關(guān)于眼動行為與工作狀態(tài)的關(guān)系研究分析

劉銀鑫

杭州蕭山國際機(jī)場有限公司 浙江 杭州 310000

1 研究背景

隨著民航業(yè)的飛速發(fā)展，空中交通流量的增加，隨之而來的是空中交通管制員的工作負(fù)荷明顯提升，管制員工作負(fù)荷的評估已經(jīng)成為制約空中交通管制系統(tǒng)發(fā)展的重要因素。因此，我們需要對管制員的工作負(fù)荷進(jìn)行科學(xué)的評估與分析，以及實時有效地監(jiān)控，對空域流量進(jìn)行合理規(guī)劃，降低運行風(fēng)險，從而確?？罩薪煌ò踩咝У倪\行。

2 研究內(nèi)容

2.1 實驗場景

本次實驗?zāi)M空中交通管制任務(wù)。首先是實驗場景參數(shù)設(shè)置，產(chǎn)生一批飛機(jī)間隔是80s，每一批飛機(jī)數(shù)量是6個，飛機(jī)的總數(shù)量是240個，測試的總時間大約是60min。然后進(jìn)入實驗進(jìn)行操作。測試開始后，從界面四個角隨機(jī)出現(xiàn)文字塊。文字塊包括三個字符，其中第一個字符為一個英文大寫字母表示速度如F、M、S；第二個字符為一個數(shù)字，表示該文字塊所在的高度層；第三個字符是一個英文字母，表示該文字塊的目的地，如A、B、C、D、e、f，其中ABCD分別位于界面四邊上的四個出口，e、f 分別表示界面中間的機(jī)場。測試者鼠標(biāo)左鍵選中文字塊，并通過點擊方向盤內(nèi)的數(shù)字按鈕更改文字塊方向，點擊高度表盤更改文字塊的高度層，點擊速度表盤更改文字塊的速度。文字塊與墻壁碰撞后死亡消失，文字塊與機(jī)場相撞或者從不同方向進(jìn)入機(jī)場后死亡消失，同高度層的文字塊相撞后死亡消失，文字塊從跑道方向進(jìn)入機(jī)場后成功到達(dá)，持續(xù)操作時間60分鐘到測試結(jié)束。

2.2 實驗流程

本實驗的目的主要是分析被試在不同工作狀態(tài)下眼動行為的變化規(guī)律，探討眼動行為的具體指標(biāo)是否可以表征他們所處的狀態(tài)。所以實驗要求所有被試分別在正常狀態(tài)下和疲勞狀態(tài)下連續(xù)做實驗半小時。正常狀態(tài)的實驗時間是早上8點到10點；據(jù)問卷調(diào)查可知，所有被試均有午睡的習(xí)慣，因此疲勞狀態(tài)的實驗時間設(shè)定在下午1點到3點。

3 實驗結(jié)果分析

為了深入研究眼動行為與工作狀態(tài)之間的關(guān)系，尋找能反映被試工作狀態(tài)的眼動指標(biāo)，我們模擬了一個空中交通管制任務(wù)，這項任務(wù)要求所有被試分別在正常狀態(tài)下和疲勞狀態(tài)下連續(xù)做實驗半小時，結(jié)果分析在不同工作狀態(tài)下被試績效和眼動的具體變化情況。

3.1 工作狀態(tài)對績效的影響

表1 不同工作狀態(tài)下績效數(shù)據(jù)均值

文字塊從跑道方向進(jìn)入機(jī)場或者成功從ABCD四個出口出去算作對文字塊的成功指揮，文字塊與墻壁和機(jī)場相撞或者同高度的文字塊相撞算作失敗[1]。為了分析工作狀態(tài)是否會對被試的績效產(chǎn)生影響，我們統(tǒng)計了正常狀態(tài)下和疲勞狀態(tài)下所有被試者的成功指揮個數(shù)和失敗個數(shù)，然后把失敗個數(shù)與成功個數(shù)的比值作為被試的績效。表1所示為不同工作狀態(tài)下所有被試者績效數(shù)據(jù)的均值。正常狀態(tài)下的失敗個數(shù)與成功個數(shù)的比值是0.44，疲勞狀態(tài)下的失敗個數(shù)與成功個數(shù)的比值是0.59，說明被試在疲勞狀態(tài)的績效變差。

3.2 工作狀態(tài)對眨眼和瞳孔直徑的影響

表2 ANOVA分析結(jié)果

圖1 不同工作狀態(tài)下眼動指標(biāo)均值

眨眼頻率是指單位時間內(nèi)眨眼的次數(shù)，本實驗眨眼頻率的單位是Hz。已有研究表明，眨眼頻率的高低與被試人員的疲勞有一定的關(guān)系，隨著被試疲勞程度的加深，眨眼頻率增加。瞳孔的運動主要是指瞳孔直徑。當(dāng)被試處于正常的狀態(tài)時，瞳孔直徑是最大的，隨著疲勞程度的加深，瞳孔直徑變小，當(dāng)被試處于昏睡狀態(tài)，瞳孔直徑是最小的。

表2是正常狀態(tài)和疲勞狀態(tài)下被試的眨眼頻率和瞳孔直徑的單因素方差分析結(jié)果，結(jié)果顯示工作狀態(tài)對被試的眨眼頻率有顯著性影響；對瞳孔直徑?jīng)]有顯著性影響，可能是因為參與實驗的人太少，使得結(jié)果誤差太大。圖1是正常狀態(tài)和疲勞狀態(tài)的眨眼頻率和瞳孔直徑的均值。與正常狀態(tài)相比，被試在疲勞狀態(tài)下實驗時，平均眨眼頻率增加，平均瞳孔直徑減小。

4 結(jié)束語

實驗結(jié)果主要分析工作狀態(tài)對績效和眨眼、瞳孔直徑的影響，主要得到以下研究成果和結(jié)論。與正常狀態(tài)相比，被試在疲勞狀態(tài)下的眨眼頻率增加，瞳孔直徑減小。結(jié)果說明管制員在執(zhí)行長不同時間段的視覺任務(wù)時，眨眼頻率和瞳孔直徑大小可以作為腦力疲勞的指標(biāo)。將來的研究方向需要評估管制員在實際管制工作中眼動指標(biāo)的變化情況，研究結(jié)果不僅可以為實時觀察管制員的眼動行為確定工作狀態(tài)提供理論基礎(chǔ)，而且對于合理安排管制員的工作時間也有重要意義。