飞行员疲劳风险及管理

航空运输依然是最安全的交通方式，但我们不能因此沾沾自喜。我们一直在为提高航空安全纪录而不懈努力，这是我们对安全始终如一的承诺。通过疲劳风险管理可以在运营人的安全、生产率和成本之间取得实际可行的平衡，使运营人可以更加安全和高效地运行。

关于疲劳风险管理我们首先应该知道几个定义：

机组人员疲劳可定义为：因睡眠不足或长期处于觉醒状态、生理节律周期或工作负担（脑力和/或体力活动）等原因，导致的精神或体能下降的生理状态，它削弱机组的警觉性及安全操作飞机或者履行职责的能力。

疲劳是一种主要的人为因素风险，因为它在多方面影响机组人员的工作能力，进而影响到安全。

疲劳风险管理旨在确保飞行和客舱机组人员保持足够的警觉状态，使他们的操作达到令人满意的运行状态。

安全管理系统（SMS）和疲劳风险管理制度（FRMS）均依赖于一种“有效的安全报告文化”，即工作人员得到培训并被不断鼓励，要随时报告在运行环境中发现的任何风险。为了鼓励所有相关人员报告疲劳风险，运营人必须明确区分以下情况：

• 非故意的人为失误：这种情况可以被疲劳风险管理制度承认和处理；
• 蓄意违反相关规定和既有程序：这种情况运营人应当设立独立于疲劳风险管理制度之外的程序，处理这种行为。

过去用于管理机组人员疲劳情况的监管方法，一直是规定每天、每月和每年飞行和执勤时间的上限，同时要求在某个执勤时段之内或在不同执勤时段之间确保最短休息时间。

这种限制工作时间的方法有着很长历史，可以追溯到工业革命时期。

20世纪早期，该方法首先以一系列规章的形式进入交通运输行业，用以限制铁路、公路以及航空运行活动的工作时间。

该方法反映了人们早期的一些理解，即长时间不间断工作将会导致疲劳（现被称为“负有任务的时间”疲劳），而从工作需求中恢复过来并兼顾生活中的非工作领域，同样需要足够的时间。

规定飞行和工作时间限制体现的是某种简单化的安全观——处于限制之内就会安全，而超出限制就会处于危险之中。

这种逻辑表现了单一化的防御策略，尽管对于某些类型的运行已经足够有效，但是这种“以一概全”的方式，并未顾及运行活动和机组人员之间的不同情况。

到了20世纪下半叶，随着科学证据开始积累，除了工作时间之外的许多其他导致疲劳的因素逐渐受到关注。其中一些最为重要的新型理解包括：

• 充足睡眠（而非仅仅休息）对于恢复和苏醒后维持各项机能至关重要；
• 日常节律促使人们完成脑力和体力劳动并且入睡，这是受大脑人体生物钟的日常循环驱动的。

这些新发现与航空业密切相关，因为只有航空业的运行既有7*24、又有跨时区的特点。

缓解机组人员疲劳便需要减少对于醒后活动的投入和/或改善睡眠。两门科学对此起到核心作用——睡眠学与生理节律正是本文的介绍重点。

1.睡眠学——尤其是睡眠不足的影响（仅一夜或持续多夜）以及如何从中恢复；

2.生理节律——对于由人体生物钟每天周期驱动的固有规律的研究。其中包括：

a) 有关疲劳和困倦的主观感受的规律；

b) 有关履行精神和体力劳动能力的规律，这将影响达到理想程度体能所需付出努力的程度；

c) 有关睡眠倾向的规律（即入睡和维持睡眠状态的能力），这将影响到恢复情况。

睡眠学

现在很多人都认为,在工作繁忙时可以通过适当减少睡眠来为醒后活动争取更多时间。但是睡眠学极为明确地说明了睡眠不是一种可交易的商品。

睡眠时大脑在做什么

现有多种方法可用来了解睡眠时的大脑活动，既可以通过回忆梦境也可以使用高级医疗成像技术。当前最为普遍的研究方法名为“多导睡眠图”。利用“多导睡眠图”可能监测到两种截然不同的睡眠状态。

• 非快速眼动睡眠

同清醒时的大脑活动相比，从非快速眼动睡眠中醒来的人们一般无法回忆起太多的大脑活动，但其身体仍有可能按照大脑的指示做出反应。

非快速眼动睡眠通常分为以下四个阶段：

    第一、二阶段代表轻度睡眠（此刻唤醒某人比较容易）；

    第三、四阶段代表深度睡眠“慢波睡眠”（此刻唤醒某人相当困难）。

操作提示：

在运行层面上，慢波睡眠可能非常重要，因为人体在被突然唤醒的情况下可能无法立刻从慢波睡眠状态中恢复过来。受到控制的小憩以及飞行中的睡眠展示出诸多益处。建议将驾驶舱小憩允许时间控制在40分钟之内。鉴于入睡所需耗费的时间，40分钟相对较短，多数人无法在此期间进入慢波睡眠状态。

