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トンネル型ディスプレイによる曲線進入時のパイロット・ワークロード評価

特集 ● 交通機関におけるオペレーターとしての人間とその問題点

トンネル型ディスプレイによる曲線進入時のパイロット・ワークロード評価
飯島朋子＊
舩引浩平＊
村岡浩治＊
航空宇宙技術研究所では、住宅過密地にある地域空港周辺の騒音を低減することを目的に、トンネル型ディスプレイ（ＴＩ
Ｓディスプレイ）表示方式を用いた曲線進入方式の研究を行っている。本研究では、曲線進入方式におけるパイロットの認知的タスクやトラッキ
ング・タスクの問題点を抽出する手法を確立することを目的に、四つの曲線進入用経路を作成し、飛行実験によるパイロットのワークロードの評価・分析を行った。ワークロード
評価には過去に提案されているＮＡＳＡ-ＴＬＸ手法を本評価用に改修したものを用いた。本
評価および分析の結果、ワークロード指標の要素とＴＩ
Ｓの表示および経路上の問題点が関連付けられ、曲線進入方式における認知的タスクやトラッキング・タスクの問題点の抽出が可能であることが確認された。

Pilot Workload Assessment for Curved Approachby Tunnel-in-the-Sky Display
Tomoko IIJIMA＊
Kohei FUNABIKI＊
Koji MURAOKA＊@T he N ationalA erospace Laboratory iN A L jis carrying out the research of curved
approach by using T unnel-in-the-Sky iT IS jdisplay for reducing ground noise byadopting approach routes,w hich avoid highly populated areas.Pilotw orkload assessm ent and analysis for prepared four curved approach patterns w as conducted todevelop the evaluation m ethod to extractthe key issues ofcognitive and tracking tasks
for curved approach. T he scoring m ethod by using N A SA -T ask Load Index w as
im proved for this pilotw orkload assessm entand analysis.T he assessm entand analysis results indicated that the evaluation m ethod could correlate betw een gw orkload index elem ents hand key issues of T IS display and approach patterns and to
extractthe problem s for cognitive and tracking tasks.
ィを維持しつつ空港周辺の騒音問題を解決するため

１．はじめにの研究が進められている１） 。対策の一つとして進

近年、都市部の飛行場においての運用時間の拡大

入経路を従来の直線から三次元的な曲線に変更し、や離着陸機の増大と、地上への騒音の軽減という相住宅過密地を避けた進入経路を複数設定することで反する要求から、各国において、空港のキャパシテ

騒音の分散などを目指す方法がある（Fig.1）。

＊ 科学技術庁航空宇宙技術研究所飛行研究部シミュレーショ技研）においても住宅過密地に置かれた地域空港の以上の観点から、航空宇宙技術研究所（以下、航
ン研究室
Ｆｌ
ｉ
ｇｈｔ ＳｙｓｔｅｍｓＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔ
ｅｒ，Ｎａ
ｔ
ｉ
ｏｎａ
ｌＡｅｒｏｓｐａｃｅＬａｂｏｒａ
ｔｏｒｙ，Ｓｃｉｅｎｃｅ ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ａｇｅｎｃｙ
原稿受理 ２
０
０
０年７月１
７日

ＩＡＴＳＳ Ｒｅｖ
ｉ
ｅｗ Ｖｏ
ｌ．
２
６，Ｎｏ．
２

効率化を目指した研究を実施してきた２〜６） 。これらの研究では、曲線進入や深い進入角と浅い進入角を組み合わせる二段進入を実現するために、ＧＰＳを

（２９）

Ｆｅｂ.，
２０
０１

１
１２

飯島朋子、舩引浩平、村岡浩治

Fig.2 トンネル型ディスプレイ（ＴＩ
Ｓディスプレイ）
Fig.1 騒音軽減のための進入方式

法を確立することを目的に、ＮＡＳＡ- ＴＬＸ（Ｔａｓｋ
用いた精密位置計測技術やパイロット・インターフＬｏａｄＩｎｄｅｘ）手法９）に着目してパイロットのワーク

ェースの構築に焦点を当てている。

ロードの評価・分析を試みた。この手法に基づいてパイロット・インターフェースとしては、当所に評価・分析を実施する理由は、この手法が他の手法おいて手動操縦による精密曲線進入のためのトンネに比べてワークロードの多次元性に着目しており、

