
同一趟落地,職業機師比新手多掃 50 次儀表,每一眼快 0.4 秒。
機師的速度控制得比新手準,最常見的視線路線裡卻沒有速度帶。
土魯斯的一間實驗室裡,模擬機的座艙停在 2000 英尺高,土魯斯布拉尼亞克機場的 14R 跑道就在正前方。
受試者要把飛機手動帶下來,不能用自動駕駛。速度壓在 130 節,航向對準跑道,下降的快慢也要維持在規定的範圍內。整趟大約四分鐘。
這一趟他還要做另一件事。每隔 0.2 海里,把飛機到跑道頭的距離念出來。那個數字來自機場附近的無線電助航台,顯示在導航顯示器的一小塊區域裡,不看就念不出來。
座艙裡藏了五台攝影機,以每秒 60 次的頻率記錄他的眼睛轉到哪裡。
這是三趟落地裡最難的一趟。
機師眼睛看哪裡為什麼重要?NTSB 發現 84% 重大事故牽涉監控。
座艙裡的監控,指的是機師一直查看儀表,確認飛機照著預期在飛。
1994 年,負責調查美國交通事故的國家運輸安全委員會(NTSB)檢討一批美國的重大事故,其中 84% 牽涉到監控沒做好。飛行安全基金會(Flight Safety Foundation)後來檢視 188 件有監控問題的事故,發現失誤多半出在爬升、下降、進場、落地這幾個飛機狀態一直在變的階段。
2013 年,美國聯邦航空總署(FAA)要求航空公司把監控技能的訓練明確寫進課程。
監控要怎麼教,機師自己也想知道。一份叫 PARG 的研究調查了 931 名機師,多數人希望有人把座艙裡「標準」的視線巡邏路線講清楚。另一份調查裡,75% 的機師認為,知道每個飛行階段眼睛該怎麼看,監控會做得更好。法國失事調查局(BEA)也建議用眼動追蹤,細看組員的視線怎麼移動。
要講清楚標準路線,得先有人把老手的眼睛量成數字。
16 名 A320 機師與 16 名工程學生,在土魯斯飛同一台模擬機。
2021 年 2 月,土魯斯航太學校 ISAE-SUPAERO 的 Christophe Lounis、Vsevolod Peysakhovich 與 Mickaël Causse,在期刊《PLoS One》發表這份實驗。受試者 32 名,全是男性,分成兩組。
新手組 16 人,平均 25.7 歲,都是 ISAE-SUPAERO 的航太工程學生。他們懂高度表、速度表在講什麼,對怎麼操縱飛機也有概念,就是沒有真的飛過。
機師組 16 人,都是現役航線機師,平均 34 歲多。每個人至少飛過 1600 小時,平均 4300 多小時。他們全都飛過空中巴士 A320,實驗當時大約七成還在飛 A320,三成在飛波音 737。
模擬機叫 PEGASE,座艙仿照 A320,窗外景色涵蓋前方約 180 度,用側桿、兩支推力桿和方向舵踏板操縱。
每個人飛三趟同樣的落地。第一趟只要專心落地,第二趟每 0.5 海里念一次距離,第三趟改成每 0.2 海里。三趟的順序打亂,免得越飛越熟影響結果。
研究者把座艙劃成十個區域,再記錄眼睛停在哪一區、從哪一區跳到哪一區。其中五區在主飛行顯示器上,這是機師正前方最主要的螢幕:姿態儀顯示機頭仰俯和機翼傾斜,速度帶顯示空速,垂直速度帶顯示爬升或下降有多快,另外還有飛行模式指示器和航向帶。
另外五區是導航顯示器、導航顯示器上顯示距離的那一小塊、設定自動駕駛目標的飛行控制單元(FCU)、顯示引擎與系統狀態的 ECAM 螢幕,以及窗外。
A320 模擬機落地,新手的速度偏差約是機師的兩倍。
速度偏離目標的幅度,新手大約是機師的兩倍,下降速率的偏差也一樣。
航向兩組沒有差別。研究者的解釋是飛機一開始就幾乎正對跑道,航向本來就不太需要動。
念距離的任務也分得出高下。新手平均漏念 2.75 次,機師不到 1 次。間隔從 0.5 海里縮到 0.2 海里,新手漏得更多,機師沒有變。
職業機師的眼睛多看 50 次,每一眼快 0.4 秒。
同樣四分鐘的進場,機師的視線平均停了 188 次,比新手的 137.5 次多 50 次。機師每次停 1.1 秒,比新手的 1.51 秒短 0.4 秒。
眼動研究把這種組合歸為專家讀取資訊的優勢。老手看一眼就把要的數字取走,同樣的時間可以多巡好幾輪,對飛機狀態的掌握也更新得比較勤。
