柳震

（中國民航大學(xué) 民航安全科學(xué)研究所，天津 300300）

空管是航空運(yùn)輸系統(tǒng)的重要組成部分，肩負(fù)著航空安全保障的重要職責(zé)。隨著民航運(yùn)輸量的持續(xù)增長和空域復(fù)雜度的提高，我國管制人員的工作負(fù)荷和壓力呈增長趨勢(shì)[1]，管制人員疲勞現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。例如，2001-07，美國西雅圖機(jī)場(chǎng)因?yàn)橹蛋喙苤茊T過度疲勞導(dǎo)致兩機(jī)險(xiǎn)些相撞；2007-09，北京區(qū)管2名管制員因?yàn)槠诿搷?0 min；2008-10，上海區(qū)管在值班期間因困倦而睡著導(dǎo)致飛行沖突；2014年，武漢管制員睡崗事件更是引起了社會(huì)的高度關(guān)注。已有研究證明，管制員處于疲勞狀態(tài)會(huì)導(dǎo)致認(rèn)知能力和警覺水平下降，進(jìn)而導(dǎo)致管制員出現(xiàn)決策差錯(cuò)、記憶遺漏、違章操作等不安全行為以及易怒、焦慮等不良情緒，進(jìn)而影響班組成員間的協(xié)作與配合[2]。因此，如何對(duì)管制員的疲勞風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行有效量化評(píng)估是當(dāng)前管制員安全管理領(lǐng)域亟需解決的問題之一。

1 語音反應(yīng)時(shí)與管制員疲勞

相關(guān)研究表明，管制員語音反應(yīng)時(shí)與疲勞之間有顯著的關(guān)系，且各時(shí)間段內(nèi)管制員語音反應(yīng)時(shí)基本呈正態(tài)分布特性[3]。因此，如果作進(jìn)一步分析，以管制員個(gè)體為研究對(duì)象，以管制員語音反應(yīng)時(shí)表現(xiàn)“好壞”特征為研究重點(diǎn)，選取某管制員某一歷史周期內(nèi)非疲勞狀態(tài)下的語音反應(yīng)時(shí)數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)量）作為總體樣本空間，統(tǒng)計(jì)、總結(jié)出其分布規(guī)律，并將此分布定義為該管制員語音反應(yīng)時(shí)的“正常”分布。要想判斷管制員在某一時(shí)段的表現(xiàn)是否優(yōu)秀，可以通過該時(shí)段語音反應(yīng)時(shí)數(shù)據(jù)的表現(xiàn)與“正?！狈植嫉臄?shù)據(jù)表現(xiàn)進(jìn)行對(duì)比分析，以實(shí)現(xiàn)對(duì)該管制員在本時(shí)段內(nèi)語音反應(yīng)時(shí)表現(xiàn)“好壞”的評(píng)價(jià)，從而間接實(shí)現(xiàn)對(duì)管制員疲勞風(fēng)險(xiǎn)的定量評(píng)價(jià)。本文正是基于以上考慮建立的一個(gè)基于語音反應(yīng)時(shí)的管制員疲勞風(fēng)險(xiǎn)定量評(píng)價(jià)模型。

2 疲勞風(fēng)險(xiǎn)定量評(píng)價(jià)模型的建立

定量評(píng)價(jià)方法是風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中重要的一類方法，它采用統(tǒng)計(jì)和計(jì)算的方法得出風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的概率，明確后果的嚴(yán)重性，二者乘積為該類風(fēng)險(xiǎn)的風(fēng)險(xiǎn)值。這類方法具有定性分析少、準(zhǔn)確性高等特點(diǎn)[4]。另外，由陸空通話中管制員反應(yīng)時(shí)的語音統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在正常情況下，管制員在各值班時(shí)間段內(nèi)（時(shí)長2 h）的語音反應(yīng)時(shí)的分布基本呈現(xiàn)正態(tài)分布[3]。因此，依據(jù)語音反應(yīng)時(shí)的分布函數(shù)以及相應(yīng)算法，可以對(duì)管制員疲勞狀況發(fā)生的可能性和嚴(yán)重性進(jìn)行評(píng)價(jià)，并得出最終的疲勞風(fēng)險(xiǎn)值和對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

2.1 統(tǒng)計(jì)量的構(gòu)造及分布檢驗(yàn)

假設(shè)該數(shù)據(jù)樣本X服從正態(tài)分布N（μ，σ2），對(duì)樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行Anderson-Darling正態(tài)分布檢驗(yàn)，如果結(jié)果表明數(shù)據(jù)樣本的分布符合正態(tài)分布，則對(duì)樣本方差s2進(jìn)行偏差修正，以得到總體方差的無偏估計(jì)值，即：

