大流量管制情境下雷达管制员眼动特征分析

为提高大流量管制运行的安全水平,研究雷达管制员的眼动特征变化规律,整合雷达管制模拟机和眼动仪,构建试验系统。选取具有实际工作经验的进近雷达管制员作为被试,将某管制空域内的航班数量分为小、中和大流量3种模拟管制情境。获取不同情境下被试的眼动特征数据,结合被试的不同技能水平,统计分析其在3种情境下的眼动特征数据。结果发现:随着流量的增大,注视、眼跳、瞳孔3类眼动数据发生显著变化,且注视、眼跳的部分指标在不同技能水平的被试间也存在显著差异。不同技能水平的管制员的信息搜索策略存在差异,且均随管制流量的变化发生改变。     

空中危险接近的系统动力学机理及仿真研究

为了探索空中危险接近的形成过程与反馈机制,运用系统动力学的方法深入分析了空中危险接近影响因素间的复杂相互作用和回馈效应,建立了空中危险接近发生机理的动态模型,包括管制服务、人力资源和安全三大子系统,利用Vensim软件对其进行模拟仿真,可预测不同场景下空中危险接近的变化趋势。结果表明:乐观场景时,2005—2015年空中危险接近数量呈缓慢增长趋势,2015年之后保持不变,这表明在国内航班量稳步增长时,空中危险接近事件的数量不变,事故率越来越低;悲观场景时,空中危险接近数量一直处于上升趋势,2021年之前缓慢增长,这表明虽然设备故障率和管制员的防撞培训频率不高,但缩短TCAS(Traffic Alert and Collision Avoidance System,空中交通预警和防撞系统)反应时间能在短期内明显提高管制员的专注程度,从而延缓空中不安全事件的数量增长,但随着2021年后指挥架次的增加,反应时间越短,空中危险接近事件会越多。     

基于隐性危险驾驶人感知特性及判别模型研究*

为研究驾驶人在隐性危险场景中危险感知行为,基于Bayes判别法,将驾驶行为指标作为输入变量,建立驾驶人危险感知能力预测模型。结果表明:驾驶员在显性危险场景的纵向加速度显著低于隐性危险场景;驾驶人在隐性危险场景中TTC值小于显性危险场景;在被试车辆与轿车、行人、非机动车冲突3种交通冲突场景中,驾驶人对行人危险感知能力最弱。研究结果对提高道路交通安全水平以及驾驶人应急避险能力具有一定实际指导意义。     

疲劳状态下陆空通话语音特征变化研究

为预防空中交通管制不安全事件,利用陆空通话语音数据结合精神运动能力检测(PVT方法,研究管制员的疲劳预警机制。首先,通过处理管制模拟机训练过程中陆空通话的音频文件,截取有效的管制指令信息,提取重新定义的语速、音调等特征;然后,采用PVT方法测试管制员在每次训练前后的反应能力,对比各个语音特征和PVT测试结果;最后,采用箱型图统计观察各时间段语音特征的变化趋势,并通过k-means++算法分析疲劳状态下绝对和相对语音特征区间,观察管制员工作中疲劳的变化过程,提出安全红线。研究表明:所提出的方法可以通过语音特征有效监控管制员的工作状态,为人员疲劳进行预警,从而实现管制不安全事件的预防,提高安全管理水平。     

疲劳及紧张状态管制员通话语音反应特征研究

为预防管制员工作中陷入疲劳及紧张状态,研究处于这2种状态时管制员的管制通话语音反应特征。通过管制模拟试验方式采集管制员在正常、疲劳、紧张和疲劳且紧张等4种状态的管制语音数据,并提取各状态下管制员回复机长的语音次数和反应时间,统计平均每架航班反应次数、整个管制任务及不同时段平均反应时间等3种参数,分析疲劳和紧张导致这些参数的变化特征。研究表明:疲劳和紧张将使管制员完成同等管制任务需要更多反应次数,疲劳时管制员反应速度变慢、稳定性降低,且两者会随工作时间增加变得更差;紧张将使反应时间稳定性降低,并使反应随工作时间增长而变慢。     

