空管自動化運行體系及人為因素淺析

現(xiàn)階段，是我國實現(xiàn)由民航大國向民航強國歷史性跨越的重要時期。目前，北京、上海和廣州三大管制中心已按計劃投產(chǎn)運行，全國大部地區(qū)實施雷達管制，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)取得重大進展。展望2020 年航空運輸?shù)倪h景目標，中國民航將用全新的理念和方法建設(shè)新一代民用航空運輸系統(tǒng)，以促進我國民航事業(yè)實現(xiàn)更快、更好和可持續(xù)地發(fā)展，早日實現(xiàn)從民航大國向民航強國的歷史性跨越。

為保證民航運輸安全、暢通、高效，空管自動化系統(tǒng)的建設(shè)成為空中交通管制工作的重點。空管自動化系統(tǒng)是空中交通管制員管理空中交通的重要手段之一，空管自動化系統(tǒng)的使用是空中交通管制發(fā)展的重大飛躍，為空管安全有序地運行創(chuàng)造了良好的環(huán)境。

目前，我國已著手開發(fā)新型空管自動化系統(tǒng)。該系統(tǒng)雖然沒有改變霍金斯所提出的SHEL模型的基本特征，但卻改變了模型中各元素(software軟件、hare ware硬件、environment環(huán)境和live ware人)之間的界面。如何使各元素之間的界面匹配好，將各個元素的作用發(fā)揮到極致，一方面要在該系統(tǒng)下對各管制崗位重新設(shè)置，并對其賦予新的崗位職責，另一方面也要加強對管制員自身素質(zhì)的培訓，以適應新系統(tǒng)新機制下的管制工作，讓新型空管自動化系統(tǒng)在未來空中交通管制中發(fā)揮最大作用。建立清晰的空中交通運行管理新概念，通過建立全國統(tǒng)一的流量管理系統(tǒng)，形成一個安全、有序、高效的空管運行管理系統(tǒng)，實現(xiàn)全國空管運行一體化。

目前，我國的空管模式是基于雷達監(jiān)視、地基臺站導航、話音通信的傳統(tǒng)方式，系統(tǒng)以點面為中心，沒有充分應用衛(wèi)星技術(shù)、計算機、數(shù)據(jù)通信技術(shù)的發(fā)展成果。在此模式下，空管崗位設(shè)置一般都按照飛行的各階段來劃設(shè)，即塔臺管制室負責飛機的地面運行，進近管制室負責區(qū)域內(nèi)機場飛機的起降，區(qū)域管制室負責飛機的航線飛行。這種崗位設(shè)置在劃分上主要以航路或空域為中心，在管制方式上以臨時性的間隔調(diào)配為主，而對航空器運行的經(jīng)濟型、航班的正點率考慮較少，在航班流量較大或者有大量沖突出現(xiàn)時會給管制員帶來很大的工作負荷。

人們不可能按照目前的方式來處理未來的空中交通流量，也不可能按照現(xiàn)行的模式提出未來復雜情況的解決辦法。空管發(fā)展的方向應將空域管理轉(zhuǎn)向四維航跡管理，預測飛行沖突，提供告警和決策，減輕管制員負擔，實現(xiàn)地空共擔間隔責任，提高安全水平，同時提高正點率，降低航班非計劃飛行時間與油耗。并對所有的航空活動參與者提供可靠充足的信息，以滿足各類需要。未來的空管自動化系統(tǒng)是運用星基導航、數(shù)據(jù)鏈通信和計算機網(wǎng)絡等技術(shù)建立起來的新型空管自動化系統(tǒng)。

該系統(tǒng)是以管制員為中心，管制員必須對空中交通保持總體控制。管制員可通過直接鏈路通訊(CPDLC)與飛行員取得聯(lián)系，由此提供放行、情報、氣象、高度指配、偏離航路警告、航路改變、速度指配、通信頻率指配等空中交通管制服務，從而取代傳統(tǒng)的話音通信方式。在管制席位上顯示的航空器航跡，是通過ATN 數(shù)據(jù)鏈，按照ATS 單位與飛機雙方同意的約定來進行通信，從航空器獲取的基于合同式自動相關(guān)監(jiān)視(ADS-C)四維位置信息，而飛機的呼號、位置、高度、速度和其它一些參數(shù)則通過廣播式自動相關(guān)監(jiān)視(ADS-B)自動廣播，由此取代傳統(tǒng)的二次雷達監(jiān)視信息。管制員通過地_地監(jiān)視應用中飛機廣播的信息以及從多點相關(guān)定位系統(tǒng)獲取的航空器監(jiān)視數(shù)據(jù)，以提高或補充現(xiàn)有的監(jiān)視能力，并可擴展至處理機場場面內(nèi)裝載有多點相關(guān)定位設(shè)備的機動車輛，從而改善現(xiàn)有管制程序，提高管制效率。設(shè)置自動放行席位，通過停機位數(shù)據(jù)鏈(gate link)傳輸信息，實現(xiàn)地面計算機系統(tǒng)與停在停機位的飛機計算機系統(tǒng)的有關(guān)數(shù)據(jù)自動傳輸，以便向機組提供放行、航行情報、氣象資料等信息，取代現(xiàn)有的人工放行席位。

