论文总字数：17789字

摘 要

21世纪海洋再次成为学者关注的焦点，而海洋安全则是不可忽视的重要因素。发展海洋，船舶是重要研究对象。如今船舶朝大型化、快速化发展，船舶的安全也越来越重要。在大多数海上交通事故中，疲劳是事故的主要原因，所以有必要对工作量产生的疲劳和人为因素进行量化，以得到直观的数据。

本实验设计，首先进行工作量化方法和人为因素量化方法的选取，然后探究不同工作量对人为因素事故的影响。

在工作量量化研究中，分别采用客观生理测量与主观心理测量。生理量化选用以下两种方法，对疲劳进行测量，一种是精神疲劳测量的“金标准”脑电仪，另一种是对肌肉疲劳测量的肌电仪。主观方面采用斯坦福嗜睡量表和NASA-TLX任务负荷量表，分别量化主观疲劳和对疲劳产生影响的工作任务难易程度。

人为因素在反应时间和记忆两方面测量。反应时间使用按键反应时间，采取秒为时间单位来衡量人为因素；记忆采取n-back方式，使用记忆错误率（错误次数占总测量次数的百分比）来衡量人为因素。

工作量与人为因素量化后，使用时间变量进行对照，在相同时间内，得出不同工作量与人为因素的关系。

关键字：工作量量化，人为因素量化，生理测量，心理测量

Abstract

In the 21st century, the ocean has once again become the focus of attention of scholars, and maritime security is an important factor that can not be ignored. In order to develop the ocean, the ship is an important research object. Now the ship toward large-scale, rapid development, the ship's safety is more and more important. In most marine traffic accidents, fatigue is the main cause of accidents, so it is necessary to quantify the fatigue and human factors caused by the workload in order to get intuitive data.

The experimental design, first of all, the quantitative methods of work and human factors selection, and then explore the impact of different workload on human factors accident.

In the Quantitative Study of workload, objective physiological measurement and subjective psychological measurement were used. The physiological quantification chooses the following two methods to measure fatigue, one is the "gold standard" EEG for measuring mental fatigue, the other is the EMG for measuring muscle fatigue. On the subjective side, Stanford sleepiness scale and NASA-TLX task load scale were used to quantify the degree of subjective fatigue and the degree of task difficulty.

Human factors were measured in Reaction time and memory. Reaction Time was measured in seconds using key-press reaction time, and memory was n-back, using memory error rate (the percentage of errors in the total number of measurements) to measure human factors.

After quantifying the workload and human factors, we use the time variable to compare, in the same time, get the relationship between different workload and human factors.

Keywords: Workload Quantification；human factors quantification；physiological measurement； psychological measurement

目录

第一章 绪论（含国内外的研究现状分析） 7

1.1研究背景 7

1.2研究目的及意义 7

1.3研究现状 7

1.3.1船上工作量研究现状 7

1.3.2人为因素研究现状 8

1.4研究（设计）的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施 8

1.4.1基本内容 8

1.4.2研究方法 9

1.4.3研究目标 9

1.4.4技术方案 9

第二章 船上工作量量化方法 10

2.1生理测量 10

2.1.1脑电波的疲劳量化 10

2.1.2肌电疲劳量化 11

2.2主观测量 13

2.2.1任务负荷、嗜睡主观评价方法 13

第三章 不同工作量下人为因素量化方法 16

3.1人为因素的特点 16

3.2不同工作量下记忆的测量 16

3.2.1 n-back介绍 16

3.2.2n-back操作方法 16

3.3不同工作量负荷下反应时间的测量 17

3.3.1反应时间测量方式 17

3.3.2反应时间测量操作方法 17

第四章实验安排 19

4.1实验地点的选取 19

4.2被试人员选取 19

4.3实验注意事项 19

4.4实验实施 20

第五章数据处理 21

5.1分数赋值 21

5.2各测量占工作量的权重与工作量的量化结果 22

5.3工作量与人为因素的关系 22

第六章总结与展望 23

6.1工作总结 23

6.2工作展望 23

参考文献 24

致谢 26

第一章 绪论（含国内外的研究现状分析）

1.1研究背景

海洋战略在21世纪再度成为国内外学者研究的重点^[1]，建设海洋强国已成为21世纪中国面临的时代命题。在党的十九大报告中，党和政府明确提出交通强国的发展目标，在报告中明确阐述交通运输在国民经济发展中是第一位，是经济发展的底层架构，对于未来的经济发展奠定了一定的基础，可以更好地服务人民^[2]-[3]。水路运输承担了中国外贸货运量的90%以上的与国外货物贸易量，是实施“海上强国”、“一带一路”、“运输强国”等重要国家战略的保证^[4]。根据资料统计，2016之前近四年的一般及以上的水上交通事故发生次数多达一千多件，，死亡失踪多达一千二百多人，沉船六百多艘，造成数十亿计的经济损失,国际海事组织海事人为因素调查表明，近80%的海上交通事故是由于长时间工作的劳累而引起的，美国海岸警卫队依据本系统的资料，调查研究了三百件海上交通事故，得出某些重大事故与驾驶员疲劳有直接的关系，由此而造成近三分之一的人身伤亡 ^[5]。

1.2研究目的及意义

水域内的安全形势虽然较之前有所缓解，但随着船舶的大型化、快速化，并且由此造成的损失比之前会更加严重，如大型非油运船舶的载油量很大，会造成严重的环境污染。船舶碰撞风险系数不断增加，事故造成的损失也在不断增加，对社会的影响甚至更糟^[6]。虽然航运界对于人为因素所导致的事故有了较为深刻的分析，且在国际公约、国际法律层面有了较为明确的规定，在船员教育以及船舶管理人员进行文化意识和思想文化进行渗透，降低因人为因素而造成的海上交通事故，但是这些人为因素的结论大都来事故案例分析，缺乏实验数据的有力证明，在大数据时代，迫切需要大量数据来支撑分析的结论。本实验根据当前工作量和人为因素研究现状为基础，将研究不同工作量对于人为失误的影响，得出量化后的结果，工作量对人为因素的影响也更具说服力。

1.3研究现状

1.3.1船上工作量研究现状

船上工作量对于疲劳等影响安全的问题下，武汉理工大学徐周华从船员疲劳产生因素入手，分析了疲劳产生原因，提出了消除疲劳的措施^[7]。上海海事大学张锦朋在船员疲劳的基础特征之上，详细分析了船员疲劳的产生因素和工作负荷下疲劳的动态变化过程，提出了解决船员疲劳问题的措施^[8]。重庆交通大学尹朝忠结合国际公约和IMO指南，分析了船长在船舶航行过程中应该如何遵循国际公约，如何采取措施防止船员因过度工作而疲劳值班、疲劳操作，减少人为失误对安全的影响^[9]。

1.3.2人为因素研究现状

人为因素的研究始于上世纪三十年代，由美国科学家海因里希最先提出，他指出人为因素是引发事故的最大根源，该项概念的提出最先运用到当时的航空领域，后来的学者又将其研究方法运用到核能、铁路、公路等人为因素的事故占比较大的领域，直到上世纪八十年代才运用到航运的船舶驾驶等领域^[10]。

以往研究者对于航运界的海上交通安全，主要集中在船舶本身以及配套设备等相关技术进行科研攻关，因而航运公司与船员均希望提高船舶在海上的安全性^[11]，但国内外调查发现人为造成的失误越发频繁，其引起的负面影响对于公众可接受来说较之非人为因素的影响更大^[12]。所以对于交通事故的论点逐渐由船舶及其设备转向人。

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