飞行疲劳检测方法与缓解措施研究述评

Science&TechnologyVision科技视界飞行疲劳检测方法与缓解措施研究述评*魏良1龙海江2渊1.中国国际航空公司西南分公司袁四川成都610200曰2.中国民航飞行学院袁四川广汉618307冤揖摘要铱对使用频率较高的几种飞行疲劳检测方法与缓解措施的原理尧特点及研究进展进行了评述遥首先袁从主客观两方面对疲劳检测技术进行归类总结袁提出不同检测技术的优缺点遥其次袁从三个角度阐述现有的疲劳缓解措施遥最后袁对飞行疲劳检测方法研究提出一些建议遥揖关键词铱飞行疲劳曰主观检测技术曰客观检测技术曰缓解措施中图分类号院V328文献标识码院ADOI院10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.20.085文章编号院2095-2457渊2018冤20-0193-002Toreviewtheprogressofflightfatiguedetectionmethodsandmitigationmeasures.WEILiang1LONGHai-jiang2(1.SouthwestBranchCompanyofAirChina袁SichuanChengdu610200,China;2.CivilAviationFlightUniversityofChina袁SichuanGuanghan618307,China)揖Abstract铱Thefundamentals,characteristicsandresearchprogressofseveralfrequentflightfatiguedetectionmethodsandmitigationmeasuresarereviewed.Firstofall,thispaperclassifiesandsummarizesthefatiguedetectiontechnologyfrombothsubjectiveandobjectiveaspects,andputsforwardtheadvantagesanddisadvantagesofdifferentdetectiontechnologies.Secondly,theexistingmitigationmeasuresoffatigueareexpoundedfromthreeparts.Finally,somesuggestionsareputforwardfortheresearchofflightfatiguedetectionmethods.揖Keywords铱Flightfatigue;Subjectivedetectiontechnology;Objectivedetectiontechnology;Mitigationmeasures0引言近年来随着经济发展袁民航业快速扩充袁航空事故发生的概率日益增高遥据国际民航飞行事故统计数据袁20世纪末期袁由于机组人为因素造成的飞行事故占总数的70%~77%袁其中袁由飞行疲劳导致的航空事故占4%~8%[1]遥由此可见袁飞行疲劳是航空运行安全中面临的突出问题和难题之一袁但目前仍缺乏快速判断疲劳的标准和有效的缓解措施遥本文就飞行疲劳检测方法与缓解措施的研究进展进行综述袁旨在促进保障航空安全的技术进步遥1定义及表现飞行疲劳的定义是在飞行过程中袁由应激源导致的生理尧心理上的不平衡状态[2]遥疲劳因研究领域的不同袁定义也有所不同袁是一个多维度的概念袁其定义目前尚未统一遥疲劳不仅仅是单一的表现袁而是人体多种变化的复杂状态遥其对生理尧心理尧情绪都有重要的影响遥2飞行疲劳检测技术飞行员在疲劳状态下袁除心电信号尧脑电信号尧皮电信号等生理信号的变化外袁在心理状态方面也会引起一些变化遥这些变化主要通过飞行员的自觉症状和他觉症状来反映出来袁根据这些外显的指标研究出大量检测飞行疲劳的技术遥目前避免飞行疲劳的主要手段是通过客观检测法对驾驶员进行生理数据上的检测袁超过一定阈值即对飞行员发出警告遥例如院PERCLOS算