基于DORATASK方法的空中交通管制员配备与工作负荷研究∗

李 钱

（中国民用航空中南地区空中交通管理局 广州 510430）

1 引言

伴随着习总书记一带一路伟大构想的深入开展，国民经济对交通运输的需求越来越强烈。近十年以来航空业规模以几何级膨胀，航班数量的增加使得天空愈加繁忙。在确保航空运输安全的多个环节中，空中交通管制员是最重要的因素。其需要在操作多种设备的同时进行复杂的脑力劳动，这就要求空中交通管制员时时保持充沛的精力和清醒的头脑，才能应付繁忙的工作，才能应对随时都可能发生的突发事件。工作负荷的强度直接关系到管制员的工作状态。基于不对称增长的工作负荷，对新形势下的管制员配备提出了更高的要求。因此，探讨研究人员配备状况与管制工作负荷关系，对空中交通管制系统的改进、发展至关重要［1］。

管制员工作负荷的研究最早始于1978年由D.K.Schmidt提出的用排队论方法分析管制员的工作负荷。其后出现了英国针对雷达管制员提出的“D0RATASK”方法、德国布鲁姆和梅塞施密特等的研究的“MBB”方法和Daniele Cloarec等建立的RAMS 模型［2～3］。目前对管制员工作负荷评估的研究在国内尚不成熟，多采用通过现场或模拟机采集工作数据，进而进行回归的方法。

以上提及的几种分析方法都是建立在人员配备不受限制的理想状况下，其中“DORATASK”和“MBB”法是目前为止最常用的2种定量评估管制员工作负荷的方法，都是较成熟的管制员工作负荷评估方法，本文采用DORATASK方法，根据管制员在管制过程中发出指令的种类和时间来统计其工作负荷，将工作负荷值量化，进而再对所需的管制席位进行配备。这样可以有效降低管制员的工作压力，提高管制工作的效率和安全性［1，5～6］。

2 基于DORATASK方法的管制员人员配备与工作负荷模型

2.1 DORATASK方法概述

DORATAS方法是由英国运筹理事会最先提出的一种用于对管制工作人员工作负荷总量进行定量的方法，起初是针对雷达管制员提出的。该方法将管制员工作分作以下三类:1）正常工作的时间，指的是能够看得见的工作所消耗的时间。即用于客观的时间和；2）用来进行思考的时间，指的是看不见的工作所消耗的时间，即用于主观的时间和；3）恢复时间，这段时间很短，但也是必不可缺的，对扇区的持续运行意义重大。前两部分是管制员工作的关键部分。占据了绝大部分时间，也是最重要的。管制员填写进程单、监视指挥、执行例行工作等都属于看得见的工作，而未来计划、数据计算等不能实际记录的则属于看不见的工作。此外，为使扇区能够安全持续的运行。管制员需要有一部分时间进行恢复，这三段时间加起来的总和便是管制员的工作负荷。平均工作负荷强度应控制在统计时间的80%之内，看得见的工作应该占全部工作的一半左右。

DORATASK方法是通过专家主观评估管制员工作负荷，进一步评估管制扇区主观容量的方法。该方法着重对雷达管制员所承担的工作负荷进行评估，将管制员的工作负荷划分为“看得见部分”和“看不见部分”。所谓“看得见部分”是指管制员进行常规管制工作、解决冲突的通讯和填写进程单等能够被观察员记录和记时的工作；而“看不见部分”是指管制员监控雷达屏幕、对照进程单、思考计划等工作，这部分工作不便进行记录和记时。此外，DORATASK方法认为必须为管制员留有一定的恢复时间，并且管制员平均工作负荷强度必须小于负荷上限的80%，这对扇区的安全运行极为重要。