基于运行数据的管制员工作效能测评方法

针对当前我国空管单位在监测和评估管制员(ATCO)工作效能时普遍存在的主观性强、结果差异性大等问题,首先设计基于飞行航迹、管制空域、设备操作以及指令发布数据的管制效能测评指标体系,从飞行安全、运行效率、管制规则3个方面研究指标的测评流程和计算方法,并基于模糊综合评价法量化指标分值;然后在Matlab平台上开发管制效能测评系统,并应用我国某扇区的模拟运行数据验证系统的有效性。研究结果表明:与传统的检查单评价法相比,用这种基于客观运行数据的效能测评方法能够对管制员的操作技能和决策水平进行集成化、定量化和智能化的综合评估,快速获得准确评价结果。     

管制员信息加工水平鉴别技术及影响机制

为提高管制员信息加工水平的鉴别效率,以提升管制运行安全水平,首先分析管制工作信息加工过程,基于作业测验,设计管制员信息加工水平测验工具,依据信号检测理论(SDT)中的敏感性指标d与倾向性指标β来鉴别管制员信息加工水平;然后,通过实例进行聚类分析,并运用回归分析方法探究管制员神经系统特性对d、β的影响。结果表明:d、β分别是管制员信息加工能力与信息加工倾向的鉴别指标,管制员信息加工水平可聚类为3类,管制员神经系统的强度、灵活性能正向预测其信息加工能力,平衡性能负向预测其信息加工倾向。     

基于脑电数据的管制架次对管制员疲劳影响研究

为量化研究管制区域内飞机架次的时空变化对管制员疲劳的影响,设计相应测试方案进行试验研究。有针对性地选取20名在职管制员分别在大、小夜班的班前和班后进行试验,采集完成不同流量等级下雷达模拟机任务过程中的管制员的脑电(EEG)信号数据,从数据中提取疲劳指标值,运用SPSS20.0软件统计分析指标值,根据管制员的岗龄将其分成2组进行比较,线性拟合班前班后的管制员疲劳指标值。结果表明:岗龄≥10年的管制员疲劳指标值及其波动性明显低于岗龄<10年的管制员;班前管制员疲劳指标值随管制架次的增加中后期呈下降趋势;班后管制员的疲劳指标值随管制架次的增加而增长,随时间呈3次曲线变化。     

基于k-means聚类的管制员注意品质特征研究

为保障飞行安全,基于作业测验原理,设计20 min连续划消试验,探究管制员注意品质类型及其特征,并进行聚类分析。选取作业错误率、反应时均值、反应时方差作为注意广度、注意稳定性、注意转换与分配的测量参数,运用k-means聚类法将管制员注意品质分类,并描述其特征,对比分析管制员与管制学员的差异。结果表明:181名管制(学)员根据注意品质可分为4类;优秀管制员具有注意广度大、注意稳定性强、注意分配合理、注意转换速度快等特点;管制学员注意品质与管制员有明显差异。     

雷达管制员情景意识评价研究

为更好地评价管制员的情景意识,有效地预测管制员情景意识的发展趋势,保证航空管制过程中的安全,控制航空事故的风险事故率,运用集对分析的五元联系数法构建管制员情景意识的同异反评价模型,对管制员情景意识的致因因素进行对比分析,并以某一线单位空管局为例进行数据收集类比处理。结果表明,管制员的管制能力、周围环境分别处于同势区1级、3级,应激能力、疲劳程度均处于反势区183级。计算各阶偏联系数发现总体上管制员情景意识存在着一种波动式的发展趋势。因此,在风险管理上对管制员的应激能力、疲劳程度应提高关注度,多投入精力。该评价模型避免了传统评价模型无法进行预测分析的缺点,模型更加客观,同时避免了人为因素占比较大的缺陷,实现了管制员情景意识动态与静态的结合分析。     

