武丁杰

（中國(guó)民航飛行學(xué)院 四川 廣漢 618307）

隨著民用航空的高速發(fā)展，管制員的工作面臨著更大的挑戰(zhàn).管制員負(fù)荷逐步成為限制空域容量的瓶頸［1］.而作為管制工作的最終實(shí)施環(huán)節(jié)，各種其他制約因素都會(huì)反映在管制員的工作負(fù)荷上.因此找到一種有效量化管制員負(fù)荷的方法對(duì)有效實(shí)施流量管理，合理配置人力和扇區(qū)有著重大的意義.

本文就管制員的工作負(fù)荷定義提出了新的概念，在此新概念的基礎(chǔ)上討論分析了管制員的工作負(fù)荷影響因素，對(duì)管制員管制工作進(jìn)行量化.并結(jié)合西安空域內(nèi)管制員的實(shí)際負(fù)荷對(duì)空域容量進(jìn)行評(píng)估驗(yàn)證.

1 空中交通服務(wù)容量定義

通?？罩薪煌ㄈ萘康亩x為：指定空域和機(jī)場(chǎng)在某一特定時(shí)間內(nèi)能夠接收的最多數(shù)量的航空器架次，即為該空域和機(jī)場(chǎng)的空中交通服務(wù)容量［2］.管制員工作負(fù)荷飽和時(shí)，航班不能再增加，這時(shí)的容量即到達(dá)了飽和.因此，在管制員工作負(fù)荷處于飽和狀態(tài)的時(shí)間段內(nèi)，航班架次與時(shí)間的比值即是容量.

以上的容量定義能較好的描述一個(gè)機(jī)場(chǎng)或空域的情況，但在使用中卻與管制員負(fù)荷脫節(jié)，一個(gè)分布不均勻的交通流可能會(huì)使某管制單位不堪重負(fù)，甚至出現(xiàn)事故，而在單位時(shí)間里顯現(xiàn)出的容量卻不大.所以與管制員負(fù)荷相關(guān)的容量定義是指某個(gè)時(shí)刻管制員能同時(shí)指揮的飛機(jī)數(shù)量.此可視為定義中把某一時(shí)間縮小到一個(gè)時(shí)刻后得到的引申.

2 管制員負(fù)荷的確定與計(jì)算

根據(jù)管制員的工作內(nèi)容，管制員工作負(fù)荷可定義為：由于空域內(nèi)航空器的飛行對(duì)管制員形成了客觀任務(wù)需求，管制員為滿足這些需求而在身體和精神上產(chǎn)生的消耗即為管制員工作負(fù)荷［3］.

國(guó)際上常用的管制員負(fù)荷評(píng)估方法有德國(guó)的MBB方法，英國(guó)的DORA 方法，日本的MMBB方法［3］.這些方法的原理基本都是先對(duì)管制工作進(jìn)行細(xì)分，將其分解成各種單獨(dú)的動(dòng)作，然后統(tǒng)計(jì)管制員的各項(xiàng)具體動(dòng)作的時(shí)間，觀察其在一個(gè)單位時(shí)間內(nèi)能執(zhí)行多少個(gè)與調(diào)配相關(guān)的動(dòng)作，由此確定能指揮到的航空器數(shù)量.

這些方法忽視管制員的許多動(dòng)作是同時(shí)進(jìn)行的.成熟管制員往往可以一邊填寫進(jìn)程單一邊通話，一邊通話一邊做決策［4］.通過對(duì)多位一線管制員的問卷調(diào)查發(fā)現(xiàn)：管制工作中解決沖突或調(diào)整間隔往往是按一定的模式執(zhí)行的，管制員一旦確定了使用某種模式，其后的一系列指令幾乎可以無間斷地發(fā)出.所謂的管制員思考時(shí)間其實(shí)就是在解決沖突的模式間進(jìn)行決策的時(shí)間，而這種決策并不是每句通話都需要的.

