地鐵車站行車人員作業前后心理疲勞及認知能力變化研究

張婉如，方鋮，劉志鋼，朱琳

(上海工程技術大學 城市軌道交通學院，201620 上海)

1 引言

心理疲勞(Burnout)是指長時間、緊張、單調的工作，導致心身紊亂，出現的心理疲乏感和心理耗竭感[1]。心理疲勞使工作績效降低，導致失誤或差錯，甚至威脅到人的生命[2]，在前人的研究中，李航天等人[3]研究發現連續行車駕駛員精神壓力與體力負荷都會增大,出現疲勞累積效應。李鵬杰等研究心率變異性指標(HRV)用于腦力符合評價的可行性，并對其在手控交會對接腦力負荷評價中的應用進行分析討論，結果表明HRV指標可以用于腦力負荷評價[4]。低頻與高頻的比值(LF/HF)為HRV的主要指標，朱昭紅等表示心理疲勞對HRV的影響表現為LF/HF升高，交感神經激活增加而副交感神經激活減弱，行為績效降低[5]。認知能力是指接收、加工、儲存和應用信息的能力。它是人們成功地完成活動最重要的心理條件[6]。德魯·道森和凱瑟琳·里德(Drew Dawson & Kathryn Reid，Dawson D & Reid K，)指出反應時間、持續注意、眼手協調等能力的測試是度量疲勞的敏感方法[7]，城市軌道交通車站行車作業的工作屬于認知型工作，其工作過程可以理解為信息加工過程，車站行車作業人員完成任務需要具備的能力中，最基本的就是持續性注意力、決斷力以及反應力。吳穎超等人[8]探討維也納心理測試系統(VTS)在飛行員心理選拔中的應用價值，結果表明用VTS篩選飛行員心理品質方便快捷，信效度較高。故本文選擇綜合壓力、LF/HF以及交感/副交感反映被試者的心理疲勞狀態，選擇持續性注意力、反應力及決斷力反映工作者的認知狀態，探究日常生產作業前后被試者心理疲勞及認知能力的變化情況，并根據研究結果提出保持良好認知狀態及降低精神疲勞的建議。

2 對象與方法

2.1 被試

本次實驗的被試為一名身體狀況良好的常日班成年男性。該被試工作日八點上班、二十點下班，每日完成的工作量大致相同。

2.2 實驗設備

2.2.1 維也納測試系統

維也納測試系統是一款成熟且廣泛應用的心理測試系統。擁有138個量表80多項測試項目，涉及智力測驗、一般能力測驗、特殊能力測驗、人格結構測驗、交通心理測驗等多領域心理測驗模塊，如下圖1所示。

圖1 維也納測試系統

根據車站行車人員的工作性質，對車站行車人員基本認知能力進行測試。對應VTS中3個測評項目，其中持續性注意力包含4個測評指標，正確和錯誤反應的次數表明反應的準確性。“正確總數”少或“錯誤總數”多，表明弱集中，低度動機或者缺乏對任務的理解。決斷力測試用于測定壓力下的反應耐受能力，通過“正確反應數”呈現受試者在受到簡單刺激的情況下做出正確反應的能力；若錯誤次數較多，“錯誤反應數”表明受試者在壓力環境下長期集中注意能力較差；受試者在刺激信號出現時，長時間沒有做出相應的反應，“遺漏反應數”表明受試者的持久注意能力較差，或者沒有重視本項測試，注意力較為分散。反應力測試項目考察反應能力和處理能力，“平均反應時間”表明受試者接收到相應刺激信號后做出反應所用的時間，體現了受試者反應力的快慢；“平均運動時間”表明被試者對相應刺激信號出現到處理刺激運動所用的時間，體現了受試者的處理能力。將三個項目中九個指標所評定的能力維度整合，如下表1所示。

表1 基于VTS的職業心理技能測評指標

2.2.2 MAX PULSE精神壓力分析儀

MAX PULSE能夠進行準確的心率變異性測試以及精神壓力分析，通過時域分析中的平均心率、心率變化的程度，以及頻率領域分析中的TP、LF等參數進行分析，反應身體上疲勞程度以及精神情緒上疲勞程度，如下圖2所示。