• 快速眼动睡眠

在快速眼动睡眠（REM睡眠）状态下，大脑活动与在清醒状态下的大脑活动类似。从快速眼动睡眠中醒过来的人通常能够清晰地回忆起梦境。同时，身体无法对从大脑传来的信号做出反应。

• 非快速眼动/快速眼动周期

在一个正常的睡眠之夜，非快速眼动和快速眼动睡眠以持续大约90分钟的周期交互更替。

睡眠质量问题

睡眠质量有赖于经历不受干扰的非快速眼动/快速眼动周期（事实证明两种睡眠均不可或缺，而且同等重要）。非快速眼动/快速眼动周期被唤醒而打断的次数越多，而又并未真正醒来，则这样的睡眠对于睡眠者次日的感觉和工作的恢复价值越低。

▽操作提示

尽量减少睡眠受到干扰的缓解策略

不受干扰的非快速眼动/快速眼动周期是保持高质量睡眠的关键所在，所以运营人应当制定相应程序，最大程度地降低机组人员睡眠受干扰的可能。休息期内应当划出明确的时间区块（睡眠时间），若非出现紧急状况，在该期间内不得与机组人员联系。飞行机组人员及所有其他相关人员都须明了这些受到保护的睡眠时间。

例如，不应在休息期内打来机组排班人员电话，因其干扰性极强。运营人还应制定相关程序保护机组人员在临时和小憩设施内的睡眠。比如，如果休息期出现在白天而且要在一家临时旅馆度过，则运营人应与旅馆方面接洽，严格限制他人（如仅限机组人员，不许儿童）进入机组人员休息的客房区域，同时叮嘱酒店员工维持必要的安静时间（如不进行维护或日常清洁工作）。

• 飞行中睡眠质量

机组人员在机上休息设施的睡眠会比在地面上的睡眠更轻和更零碎。不过，充分的证据表明，飞行中的睡眠或小憩能够提高醒后警觉程度和反应速度，因此不失为疲劳风险管理中的一种极具价值的缓解策略。

颇为有趣的是，在等同于巡航高度时座舱压力的压力舱内进行的睡眠研究显示，飞行中的睡眠更轻更零碎并非因为飞行高度（座舱高度）。在询问机组人员何种原因打扰了他们的机上睡眠时，得到的最多的答案包括：无规则的噪音、思维、不感觉疲劳、颠簸、飞行环境噪音、寝具不当、湿度过低和如厕等。

• 睡眠紊乱

睡眠质量还会受到多种睡眠紊乱的干扰，即使睡眠者花费足够时间试图入睡，但仍无法获得恢复性睡眠。睡眠紊乱给机组人员带来某种特殊的风险，因为他们的睡眠通常具有严格的时间限制。

睡眠不足的后果

即便是对拥有高质量睡眠的人来说，他们获得的睡眠时间对其恢复醒后行事能力依然非常重要。每晚睡眠减少一或两个小时（称为“睡眠限制”）所带来的后果很重要，包括：

1. 限制睡眠产生的影响将会逐夜累积，日复一日逐渐使人变得愈发丧失警觉和行事能力。

2. 每晚所给予的睡眠时间越短，其警觉状态和绩效表现就下降得越快。

3. 睡眠压力会随睡眠限制持续天数的增加而增加，并在最终形成无法抵挡之势，随后人便开始陷入无法自制的短时睡眠状态，即“微睡眠”。在微睡眠期间，大脑将停止处理视觉信息和声音。

4. 在睡眠限制后完全恢复醒后行事能力所需时间可能多于两个晚上的恢复性睡眠。

5. 在严重睡眠限制的头几天（比如，每晚3个小时睡眠），人们将会发现他们逐渐变得愈发困倦。

总的来说，诸如决策和交流等更为复杂的脑力劳动与相对简单的其它劳动相比，受到睡眠不足的影响似乎更大。缺乏睡眠者变胖以及患上Ⅱ型糖尿病和心血管疾病的风险更高。对于是习惯性睡眠缺乏导致了这些疾病，还是只是与这些疾病相关联，目前尚有争议。