管制员人为差错影响因素及指标权重分析

根据SHELL模型,将影响管制员人为差错的因素从内部因素和外部因素进行分析,内部因素包括管制员生理因素、心理因素、管制员业务技能三个部分;外部因素包括管制员与管制员班组之间、管制员与管制设备之间、管制员与管制程序等软件之间。通过分析和专家咨询,建立了影响管制员人为差错的影响因素指标体系,在模糊层次分析法的基础之上引入0.1-0.9标度法的三角模糊数,通过对各影响因素进行对比分析,得出了影响管制员人为差错的三级指标的重要度排序,排在前八位的因素依次为酒精及药物影响、形势意识、班组人员性格搭配、班组人员能力搭配、疲劳、人机界面、外界压力、情绪状态。为管制员培训和管理层进行安全检查提供了基础理论依据。     

管制员疲劳状态下认知能力差异分析

为监测不同岗位管制员执勤过程中的疲劳状态,利用精神运动能力检测结合空间知觉感知测试仪设计试验方案,研究不同岗位管制员疲劳状态下的认知能力差异.结合试验获取的数据,运用K-means方法将管制员工作状态划分为清醒和疲劳.选取疲劳数据,通过KW检验理论计算并分析不同岗位间管制员疲劳状态下认知能力差异.结果表明:进近与区域管制员疲劳状态下警觉性差异度为75.495,即进近与区域管制员疲劳状态下管制员警觉性存在显著差异;进近与塔台管制员疲劳状态下注意力稳定性差异度为7.881,不存在显著差异.     

场景对驾驶人危险辨识能力评估结果的影响

为提高用驾驶人危险辨识能力评估系统得到的评估结果的信效度,探讨评估场景对评估结果的影响。首先,分析各类评估系统中评估场景的异同点;其次,由于评估场景一般为危险情境,通过对危险定义与类型、危险风险度的系统梳理,探讨危险情境对评估结果的影响;最后,通过分析动静态场景的优缺点,探讨场景展现形式对评估结果的影响。结果表明:危险情境的主观和客观风险度的一致性越高,评估结果的信效度越好;动静态场景各有利弊,静态场景能有效避免评估结果的模糊性和驾驶人的疲劳厌烦效应,动态场景更利于理解危险情境,同时更贴近驾驶人实际驾驶时的危险辨识工作机制。     

驾驶人危险感知能力影响因素及干预方式综述

为探究外部干预对驾驶人危险感知能力的作用效果,梳理不同理论描述驾驶人危险感知过程,并总结驾驶人危险感知行为机制;然后,从危险感知行为要素出发,分析驾驶风格、驾驶经验、交通环境、驾驶状态对危险感知能力的影响;其次,介绍5种危险感知能力干预方式的研究成果,归纳各方式特点;最后,从干预效果持续性、评价指标、迁移效应等方面总结...     

管制员安全能力模型研究

为准确评价管制员安全能力,基于能力的定义和管制员工作职责,界定管制员安全能力的内涵;依据该内涵及其工作特性,建立由身体素质、业务素质和意识3个结构维度组成的管制员安全能力模型。其中,身体素质包括生理状况和心理状况;业务素质包括教育状况、培训状况、技能状况和经验状况;意识包括安全意识和工作意识。在各项指标性质差异较大情况下,利用功效系数法实现评价指标的标准化以减小误差,客观反映指标情况,同时采用G1-法和熵值法集成的主客观综合赋权法确定指标的权重,在一定程度上弥补主客观单一赋权的不足,最后通过逼近理想解排序法(TOPSIS)评价管制员安全能力。结果表明,按照从大到小排序对管制员安全能力的影响因素依次为意识、身体素质和业务素质。就对所论能力的影响而言,心理状况强于生理状况;技能状况强教育、培训和经验状况;安全意识对意识的影响大于工作意识。     