2.2 理论模型

DORATSAK方法把管制工作负荷分解，将管制员工作任务进行分类，并以“时间”为单位来定量分析。将陆空通话、系统操作等能够直接观察和测量的任务归类为“可测量”的任务；将管制员思考和计划等难以直接测量的活动归为“无法测量”的任务；此外，DORATASK方法还考虑为保障工作得以持续的“脑力恢复”时间。同时，随着空中飞行流量的不断增长，一定范围空域内很难由1名管制员单独实施管制指挥，通常是以团队形式开展工作，因此管制员工作负荷测量应考虑团队中每一角色的负荷情况。1997年，民航总局空管局提出了实施“双岗制”的要求，即各空管单位在安排管制人员值班时，扇区内不得少于两名正式管制员。其中一名管制员进行管制指挥，主要负责对空中及地面航空器的管制指挥、监督，准确掌握航空器位置，正确调配飞行冲突等；另一名管制员负责管制协调，主要负责管制移交协调、通报等工作，同时负责监督管制指挥的工作［7～8］。因此，可以将指挥席、协调席的工作任务按照DORATSAK的思路进行细化，见表1。

表1 基于DORATSAK思路的空管指挥系、协调席工作任务分类

以表1为基础，对指挥席和协调席管制员工作负荷测量分别建立模型。

指挥席工作负荷WL1为

其中i=1，2，…，4，Δt为单位时间1小时进行计算。

协调席工作负荷WL2为

其中j=1，2，…，4，Δt为单位时间1小时进行计算。

现阶段，大部分空中交通管制中心使用了新系统，雷达标牌已经完全整合了电子进程单，因此指挥席、协调席的工作任务中的进程单填写、标记、摆放、移动和扫视等操作可以忽略，按照DORATSAK的思路进行简化，见表2。

以表2为基础，对指挥席和协调席管制员工作负荷测量分别建立模型。

表2 基于新系统的空管指挥系、协调席工作任务分类

指挥席工作负荷WL1为

其中i=1，2，…，4，Δt为单位时间1小时进行计算。协调席工作负荷WL2为

其中j=1，2，…，4，Δt为单位时间1小时进行计算。

3 DORATASK方法的模型参数确定

3.1 指挥席管制员工作负荷参数确定

“可测量”工作主要包括指管制员进行常规管制工作、解决冲突的通讯和填写进程单等能够被观察员记录和记时的工作，其中管制员无线电陆空通话是构成“可测量”负荷的主要部分。目前，管制单位都配备了语音记录设备，大部分管制单位使用的语音记录系统可以直接记录陆空通话的内容和时间。

空管自动化系统的键盘、鼠标操作包含航班数据录入、移交、电子进程单查阅、雷达标牌拖动等，这部分工作负荷通过统计指挥管制员指挥一架飞机的键盘、鼠标操作平均时间进行计算。雷达屏幕扫视时间按照DORATASK方法归为无法测量的工作，难以对其进行精确测量和统计。

在刘永欣和聂润兔的《管制员工作负荷分析方法》［2］及解耘知的《基于DORATASK方法的复杂气象条件下民航区域管制工作负荷评估》［9］中都认为“看得见部分”应当占整个工作负荷的50%左右，即总工作负荷为“看得见的工作负荷”的2倍左右。本文也采用这一标准进行评估将观察时段内指挥管制员对雷达屏幕扫视的总次数设定为统计观察时段内航班架次的2倍，每次扫视平均耗时2s。

脑力恢复是管制员从一种工作情景转换到另一种工作情景的转换时间，由于陆空通话是管制指挥中的主要活动，因此指挥席脑力恢复考虑陆空通话后的恢复时间。恢复次数记为统计时段内陆空通话总次数，每次恢复时间设定为2s。因为无线电通话系统在统计陆空通话时间时存在系统延迟，导致每次通话时间的统计存在1s～2s的余量，所以通话记录系统里统计的时间可以记为无线电通话时间与指挥脑力恢复时间之和。

3.2 协调席管制员工作负荷参数确定

协调席管制员的通话包括协调管制员与相关管制单位（相邻管制单位、军航等）进行协调／移交的通话。在统计协调通话时长时可以参考指挥管制员通话工作负荷的测量方法，从语音记录仪中获得通话时长。进程单填写／标记总次数可以通过现场统计，得出每个航班平均进行多少次进程单操作，乘以每次操作的时间得到进程单操作时间。键盘、鼠标操作的工作负荷通过统计单位架次协调管制员操作键盘、鼠标的平均时间进行计算。监视工作主要是监听陆空通话中指挥管制员发布的指令和飞行员复诵的指令，所需时间等于陆空通话时间。统计时段内协调席对进程单扫视总次数设定为统计时段内航班架次的2倍，每次扫视耗时2 s。统计时段内协调管制对雷达屏幕的扫视总次数设定为统计时段内航班架次的2倍，每次扫视耗时2s。脑力恢复时间的统计和指挥席做同样的处理。