此外，飞行机组人员作为一个群体，相对于普通人群来说也显得更健康。无论如何，可以明确的一点是，良好健康状况不仅有赖于合理饮食和定期锻炼，同时还需要获得足够和正常的睡眠。睡眠绝对不是一种可交易性的商品。

▽操作提示

处理睡眠限制的缓解方法

睡眠限制广泛存在于各类飞行之中。因其影响是累积性的，所以航班计划安排必须留出定期恢复的机会。通常的建议恢复时间为至少连续两个无限制睡眠的夜晚（航班计划表需要周期性地留出至少连续两天的无限制睡眠时间，以使机组人员摆脱睡眠不足的影响。这与48小时休息不尽相同。

比如，如果从凌晨2：00开始48小时休息，则它留给人的无限制睡眠时间只有一晚。而另一种，如果从晚上21：00开始40小时休息，则其能够使绝大多数人享受两个无限制睡眠的夜晚。

如果机组人员的人体生物钟还未适应当地时区，则其还需要额外的夜晚才能得以恢复。但最近一些有关睡眠限制的实验室研究显示，这可能不足以使机组人员恢复到其最佳行事能力水平。已有证据显示，受到睡眠限制影响的大脑可能会长时间（数天至数周）稳定在较低的行动能力水平上。

生理节律

夜间睡眠不只是一种社会习俗，而是人体生物钟在人脑中的程序。这种生物钟是长久以来人类为了适应我们这个以24小时为自转周期的星球上的生活而形成的。人体生物钟的特征之一就是其光敏感性。人体生物钟的光敏感性使其能够维持与昼/夜循环同步。然而，正是这种光敏感性也给机组人员带来诸多问题，因为他们必须按照与昼/夜循环不同步的节奏睡眠（如在实施国内夜间货运任务时），或不得不跨越时区并经历昼/夜循环的突然转换。

• 生理节律范例

人类功能（身体或脑力）的几乎每个方面都受生理节律的影响。绝大部分可测量的生理节律均受人体生物钟的驱动，比如核心体温节律或自测疲劳等，但生理节律并非生物钟控制机制的组成部分。

• 人体生物钟与睡眠

人体生物钟以多种方式影响睡眠，它与促进警觉度的大脑中枢、促进睡眠的反向中枢以及控制快速眼动睡眠的系统都有关系。

• 倒班

从生理学角度来看，倒班可被定义为任何需要机组人员在按人体生物钟本应正常睡眠的时段内保持清醒的工作模式。人体生物钟周期的最佳睡眠时间错位越多，则机组人员获得充足的睡眠就会变得愈困难（即其经受睡眠限制的可能性越大）。

比如，实施国内夜间货运飞行的机组人员通常在人体生物钟多数最佳睡眠时段内都在工作。因为人体生物钟已被“锁定”为昼/夜周期，而不会反其道而行之，所以机组人员在夜航的那个白天睡觉是有困难的。

▽操作提示

夜班缓解策略

夜班迫使机组人员的睡眠时间晚于人体生物钟周期中的正常时间。这意味着他们在被人体生物钟唤醒之前的睡眠时间极其有限。因此，他们需要在下班之后尽快睡觉。

尽早下班可使机组人员在人体生物钟使其难以维持睡眠状态之前获得更多早间睡眠时间。

飞行前的短睡有助于维持警觉状态和整晚的工作表现。

飞行期间的小憩（如当飞机在地面装卸操作期间）也有助于维持警觉状态和整晚的工作表现。短睡时间应当控制在40-45分钟之间，同时还要预留另外的10-15分钟，以确保睡眠惯性（如有）得以消除。

在某些运行活动中，可以安排出更长的睡眠时间，比如在装卸货物期间或连续工作过夜期内。

在离开飞机的地方提供一个睡眠用的房间和受到保护的时间段，可以提高机组人员的睡眠质量。同样，这里也需要预留出10-15分钟的时间，以确保睡眠惯性（如有）得以消除。

• 飞行时差

跨时区飞行会使人体生物钟经历昼/夜周期的突然转换。因其对光和社会时间暗示（程度稍小）的敏感性，人体生物钟最终会适应新时区。在新时区适应期间，一些常见的时差症状包括，渴望在与当地常规不符的时间食宿，出现消化问题，精神和体能欠佳以及情绪变化等。远程和超远程机组人员与那些准备在目的地停留足够长的时间以完全适应当地时间的乘客情况不同。

