雷達(dá)管制員工作負(fù)荷研究

朱曉波

摘 要：管制員客觀工作負(fù)荷可分為沖突調(diào)配、協(xié)調(diào)移交、監(jiān)視工作負(fù)荷，分別構(gòu)建了管制員工作負(fù)荷計(jì)算模型，基于雷達(dá)管制所發(fā)指令平均時間定義了工作負(fù)荷權(quán)值，通過統(tǒng)計(jì)指令頻次與權(quán)值相乘得到管制工作負(fù)荷。分析了管制工作負(fù)荷的影響因素，指出其重要性依次為工作年限、年齡、性別、是否是管制教員、文化程度。

關(guān)鍵詞：雷達(dá)管制；工作負(fù)荷；沖突調(diào)配；協(xié)調(diào)；監(jiān)視

中圖分類號：V355.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

管制員的工作負(fù)荷可以分為客觀負(fù)荷和主觀負(fù)荷，其中客觀負(fù)荷包括指揮類工作負(fù)荷（如指揮飛機(jī)的起飛、空域內(nèi)的飛行和降落）、協(xié)調(diào)類工作負(fù)荷（與其他扇區(qū)或管制單位進(jìn)行航班協(xié)調(diào)）、監(jiān)管類工作負(fù)荷（控制航空器飛行的安全間隔）和其他類工作負(fù)荷（向飛行員提供有關(guān)航空氣象、飛行活動和航行信息）；主觀負(fù)荷包括管制員的心理壓力承受能力、對于緊急事件和沖突的判斷和協(xié)調(diào)能力等因素。管制員工作負(fù)荷的評估對于合理安排扇區(qū)流量，保障飛行安全有重要意義。

目前，較為成熟的工作負(fù)荷測量方法主要有基于管制員所發(fā)指令時間的“DORATASK”[ 1 ]和“MBB”方法[ 2 ]。

2006年，萬莉莉等根據(jù)管制指令類型將管制負(fù)荷分為監(jiān)視管制負(fù)荷、沖突管制負(fù)荷和協(xié)調(diào)管制負(fù)荷 [ 3 ]。2015年，夏正洪以高校準(zhǔn)管制員和復(fù)訓(xùn)管制員所做雷達(dá)模擬機(jī)練習(xí)為研究對象，提出了基于雷達(dá)服務(wù)類型的管制員工作負(fù)荷評估模型和權(quán)值計(jì)算方法[ 6 ]。

本文分別構(gòu)建了管制員工作負(fù)荷計(jì)算模型，基于雷達(dá)管制所發(fā)指令平均時間定義了工作負(fù)荷權(quán)值，分析了管制工作負(fù)荷的影響因素，通過管制員工作負(fù)荷研究對于合理安排扇區(qū)流量，保障飛行安全有重要意義。

1 管制工作負(fù)荷評估模型

針對可定量評估的客觀管制員工作負(fù)荷，本文將這種工作負(fù)荷分為沖突管制負(fù)荷、協(xié)調(diào)管制負(fù)荷和監(jiān)視管制負(fù)荷。管制指揮主要是管制員和飛行員之間的溝通，改變航向、高度、速度等指令都是通過陸空通話完成的，指揮飛機(jī)架數(shù)的多少、復(fù)雜性等很大程度都可以通過“通話量”來體現(xiàn)，即“管制通話次數(shù)”和“協(xié)調(diào)通話時長”。協(xié)調(diào)管制只要是負(fù)責(zé)相鄰扇區(qū)和不同管制單位的管制移交。

另外，該助理管制員還負(fù)責(zé)輔助雷達(dá)管制員填寫、管理進(jìn)程單，并提供所需各種動態(tài)信息，其主要工作是通過內(nèi)化系統(tǒng)來完成，而這部分工作也可以體現(xiàn)在通話量上，即“協(xié)調(diào)通話次數(shù)”和“協(xié)調(diào)通話時長”。

監(jiān)視管制主要是監(jiān)控雷達(dá)屏幕上的航跡，掌握航班飛行動態(tài)，這個工作通常是雷達(dá)管制員負(fù)責(zé)，同時助理協(xié)調(diào)管制輔助監(jiān)控，或者由獨(dú)立的助理管制員進(jìn)行監(jiān)控。因此，管制員工作負(fù)荷評估模型可以直觀的描述為公式1：