4 管制人员配备统计

DORATAsK方法认为，管制员平均工作负荷强度必须小于80%，因此管制员在1小时以内的工作上限应为3600s×80%=2880s。

机场流量对进近管制员产生的工作压力为

T=2×(T进场×进场架次+T离场×离场架次+

机场流量对区域管制员产生的工作压力为

单位时间内管制员人数为

经过统计计算，可得出管制员数量配备。

5 管制员工作负荷情况等级划分

英国运筹理事会专门对DORATASK计算的负荷化成五个不同的等级。其中由一至五逐渐增强:当空管人员处于等级一中时，其会因为负荷太低而感到无所事事。当空管人员处于等级二中时，空管人员可以有很充足的时间来进行作业。当空管人员处于等级三中时，就是作为空管人员在岗位上的正常工作节奏，工作负荷恰到好处，同时在完成工作的同时不会感觉到疲惫。当空管人员处于等级四中时，空管人员的负荷就已经偏高，但是虽然会些许感受到一些疲劳，但是并不会影响到作业的顺利实施。但是当空管人员处于等级五中时，其工作的强度远远超出了正常人所能承受的负荷水平，时间长了就会导致空管人员身心疲劳，反应缓慢，不能够正常的完成工作［10～11］。

在评估管制员工作质量的时候主要考虑的有两点主要的标准:效率和效能，前者指完成任务需要的时间，即完成速度，后者指完成任务的安全性和有序程度，即任务完成的质量和精度。工作负荷强度直接影响管制的工作质量。但是由于影响的因素是多方面的的也无法直接地给出两者之间的简单关系。

我们在衡量管制员工作负荷、在评测管制员所能承受的工作负荷时，一定要考虑到影响工作负荷的多样性和复杂性。工作压力是从人为角度来考虑的，工作负荷是测量人们在完成工作任务时承受的压力。凭直觉我们认为，随着工作负荷的增加工作压力也会随着增加，工作质量会下降，但这只说对了一部分［12～13］。

长时间在低于中等工作负荷的环境中工作，和长时间在高于中等工作负荷的环境中工作一样容易发生问题。在处于低负荷工作强度时，管制员感受到的工作压力可能下降到要保持足够的注意力和警觉的最低要求以下。多年来的管制原因不正常事件分析表明，大多数人为失误都是发生在航班量较少的低工作负荷时期。同时在持续了一段间的低强度的工作之后，突然到来的高峰会对一个要求注意力和警觉的工作产生负面的影响。因此，面对两个高峰期之间长时间的低流量时，需要格外警惕。当无法集中精力、心思紊乱时，要及时调整自己的状态。

管制员实际工作中工作负荷并不是一直保持在某种状态的，具有强度不一，交替变化的特点。受客观环境影响，在某个时段某个区域内会出现飞行流量的高峰期，出现暂时高强度的工作负荷，随着时间的推移又会出现低强度的工作负荷。在分析探讨工作质量与工作负荷的关系时，应该结合客观工作负荷的影响，考虑管制的环境因素。管制员在实际的工作当中应该对自身的承受工作压力能力有一定的了解，学习和掌握工作负荷的管理，在实际工作当中有针对性地调整自己的工作状态适应工作负荷变化的要求。管制员在正常的工作负荷下能够达到较好的工作质量，而在中等工作负荷强度下能够达到最佳的工作质量［14～15］。

6 结语

作为一名从事空中交通管制工作的一线管制员，结合工作经验，从实际工作的角度出发，运用管制员工作效能的DORATASK方法评估人员配备状况与工作负荷的关系。通过验证，该方法给出的管制员数量配备可以有效降低管制员的工作压力，对正确评估管制员负荷大小，改进管制工作，减轻管制员工作压力起着很重要的作用，能够有效提高管制系统运行的安全性。