通常来说，机组人员在每个目的地的中转停留时间仅有1-2天，之后就会安排他们飞返程航班，或在目的地区域飞加班，随后再飞回程航班，返回他们的始发城市。这意味着人体生物钟无法获得足够时间来适应任何目的地时区。另外，漫长的工作日加上1-2天的中转停留时间形成了一个有违24小时常规的工作/休息周期，因此人体生物钟无法适应这种工作/休息周期。

远程和超远程飞行的机组人员几乎无法在任何目的地时区停留足够时间来适应当地时间，这便会对其在异地的睡眠有所影响。

通常，机组人员会将睡眠分割开来，其中一个睡眠期是在当地晚间，另一个睡眠期则按照其居住地时区的晚间。这样将使人体生物钟的睡眠时段出现部分重叠。影响异地睡眠的另一个因素是，远程飞行工作期间通常伴随着漫长的清醒期，对于那些无法享受机上睡眠的非扩编机组尤其如此。

在这些漫长的清醒期内，睡眠压力将逐渐积聚，导致机组人员在抵达目的地的中途经停地酒店后十分渴望睡眠，至少是短时间睡眠。比如，在进行跨越多时区的东向夜航之后通常便会如此。在当天下午抵达之后立即开始短时睡眠，然后再在当地晚间享受主要睡眠期。

疲劳风险管理制度科学要点总结

• 有关睡眠的关键事实

睡眠对于疲劳恢复至关重要。其中有关睡眠的两个方面非常重要——睡眠时间和睡眠质量。

• 睡眠时间

睡眠限制在飞机工作中比较常见。

睡眠不足将会导致：感觉困倦、难以保持警觉状态、易怒、反应迟缓、协调能力较差、思维缓慢、抓小失大（丧失情景意识）、缺少创造力和解决问题的方法、记忆力衰退（学习能力受损）。

• 睡眠限制的影响

▫ 疲劳累积速度与睡眠不足的程度相关（每天睡眠越少=疲劳积累越快）；

▫ 睡眠压力最终将变得无法控制，进而导致非故意性睡眠（微睡眠或无意识短时睡眠）。

▫ 丢失的睡眠无法按照一小时对一小时的方式逐一恢复。

▫ 数晚限制睡眠产生的累积影响需要至少连续两个无限制睡眠的夜晚才能得以恢复。无限制睡眠是指在感到困倦时自由入睡然后自然醒来，使得睡眠正好处在人体生物钟周期的合理时段。在某些情况下，这种恢复期可被纳入航班计划安排（比如设定较短的白天工作时间）。

▫ 短时睡眠可以暂时缓解睡眠不足症状。这是一种极具价值的个人缓解策略，比如在夜班或远程飞行之前。

▫ 美国航天局的一项驾驶舱小憩研究显示，如果机组人员可在其驾驶舱座位上享受40分钟的短时睡眠，则其在非延程性远程飞行（8-9个小时）末期的警觉状态可以得到明显改善。

• 睡眠质量

高质量睡眠包括经历两种不同形式的睡眠-快速眼动睡眠（REM sleep）和非快速眼动睡眠（non-REM sleep）的正常周期。一个完整的非快速眼动/快速眼动周期约耗时90分钟。

如果睡眠因多次被唤醒而呈片断化或因被扰醒而进入较轻阶段，则非快速眼动/快速眼动周期将被打乱，其恢复作用将无法与持续睡眠相比。

机上休息室的睡眠比在酒店或家中睡眠更轻或更容易被多次打断。这一点似乎并不是因为飞行高度影响导致。驾驶舱内短时睡眠和在机上机组人员休息室睡眠，它们的深层非眼动睡眠（又称慢波睡眠）的成分都比较少，因此机上睡眠后出现睡眠惯性的可能性也比实验室研究预测的小。

• 有关人体生物钟的关键事实

人体生物钟是大脑内的一个起搏器，它对通过眼睛的一种特殊输入路径获得的光（有别于视觉）具有敏感性。

人体生物钟产生固有的“生物学意义上的一天”，比大多数人经历的24小时稍长。光敏感性使其能够与24小时昼/夜周期保持同步。

人类功能（脑力或体力）的几乎每个方面都受人体生物钟日常周期的影响。

每天核心体温的最低值正好出现在人体生物钟中人们感到最为困倦而且完成脑力和体力工作的能力最弱的时间段内。有时这被称作生理节律低谷（WOCL），它是一个高风险时段，极易出现与疲劳有关的失误。

