对海上事故调查中疲劳问题的调查外文翻译资料

 2022-07-31 21:17:04

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工艺制造

第3卷，2015年，3115-3122页

对海上事故调查中疲劳问题的调查

Barry Strauch

摘要

船舶系统需要全天候运转，而海员们就生活在他们所操作的船舶上面，在嘈杂的、动态的、充满压力的环境中进入睡眠。在某些情况下，疲劳会对海员的表现和事故结果产生不利影响。疲劳会降低一个人的认知能力，其中包括反应时间变慢，警惕性降低，以及对决策产生不利影响，而所有的这些能力都是有效航行和系统诊断所必需的。研究表明，人们每天大约需要8个小时的睡眠，如果睡眠不足，会导致工作效率下降。疲劳是由缩短或中断睡眠的因素造成的，比如在本来应该睡觉的时间工作，这可能会打乱昼夜节律，其他导致疲劳的原因包括疾病，如阻塞性睡眠呼吸暂停，处方药和非处方药，以及长时间保持清醒。已证实的调查将船员的错误与疲劳联系在一起，但调查人员使用了不同的方法来确定疲劳程度及其与事故原因的关系。本文提出了一种系统的方法来确定疲劳是否会对海员在事故中的表现产生不利影响，并通过对一起海上事故的调查，说明了该方法的适用范围。该事故中，驾驶员的疲劳是由身体状况和昼夜节律被打乱引起的。

1．引言

随着我们对疲劳及其对人体性能影响的认识的加深，人们也越来越认识到驾驶员疲劳对海上安全的危害。例如，在2003年，英国海事事故调查处(MAIB)调查了一艘普通货船[1]的搁浅，得出的结论是，大副独自在驾驶台上值班时睡着了，时间是当地时间0405到0415之间。之后，该公司对船舶驾驶室值班情况进行了研究，以确定疲劳等问题对海上安全[2]的影响程度。这项研究调查了1995年至2003年间英国发生的所有碰撞、搁浅、接触和近距离碰撞。调查人员发现，“三分之一的搁浅涉及一名疲惫不堪的船员晚上独自一人在驾驶台上”(第3页)。在美国，国家运输安全委员会从1980年到1995年之间用六年时间调查了三起与疲劳有关的重大事故。

这些事故发生后，美国海岸警卫队资助了几项研究[3,4]，以更好地了解海员疲劳及其对海上安全的威胁。其中一个[3]使用了与MAIB研究类似的方法，回顾性地检查了事故，专家使用主题来确定海员疲劳在一段时间内可能在海上事故中扮演的角色，而另一个[4]则要求几艘船上的船员记录他们的睡眠时间和一整天的警觉性水平。后一项研究发现，船员在船上工作时，平均每天的睡眠时间要比下班后少得多，以至于他们欠下了大量的睡眠债。两项研究都得出结论，海员疲劳是对海上安全的威胁。

由于进行了这些研究，发生的其他海上事故中，海员疲劳被确定为一个因素。在这一时期，研究人员也大大提高了我们对疲劳的理解，原因，以及它对人类表现的影响。研究表明，在操作者疲劳到难以保持清醒状态之前，他们的认知能力就会下降，在必要的警觉性下降的情况下执行任务的能力也会下降。

将疲劳研究的结果应用于海洋事故调查具有挑战性。虽然研究结果是一致的，但进行事故调查需要调查人员经常在具有挑战性的情况下收集数据作出决定，并同时回答有关海上安全的实际问题。此外，还采用了各种方法来确定疲劳的存在及其在事故因果关系中的作用，使调查人员难以从各种不同的方法中选择一种来评估和确定疲劳在事故中的作用。本文的目的是提出一种适用于海洋事故调查的方法，以确定船员疲劳是否在事故或调查事件中起了作用，如果起了作用，又是如何起作用的。