ル表示方式のディスプレイ（Ｔｕｎｎｅｌｉ- ｎ-ｔｈｅ-Ｓｋｙ；

この手法の妥当性を検証するための研究が、曲線進

以下、ＴＩ
Ｓディスプレイ）に関する研究を実施してき入時に必要と考えられる認知的タスク（知覚、記憶、

た３〜６） 。手動操縦による精密曲線進入を実現する

推論などを含む）とトラッキング・タスクにおけるためには、従来のコマンド型ＦＤ（Ｆ
ｌ
ｉ
ｇｈ
ｔＤ
ｉ
ｒ
ｅ
ｃ
ｔ
ｏ
ｒ）

ワークロード評価を含んでいるためである。すなわやローカライザおよびグライドスロープ偏差表示は

ち、この手法がどのような要因でワークロードが負

現在の偏差情報のみしか与えないために不適切であ荷されるかが明確でない新しい運航方式に対して有る。よってこのような進入方式に対しては、目標の効であり、その評価結果を分析することで、認知的飛行経路を透視図的な「トンネル」で表示することにタスクやトラッキング・タスクに対する問題点の抽よって機体前方の経路がどのようになっているかの出が可能になると考えられる。

予測を与えることが有効であると考えられている７） 。

一方、ＮＡＳＡ-ＴＬＸに使われている評定尺度の定

当所では現段階までに、ＴＩ
Ｓディスプレイを用い

義は航空機のコックピット内に共通に使用できるこた飛行シミュレーション評価３） およびＤｏ２２８-２００型とを目的に開発されたことから、抽象的なものとな

４〜６）

し、実飛行

っている。また、この手法は航空機の手動制御から環境におけるＴＩ
Ｓディスプレイの妥当性と操縦性の監視制御までのワークロードの評価を対象としてい評価を行った。

る。そこで本研究では、本評価で意図している認知機を用いた曲線進入飛行実験を実施

これまでの評価では、パイレット・レイティング

８）

的タスクやトラッキング・タスクに対する問題点のや数値データ等を用いて、表示方式や曲線経路を設抽出が可能となり、パイロット間に解釈のばらつき

定する上での問題点の抽出を行った。しかし、これが生じるのが少なくなるように、現存の評定尺度のまでの評価方法では、曲線進入方式における問題点

定義を具体化した。さらに評価に対するパイロットが表示方式に起因するのか、経路の設定方法なのか、間のばらつきを少なくするために、評価基準を設け、あるいは経路のどの部分なのかを明確にするのが困

最終的な尺度値の計算方法として、ＡＷＷＬ（Ａ-難であった。パイロット・コメントから多くの知見

ｄａｐ
ｔ
ｉ
ｖｅ Ｗｅ
ｉ
ｇｈ
ｔ
ｅｄ Ｗｏ
ｒｋ
ｌ
ｏ
ａｄ法）１０） を用いた。または得られたが、コメントと数値的な評価が一致せず、本評価では、評定尺度ごとの評価値を計測するだけ

ワークロードとタスク・パフォーマンスの評価を分でなく、認知的タスクやトラッキング・タスクに対離できないといった問題があり、これまでに用いたする分析を行うために、評定尺度ごとにパイロット

評価手法は多くのケースを処理するには適切である

・コメントを取得した。

とはいえなかった。

本稿では、ＴＩ
Ｓディスプレイを用いた曲線進入のそこで本研究では、曲線進入方式における評価手

国際交通安全学会誌 Ｖｏ
ｌ．
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２

評価用に修正したＮＡＳＡ-ＴＬＸ手法、および飛行実（３０）

平成１３年２月

トンネル型ディスプレイによる曲線進入時のパイロット・ワークロード評価

１１
３

験によるパイロット評価および分析結果について記

ンボルであり、上記のプレディクタをゴーストに合述する。

致させるように操縦する。これらの二つのシンボル

２．トンネル型ディスプレイ（ＴＩ
Ｓディスプレイ）
トンネル表示は、三次元的な目標経路を透視図法の差は見かけ上は経路偏差であるが、姿勢変化に概ね一対一に対応するため、ＦＤと同様の操縦性をもたらす。

