1、探讨实时监测空中交通管制员疲劳状态的具体方法摘 要随着我国航空运输业呈现出的高速发展态势，空中交通流量持续增长，空域环境日益复杂，航空“安全第一”的行业特点对空中交通管制提出了更高的要求。空中交通管制系统对风险管理的需求比较高。由于空中交通安全具有不可控性，容易受到大雾天气、降雪天气等影响空中能见度气候的影响。交通管制系统的需求已经由“时候处理”发展到“事前预防”阶段。提高空中交通管制员的实时监测效率，可以有效避免空中交通事故的发生。本文对空中监管员疲劳状态的监测问题展开研究，提出几点提高监测效果的具体方法。 关键词实时监控；交通管制；疲劳状态 中图分类号：V355.1 文献标识码：A 文章编
2、号：1009-914X（2015）41-0286-01 一、管制员的工作特点和疲劳监测方法原形系统设计 （一）空中交通管制员的工作特点 空中交通管制（空管）作为航空运输业中重要的一环，对于保障航空安全发挥着至关重要的作用。实时监测工作对于交通管制员来说，是不可以懈怠的，由于空中环境十分复杂，瞬息万变，一旦遇到暴雨天气，飞机在起飞的过程中，可能会出现下雨视线受阻的问题，并且，暴雨天气常常会伴有雷击现象，对于飞行安全造成了很大的影响。 目前，空中交通管制岗位通常具有时间长和任务重的特点，这些都是引起管制员疲劳的重要原因。由于空中管制人员还需要与飞机上的空乘人员与机组人员保持实时通讯，而空中管制人员
3、一般通过耳朵收听陆地与空中的对话，工作时间比较长，对于信息的判断与分析要求精准度非常高，日常的空中交通管制工作的负荷量相当高。由于脑力劳动强度相当大，而且飞机航班的排次是按照 24 小时制度来排班的，往往会涉及到倒班，因此交通管制员的劳动负荷强度相当大。根据大量的研究，空中交通管制人员由于疲劳状态的出现，会在一定程度上导致认知判断能力、听觉反应速度和视觉警觉水平显著下降，给空中飞行活动带来一系列的安全隐患。对于基站工作人员来睡，空中交通管制人员必须要反应灵敏、处理问题迅速有效。但是，如果他们处在疲劳的工作状态之中，就会造成管制活动出现决策差错的现象，空中管制人员很容易出现常规指令下达错误，例行
4、检查不到位和缩减操作步骤甚至违规操作等不安全行为。并且，由于航班工作人员是一个复杂而精密的团体，需要地上、地下全体工作人员紧密协作，才能够保障飞行活动顺利进行。 （二）监测疲劳方法的原形系统设计 如果交通管制人员长期处在疲劳状态，那么他们难免会在工作中暴露出易怒、焦虑、抑郁等不良情绪，导致班组成员沟通出现障碍，团体的协调性能下降，严重影响了空中飞行中塔台的实时监控和下达正确指令等安全操作活动的展开。英国航空公司在 2012 年，关于飞行安全进行了一项调查，该系统 CHIRP 的研究数据表明：15%的运行差错直接与负责监测的空中交通管制人员的疲劳有关。如果 2011 年 4 月的华盛顿里根机场事
5、件，由于值班管制员在上班时间因过度疲劳而入睡，最终导致两家客机与塔台获取不到任何联系，在尚未确认机场跑道安全的情况下，自行降落着陆。 保障交通管制员监测行为安全最有效的措施，就是通过综合考量管制人员的执勤时间、睡眠时间、身体恢复能力等指标，建立一套实时监控的疲劳风险管理系统（Fatigue risk management system） 。澳大利亚曾经在 2011 年研发了一套疲劳检测软件 FAID（Fatigue detection software） ，该软件的主要功能是通过对空中交通管制人员的工作负荷程度进行疲劳监测，建立一系列预警和防范机制，提高交通管制人员的监测准确性和信息可靠性。2
