管制活動認知行為的研究

孫健 王潔寧

(中國民航大學,天津 300300)

管制活動認知行為的研究

孫健 王潔寧

(中國民航大學,天津 300300)

管制員的管制活動不僅包括操作行為,也包括認知行為。其中,認知行為隱藏于操作行為背后卻在管制活動中起主導作用。本文對管制員主觀計劃和管制活動認知行為進行系統(tǒng)描述和分析。

管制活動 操作行為 認知行為 主觀計劃

1 認知行為在管制活動中的主導地位

管制員的管制活動不僅包括操作行為，也包括認知行為。傳統(tǒng)的管制活動研究基于管制任務的客觀需要和管制員的操作行為，這種視角將管制活動視為為了滿足管制任務的客觀需要而采取的操作行為，在這種視角下，對于管制活動的風險分析和工作負荷評估等等也都是基于管制任務和管制員的操作行為的。事實上，認知行為在管制活動的作用是主導性的，而操作行為和管制任務的完成是這些認知行為和主觀計劃的外化表現(xiàn)和結果。首先，管制員需要結合管制任務對空中交通現(xiàn)在及未來的狀況進行了解和預測，對涉及管制區(qū)域內的空中交通信息、事件、參與者進行記憶和分析，并在此基礎上在頭腦中形成管制計劃。管制員是基于管制計劃而不是管制任務進行管制活動。通過對管制任務進行分析的方式不能對管制活動進行準確、全面的評估，在不同的空中交通條件下，相似的管制任務需要可能形成不同的管制計劃，相應地，所需要采取的管制活動可能有很大差別。其次，即使在沒有進行任何操作的情況下，管制員仍然需要對多任務情況進行優(yōu)先級和任務切換方案進行評估和思考，對沖突風險進行識別和評估，對交通沖突和沖突解決方案進行判斷和思考等等。這些行為并沒有體現(xiàn)在具體的操作行為上。因此，從管制員的操作行為對管制活動進行分析和評估是不全面的。所以，為了更全面地對管制活動進行描述和分析，需要對管制活動的認知行為的內容和特點進行系統(tǒng)的描述和研究。

2 管制活動認知行為的內容和類別

管制活動的認知行為，即管制員在頭腦中對空中交通情況的現(xiàn)狀和未來進行跟蹤，預測和對比，對沖突及風險進行判斷以及對管制決定進行分析，評估和思考等主觀行為。管制員的主觀計劃指導其管制活動，那么可以把認知行為分為兩種情況:第一種是未發(fā)生不符合其主觀計劃的情況；第二種是突發(fā)狀況的發(fā)生使得管制員必須暫時調整其既有主觀計劃，在突發(fā)事件的影響消除后恢復既有主觀計劃或者根據新的情況形成新的管制計劃。根據以上兩種情況，對管制活動認知行為核心任務進行如下分類。

2.1 屬于第一種情況的任務包括

(1)對管制計劃進行分析和思考；(2)對空中交通情況保持知曉和進行預測；(3)對交通安全狀況進行監(jiān)視和評估。

2.2 屬于第二種情況的任務包括

(1)對沖突情況的預測和沖突解決方案的思考；(2)對空中交通安全情況的評估和安全措施的思考；(3)對多個管制任務進行優(yōu)先級評估和切換；(4)對管制計劃的判斷和調整。

2.3 兩種情況都需要執(zhí)行的任務包括

(1)對空中交通的信息、事件、參與者的學習和分析；(2)建立空中交通情況的頭腦構圖。

3 認知負荷的特點

在整個管制活動中，根據第一種和第二種情況的不同，認知過程也不同。

第一種情況下，認知過程帶給管制員的負荷強度比較低，并且變化不大，其大小與航空器數(shù)量、進離場比例等有關，但是持續(xù)時間長，這種情況下引發(fā)管制員“精神破壞”的主要原因是時間上的累積，可以把這種“精神破壞”稱為“疲勞破壞”。第二種情況下，認知過程帶給管制員的負荷強度突然變大，其大小與沖突點數(shù)量有關，持續(xù)時間短，這種情況下引發(fā)管制員“精神破壞”的主要原因是強度過高，可以把這種“精神破壞”稱為“強度破壞”。

4 認知負荷的實驗測定方法

可以用實驗的手段測量認知負荷。實驗方法如下:對于第一種情況，在沒有任何沖突的情況下，模擬不同的空中交通情景，實驗測定管制員在不同情景下感到“精神破壞”之前持續(xù)工作的時間。把管制員的全部精力設定為”1”，持續(xù)工作時間為”t”，那么每種情景的認知負荷強度為”1/t”。

第一組實驗，從情景1到情景5航空器數(shù)量遞增，進離場比例不變。情景設計如表1。

表1

第二組實驗，從情景1到情景5進離場比例遞增，航空器數(shù)量不變。情景設計如表2。

表2

該實驗進一步可以測定隨著航空器數(shù)量，進離場比例的遞增，第一種情況認知負荷強度的相應變化。對于第二種情況，模擬不同的空中交通情景，實驗測定管制員在不同情景下感到“精神破壞”之前所解決的沖突事件數(shù)量。也把管制員的全部精力設定為”1”，解決沖突事件數(shù)量為”n”，那么每個情景的認知負荷強度為”1/n”。

第三組實驗，從情景1到情景5沖突點數(shù)遞增，并且每個場景沖突方式差別不大。情景設計如表3。

表3

該實驗進一步可以測定隨著沖突點數(shù)遞增，第二種情況認知負荷強度的相應變化。

5 認知負荷的量化

在以上實驗的基礎上，可以把一個管制活動的認知負荷按照如下方法計算:

第一種情況下，不同的場景分別為a1，a2，a3……，其持續(xù)時間分別為t1，t2，t3……；第二種情況下，不同場景分別為b1，b2，b3……，其數(shù)量分別為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