的に表示することでパイロットに対して目標経路か

３．ワークロード評価方法

らのずれに関する情報を与えるものである。実験に用いたＴＩ
ＳディスプレイをFig.2に示す。この表示は本研究では、ワークロードの評価方法として過去

通常のＰＦＤ（Ｐｒ
ｉｍａ
ｒｙＦ
ｌ
ｉ
ｇｈ
ｔＤ
ｉ
ｓｐ
ｌ
ａｙ）にトンネルをに提案されているＮＡＳＡ-ＴＬＸ手法を、本評価用に重ねたもので、飛行に必要な情報が統合されている。 改修したものを用いた。以下に本研究で用いた評定
パイロットはトンネルの見え方、すなわちトンネ

尺度の定義、評価の基準、評価値の計算方法についルの広がり方等から、目標経路からのずれと目標方て述べる。

位からのずれを知ることができる。トンネル表示が３−１

評定尺度の定義の改良

どのようにしてパイロットへ位置および方位の偏差

ＮＡＳＡ-ＴＬＸは六つの尺度項目、すなわち精神的情報を呈示するかについては文献１１）に詳述されて要求（ＭＤ：ＭｅｎｔａｌＤｅｍａｎｄ）、身体的要求（ＰＤ：

いる。

Ｐｈｙｓ
ｉ
ｃ
ａ
ｌ Ｄｅｍａｎｄ）、時間的圧迫感（ＴＤ：Ｔｅｍｐｏ-

ＴＩ
Ｓディスプレイに表示されるプレディクタは、

ｒａｌ Ｄｅｍａｎｄ）、作業達成度（ＯＰ：Ｏｗｎ Ｐｅ
ｒ
ｆ
ｏ
ｒｍ-

慣性座標系における飛行ベクトルに現在のピッチ角ａｎｃｅ）、努力（ＥＦ：Ｅｆｆｏｒｔ）、不満（ＦＲ：Ｆｒｕｓ-とバンク角に基づく経路変化の予測を加え、一定時

ｔ
ｒ
ａ
ｔ
ｉ
ｏｎ Ｌｅｖｅｌ）から構成されている。これらの六つ間後の機体の位置を示したものである。このシンボの項目について、低い（Ｌｏｗ）／高い（Ｈｉｇｈ）また

ルにより機体の運動と経路の変化に対する予測がパは良い（Ｇｏｏｄ）／悪い（Ｐｏｏｒ）の両極を持つ１２ｃｍ

イロットに与えられる。また、ゴーストは、自機のの長さの線分上にしるしをつけさせ、この六つの評

前方を等距離を保って目標飛行経路内を移動するシ

価値から一つの総合値を計算する。
文献９）に示されるこれらの六つの評定尺度は航Table 1 NASA-TLX評定尺度の定義

空機のコックピット内に共通に使用できることを目−TISディスプレイ実験用に改編
項目

的に開発されたことから抽象的であり、定義に関す

端点定義る例が複雑になっているものもある。そこで本研究

MentalDemand
（MD）

低い／
高い

どの程度の精神の集中、精神の負
担、意志決定、思考、観察、記憶、予測を要求されたか？

ＴＩ
Ｓディスプレイから情報を取得する際の認知的タ

低い／
高い

どの程度、身体的活動が必要だったか？（例：3舵およびスロットル
操舵の頻度が高かったか低かったか？ 操舵が忙しかったか、ゆるやかだったか？）スクと、速度を維持（±１０Ｋｎｏｔ；以下ＫＴ）しなが