6、013 年，新西兰的睡眠研究中心又开发出了一套疲劳风险管理系统 FRMS（Fatigue risk management system） ，通过收集管制人员的事故发生疲劳症候报告、自愿疲劳报告、和内部风险审计报告来检测交通管制人员的现实疲劳状态，绘制出 24 小时内的管制人员疲劳易感易发曲线图，将由于疲劳状态导致的飞行安全风险降低到最低水平。 二、 实时监测空中交通管制人员疲劳的方法 （一）通过眼部活动展开疲劳监测 目前，我国的空中交通管制员实时监测的评定方式，主要是通过问卷调查的方式来展开。比如 Cooper-Harper 的评定调查问卷和空管领域流行的主观负荷评价法等等。一个人每一分钟平均
7、要眨眼 12-20 次，对于空中交通管制人员来说，由于他们要时刻盯紧显示屏，因此，他们的眨眼频率一般会下降到 5 次到 8 次左右，只有在这个频次的眨眼范围内，才能够保证管制工作人员对空中交通活动的实时监管和控制。但是，如果管制员出现比较明显的疲劳症状，便会导致眨眼频次明显增加，甚至会出现每分钟 30 次以上，这种情况对于空中交通管制活动的开展是十分不利的，眨眼频次增加的同时，闭眼休息的时长也会相应地增加，针对人脸表情活动的特征，展开与眼动相关 PERCLOS 疲劳监测，可以测定出交通管制员的实时疲劳状态。 （二）通过嘴部活动展开疲劳监测 除了眼睛的状态可以很好地反应空中交通管制人员是否处于疲
8、劳状态，监控人员的最不状态也能够很好的反应出管制人员的工作状态。由于人在疲劳状态下，大脑部位会出现显著缺氧的现象，导致口部呼吸情况增多。通过监测嘴部哈欠状态这一显著特征，可以得出打哈欠时的嘴部状态变化情况。从模式识别和三维图像扫描处理的技术角度来看，嘴部状态也是一个容易监测和相对可靠的检测指标。监测人员基于受试者嘴部的变化的特征状态，展开疲劳监测的指标一般由两个：一个是管制员打哈欠的频率，即管制工作人员在 60 秒的单位时间内出现的打哈欠的平均次数，根据该指标得出结果如果现实受试者的打哈欠次数显著增高，说明受试者的疲劳程度越来越深。如果受试者打哈欠的次数到达了一定的峰值，那么系统就会发出报警的
9、指令，敦促空中交通管制人员进行换岗和轮流休息，从而保持最佳的工作状态。二是，通过监测管制人员的哈欠持续时长的方式来判断受试者的疲劳状态，一旦受试者嘴部张开活动的程度达到一定的时长，系统也可以发出警报。 结束语 随着管制界面的扩展、管制设备和技术的不断提高，管制工作岗位对于管制员能力和心理使用的要求越来越高。管制员在日常工作时，需要通过眼睛盯紧显示屏，通过吸收雷达屏幕上现实实时空域信息的形式，对空中的动态飞行信息进行捕捉，陆地监测人员由于工作疲劳的原因，经常会出现注意力不集中的现象。对交通管制员疲劳状况实施系统风险管理，是解决管制员疲劳问题的有效途径，对管制人员的疲劳状态进行实时监测是疲劳风险管
10、理的重要组成部分，可为监控管制员疲劳、系统化疲劳风险管理以及改善空管安全发挥了积极的作用。 参考文献 1 汪磊，孙瑞山.基于面部特征识别的管制员疲劳监测方法研究J.中国安全科学学报，2012，22（7）：66-71. 2 汪磊，孙瑞山.空中交通管制员疲劳状态实时监测方法的实现J.安全与环境工程，2013，20（4）：87-91.DOI：10.3969/j.issn.1671-1556.2013.04.020. 3 陈云华，张灵，丁伍洋等.精神疲劳实时监测中多面部特征时序分类模型J.中国图象图形学报，2013，18（8）：953-960. 4 成波，张广渊，冯睿嘉等.基于眼睛状态识别的驾驶员疲劳实时监测C./2012 北京汽车工程学会学术年会论文集.2009：44-49. 5 吴群.基于心电信号的驾驶疲劳检测方法研究D.浙江大学计算机科学与技术学院，2012.