• 倒班

倒班可被定义为任何需要机组人员在按人体生物钟本应正常睡眠的时段内保持清醒的执勤模式。

人体生物钟“锁定”24小时昼/夜周期的能力使其无法适应除了夜间睡眠以外的其他形式睡眠。

人体生物钟无法完全适应变化了的睡眠/清醒模式将会主要导致两种后果：

▫ 同机组人员通常睡眠时间部分重叠的工作时间（尤其是整夜运行）趋向于导致睡眠限制；

▫ 在生理节律低谷期间保持工作状态的机组人员将会感觉困倦，但又不得不付出更多努力确保维持其工作状态。

人体生物钟周期中最佳睡眠时段被剥夺的越多，机组人员获得足够睡眠就会愈发困难。在航班计划安排上，设定恢复性休息的周期时 （至少连续两个无限制睡眠夜晚）需要考虑睡眠负债积累等级。

• 飞行时差

跨时区飞行会使人体生物钟经历昼/夜周期的突然转换。因其对光和社会时间暗示（程度稍小）的敏感性，人体生物钟最终将会适应新时区。

具体适应速度取决于跨越时区的数量、飞行方向（向西飞行之后更快）以及人体生物钟受新时区24小时周期暗示影响的程度（户外灯光以及在当地时间的睡眠和饮食等）。24-48小时的中转停留期不足以使人体生物钟适应当地时间。

不同类型远程飞行以不同方式对人体生物钟产生影响：

▫ 连续往返跨时区飞行而且在长时间内未返回定居地时区将导致人体生物钟的内部周期出现偏差，因此在返回其居住地所在时区后还需另外数天重新适应当地时间。

▫ 连续往返跨时区飞行但在每隔一次中转停留之后即返回居住地时区，这样似乎可使人体生物钟与居住地时区保持同步。

▫ 对于需在目的地地区长期停留的飞行，比如在远程飞回居住地之前从事了连续数天时区变化极小的飞行时，人体生物钟便开始适应目的地时区。这样可以改善中转停留期内的睡眠。而在返回居住地时区后则需另外数天重新适应当地时间。

在远程中转停留期间，睡眠受到生理程序之间博弈（恒定睡眠驱动力和人体生物钟）以及倾向于选择在当地夜间睡眠的影响。

针对特定线路提供的人性化的疲劳缓解策略建议对于相关机组人员的培训可能非常有用。

24小时内要有多长时间睡眠才算足够？

这个常见问题通常是为了获得一个有关机组人员所需最短睡眠时间或需被安排的最短休息时间的“魔力数字”。而从睡眠学的角度来看，答案是“其取决于包括个人差异在内的多种因素”。

其中一些决定因素包括：

▫ 近期睡眠经历——相对于已有睡眠负债累积的机组人员来说，出发前休息良好的机组人员在睡眠限制期内面临的疲劳风险相对更小；

▫ 机组人员获得充分休息所需的睡眠时间（机组人员之间存在差异）；

▫ 机组人员在睡眠限制期内能否获得高质量睡眠（比如，是在家中、机上机组人员休息室内还是在中途经停地酒店内睡觉？相应睡眠时间正好处在人体生物钟的合理时段吗？）；

▫ 是否因为机组人员事先需要保持长时间的清醒状态而使睡眠时间缩短（增强睡眠期之前的恒定睡眠压力以及睡眠期前的微睡眠风险）；

▫ 是否因为机组人员醒后需要保持长时间的清醒状态而使睡眠时间缩短（增强下个睡眠期之前的恒定睡眠压力以及睡眠期前的微睡眠风险）；

▫ 机组人员是否要在人体生物钟睡眠驱动力已经有所增强的时段内坚持工作（人体生物钟适应当地时间时，多为凌晨和下午三点左右）；

▫ 机组人员在限制睡眠期后所承担工作的危险程度；

▫ 当该机组人员因睡眠限制而受疲劳严重影响时，是否存在其他防御性策略用来处理安全风险；

▫ 何时才能从限制睡眠影响中有恢复过来的机会？（比如，这是一系列限制睡眠期中的首个睡眠期，还是随后会有两晚可以获得无限制的恢复性睡眠呢？）

从安全角度来看，没有任何单一答案或者防御性策略可以百分之百地做到高枕无忧。（同样，追求简单化也是那些为机组人员疲劳界定“安全门槛”的生物数学模型的风险所在。传统的时间限制方法认为，只要运行活动预计还处在某个门槛以下，就在安全范围之内；而超过这个门槛就脱离了安全范围。）

在疲劳风险管理制度中，安全性是来自由数据驱动的、类似安全风险管理的多层次防御系统，而不是依赖于简单化的门槛设定。疲劳风险管理制度的答案是——衡量机组人员的疲劳水平，实施风险评估，然后采取所需的控制和缓解措施。