加上念距離的任務之後,兩組的每一眼都變短,次數都變多。
新手的視線集中在主飛行顯示器,機師分散到更多儀表。
把每一次「從哪一區跳到哪一區」都記下來,新手的跳動集中在主飛行顯示器那五區。機師的視線分散到更多儀表上。
差別大到電腦可以拿來認人。研究者把每個人的視線跳動紀錄交給一個分類程式,在只專心落地的那一趟,它分出誰是機師、誰是新手,準確率 91.7%。
研究者用兩個指標看視線序列。一個看下一眼會跳去哪裡有多難猜,機師比較難猜;另一個看序列裡重複的片段有多少,機師的比較少。
研究者還比了每一眼看多久、下一眼跳多遠。看得久、跳得近,代表注意力集中在一個點上。看得短、跳得遠,代表在顧整個環境。只專心落地時,兩組都偏向看得久、跳得近。加上念距離的任務,兩組都轉向看得短、跳得遠。念距離的間隔縮到最短時,新手回到看得久、跳得近的那一邊,機師仍在看得短、跳得遠的那一邊。研究者認為,任務加重之後,新手看的方式又變了一次,機師維持原本的策略。
PEGASE 模擬機加上念距離任務,機師原本的掃描路線還剩幾組?
研究者也數了最常出現的「三連看」,也就是視線連續落在哪三個區域。只專心落地時,新手最常見的是窗外、垂直速度帶、窗外。機師最常見的是窗外、ECAM、窗外。
加上念距離的任務,兩組最常見的三連看都變成窗外、距離顯示區、窗外。
如果只算三個區域都不重複的三連看,新手原本的這類組合,只有一組撐到每 0.5 海里念一次的那一趟,到了每 0.2 海里那一趟,一組都不剩。機師原本有四組,在每 0.5 海里那一趟還留著兩組。
A320 機師控制速度,靠的是眼角餘光嗎?
機師的速度控制得比新手準,最常見的視線路線裡卻沒有速度帶。
新手最常見的路線裡反而有它。新手出現最多次的五連看是窗外、速度帶、窗外、速度帶、窗外,機師的是窗外、垂直速度帶、姿態儀、窗外、姿態儀。
研究者的解釋是,機師可能靠周邊視覺,也就是眼角餘光。速度帶上的數字會跑,會動的東西不必直視也察覺得到。機師的眼睛停在姿態儀附近,速度的變化可能還是看得進來。
眼動儀只記錄眼睛轉向哪裡。人可以不移動眼睛,就把注意力放到旁邊的東西上,這部分眼動儀量不到。
這份 A320 模擬機實驗有哪些限制?
這份實驗比的是職業機師和完全沒飛過的人,兩邊差太遠,眼動的差異可能被放大。作者建議之後按飛行時數每 1000 小時分一級,看視覺策略怎麼一步一步長出來。
PEGASE 能模擬真實飛行,但不是全動模擬機,也就是整個座艙裝在可動平台上、會隨操作晃動傾斜的那種,跟真正的座艙還有距離。實驗只做了一種天氣。眼動儀的精度有限,兩個相鄰的區域容易判錯。
研究者主張把這幾項眼動數字放進飛行訓練。照這個做法,訓練時可以記錄學員一趟落地看了幾眼、每一眼停多久、視線有沒有黏在主飛行顯示器上,看這些數字有沒有往機師那一組靠近。
製作方式:初稿由 AI 依來源資料整理,Skyfaring 編輯校正後發布。
參考資料
- Lounis, Peysakhovich & Causse, Visual scanning strategies in the cockpit are modulated by pilots' expertise: A flight simulator study (PLoS One, 2021)
- Lounis, Peysakhovich & Causse, Visual scanning strategies in the cockpit are modulated by pilots' expertise: A flight simulator study (PLoS One, 2021)
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台灣航線全覽
民航局月報整理,每條台灣直飛航線一頁,列出所有航空公司的每週班次、座位與載客率,附 2009 年起的逐月歷史。
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