管制活动认知行为的研究

孙健 王洁宁

(中国民航大学,天津 300300)

管制活动认知行为的研究

孙健 王洁宁

(中国民航大学,天津 300300)

管制员的管制活动不仅包括操作行为,也包括认知行为。其中,认知行为隐藏于操作行为背后却在管制活动中起主导作用。本文对管制员主观计划和管制活动认知行为进行系统描述和分析。

管制活动 操作行为 认知行为 主观计划

1 认知行为在管制活动中的主导地位

管制员的管制活动不仅包括操作行为，也包括认知行为。传统的管制活动研究基于管制任务的客观需要和管制员的操作行为，这种视角将管制活动视为为了满足管制任务的客观需要而采取的操作行为，在这种视角下，对于管制活动的风险分析和工作负荷评估等等也都是基于管制任务和管制员的操作行为的。事实上，认知行为在管制活动的作用是主导性的，而操作行为和管制任务的完成是这些认知行为和主观计划的外化表现和结果。首先，管制员需要结合管制任务对空中交通现在及未来的状况进行了解和预测，对涉及管制区域内的空中交通信息、事件、参与者进行记忆和分析，并在此基础上在头脑中形成管制计划。管制员是基于管制计划而不是管制任务进行管制活动。通过对管制任务进行分析的方式不能对管制活动进行准确、全面的评估，在不同的空中交通条件下，相似的管制任务需要可能形成不同的管制计划，相应地，所需要采取的管制活动可能有很大差别。其次，即使在没有进行任何操作的情况下，管制员仍然需要对多任务情况进行优先级和任务切换方案进行评估和思考，对冲突风险进行识别和评估，对交通冲突和冲突解决方案进行判断和思考等等。这些行为并没有体现在具体的操作行为上。因此，从管制员的操作行为对管制活动进行分析和评估是不全面的。所以，为了更全面地对管制活动进行描述和分析，需要对管制活动的认知行为的内容和特点进行系统的描述和研究。

2 管制活动认知行为的内容和类别

管制活动的认知行为，即管制员在头脑中对空中交通情况的现状和未来进行跟踪，预测和对比，对冲突及风险进行判断以及对管制决定进行分析，评估和思考等主观行为。管制员的主观计划指导其管制活动，那么可以把认知行为分为两种情况:第一种是未发生不符合其主观计划的情况；第二种是突发状况的发生使得管制员必须暂时调整其既有主观计划，在突发事件的影响消除后恢复既有主观计划或者根据新的情况形成新的管制计划。根据以上两种情况，对管制活动认知行为核心任务进行如下分类。

2.1 属于第一种情况的任务包括

(1)对管制计划进行分析和思考；(2)对空中交通情况保持知晓和进行预测；(3)对交通安全状况进行监视和评估。

2.2 属于第二种情况的任务包括

(1)对冲突情况的预测和冲突解决方案的思考；(2)对空中交通安全情况的评估和安全措施的思考；(3)对多个管制任务进行优先级评估和切换；(4)对管制计划的判断和调整。

2.3 两种情况都需要执行的任务包括

(1)对空中交通的信息、事件、参与者的学习和分析；(2)建立空中交通情况的头脑构图。

3 认知负荷的特点

在整个管制活动中，根据第一种和第二种情况的不同，认知过程也不同。

第一种情况下，认知过程带给管制员的负荷强度比较低，并且变化不大，其大小与航空器数量、进离场比例等有关，但是持续时间长，这种情况下引发管制员“精神破坏”的主要原因是时间上的累积，可以把这种“精神破坏”称为“疲劳破坏”。第二种情况下，认知过程带给管制员的负荷强度突然变大，其大小与冲突点数量有关，持续时间短，这种情况下引发管制员“精神破坏”的主要原因是强度过高，可以把这种“精神破坏”称为“强度破坏”。

4 认知负荷的实验测定方法

可以用实验的手段测量认知负荷。实验方法如下:对于第一种情况，在没有任何冲突的情况下，模拟不同的空中交通情景，实验测定管制员在不同情景下感到“精神破坏”之前持续工作的时间。把管制员的全部精力设定为”1”，持续工作时间为”t”，那么每种情景的认知负荷强度为”1/t”。

第一组实验，从情景1到情景5航空器数量递增，进离场比例不变。情景设计如表1。

表1

第二组实验，从情景1到情景5进离场比例递增，航空器数量不变。情景设计如表2。

表2

该实验进一步可以测定随着航空器数量，进离场比例的递增，第一种情况认知负荷强度的相应变化。对于第二种情况，模拟不同的空中交通情景，实验测定管制员在不同情景下感到“精神破坏”之前所解决的冲突事件数量。也把管制员的全部精力设定为”1”，解决冲突事件数量为”n”，那么每个情景的认知负荷强度为”1/n”。

第三组实验，从情景1到情景5冲突点数递增，并且每个场景冲突方式差别不大。情景设计如表3。

表3

该实验进一步可以测定随着冲突点数递增，第二种情况认知负荷强度的相应变化。

5 认知负荷的量化

在以上实验的基础上，可以把一个管制活动的认知负荷按照如下方法计算:

第一种情况下，不同的场景分别为a1，a2，a3……，其持续时间分别为t1，t2，t3……；第二种情况下，不同场景分别为b1，b2，b3……，其数量分别为n1，n2，n3……。

Air traffic control activities include not only behaviorally-oriented aspect but also cognitively-oriented aspect. The cognitively-oriented aspect which is hidden behind the control activities plays a role of dominance. In this thesis, the cognitively-oriented aspect will be described and evaluated.

air traffic control;behaviorally-oriented aspect;cognitively-oriented aspect;objective plan