根據(jù)以上分析可以認(rèn)為，管制員通話時(shí)間是硬性、不可壓縮的，但操作時(shí)間和決策時(shí)間可以通過訓(xùn)練逐步成為和通話同時(shí)進(jìn)行的過程.問卷統(tǒng)計(jì)反映，成熟管制員至少都可以在守聽飛行員復(fù)誦的過程中完成進(jìn)程單填寫和決策.

為量化說明注意力循環(huán)和通話周期，引入以下幾個(gè)定義.

必須指令點(diǎn)DI在一種引導(dǎo)策略中，必須給飛機(jī)航向或速度調(diào)整的位置點(diǎn).例如，在直飛策略中，走廊口的直飛指令、進(jìn)場(chǎng)中途的下降指令、進(jìn)近前的調(diào)速指令、建立盲降后的脫波指令，這些指令在進(jìn)場(chǎng)航路上的某點(diǎn)必須發(fā)布，稱這些位置為必須指令點(diǎn).

平均指令時(shí)間TAIT在某種引導(dǎo)策略或幾種策略的組合下，飛機(jī)進(jìn)場(chǎng)過程中一系列必須的指令發(fā)布所需的平均時(shí)間，即發(fā)一次指令的平均時(shí)間.

平均指令距離LAIL在某種引導(dǎo)策略或幾種策略的組合下，每個(gè)進(jìn)場(chǎng)航路被其上的必須指令點(diǎn)分割后，各段航路距離的平均值.

指令周期TIC在某種引導(dǎo)策略或幾種策略的組合下，各航空器通過平均指令距離所需的平均時(shí)間.

3 以管制員負(fù)荷為基礎(chǔ)的空域容量評(píng)估模型

設(shè)某空域有m個(gè)走廊，直飛距離分別為L(zhǎng)i，直飛時(shí)各個(gè)走廊的必須指令點(diǎn)為pi個(gè)，各走廊的必需通話時(shí)間為ti，單次航向引導(dǎo)指令時(shí)間tH，采用一次引導(dǎo)策略時(shí)則需2tH.一次引導(dǎo)會(huì)導(dǎo)致飛行距離增加L.

在某個(gè)管制指令周期TIC中，平均進(jìn)場(chǎng)速度為vj的飛機(jī)所占比例為aj，共有K類平均進(jìn)場(chǎng)速度；走廊Li進(jìn)場(chǎng)航班中百分比為xi的航班采用直飛，1-xi用一次引導(dǎo)，則

全局平均進(jìn)場(chǎng)速度

在此只討論一種引導(dǎo)策略，其他的策略都可用類似方法進(jìn)行分析.

假設(shè)某個(gè)扇區(qū)所有的走廊都采用相同的引導(dǎo)策略且被引導(dǎo)的飛機(jī)比例都相同，則

將式（5）整理為

當(dāng)采用直飛或大速度進(jìn)場(chǎng)時(shí)平均指令時(shí)間被縮短，但平均指令距離或指令周期也同時(shí)縮短；而大機(jī)動(dòng)繞飛或小速度進(jìn)場(chǎng)雖然能延長(zhǎng)平均指令距離或指令周期，但也同時(shí)延長(zhǎng)了平均指令時(shí)間.可見容量的影響主要體現(xiàn)在引導(dǎo)所增加的平均指令距離是否足以抵消引導(dǎo)指令所增加的平均指令時(shí)間.本模型能較好地反映空域情況和管制方式對(duì)容量的影響.

模型中的大部分參數(shù)只需簡(jiǎn)單分析空域結(jié)構(gòu)及航班計(jì)劃即可獲得，只有平均指令時(shí)間會(huì)隨著管制員的不同指揮風(fēng)格而存在差異，這是與實(shí)際情況一致的.

4 對(duì)西安進(jìn)近空域的容量評(píng)估

西安進(jìn)近空域有4個(gè)進(jìn)場(chǎng)方向，在繁忙時(shí)通常分為南北2個(gè)扇區(qū).在對(duì)成熟管制員進(jìn)行為期一周的跟班和多次訪談基礎(chǔ)上確定了模型所需各種數(shù)據(jù)，見表1.

