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。     

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。     

基于脑电的管制员认知行为与疲劳的关系研究

为量化研究疲劳对空中交通管制员认知行为的影响,选取32名在职管制员在疲劳累计最大的时刻12:00和00:00进行试验,采集其完成大流量且有特情发生的雷达模拟机任务过程中的脑电(EEG)信号,提取管制员疲劳指标,并记录试验中管制员对特情的反应时长作为表征管制员认知行为的指标;运用SPSS20.0软件统计分析数据。结果表明:管制员在00:00的疲劳指标值显著高于12:00,在夜间疲劳状态下继续工作会使疲劳指标值陡然增大,存在很大的疲劳隐患;管制员对特情的反应时长与试验前其初态的疲劳指标值有线性关系;检测班前初态疲劳指标值,可作为疲劳风险管控的一个有效方法。     

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。     

基于主成分分析法的空管多指标安全综合评估研究

在空中交通管制运行风险识别的基础上,建立反映其安全状况的指标体系,并确定指标的量化方式。运用主成分分析法对指标数据进行处理,建立管制安全综合评价模型;通过实例对管制安全的评价结果进行分析,认为管制员违规操作和技术水平是影响管制安全运行的重要因素,另外空管设备的完好程度对管制安全存在较大的隐患。根据建立的模型,对4个管制单位的安全性进行了评价。综合评估的结果为空管部门制定安全措施及预防对策提供科学的分析依据。     

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。     

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。     

基于注意力分配的管制员调配飞行冲突认知过程研究

发现和解决飞行冲突是保障安全飞行的关键环节,也是空中交通管制员的核心任务。为探索管制员在调配飞行冲突时的注意力分配情况,利用Tobii TX300眼动仪记录了20名被试在解决飞行冲突时的眼动数据。采用动态兴趣区划分的方法,将雷达显示界面划分为8个区域。通过马尔可夫链理论计算被试者在不同兴趣区间注视的一步转移概率和平稳分布。结果表明:无论是熟练管制员还是非熟练管制员对飞机标牌的关注度都要高于飞机本身,对进场飞机的关注度都要显著高于离场飞机;熟练管制员并不是一次注视就能获取足够的信息,需要多次连续重复的注视,非熟练管制员注意力分配不合理,对飞机信息关注过少,不能很好地判断冲突点位置,导致其管制效率较低。     

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IAHP的管制员综合素质评价方法研究

为合理评价管制员综合素质,保障空管运行安全,提出了一种将群决策、区间数和层次分析法相结合的综合评价方法。基于少数服从多数的原则,给出群决策中专家系数的计算方法,提出两个关于区间数和区间数判断矩阵(Interval Number Judgement Matrix,INJM)的定理并进行了证明,基于区间数理论,给出了一种构造具有一致性判断矩阵的方法,随后给出了评价指标权重的计算方法,最终建立了管制员综合素质评价模型。结果表明,指令准确性、航空器调配合理性、冲突与特情处置能力、听力和团队合作5个因素对管制员综合素质起着主要作用,可为管制员的培养、选拔、测评和培训提供参考。     

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。     

空中交通管制雷达管制训练分类考核方法研究

分析当前我国管制员雷达培训考核环节中存在的问题,提出一种新的雷达管制培训的考核方法——检查单式考核,根据管制过程所涉及的各个环节以及航空器在空中的运行状态,对雷达管制培训实施分类考核。并结合一个进近雷达管制考核表的实例,分析其检查单式考核表的设计思想,详细说明其考核表记录和考核结果量化的步骤和方法。     

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.     

基于眼动和绩效分析的管制员情境意识测量

情境意识(SA)是影响管制员决策和操作绩效的重要因素。为探究有效测量管制员SA水平的客观指标,搭建模拟塔台管制员眼动试验平台,设计并完成3组不同任务难度的试验。利用最近邻算法(NNI)量化识别被试眼动注视特征,并分析不同注视特征管制员的SA和操作绩效。研究结果表明:随着任务难度的增加,被试的SA水平均呈下降趋势;注视模式呈离散型分布的被试有更高的SA水平和操作绩效;眼动分析中的NNI注视指数是未来实时人因工程中测量SA水平的潜力指标。     

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。     

民航管制员安全行为能力模型研究

界定了民航管制员安全行为能力的内涵,结合民航管制员的工作特点和准入机制,建立了由3个二级指标、17个三级指标构成的民航管制员安全行为能力指标体系.运用层次分析法确定各指标的权重,用模糊综合评价法确定最终隶属度,建立了基于层次分析法的模糊综合评价模型,实现了民航管制员安全行为能力的定量化评价.     

基于STPA和模糊BN的AIDC移交人误研究

为评估因空管自动化系统功能不完备而潜在的管制移交人因风险,首先,采用系统理论过程分析(STPA)方法,构建空中交通服务设施间数据通信(AIDC)移交过程的安全控制结构图,识别出AIDC移交时的关键人误;然后,结合空管人误分类模型(HERA-JANUS)构建基于贝叶斯网络(BN)的人误分析模型,利用专家经验和模糊集理论量化各节点的先验概率;最后,通过Ge NIe软件训练数据,可视化诊断模糊BN,得到目标事件的发生概率,分析出关键人误。结果表明:STPA方法驱动下的模糊BN能够全面地识别AIDC移交过程中的关键人误致因,其中AIDC移交失败时系统无告警是管制移交过程中的重要人误风险源;当目标事件发生时,管制员"注意力分散"、"忘记监控"、"注意力不集中"和"警觉性降低"4种差错行为发生的概率占比较高,是造成管制移交时航空器小于安全间隔的关键差错行为。     

眼动指标检测管制疲劳的性能研究

为了挖掘更多检测管制疲劳的眼动指标,利用模拟塔台管制软件和眼动仪搭建试验平台,采集被试的眼动数据和主观疲劳的程度值,通过其疲劳前后眼动指标差异的显著性、与疲劳的相关性、以及受试者的工作特征曲线(ROC)分析,探讨了各眼动指标检测管制疲劳的性能。结果表明:疲劳前后被试的扫视速度、注视点和平均注视时长差异显著,扫视幅度无显著差异;扫视幅度与疲劳无相关性,平均注视时长与疲劳呈弱相关,扫视速度和注视点数与疲劳均呈中等以上的显著相关;利用注视点、扫视速度二元分类识别疲劳的效果为接近较好水平,是有潜力的管制疲劳检测指标,可为管制员疲劳检测和预警提供试验支撑。     

噪声对安全注意力影响实验研究

为了研究作业环境中噪声因素对人的安全注意力的影响,对安全注意力类型及品质特征进行分析,建立安全注意力水平模型。设计噪声条件下的安全注意力水平测量实验,通过实验中不同噪声环境下人的安全注意力水平变化,分析噪声对人的安全注意力的影响作用。结果表明,噪声对人的安全注意力具有较为显著的影响作用;安全注意力的广度、稳定性、分配、转移均受噪声影响,安全注意力的稳定性及转移随噪声的增大而降低;当噪声值大于60 dB、70 dB时,噪声对安全注意力的广度及分配的影响较为显著。     

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。