1.1、疲惫

大多数人每天需要8个小时的睡眠，并且在不受限制的情况下允许睡眠，如果在几天内，每天睡眠时间少于基本睡眠需求一到两个小时，那么你就会欠下一笔睡眠债[5]。研究人员[6,7]认为，双过程神经生物学模型调节睡意并影响疲劳程度。其中一种被称为内稳态睡眠驱动力，它会产生一种压力或睡眠需求，这种压力或睡眠需求会随着清醒时间的延长而增加，然后这种需求会随着睡眠时间的增加而消失。这种驱动力可以平衡疲劳和清醒的需要，而清醒和警觉是通过充足的睡眠获得的。有了充足的睡眠，一个人就会醒来并保持清醒，直到他清醒的时间足够长，他对睡眠的需求就会被感知到，而睡眠时间越长，他醒着的时间就越长。

在所有哺乳动物中发现的第二种机制每天都在工作，其时间表接近于24小时的[8]。这种驱动被称为昼夜节律起搏器，它不仅影响嗜睡和疲劳，还影响其他昼夜节律(每日节律)，如体温、内分泌水平、新陈代谢率和其他生理功能，这些节律根据一天的时间波动。它导致人们每天在同一时间感到疲劳，尤其是在晚上，在同一时间感到饥饿，等等。因为大多数人晚上睡觉，白天醒着，所以当人们在一段时间内睡觉和保持清醒时，这两个驱动器被认为是同步的。

这两个驱动器可能会因为跨越多个时区、与一个已维护的工作日程不同的工作日程、或在一段时间内从事改变工作/睡眠时间的另一项活动而变得不同步。这种变化会打乱昼夜节律，因为昼夜节律起搏器的适应速度较慢，每天调整[9]的时间很少超过1小时。因此，当一个人在刚入睡的时候试图保持清醒，他就会很难入睡，即使他已经清醒了足够长的时间，体内平衡的睡眠驱动力也会导致嗜睡。相反，在白天试图睡觉，当一个人通常是醒着的时候，会导致睡眠时间减少和睡眠质量下降。正如Van Dongen指出的[6]:

在轮班工作期间，自我平衡的睡眠压力和昼夜节律性的清醒压力的时间变化不再适当同步。结果，清醒的压力很快就超过了睡眠的压力，而在睡眠的自我平衡压力被充分消除之前，清醒就开始了。由此产生的“睡眠债”会进一步导致夜间嗜睡和行为障碍[p.1142]。

疲劳的其他原因包括长时间的清醒，花在执行一项或多项任务上的时间。利用高速公路和工业事故数据，研究人员已经表明，在校正了暴露因素后，事故风险“随着轮班时间的增加，呈近似指数增长”[p.504,8]。最后，一些医疗条件和药物也令人疲劳。睡眠障碍，如阻塞性睡眠呼吸暂停和不宁腿综合征是令人疲劳的，因为它们中断了睡眠[10]的质量和数量。然而，如果治疗得当，特别是使用持续气道正压装置，可以有效地治疗睡眠呼吸暂停，即使有副作用，也很少。引起疼痛或不适，以至于睡眠被打断的医疗状况也会使人疲劳。类似地，某些药物，如鸦片、苯二氮卓类药物和一些非处方药，如抗组胺药，会使人镇静，从而引起疲劳。

1.2、疲劳和认知能力

最初的疲劳研究侧重于了解睡眠的性质和质量。因此，早期对怀疑疲劳的事故的调查只能通过相当粗略的测量来确定疲劳，比如当一个人在执行任务时明显睡着了，一个人清楚地说出了他或她的疲劳，或者听到他或她大声说出其他疲劳的证据。然而，近年来研究人员已经证明，如果没有明显的疲劳表现，认知能力也会下降。即使轻度或中度疲劳的个体在反应时间、警惕性、短时记忆和注意力等方面的表现也不如休息好的个体[11,12]。性能退化的程度随着疲劳程度的变化而变化，在个体差异的范围内。一般来说，一个人越疲劳，他的认知能力就会下降得越厉害。尽管如此，即使是轻微的疲劳，也会对认知能力产生负面影响，否则同事们也不会注意到。正如Lin和Dinges所写的[12,p. 384]，