法检测尧测定频闪值渊CFF冤检测尧运动警觉性PVT检测尧血压和脉搏监控检测等检测方法袁都可以在一定程度上对飞行员进行疲劳测试袁并发出疲劳预警遥除了客观检测方法袁还可以通过主观检测法即飞行员的自我评价来判断是否疲劳遥所谓野如人饮水袁冷暖自知冶袁身体疲劳会直接反应给大脑神经中枢袁飞行员可通过疲劳产生的信号和症状作答疲劳检测量表袁根据其测评结果判断疲劳水平遥除上述疲劳检测技术外袁2017年10月10日袁交通运输部正式颁布了叶大型飞机公共航空运输承运人运行合格审定规则曳袁其中第P章对飞行机组飞行时间袁驾驶员值勤期尧飞行时间和休息场所提出了全新的要求[3]遥通过严格限制飞行员执勤时间袁避免飞行疲劳导致无法估计的航空事故遥因疲劳检测方法种类繁多袁每种方法都有其优缺点袁为了选择更合适的检测技术袁对其进行如下总结分析遥2.1主观检测技术飞行疲劳会产生一些身体尧心理尧情绪症状袁例如意识缺失尧预判能力下降尧思考困难尧反应时减慢等遥这些症状都可以作为飞行员主观判断疲劳状态的依据[4-5]遥飞行员通过主观检测量表对当前工作负荷尧身体反应尧情绪症状等进行自我测评袁从而了解自身疲劳状态遥例如院NASA要TLX工作负荷量表尧疲劳自评量表尧Cooper要Harper评定问卷尧KSS卡罗林卡嗜睡量表等都可作为检测疲劳的可行性量表遥目前我国由王天芳教授研制的疲劳自评量表渊fatigueself-assessmentscale袁FSAS冤具有较好的信度和效度袁可用来评定18岁以上有疲劳表现的亚健康遥同时也可作为测量飞行员疲劳水平的有效评价工具袁当飞行员评分越高时其疲劳程度越严重袁当发现疲劳具有一定水平时袁可进行干预防止航空事故的产生[6-8]遥主观检测技术虽然简单尧实用袁但由于受主观影响较大袁客观性较差且非实时性检测袁故很难成为评判疲劳的标准遥2.2客观检测技术2.2.1脑电信号研究发现随着疲劳水平的升高袁脑电信号会有明显变化遥疲劳状态与觉醒状态下慢波与快波所占频率不同袁随着疲劳水平的升高袁与睡眠有关的慢波增加袁Science&TechnologyVision科技视界193Science&TechnologyVision科技视界与觉醒有关的快波降低袁即酌波和兹波增加袁琢波和茁波降低遥在航空领域袁利用飞行模拟器进行的航空疲劳研究显示袁无论是短途还是长途夜航飞行中袁飞行员都会出现睡眠EEG波[9]模拟器中对长途飞行疲劳进遥行Neri了渊研2002究袁冤在发现B-在747长飞途行飞行后半段袁EEG慢波和慢动眼运动会显著增加遥Cadwell等人在F-117模拟器中研究后指出袁EEG慢波活动的显著增多可以作为生物节律和尝试疲劳的检测指标[10-12]由此袁利用脑电波来检测驾驶员疲劳的测量方法是可行遥的袁EEG被称作检测疲劳水平的野黄金指标冶袁但其效度与2.应用效2.果有待考证遥研2究心表电明信袁号心电信号可在一定程度上反应疲劳水平袁飞行员所承受的身体与精神上的负担程度可根据心率及心率变异性的变动幅度来判断遥大量研究结果显示增加心理负荷会使心率变异性信号降低曰增加生理负荷会使心率变异性信号降低袁但与此同时会使心率信号显著提高[13]说2.2.技术接受度较低遥袁测心量电指信标号不检精测确技袁术实对用于性飞较行差员来血液fNIRS3近中血红技红蛋术外白基光含于学成像渊fNIRS冤遥量神判经断人其因流学动的方视向角遥袁通当过大检脑测的脑左部侧额下回区域的血红蛋白含量明显增多时袁可认为疲劳水平升高遥fNIRS技术相对于EEG脑电波来说更加准确袁且价格也相对低廉袁同时具有较好的便携性袁其技术2.2.