Physical
Demand（PD）

Temporal
Demand
（TD）

低い／
高い

タスクやタスク要素を達成するのにどの程度、時間的圧迫感（timepressure）を感じたか？

間の解釈のばらつきを少なくするために、現存の評

Performance
（OP）

良い／
悪い

設定されたタスクについて、どの程度達成されたと思うか？この目標達成における成績にどの程度満足しているか？

低い／
高い

タスク達成度に到達するのにどのくらい一生懸命（精神的および身体的に）タスクを行わなければならなかったか？

Effort（EF）

では、現存の評定尺度の定義や例を、パイロットがらトンネル内をトラックして着陸させるといったト
ラッキング・タスクに必要と考えられる項目に具体化した。また、抽象度の高い表現によるパイロット
定尺度の定義や例をより具体的な表現に変更した。
本評価に用いた評定尺度の定義をTable 1に示す。
また、この評定尺度は最終的なＴＬＸ値を導出するためだけでなく、評定尺度ごとのパイロット・コ
メントを取得することで、ワークロードの高低を左右する要因を分析することに利用した。
３−２

評価に対する基準の設定

ワークロードの高低を評価する際に、評価の基準
Frustration
Level
（FR）

低い／
高い

タスクの遂行中、どのくらい不安、
いらいら、ストレス、不快感を感じたか？（安心感、喜び、リラッ
クス、を感じたか？）ＩＡＴＳＳ Ｒｅｖ
ｉ
ｅｗ Ｖｏ
ｌ．
２
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２

が重要となる。評価の基準を設けないと、パイロッ
トそれぞれの主観で基準を決めて評価をすることになるので、妥当な結果が得られない。本手法は主観

（３１）

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飯島朋子、舩引浩平、村岡浩治

評価であるので評価基準を設ける必要がないという

Ｂ６５に必要な機材を搭載して、実験を実施した。

考え方もあるが、ここではなるべく客観性のある結実験装置の概要をFig.3に示す。機上ＧＰＳ受信機、果を得るために、評価の基準を設けた。

ＧＰＳ地上局、慣性センサ、大気センサの一部の情報

本研究では飛行実験に使用した航空機であるビー

は航法計算機に集約され、滑走路端を基準とした座

チクラフト式６５型機「クインエア」（以下Ｂ６５）で標系に対する３次元位置情報が計算される。この位

手動操縦による計器進入を行った場合のワークロー

置データは表示計算機に送られ、パイロットへの表

ドを基準として評価を実施した。例えば、ある曲線

示画像が生成される。コックピットにはFig.4に示経路について評価を行う際にＩＬＳ（Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ

すように液晶モニタが仮設され、表示計算機で生成

Ｌａｎｄ
ｉ
ｎｇＳｙｓ
ｔ
ｅｍ）進入方式と同等のワークロードでされた画像がスキャンコンバータを介して表示されあった場合には、パイロットは５０を評点することに

る。
４−２

なる。
３−３

評価値の計算方法

飛行経路

曲線進入のための飛行経路については、曲率や許ＮＡＳＡ-ＴＬＸ手法の特徴は、 六つの評価値から一容精度などの実運用のための設計基準が明確でない。

つの総合点を算出するのに、個人ごとに算出された

今回の飛行実験では操縦性および飛行性の観点から

重み付け係数を用いることである。この手法は、各今後の経路設計のための基礎データを取得するため

作業ごとに一対比較を行わなければいけないといっに、短い最終直線部、１０度から１５度程度のバンク、た被験者の負担１０）

や、被験者が重み付け係数を０降下しながらの旋回を含むFig.5に示すような進入に選んだことによる被験者のばらつき１２） が指摘さ経路（基準経路）を設定した。なお、進入速度はどれている。そこで、本研究では一対比較を行わないの経路においても１０
５ＫＴと想定した。

で重み付け係数を算出し、重み付け係数を０にしな［経路Ｃ］バンク１５度程度の曲線部、通常の最終直い手法ＡＷＷＬ法１０） を用いた。

線部（２ＮＭ）を持つ。
［経路Ｄ］バンク１０度程度の曲線部、通常の最終直４．実験方法線部（２ＮＭ）を持つ。

以下に、本実験で用いた実験装置、飛行経路、お［経路Ｆ］バンク１０度程度の曲線部、短い最終直線部（１ＮＭ）を持つ。

よび飛行実験手順について述べる。
４−１

実験装置

［経路Ｇ］バンク１５度程度の曲線部、短い最終直線部（１ＮＭ）を持つ。
４−３

飛行実験手順

以下に飛行実験手順を述べる。被験者は航技研のパイロット２名であり、Ｂ６５の操縦経験を十分に有している。
離陸後、目標高度まで上昇し、トンネルの入り口に向けて飛行し、トンネル経路に進入する前にフラップやギヤを降ろすなどの着陸形態を整える。その後、ＴＩ
Ｓディスプレイを利用して基準経路に従って進入する。タスクは機体を経路内に保ち、速度誤差
Fig.3 実験装置の概要

