时间段内的某区域的工作负荷 规律,随着时间推移,扇区结构的变化,管制人员的变化,原来的工 作负荷规律也会变化,因此需要不断的探索,保持更新。

方法(二)  空中交通管制员工作负荷的队列模型分析方法 作者认为管制员获取航空器信息过程的队列模型和其他的队列 模型一样,具有以下三个特点:①.客户到达 (即管制任务发生)服 从一定的概率分布;②.服务时间(即管制任务花费的时间)服从一 定的概率分布;③.遵守特定的服务规则(管制规则、管制任务的优 先级)。于是建立了一个可用的计算机分析模型,并且应用过去研究 中得到的实验数据,来探究管制任务到达和管制任务所需时间的随机 变量的分布特征。 作者认为,计算前必须科学地确定模型中的每个参数。对于单一 航空器在扇区中飞行的主要任务(除了冲突预测与冲突调节以及两个 扇区之间冲突协调任务之外的管制任务)发生的概率,是可以通过实 验数据统计、分析得到的。但真实的任务发生频率不可能得到,因为 航空器的相遇时间是不可确定的,这就无法确定所有任务的发生,这些 任务都是随机分布,也无法确定任务允许的延误时间的随机变量的征 值。因此,作者假设任务的发生满足泊松分布。要确定管制员工作负荷 队列模型的管制工作需要的时间,必须确定完成每类管制任务所需要的时间长度,而从实验数据中唯一得到的信息是管制员完成管制任务的总 时间。此外,完成管制任务的时间长度是不确定的,当管制员压力较轻 时,完成每个任务的时间或总的时间会稍微长一些。所以在研究中,任 务执行时间应该在管制员比较繁忙的情况下进行统计。  由作者分析方法可以知道,管制员的行为对于管制扇区容量、 空中交通安全和顺畅有着至关重要的影响;但管制员个人原因导致的 管制行为偏差无法进行科学地分析;在工作压力下管制员会产生应激 反应,当压力超过正常压力水平的时候管制员的行为会超出正常范 围,当管制员的应激反应超过某一临界值时,承受压力的能力会急剧 下降,但管制员所承受的工作压力(负荷)可以采用随机队列分析方 法进行定量分析。

方法(三)  基于管制员工作负荷的空域容量评估 作者从优化空中交通流量的角度,分析了管制员的工作负荷。作 者的思路是,空中交通与地面交通不同,随着航班量的增加,管制员 的工作负荷成为空中交通容量限制的一种约束。因此基于这种约束来 进行容量评估是很有必要的。作者认为管制员的工作负荷是一个模糊 的概念,而且受多方面的因素限制,包括管制员的工作状态,管制经 验,管制空域的结构,管制手段等。作者是根据雷达模拟机采用相应 的评估方法,由于空域结构等因素已经在雷达模拟机的环境中体现了 出来,所以评估时只要测量管制员的工作负荷即可。 采用这种雷达模拟机评估容量的方法,有两个关键的地方:其一: 合理确定有效时段,用这段时间内的流量来除以时段长度就得出容 量。这个方法是当管制员的工作负荷超过一定的水平后才认为有效。 就目前而言,管制员工作负荷评定中的权值要根据具体的空域情况来 确定。作者要求参与评估的各席位由各种熟练程度(少分为熟练、 平均、不熟练三种)都有的管制员和机长来指挥和通话;若终端区内 为雷达引导,应采用公布的标准进离场飞行程序来指挥;各航班进出 管制空域的时间应有详细记录。 其二:科学统计该有效时段内的航班架次。由于有效时间段的确 定是基于达到一定的负荷指标的管制员工作负荷,时间范围有长有 短,该时间段内的航班架次不能简单地视为管制员曾指挥过的航班架 次的总合。 该方法是从优化空域流量的角度来评估管制员的工作负荷的,尽 管不直接,但作者将管制员的工作负荷近似看成航空器的数量,一般 情况下,随着航空器数量的增加,管制员所承受的工作负荷也会增加。 但在管制员能够接受的航空器数量范围之内,存在一个航空器数量 值,使得此时管制员承受的工作负荷会低一点,管制员的状态处于 佳,工作效率相对较高,也就是说工作负荷与航空器数量不是简单的 正比例关系。 小结 随着航线密度增大,航班量增加;实施雷达管制,缩小管制间隔; 管制对象多元化,大量的通用飞行;管制范围扩展,军方管制空域移 交给民航;航空器的速度增大,机型种类增多等诸多方面的影响,空 中交通管制员承受的工作负荷也越来越大,因此在探究评估管制员工 作负荷的方法时也会遇到越来越多的困难,我们还需要更加的努力, 为减少空管员工作负荷保障民航安全而继续探寻更好的方法。 参考文献: [1] 卜强.管制工作负荷量化研究与应用[J],空中交通管理,2011年, 第 3期:8~12. [2] 李丹阳.空中交通管制员工作负荷的队列模型分析方法[J].空 中交通管理,2007年,第 12期:21~24. [3] 张学文.基于管制员工作负荷的空域容量评估[J].空中交通管 理,2008年,第 11 期:17~19

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