接受度更高根4据眼人部眼特遥的征结构尧眼动的生理机制尧人眼的视觉范围袁我们可以利用眼动实验法记录个体的眼动过程来了解其心理过程以及身体状态遥当飞行员疲劳水平升高时袁眨[14]眼的遥频目率前会大加量快研袁究但其眼睑运动速度与眨眼幅度降低PERCLOSPERCLOS秒冤眼睛闭算合法算面是法表明[15]袁基于眼部运动状态积指可作为判断疲劳水平有效指标遥的单比位例时渊70间%内或渊者一80般%1冤分遥钟或者303缓解措施3.1当疗飞养行护员理疲劳水平较高时袁可以通过心理疏导的方式对飞行员进行疗养从而降低其疲劳水平遥首先袁要求心理疏导员以主动尧微笑尧热情的方式让飞行员感受到宾至如归的亲切感与舒适感袁获得精神上的放松袁从而达到降低飞行员心理疲劳水平的目的遥其次袁相关心理疏导人员应该积极援助疲劳水平较高的飞行员袁积极展开心理咨询袁深入了解飞行员疲劳产生的原因袁并针对不同的原因制定相应的缓解措施遥除上述心理援助措施外袁体育锻炼尧温泉疗养尧娱乐放松都可3.2在一定程度上当外疗界养干放松身心袁缓解疲劳[15]遥护预理措施不能缓解飞行疲劳袁且疲劳水平一直处于高状态的情况下袁可通过外界干预的方法降低飞行员疲劳水平遥例如院合理用药尧生物反馈放松疗法等遥由于在航空环境中精神过度紧张尧睡眠环境不佳尧时差等问题导致入睡是一件很困难的事情袁进而引起机组人员的睡眠要觉醒周期和生物节律紊乱遥因此袁美国陆军和空军已批准使用部分合理药物来帮助飞行员进入睡眠状态遥例如院羟基安定尧唑吡坦尧扎来普隆等可控性药物遥国内也研发了具有中国特色的传统中药袁可提高飞行员整体机能和飞行耐力遥当飞行员长期处于高工作压力环境下袁肌肉一直处194科技视界Science&TechnologyVision于应激状态无法放松时袁可使用生物反馈放松疗法缓解飞行疲劳遥飞行员首先借助生物反馈放松仪反馈的声音和光线了解自身肌肉的松驰程度遥其次通过努力调整肌肉和3.3大脑状态袁进而缓解和消除飞行疲劳[16]遥研疲究劳表预明警袁飞行中飞行员的疲劳水平是可以通过外显指标来判断的遥例如院行为状态渊腕部和头部活动冤尧眼动渊或与脑电结合冤尧生理指标渊心率变异性冤皆可作为防止疲劳的预警基础参数遥另有研究发现袁飞行EPAM员活平降低冤可动时监电袁测子及活监时进动测行和仪疲限渊劳制electronicpilot-activitymonitor袁预打警盹袁时保间持袁当飞飞行行员员情觉景醒意水识与清醒状态袁有效预防由疲劳导致的飞行事故遥4结束语总而言之袁飞行疲劳的检测方法目前尚未确定袁还未找到单一尧精准的方法来判断疲劳水平遥无论主观检测方法还是客观检测方法都应着眼于疲劳产生后反映出的信号与症状袁通过可检测到的外显指标来判断疲劳水平遥在研究飞行疲劳的外显指标时袁不仅可通过外显指标提前做出疲劳预警袁还可在疲劳水平升高之前应用多种生理保障措施预防并且缓解飞行疲劳遥制定疲劳缓解措施尧强化疲劳管理以及合理安排作息对减少飞行疲劳袁降低航空事故率至关重要遥咱揖参考文献铱方1暂林岭,张燕,民航飞行员心理疲劳咱[2向暂罗[J晓].利航,天飞医行学中与人医的学因工素程.,成2015都:(01研西)究南:74现-状78.与未来研究咱M交通大学出版社审3]暂,2012交通:65运-输67.部,大型飞机公共航空运输承咱建4定暂规则[S],2017.运人运行合格咱5暂Ma模焦[J昆].汽,李车增科勇技,王,成焘.形成驾驶疲劳的理论分析与系统humanJ袁YaoYJ袁Ma2002RM袁et(06):13al援Effects-15.ofsleepdeprivationonperformance[J]援Jposturalcontrol袁subjective咱雪6,暂王薛庆晓国琳.,IntMedRes袁2009袁37渊5冤院1311-1320.fatigueassessmentandpsychomotor疲王劳天自芳评,于量春表光的,赵信燕尧效,李度志评更价,何[J].跃中华国,杜中彩西凤医,李结合咱20097杂暂王志天,2008芳,(薛06)晓:550琳-.疲554.劳自评量表[J].中华中咱北8咱京暂王,24(03):348-349.医药杂志,中天医芳药,大薛学晓学琳报.疲劳自评量表的理论构建及其研制[J].学9暂袁翔,孙香梅.疲劳,2007驾驶(04检)测:221方法-223.研究进展[J].汽咱出10报暂,肖2012玮,,2苗(03丹)民:157.航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