W（C ）=a*WC 1 （t ）+b*WC 2 （t ）+c*WF （∑ n ） （1）

其中，

a，b，c分別為沖突管制、協(xié)調(diào)、和監(jiān)視工作負(fù)荷的權(quán)值；

WC 1 （t ） 是沖突管制工作負(fù)荷；

WC 2 （t ）是協(xié)調(diào)工作負(fù)荷；

WF （∑ n ） 是監(jiān)視工作負(fù)荷；

∑n為累計(jì)管制的航班數(shù)量；

t為對應(yīng)工作的時間。

1.1 沖突管制工作負(fù)荷

沖突管制指揮負(fù)荷就是管制員解決扇區(qū)內(nèi)飛行沖突的各種行為的工作量。

為了解決沖突管制員會提前采取以下措施：在水平面上提供航向改變以保持水平間隔、在垂直面內(nèi)保持飛行高度或者限制飛行高度以保持垂直間隔、為了保持或者增大間隔，要求飛行員增加爬升率或下降率等。

于是，沖突管制負(fù)荷表示為每次發(fā)生飛行沖突，管制員發(fā)出解決沖突指令所花的時間。

WC 1 （t ） =a*N（t） （2）

其中，a表示沖突管制指揮負(fù)荷的權(quán)值，指扇區(qū)內(nèi)航空器之間發(fā)生一次沖突，管制員用來解決航空器沖突與飛行員通話的管制負(fù)荷值（單位：秒/次）；N（t）表示自t時刻開始的時間片段內(nèi)管制員發(fā)出解決沖突的指令次數(shù)。

1.2 監(jiān)視管制負(fù)荷

監(jiān)視管制負(fù)荷就是在非沖突和不需要協(xié)調(diào)管制的情況下，管制員檢查扇區(qū)內(nèi)航空器的情況和做出管制提示時所承受的工作量。因此，監(jiān)視管制工作負(fù)荷可以表示為：

WF （∑ n ）=W進(jìn)程單 （t ）+W高度改變 （t ）=b1*N進(jìn)程單 （t ）+b2*N高度改變 （t ） （3）

其中，b1表示填寫進(jìn)程單負(fù)荷的權(quán)值，指一架航空器飛過一個重要點(diǎn)的時候，管制員檢查和記錄進(jìn)程單的管制負(fù)荷值（單位：秒/次）；

N進(jìn)程單 （t ）表示自t時刻開始的時刻片段內(nèi)填寫進(jìn)程單的次數(shù)；

b2表示高度改變管制負(fù)荷的權(quán)值，指對于一架航空器發(fā)生一次高度改變時所需管制員與飛行員的通話和管制員填寫進(jìn)程單所謂管制負(fù)荷值（單位：架/秒）；

N高度改變 （t ）表示自t時刻開始的時間片段內(nèi)管制員發(fā)生改變高度指令的次數(shù)。

1.3 協(xié)調(diào)管制負(fù)荷

協(xié)調(diào)管制負(fù)荷就是當(dāng)航空器穿越邊界是，管制員和飛行員、管制員和管制員之間的信息交換中管制員所承受的工作量。因此，協(xié)調(diào)管制負(fù)荷為：

WC 2 （t ）=W進(jìn)入扇區(qū) （t ）+W離開扇區(qū) （t ）=c1*N進(jìn)入扇區(qū) （t ）+c2*N離開扇區(qū) （t ） （4）

c1表示航空器進(jìn)入扇區(qū)管制負(fù)荷的權(quán)值，指當(dāng)一架航空器進(jìn)入扇區(qū)時，管制員和飛行員、管制員與管制員之間的信息交換和檢查進(jìn)程單的管制負(fù)荷（單位：秒/架）；

N進(jìn)入扇區(qū) （t ）表示自t時刻開始的時間片段內(nèi)進(jìn)入扇區(qū)的航空器的數(shù)量；

c2表示航空器離開扇區(qū)管制負(fù)荷的權(quán)值，指當(dāng)一架航空器離開扇區(qū)時，管制員和飛行員、管制員與管制員之間的信息交換和檢查進(jìn)程單的管制負(fù)荷（單位：秒/架）；