圖2 MAX PULSE精神壓力分析儀

2.3 實驗流程設計

被試需在每天早晨通勤之前到達實驗室，保證充足睡眠，并不飲酒，不吃藥，不喝咖啡和茶等。實驗前1 h，禁止抽煙以及做劇烈運動。實驗中要求被試及其他工作人員保持安靜，所有人員手機關機。實驗要求被試者在通勤過程中選擇固定的地鐵交通方式，保證通勤時間無較大差別，同時被試每天完成的工作量應盡量保持相同。

被試分別進行MAX PULSE和維也納系統測試，其中維也納測試系統中的測試項目包含持續性注意力測試、決斷力測試以及反應力測試。下班后，乘坐地鐵時全程保持站立，中間無休息時間，直接返回實驗室，重復早晨的測試過程，具體如下圖3所示。

圖3 實驗流程圖

2.4 數據分析

使用SPSS 24.0對數據進行統計分析，包括正態性檢驗、相關性分析。

3 結果

分析結果顯示，正常生產作業后被試的心理疲勞水平上升,其心率變異性頻域中的低頻成分呈現緩慢上升的趨勢；精神壓力水平逐漸提高，副交感神經系統的活動性被逐步抑制[9]。持續性注意力中正確總數、錯誤總數無明顯變化，表明被試在短時間內處理簡單任務的能力、對任務的理解和對注意力的損傷無明顯影響，但正確反應平均時間及錯誤反應平均時間均有所增加，驗證了被試在正常生產作業后長時間注意集中并作出反應的能力下降；決斷力中遺漏反應數和錯誤反應數普遍增大，表明在壓力環境長期保持并集中注意力的能力下降；反應力中平均反應時間及平均運動時間普遍增加，實驗所得數據的分布規律符合前人的研究，驗證了數據的有效性[6]。

3.1 心理疲勞變化

工作后MP結論：

(1)本文中實驗共8天，每天早晚2次測試，共16組數據。被試日常生產作業后的壓力變化情況如圖4所示，精神壓力及身體壓力普遍升高，綜合壓力相應增大，抗壓能力下降。其中第12組數據，被試的壓力狀況變化顯著。

圖4 壓力變化情況

(2)相關研究表明，LF/HF值與心理疲勞值呈現極其顯著的正相關關系[10]，交感和副交感兩個系統之間此消彼長的關系，可以作為個體心理疲勞狀態的指標[11]。如圖5所示，LF/HF值、交感/副交感值均表明被試在生產作業后心理疲勞的增加，且兩者變化趨勢相同，驗證了本實驗測得的心理疲勞增加的有效性。

圖5 LF/HF、交感/副交感趨勢圖

3.2 認知能力變化

工作后VTS結論

(1)將本實驗中八天數據進行對比分析，持續性注意力中有四個指標，其中第四天的上午、第五天全天、第七天全天，錯誤總數均為零，相應的錯誤反應平均時間也為零。如圖6所示，隨著疲勞的增加，被試的持續性注意力指標中的正確總數、錯誤總數無明顯變化，猜測因正常生產作業中存在合理的休息時間，所以生產作業后的疲勞變化對被試在短時間內處理簡單任務、對任務的理解和對注意力的損傷的能力沒有明顯影響，但圖7中正確反應平均時間及錯誤反應平均時間普遍升高，表明被試在正常生產作業后長時間注意集中并作出反應的能力下降。

圖6 正確總數、錯誤總數對比圖

圖7 正確反應平均時間、錯誤反應平均時間對比圖

(2)適當的勞動會促進受試者的精神狀態[12]，從交感/副交感值可以看出，晚上交感神經較活躍，被試晚上相對興奮，如圖8所示，決斷力中的正確反應數普遍增大，且增加趨勢與LF/HF值的變化趨勢相同，表明被試在受到簡單刺激后做出正確反應的能力有所增加；但遺漏反應數和錯誤反應數也普遍增大，表明在壓力環境長期保持并集中注意力的能力下降。