我们的分析结果支持了之前综述的结论，即短期的睡眠剥夺对大多数认知领域都有显著的有害影响。正如预期的那样，在所有被研究的类别中，简单注意力和警戒任务的综合效应值最大。

根据这些研究结果，与疲劳相关的认知退化的影响将会在操作者睡着之前，需要监控、注意和心理计算/诊断的任务中得到证实。在远洋运输模式中，许多操作员的任务，如航行和工程系统的监督，都需要这些技能，疲劳对航行安全的不利影响是显而易见的。此外，由于个人识别自身疲劳性能下降的能力是不可靠的[10]，基于海员或其同事的记忆进行疲劳识别可能是不准确的。人们并不特别擅长判断自己的认知能力何时受到疲劳的负面影响。

1.3、海洋环境和疲劳

与疲劳相关的认知障碍影响着不同职业的人。然而，有些职业与一些独特的因素有关，这些因素会干扰或减少睡眠，从而导致疲劳。海洋环境在某些方面是独特的，因为大多数海员生活在他们服务和工作的船上，固定的时间表和休息时间中断并不罕见。此外，海员们，尤其是轮机部和甲板上的工作人员的许多工作都是需要认知的，而且随着时间的推移，他们要监督系统性能、船舶航行、确定海况和风的变化对船舶性能的影响，以及许多其他的任务要求，将是令人疲劳的。

海员还倾向于保持独特的工作时间表，有些工作是从午夜到0600，或从0600到中午，值班六个小时，称为“值班”，然后在6小时后，从中午到1800或1800到午夜工作。 时间表称为六和六或六开/六休，值班六小时，下班六小时。在值班时间以及船只停靠期间，海员可能也会从事其他与工作有关的活动。 在最好的情况下，在这样的时间表中，海员的睡眠会从理想的不间断睡眠的八个小时打乱到一个班次少于六个小时，另一个班次少于两个小时。 其他海员保持时间表，他们通常在四个小时内值班，通常是从午夜到0400，从0400到0800，或者从0800到中午，然后在12个小时后又有四个小时。该时间表称为4和8，要求值班四个小时，随后需要值班八个小时，但也可能需要值班。在每个时间表中，海员将在一天中的相同时间段工作，然后是值班时段，并在该时段进行夜间关联。 只要船员在船上服役，就要维持该时间表，该时间表可以持续数周或数月。 在一个人的房间附近工作还使海员很容易中断睡眠，以协助进行与计划无关的工作。

研究人员研究了工作时间对海员疲劳的影响。一项对海员的研究模拟表明，该计划在6点上班/6点下班的时间表中，发现上班“在夜间值班时和清晨值班时都会引起严重的睡意”[13,p. 1201]。”同样,海员的研究保持一个模拟4 / 8计划[14],发现无论看时间表,海员,平均睡眠不足8小时最佳,但那些维持0400 - 0800和1600 - 2000看时间表睡得最少,平均每天6.6小时的睡眠, 这一发现与近15年前海岸警卫队资助的海员研究人员的研究结果相似[15]。另一项比较六开/六休计划的海员性能与四开/八休计划的海员性能的研究发现，前一组海员比后者更疲劳，而六开/六休计划“与较短的睡眠时间和 过度困倦的风险要比混合式移位系统高四倍[16，p.421]。研究人员还列举了海洋环境的各个方面，例如高环境温度和高噪声水平[15]，船舶振动和光侵入[17]等，这些因素往往加剧了海员工作时间表的不利影响。

总而言之，研究表明海员没有得到足够的休息是一致的。 研究表明，“船员在船上执勤时每24小时平均睡眠6.6个小时，比在家中的平均睡眠时间少1.3个小时 [4, p. viii]”，并且“当前值班人员的休息时间安排不允许昼夜节律 适应工作时间表[4, p. 30]。” 其他研究人员确定“由于海员暴露于大量可识别的风险因素下，海上疲劳的可能性很高hellip;hellip;[并且]这些风险因素的综合作用与疲劳最密切相关hellip;hellip;[18, p. 8]”。