因?yàn)樵跇?biāo)準(zhǔn)通話情況下，單獨(dú)指令時(shí)間不會(huì)有較大差別.算例中的單獨(dú)指令時(shí)間直接采用文獻(xiàn)［5］的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，見表2.

表1 西安進(jìn)近管制空域容量評(píng)估基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

表2 單獨(dú)指令時(shí)間

以南扇西側(cè)航線為例：在無需任何額外引導(dǎo)的情況下，該方向有7個(gè)必須指令點(diǎn)，包括雷達(dá)識(shí)別1次、進(jìn)場(chǎng)許可1次、高度改變2次，調(diào)速1次、進(jìn)近許可1次、雷達(dá)移交1次.位置報(bào)和QNH 發(fā)布作為進(jìn)場(chǎng)許可的一部分也必須包含，該航線的必須通話時(shí)間為51.2375s.當(dāng)采用一次偏航機(jī)動(dòng)時(shí)，需增加2 次引導(dǎo)時(shí)間，則必須通話時(shí)間為70.7375s.與被引導(dǎo)的飛機(jī)比例進(jìn)行加權(quán)平均，可得該航段的必須通話時(shí)間，見表3.

各航段的必須通話時(shí)間除以該航段的必須指令點(diǎn)可得平均指令時(shí)間，見表4.

假設(shè)每次引導(dǎo)會(huì)使飛機(jī)多飛行10km，則各航段的平均指令距離見表5.

用各航段的平均指令距離除以該航段的平均飛行速度可得各航段指令周期，見表6.

指令周期除以平均指令時(shí)間可得航段容量，計(jì)算結(jié)果的小數(shù)部分全部向下取整，見表7.

用各扇區(qū)內(nèi)不同方向的流量比例進(jìn)行加權(quán)平均后的最終結(jié)論見表8.

表3 各航段的必須通話時(shí)間 s

表4 各航段的平均指令時(shí)間 s

表5 各航段的平均指令距離 km

表6 各航段的指令周期 s

表7 各航段容量 架

表8 各扇區(qū)容量 架

由于小數(shù)部分被取整，顯現(xiàn)的不同引導(dǎo)比例下的容量沒有差異，如果采用更大的引導(dǎo)距離，這種差異是可以顯現(xiàn)的.

本算例未考慮離場(chǎng)飛機(jī)，離場(chǎng)飛機(jī)可以視為在扇區(qū)內(nèi)增加走廊后的空域容量評(píng)估，與上文的方法類似.

5 結(jié)束語

根據(jù)西安進(jìn)近的管制員反饋，使用本方法取得的結(jié)果與實(shí)際工作容量誤差在1架以內(nèi).本文提出的方法能較好地反映出空域復(fù)雜性和管制員指揮策略的差異.在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)方面，如能直接計(jì)量西安管制員的通話時(shí)間特征，結(jié)論會(huì)更加準(zhǔn)確.本方法對(duì)管制員負(fù)荷的構(gòu)成只是進(jìn)行了簡(jiǎn)單分類，如能理清各項(xiàng)指令之間的關(guān)聯(lián)則可以對(duì)管制員指令周期有更加精確定義，使結(jié)論更加貼近實(shí)際.

［1］韓松臣，詹建明.扇區(qū)容量與管制員工作負(fù)荷的關(guān)系研究［J］.中國(guó)民航學(xué)院學(xué)報(bào).2003，18（3）：5-47.

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［3］劉永欣，聶潤(rùn)兔.管制員工作負(fù)荷分析方法［J］，中國(guó)民航大學(xué)學(xué)報(bào)，2007（25）：33-34.

［4］何 昕，高浩然，陳亞青，等.我國(guó)空中交通管制員素質(zhì)模糊綜合評(píng)估研究［J］.武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào)：交通科學(xué)與工程版，2010，34（5）：912-915.

［5］陳亞青，孫 宏.進(jìn)近管制員工作進(jìn)程分類及工作負(fù)荷研究［J］.中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào)，2006，16（2）：65-66.