圖8 正確反應數與LF/HF值趨勢圖、遺漏反應數與錯誤反應數對比圖

(3)正常生產作業后，被試的反應力也受到了影響，如圖9所示，平均反應時間與平均運動時間普遍增加，表明被試的反應能力與處理能力減弱。

圖9 平均反應時間、平均運動時間對比圖

3.3 心理疲勞與認知變化關系

為了分析被試者的心理疲勞與認知能力之間作用機制，對MP和VTS各指標的數據進行正態檢驗，發現40%以上的指標數據不符合正態分布，所以本文通過Spearman相關系數分析了主要研究變量間的相關性，結果如表2所示。

表2 各種指標之間相關性

心理疲勞的指標中，平均心率與LF/HF值(r=0.692，P<0.01)、交感/副交感值(r=0.744，P<0.01)之間顯著正相關，綜合壓力、身體壓力、精神壓力、抗壓能力均與LF/HF值、交感/副交感值顯著相關，且LF/HF值與交感/副交感值也顯著相關，這些指標驗證了心理疲勞的增加。認知能力的指標中，正確反應平均時間、平均反應時間均采用時間計量，時間越短，表明被試者注意力集中程度越高，反應能力越強，錯誤總數與綜合壓力之間顯著正相關(r=0.549，P<0.05)、與LF/HF值之間顯著正相關(r=0.559，P<0.05)、與交感/副交感之間顯著正相關(r=0.556，P<0.01)；平均反應時間與綜合壓力之間顯著正相關(r=0.544，P<0.05)、與精神壓力之間顯著正相關(r=0.875，P<0.01)、與LF/HF值之間顯著正相關(r=0.821，P<0.01)、與交感/副交感之間顯著正相關(r=0.826，P<0.01)，表明心理疲勞與認知能力的持續性注意力及反應力存在相互關系。

4 討論

本文對一名常日班城市軌道交通車站行車人員進行為期8天的跟蹤實驗，通過對心理疲勞與認知能力的數據分析，發現日常生產作業后，心理疲勞度增加，認知能力部分下降，并利用相關性分析，得到心理疲勞與認知能力之間存在相關性。

從結果上看，日常生產作業后車站行車人員的心理疲勞增加，第12組數據中，被試的身體壓力明顯升高，且LF/HF值、交感/副交感值均較高，猜測因為當天發生了突發事件，被試對該事件進行了應急處置，所以綜合壓力顯著增加，抗壓能力較低。車站行車人員的機體疲勞狀態會影響認知能力和警覺水平，進而可能造成調度指揮決策差錯、違章操作等不安全行為。

日常生產作業前后車站行車人員在短時間內處理簡單任務能力、對任務理解和注意力損傷程度并無顯著變化，且工作后對簡單刺激做出正確反應能力反而提升。這可能是因為車站行車人員每日的工作量大致相同，沒有出現突發事件時，工作任務相對簡單，且存在一定的休息時間，所以短期內不會對心理疲勞及簡單刺激下的認知能力有較大的影響。而車站行車人員心理疲勞的變化，雖對短期的職業能力維度沒有明顯的影響，但疲勞具有累積效應，長期的心理疲勞積累會對認知能力有很大的影響。車站行車人員在工作時面對封閉枯燥的工作環境，肩負重大安全責任，各種原因易造成車站行車人員的身心負荷超載。如遇到事故或緊急事件時，必須快速判斷事故可能的發展趨勢并給出可行方案，組織做好應急處置工作，并注意事件的發展動態及相關的信息動態，若因注意力不集中或反應力的下降等，導致操作不及時，將影響處置效益。

建議企業結合團體式的壓力管理、人際溝通、成長適應等方面的團體咨詢做干預，有效的降低車站行車人員的工作壓力。同時，人事部門應根據車站行車人員的身體、心理狀態完善工作時間安排表，保證員工充足的休息時間，并通過專業的認知訓練來幫助車站行車人員保持甚至提升認知水平，以保障日常生產作業的科學進行。

5 結論

本文對被試人員日常生產作業前后分別進行MP和VTS測試，并基于數據統計分析，由被試的綜合壓力、抗壓能力、LF/HF值、交感/副交感值等指標的變化可知心理疲勞增加。通過認知能力九個指標可以反映出，車站行車人員在疲勞環境下長期注意集中能力下降，壓力環境長期集中并保持注意力的能力降低，反應能力與處理能力相應減弱。