下面，我們來分析一下人為因素在空中交通管理中的作用:

人因素通常是指與人有關(guān)的任何因素，包括生活和環(huán)境中的人，人與機器、程序和環(huán)境的關(guān)系，以及人與人之間的關(guān)系。說到這里就要提及，由愛德華提出，后經(jīng)霍金斯修改的，描述人為因素概念的模型—SHEL模型(見下圖)。它是指軟件(software)、硬件(hare ware)、環(huán)境(environment)、人(live ware)四個要素圍繞中間的人要素構(gòu)成的界面系統(tǒng)。該模型表明了航空系統(tǒng)中與管制員構(gòu)成界面的四個要素及其相互關(guān)系。管制員(人的要素)位于模型的中心，強調(diào)了人與其它要素的契合，同時強調(diào)了以人為中心的人與其它各要素之間接口的相互關(guān)系與作用方式，直接關(guān)系空管安全運行的整體功能。

根據(jù)民航局空管局對空管不安全事件的統(tǒng)計，在當前事故和不正常情況中，機器和設(shè)備原因約占23%，人為原因約占75.5%，其它原因約占1.5%。而在人為原因中，機組原因約占35%，管制員原因約占25%，機組和管制員共同原因約占40%。機組原因中20%的事件可由管制員發(fā)現(xiàn)問題并指出糾正，但管制原因中機組可以發(fā)現(xiàn)的卻不足2%。由此可見，人的因素是造成管制差錯的主要原因。

由SHEL 模型可知，人是管制工作中最重要、最關(guān)鍵的因素，但同時也是最不穩(wěn)定的因素。

(1)人-硬件界面。管制工作中，雷達系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)以及電報處理系統(tǒng)等硬件設(shè)施是管制員的錯誤最常見的發(fā)源地之一。如果這些設(shè)備的設(shè)計和制作不適合人的生理和心理特點，或者是缺乏對可能出現(xiàn)的意外情況的考慮，就容易誘發(fā)人的錯誤。

(2)人-軟件界面。軟件主要包括管制程序、人工輸入數(shù)據(jù)時規(guī)定的程序、進程單的使用、應急程序以及標準通話程序、計算機程序、信息顯示等非物理性信息。這一界面若匹配不良，也可能誘發(fā)管制員的錯誤。

(3)人-環(huán)境界面。這是誘發(fā)管制員錯誤的常見發(fā)源地。航空器的數(shù)量、航空器的性別、航線交叉點的數(shù)量、天氣、噪聲、溫度、濕度以及色彩等都是人—環(huán)境界面有關(guān)的問題，在一定的條件下也會增加人犯錯誤的幾率。

(4)人-人界面。它主要是指管制員與機組之間、管制員與管制員之間構(gòu)成的界面。

因此，新型空管自動化系統(tǒng)更應該強調(diào)以人為中心的主導思想。首先，崗位設(shè)置要以人為中心。合理的崗位設(shè)置將提高管制員工作效率，降低錯誤率，在人人系統(tǒng)中使得管制員合理分工、密切配合，發(fā)揮團隊協(xié)作功能，優(yōu)化管制員班組管理，使管制工作具有較大靈活性，能夠適應復雜多變的工作環(huán)境。同時，合理的崗位設(shè)置對管制員工作負荷的影響也是積極的。過高或過低的工作負荷都會使工作績效下降，只有中等程度下的工作負荷可以取得好的成績。崗位設(shè)置合理，可以將工作任務合理分配到各個崗位，使管制員在其崗位各盡其職，保持適度的工作負荷，取得最好的工作成績。

其次，合理高效的使用自動化系統(tǒng)。要有透明的運行系統(tǒng)，可以使管制員便于理解和使用。系統(tǒng)保持與管制員的期望一致。系統(tǒng)應與管制員在實際工作中的情況(如空域和管制規(guī)則限制、高度層分配規(guī)則等)一致，自動化才能更符合實際，對管制員更實用。合理利用人的能力以達到兼容。應合理分配人機任務，使系統(tǒng)功能與管制員能力相匹配，達到兼容的最好效果。易于控制異常和應急情況。只有在管制員易于控制異常和應急情況的條件下，才能充分實現(xiàn)人機之間的互補，達到保障飛行安全的目的。

新型空管自動化系統(tǒng)的應用滿足了未來空中交通發(fā)展的需求，同時也給空中交通管理帶來了很多人為因素的問題。因此，必須重視這些問題，基于該系統(tǒng)合理的崗位設(shè)置，本著以人為本的思想，不斷提高管制員自身的能力和素質(zhì)，處理好系統(tǒng)使用過程中的人因素問題，保障空管安全，適應民航的發(fā)展需要。