空中危险接近事件中的空管风险因素识别

空中相撞是全球航空五大高风险事件类别之一,空中危险接近是导致空中相撞事故的必然环节之一.为了找出导致空中危险接近发生的空管风险因素,厘清其中的关键因素并进行控制,从系统角度建立了空中危险接近的系统控制结构,构建了空中危险接近中空管风险因素的STAMP-HFACS分析框架.利用该框架得到了管制指挥的机型复杂性、指挥席错发指令、注意力分配不当和排班不合理等22个空中危险接近事件的空管风险因素.使用德尔菲法确定了各因素间的直接影响关系,通过模糊DEMATEL法确定了指挥席错发指令、管制员精神压力大、注意力分配不当、情景意识不足、管制指挥航班流量峰值、扇区结构复杂度和管制员疲劳等是较为重要的风险因素.同时,确定了管制指挥航班流量峰值、自动化系统告警反馈不充分、扇区结构复杂度、管制指挥的机型复杂性、恶劣气象条件和所指挥航班的机组不守听等9项基础性因素是其他因素的原因.     

不同流量等级下管制员特情反应时的相关性分析

为探究不同流量等级下管制员特情反应时间与疲劳状态、岗龄之间的关系及相互影响,利用Mangold-10生理多导仪采集一线管制单位管制员管制过程中的脑电信号,附以管制教员评测分数、特情反应时等数据,通过Matlab编程计算脑电波形的平均功率谱,进而构建了疲劳指数,数量化地表征当前管制员的疲劳程度。通过SPSS 20. 0软件分析拟合出管制员疲劳指数与反应时、岗龄的关系模型。结果表明,管制员反应时与疲劳指数呈现高度线性关系。管制员岗龄与反应时呈现三次函数关系,12 a岗龄为临界值。研究结果可为管制单位调度繁忙扇区人员及合理排班提供参考。     

基于眼动数据的管制员注意力特征评价

为提高管制员培训的针对性和有效性,提升管制过程的安全性,提出使用注意力稳定性、注意力分配与转移和注意力广度3个指标,作为注意力特征的评价指标;设计并开展管制过程模拟管制试验,采集分析36名成熟管制员的眼动数据;提出选取兴趣区访问次数方差(VVC)、马尔可夫转移概率(MTP)和特情反应时间(RT)3个参数,将其作为刻画注意力特征3个评价指标对应的量化参数值,再使用K-Means聚类分析法对管制员的注意力特征进行分类,得到管制员注意力特征的评价值的结果分类区间,并对比评价结果与教员打分结果。结果表明：根据注意力特征,将管制员分成4类,一类为最优,四类为最差。优秀管制员具有注意力稳定性好、注意力分配合理、注意广度大和对特情敏感的特点,其量化参数值包括：VVC为13.48～95.46,MTP为0.03～0.22,RT为3～31 s。     

基于信息加工模型的管制员差错分类与分析

在Wickens的人类信息加工模型的基础上,加入注意功能、情景意识、内部和外部操作成形因素,建立了管制员信息处理模型。按照该模型,空中交通管制人为差错可按照认知领域分为感知与警觉性差错、短时记忆差错、长时记忆差错、判断与计划差错、响应选择差错和响应执行差错;影响管制员操作的情境条件可分为外部操作成形因素和内部操作成形因素。对以往空管人为差错的分析表明,在信息加工层面分类的人为差错更宜于确定差错的心理致因。基于该理论模型的差错分类系统可以改进人为差错分析的有效性和一致性,从而提高差错管理的有效性。     

安全氛围、心理资本对空中交通管制员违章行为的影响

为探究导致管制员行为差错的原因,提高管制员的可靠性,基于心理资本理论与社会认知理论,构建安全氛围、心理资本与违章行为的假设模型;采取实证调研的方法收集空中交通管制员行为的相关数据;应用逐步回归的分析方法对空中交通管制员心理资本与违章行为之间的作用关系进行实证研究。结果表明:安全氛围、心理资本对空中交通管制员的违章行为有一定的影响,即安全氛围与心理资本显著正相关,心理资本与违章行为显著负相关;在管理者承诺、安全政策、监管者行为、安全培训影响违章行为过程中,心理资本起部分中介作用;在管理者承诺、安全培训、安全意识、安全政策策影响故意违章行为的过程中,心理资本分别发挥完全中介与部分中介作用;找到了"安全氛围—心理资本—违章行为"的作用机制,将心理资本在安全氛围不同因素对违章行为的影响过程中发挥的作用细化。