安排上海员工作时间表要求解决的任务时间和日常睡眠需求与体内稳态睡眠驱动力一致，但与生理昼夜睡眠驱动力不一致。根据国际海事组织(International Maritime Organization)制定的在国际上和许多国家水域内活动的海员规则，要求海员在任何24小时内休息10小时，在任何7天内休息不少于77小时。每天的休息时间必须至少有六个小时。例外情况包括紧急情况和参加紧急演习。在美国，海岸警卫队要求有执照或评级的海员遵守类似的工作/休息规则。此外，埃克森·瓦尔迪兹号油轮搁浅后，美国政府对油轮船员提出了最严格的要求。在任意24小时内，他们的工作时间都不能超过15小时;在任意72小时内，他们的工作时间都不能超过36小时。这些规则在规定的休息时间内都不要求有规律。

1.4、船员疲劳和安全

如前所述，几起重大事故都被归因于海员疲劳，包括1989年埃克森·瓦尔迪兹号油轮搁浅事件。其他的例子包括1989年的油船皇家陛下搁浅事件，原因是“船长因极度疲劳而判断力受损”。除了几次短暂的小憩外，这位船长在事故发生前已经值班35个小时了。1995年，“公主号”客轮搁浅也被认为是疲劳所致，原因是驾驶员表现不佳，“睡眠呼吸暂停导致的慢性疲劳可能加剧了驾驶员的疲劳”。此外，2003年通用杂货船Jambo [1]的搁浅归因于大副在驾驶台睡着了而错过了一个关键的航路点，而2011年涉及伊格bull;奥托姆号油轮[22]碰撞的部分原因是由于驾驶员的疲劳，“他未经治疗的阻塞性睡眠呼吸暂停和他的工作日程安排，是导致睡眠不足的原因（p.60）”。埃克森·瓦尔迪兹号油轮事故发生后，美国海岸警卫队对事故进行了调查，以确定疲劳对事故原因的影响[4]。研究发现，“疲劳是导致16%的严重船只损伤和33%的人员受伤的因素。”

2. 海上事故调查

事故调查通常由政府机构或为政府机构进行，主要使用法律逻辑，依靠证据的优势来确定不同因素在事故原因中的作用，而不是像经验研究[23]那样依靠统计推断。调查中使用的逻辑是反事实的，即调查人员努力确定在没有特定事件的情况下是否会发生事故，以及在没有特定错误或系统故障的情况下是否会发生事故。为了确定海员的错误是否导致了事故，调查人员必须有足够的证据来确定，如果没有这个错误，事故就不会发生。应用事故调查的逻辑来确定疲劳的作用需要做三个独立但相关的确定，以确定一个海员是1)疲劳,2)犯了一个与疲劳引起的认知能力下降研究相一致的错误,以及 3)没有找到合理的替代方法使疲劳足以充分解释错误原因。

因此，要研究疲劳可能在事故中发挥的作用，研究人员首先需要确定海员当时已经疲劳。对疲劳原因的研究主要列举了疲劳的四个非医学原因，事件发生前几个小时的睡眠不足，这会导致急性疲劳，事故发生前几天或晚上的睡眠中断，导致慢性疲劳，醒来时间延长。随着时间的流逝，长时间的清醒和任务要求会导致疲劳，而轮班工作或快速时区变化会导致昼夜睡眠中断。

为了确定这些因素的潜在疲劳影响，研究人员需要有关事故发生时海员的医疗状况和药物使用情况的信息，海员在事故发生前24小时内从事特定工作的小时数的历史记录， 这些任务，以及事故发生前几周每天海员的睡眠/清醒时间表。 实际上，由于很少有人能够准确地回忆起超过3或4天的睡眠时间或清醒时间，因此研究人员依赖相对简短的

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