空中交通管制員工作負(fù)荷規(guī)律

薛堃

中國民用航空華北地區(qū)空中交通管理局山西分局 山西太原 030031

空中交通管制是我國目前工作壓力較大的職業(yè)之一,管制員的工作負(fù)荷也一直是行業(yè)內(nèi)關(guān)注的焦點(diǎn)問題、客觀、公正、合理的工作負(fù)荷評價方法能夠提升管制員的工作熱情,促進(jìn)工作積極性,對安全保障具有重要的促進(jìn)作用。本文首先介紹國內(nèi)國際目前比較普遍的評價方法,對其進(jìn)行比較分析,然后提出“沖突解脫”這一概念,分析沖突類型,最后得出沖突解脫工作負(fù)荷評價公式。

1 管制行為特征分析

歐洲航空安全組織提出了管制員工作負(fù)荷與管制復(fù)雜性關(guān)系模型,如圖1所示。該模型將管制員工作負(fù)荷產(chǎn)生劃分為外部因素任務(wù)需求(即管制員工作負(fù)荷的影響因素)與內(nèi)部因素處理過程2部分。管制扇區(qū)的空域復(fù)雜性因素和交通流復(fù)雜性因素共同觸發(fā)了任務(wù)需求,管制員根據(jù)觀測獲取的任務(wù)需求,循環(huán)進(jìn)行監(jiān)視、評估、制定管制策略和執(zhí)行4個流程。依據(jù)人類信息處理理論(IPR),將上述4個流程簡化為信息輸入(I)、處理(P)和響應(yīng)(R)3個部分?？芍?管制員通過觀測任務(wù)需求,觸發(fā)IPR的3個流程,IPR消耗的管制員生理和思考負(fù)荷即管制員工作負(fù)荷。

根據(jù)以上分析,將管制員工作負(fù)荷分為生理和思考2部分工作負(fù)荷：（1）生理工作負(fù)荷,指管制員監(jiān)視交通情景、執(zhí)行管制策略消耗的生理負(fù)荷,可細(xì)分為：①通信工作負(fù)荷：指管制員通過陸空通信系統(tǒng)指揮航空器運(yùn)行時發(fā)布管制指令和監(jiān)聽飛行員請求、報告及復(fù)誦的工作量；②非通信工作負(fù)荷：指管制員填寫飛行進(jìn)程單、操作雷達(dá)屏幕和管制協(xié)調(diào)等工作量。（2）思考工作負(fù)荷,指管制員評估任務(wù)需求、制定管制策略消耗的思考負(fù)荷,具體指管制員認(rèn)知管制任務(wù)、計(jì)算航空器航行要素、判斷并解脫沖突等行為產(chǎn)生的思考工作量。

2 管制員工作負(fù)荷規(guī)律

2.1 工作負(fù)荷概率分布

在管制行為數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)上,根據(jù)管制員工作負(fù)荷計(jì)算結(jié)果,采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)與分布擬合相關(guān)方法,對其概率分布規(guī)律進(jìn)行研究。以某個扇區(qū)為例,假設(shè)該扇區(qū)的單架航空器管制員工作負(fù)荷分別服從指數(shù)、均勻、正態(tài)和對數(shù)正態(tài)4種分布,先采用P-P圖定性檢驗(yàn)方法,應(yīng)用SPSS軟件繪出單架航空器管制員工作負(fù)荷各假設(shè)圖。

觀測樣本在對數(shù)正態(tài)分布下累積期望概率對應(yīng)的點(diǎn)更逼近直線y=x,因此可認(rèn)為某個扇區(qū)管制員工作負(fù)荷數(shù)據(jù)更近似于服從對數(shù)正態(tài)分布。

2.2 管制復(fù)雜性評價指標(biāo)體系

由圖1可見,管制員工作負(fù)荷取決于管制復(fù)雜性,而管制復(fù)雜性可進(jìn)一步劃分為空域復(fù)雜性和交通流復(fù)雜性。各空域扇區(qū)內(nèi)的航路數(shù)量、空域結(jié)構(gòu)和航路構(gòu)型等物理結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度存在差異,構(gòu)成空域復(fù)雜性;另外,實(shí)際運(yùn)行中各扇區(qū)的交通流量和交通流分布等交通運(yùn)行情況的復(fù)雜程度存在差異,從而構(gòu)成交通流復(fù)雜性。因此,本文考慮從空域復(fù)雜度和交通流復(fù)雜度2個層面,構(gòu)建航路扇區(qū)管制復(fù)雜性評價指標(biāo)體系。

（1)空域復(fù)雜度：空域復(fù)雜度指標(biāo)集 A 包含能反映空域物理構(gòu)型的航路和關(guān)鍵點(diǎn)指標(biāo),從空間維度反映航路扇區(qū)的管制復(fù)雜程度,主要包括以下3項(xiàng)指標(biāo)：

飛行航路數(shù)量A1：空域中運(yùn)行的航空器沿飛行計(jì)劃指定的航路飛行,通過《中國民航國內(nèi)航空資料匯編》(NAIP),確定待研究航路扇區(qū)內(nèi)的飛行航路數(shù)量。

交叉/匯聚點(diǎn)數(shù)A2：按照不同航路構(gòu)型,將航路分為平行、交叉、匯聚及發(fā)散等航路,對于在航路交叉點(diǎn)和匯聚點(diǎn)附近飛行的航空器,管制員需格外關(guān)注其運(yùn)行情況,及時發(fā)布調(diào)配指令,以防發(fā)生交通沖突。同樣,根據(jù) NAIP確定待研究航路扇區(qū)的交叉/匯聚點(diǎn)數(shù)。

平均節(jié)點(diǎn)度A3：定義航路點(diǎn)p的鄰居為與航路點(diǎn)p有連接邊的節(jié)點(diǎn)集合,航路點(diǎn)p的度kp為其鄰居的數(shù)目,即kp= Np。航路節(jié)點(diǎn)度大小通?？煞从吃摵铰伏c(diǎn)與其他航路點(diǎn)的連接水平以及該航路點(diǎn)的重要程度。

交通流復(fù)雜度：交通流復(fù)雜度指標(biāo)集 T 包含能反映交通運(yùn)行態(tài)勢的流量指標(biāo),通過分析隨時間變化的飛行流量,從時間維度反映航路扇區(qū)的管制復(fù)雜程度,主要包括以下3項(xiàng)指標(biāo)：

高峰小時流量T1：通過分析航班雷達(dá)數(shù)據(jù),計(jì)算高峰時段航路扇區(qū)運(yùn)行的航空器平均架次。

高峰流量時段數(shù)T2：通過分析航班雷達(dá)數(shù)據(jù),統(tǒng)計(jì)24h期間扇區(qū)高峰流量出現(xiàn)的時段數(shù)量。

高峰流量持續(xù)時長T3：通過分析航班雷達(dá)數(shù)據(jù),統(tǒng)計(jì)24h期間扇區(qū)連續(xù)出現(xiàn)高峰小時流量的時間長度。

3 結(jié)語

本文客觀揭示了空中交通管制員工作負(fù)荷的概率分布規(guī)律,即單架航空器工作負(fù)荷服從對數(shù)正態(tài)分布,提出了一種基于扇區(qū)管制復(fù)雜性的管制員工作負(fù)荷趨勢分析方法。