N離開扇區(qū) （t ）表示自t時刻開始的時間片段內(nèi)離開扇區(qū)的航空器的數(shù)量。

1.4 管制員工作負(fù)荷評估模型

根據(jù)前文所述，管制員工作負(fù)荷可以描述為公式5所示：

WC =a*N（t）+b1*N進(jìn)程單 （t ）+b2*N高度改變 （t ）+c1*N進(jìn)入扇區(qū) （t ）+c2*N離開扇區(qū) （t ）

通過這個管制員工作負(fù)荷數(shù)學(xué)模型表達(dá)模型的建立可以評估出扇區(qū)內(nèi)每個時間片內(nèi)管制員工作負(fù)荷的大小。時間片刻的通常定義都是以30分鐘為一個時間片，一天24小時就分成48個時間片。

2 數(shù)值仿真分析

2.1 管制員工作負(fù)荷計(jì)算

根據(jù)目前普遍接受的管制指令類型及其平均發(fā)布時間可知，管制員工作負(fù)荷的權(quán)值如表1所示，結(jié)合某管制中心的實(shí)際指揮數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)可知，以30分鐘為一個時間片，各管制指令出現(xiàn)的次數(shù)如表2所示。

根據(jù)本文所構(gòu)建的管制員工作負(fù)荷評估模型可知，該時間片中管制員的平均工作負(fù)荷為：

WC =2.59*7.8+4.95*8.2+2.28*28.6+4.98*8.2+5.53*8.2=207.18

2.2 不同因素對管制指令時間的影響

根據(jù)調(diào)研可知，管制員工作負(fù)荷受到多種因素的影響，主要包括管制員的年齡、性別、工作年限、學(xué)歷、管制員級別、是否是教員等。根據(jù)管制員信息采集表和管制員管制指令時間統(tǒng)計(jì)表的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，本文以管制員的年齡為例分析其對管制員工作負(fù)荷的影響。

各年齡段管制員平均每30分鐘的平均工作負(fù)荷：

21-25：2.57×7.8+2.27×28.6+5.40×8.2+5.60×8.2+4.8×8.2=214.52

26-30：3.06×7.8+2.65×28.6+5.38×8.2+5.50×8.2+5.38×8.2=232.99

31-35：2.03×7.8+1.93×28.6+3.90×8.2+4.30×8.2+4.2×8.2=172.426

36-40：2.13×7.8+1.75×28.6+5.00×8.2+5.50×8.2+5.5×8.2=197.864

可見，管制員工作負(fù)荷最小的為31-35歲年齡段。

同理本文繼續(xù)討論得出了以下結(jié)論：

女性管制員通常平均工作負(fù)荷較男管制員工作負(fù)荷要高；

本科管制員較研究生和?？乒苤茊T工作負(fù)荷要低；

管制教員的工作負(fù)荷比非管制教員的工作負(fù)荷高；

四級管制員比其他管制員的工作負(fù)荷要低；

當(dāng)管制員工作4-6年時，工作負(fù)荷較其他工作年限的管制員工作負(fù)荷要低；

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)差的大小可知，影響因素的重要性排序?yàn)楣ぷ髂晗?管制級別>年齡>性別>是否管制教員>文化程度。

3 結(jié)論

本文定義了管制員客觀工作負(fù)荷類型，將其分為沖突調(diào)配、協(xié)調(diào)移交、監(jiān)視工作負(fù)荷，并分別構(gòu)建了管制員工作負(fù)荷模型，基于雷達(dá)管制所發(fā)指令平均時間定義了工作負(fù)荷權(quán)值，通過統(tǒng)計(jì)指令頻次得到最終的管制工作負(fù)荷。分析了管制工作負(fù)荷的影響因素如工作年限、年齡、性別、是否是管制教員、文化程度對其影響，通過管制員工作負(fù)荷研究對于合理安排扇區(qū)流量，保障飛行安全有重要意義。

參考文獻(xiàn)：

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