2.2 疲勞風(fēng)險(xiǎn)模型的建立

關(guān)于風(fēng)險(xiǎn)的定義，不同學(xué)科之間存在著一些差異。一般認(rèn)為，風(fēng)險(xiǎn)是一種可能發(fā)生的損害，這種損害的幅度與發(fā)生損害的可能性的大小共同衡量了風(fēng)險(xiǎn)的大小[5]。另外，現(xiàn)在很多教科書將風(fēng)險(xiǎn)的概念也理解為不利事件發(fā)生概率與風(fēng)險(xiǎn)后果的函數(shù)，認(rèn)為風(fēng)險(xiǎn)是事件概率和損失的二重性[6]。定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)通常也是依據(jù)損失發(fā)生的大小和損失發(fā)生的概率這2個(gè)指標(biāo)判斷風(fēng)險(xiǎn)大小。因此，管制人員疲勞風(fēng)險(xiǎn)定量評(píng)價(jià)模型同樣采用此類最經(jīng)典的風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算思想，即疲勞風(fēng)險(xiǎn)的大小等于疲勞發(fā)生的可能性和嚴(yán)重性的乘積，即：

式（6）中：RFT為疲勞事件風(fēng)險(xiǎn)值；PFT為疲勞事件發(fā)生的可能性；CFT為疲勞事件發(fā)生的嚴(yán)重度。

對(duì)于給定的正態(tài)概率密度分布函數(shù)f（x），如果該名管制人員在某次值班時(shí)間段內(nèi)的反應(yīng)時(shí)均值為μt，其越接近于總體期望值μ，該名管制員發(fā)生疲勞風(fēng)險(xiǎn)的可能性就越小。因此，在該模型中，以分布函數(shù)總體期望值μ為對(duì)稱軸，μt為距的區(qū)域概率P（x∈[2μ－μt，μt]）（圖1中陰影部分）來表征該名管制員發(fā)生疲勞事件的可能性。所以，PFT的計(jì)算公式為：

其中，0＜PFT＜1.

圖1 該名管制員語音反應(yīng)時(shí)的正態(tài)概率密度函數(shù)

通過該名管制人員在某次值班時(shí)間段內(nèi)的反應(yīng)時(shí)均值μt與總體期望值μ之間的偏離程度來表征，距離總體期望值μ越遠(yuǎn)，疲勞事件就會(huì)越嚴(yán)重。嚴(yán)重度的計(jì)算公式為：

式（8）中，CFT＞0.

2.3 風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的劃分

由正態(tài)分布曲線的性質(zhì)可知，99.7%的數(shù)據(jù)都會(huì)落在總體期望值的3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)差以內(nèi)，所以，CFT的大部分取值在0～3之間。同時(shí)，結(jié)合正態(tài)分布的3σ原則，即P（μ－σ＜X≤μ＋σ）＝68.3%，P（μ－2σ＜X≤μ＋2σ）＝95.4%，P（μ－3σ＜X≤μ＋3σ）＝99.7%，對(duì)PFT的各自取值區(qū)間進(jìn)行合理劃分，最后依據(jù)式（6）劃分疲勞風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，具體如表1所示。

表1 管制人員疲勞風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分表

依據(jù)RFT的取值范圍，將管制人員疲勞風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分為5級(jí)。當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)處于Ⅰ～Ⅲ級(jí)時(shí)，認(rèn)為該管制員在當(dāng)前工作時(shí)間段內(nèi)疲勞風(fēng)險(xiǎn)處于可接受范圍內(nèi)；當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)處于Ⅳ級(jí)或Ⅴ級(jí)時(shí)，管制單位應(yīng)對(duì)此名當(dāng)班管制員進(jìn)行適當(dāng)干預(yù)，采取休息或輪班等措施，以有效降低該管制人員的疲勞風(fēng)險(xiǎn)。

3 結(jié)論

基于管制員語音反應(yīng)時(shí)的疲勞風(fēng)險(xiǎn)定量評(píng)價(jià)模型作為一種新的疲勞風(fēng)險(xiǎn)定量評(píng)價(jià)的思路和方法，具有主觀自評(píng)和一些生理指標(biāo)測(cè)量等方式無法比擬的優(yōu)勢(shì)，它具有無侵入性、評(píng)價(jià)高效、易于實(shí)施等一系列優(yōu)點(diǎn)。

該模型不僅可以很好地挖掘、利用陸空通話數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)中的語音數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)管制員在某值班時(shí)段內(nèi)總體疲勞風(fēng)險(xiǎn)的定量評(píng)價(jià)和評(píng)估，還可以為管制單位對(duì)管制員的疲勞風(fēng)險(xiǎn)管理提供決策支持，在降低管制員的疲勞風(fēng)險(xiǎn)、防止疲勞導(dǎo)致的人為差錯(cuò)的產(chǎn)生、提高航空安全運(yùn)行能力等方面有著重要的意義。待模型軟件化和系統(tǒng)化后，相信其有良好的發(fā)展前景。

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