Fig.4 コックピット概観

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Fig.5 進入経路（単位：ＮＭ；Ｎａｕ
ｔ
ｉ
ｃａ
ｌＭ
ｉ
ｌ
ｅ）

（３２）

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５

トンネル型ディスプレイによる曲線進入時のパイロット・ワークロード評価

を±１０ＫＴ以内に保持することであり、２０
０
ｆ
ｔまでＴＩ
Ｓディスプレイを見ながら進入し、その後外部視界を見て着陸する。
５．ワークロードの評価・分析結果
以下のワークロードの評価結果および評定尺度ごとのパイロット・コメントを基に、ＴＩ
ＳディスプレFig.6 ＴＬＸ計算結果

イを用いた曲線進入におけるパイロットの認知的なタスクや操縦性等の問題がどのような要因で生じるかについて分析するとともに、本評価法の妥当性について言及する。
５−１ ＴａｓｋＬｏａｄＩ
ｎｄｅｘ（ＴＬＸ）計算結果
Fig.6にパイロットＡ、Ｂに対するＴＬＸ値を示す。
Fig.6から、パイロットＡ、ＢともＴＬＸ値の数値自体に違いはあるものの、全体的な傾向としてＤ、Ｆ、

Fig.7 ＭＤ評価結果

Ｃ、Ｇの順にワークロードが高くなっていることが分かる。以下に各項目ごとの評価・分析の結果からゴーストとプレディクタは安全余裕をおびやかす深

ＴＬＸの結果について考察する。

いバンク角のコマンドを与えるため、パイロットは

５−２ ＭｅｎｔａｌＤｅｍａｎｄ（ＭＤ）評価結果

これらを操縦のキューとして使うのをやめてしまう

Fig.7にＭＤの評価結果を示す。Fig.7から、パイ

ことが過去の実験６）より明らかとなっている。すな

ロットＡは、どの曲線経路においてもＩＬＳ進入より

わち、パイロットはＴＩ
Ｓディスプレイから３次元位

もＭＤが高くなっており、パイロットＢはＩＬＳ進入

置のみの情報を取得することになり、このことがパと同等のＭＤであることが分かる。

イロットのＭＤに対するワークロードを悪化させてパイロットＡからは、「機体の飛行諸元（対気速いる可能性がある。従って、多少風が吹いてもバン

度、飛行経路、トリム設定等）を合わせるための思

ク角の余裕を保つために基準バンク角を浅くした経考、観察、予測に対する負担が高い。曲線部の操縦路を設定するか、飛行場における定常風を一定時間に対して風の方向性や強さが認識にくい」との所見

計測して、経路を修正することが有効であると考えが得られており、これは文献６）の結果に対応する。

られる。

曲線部における操縦方法は、無風であればバンク

一方、パイロットＢはＭＤについて、「ＩＬＳ進入と角を一定に保てば良いが、風がある場合は風の強さは異なった特別な手順を思考する必要はない。どのや方向によってバンク角を逐次変化させていく必要

曲線経路においても同様の手順での操縦が可能であがある。すなわち、パイロットは、風に対して常にる」との所見を述べている。手順の遂行といった観バンク角をいくつに設定するかを予測するとともに、点から言えば、ＩＬＳ進入と異なった特別な手順を考

機体運動の観察、思考を繰り返しながら操縦を行う

える必要はないので、この評価結果も妥当であるとことになる。

考えられる。すなわち、曲線進入においてもＩＬＳ進

曲線経路飛行時にはパイロットは、直線部では水入と同様に経路の偏差が生じれば修正するという操平を基準に、曲線部では適切なあるバンク角を基準作方法で良いことを意味している。このようなパイに修正操作を行うことになる。水平線はＴＩ
Ｓディス

ロット間の差違については後に考察を述べる。

プレイに常に表示されているが、曲線部における基以上の結果から、ＭＤは経路ごとの差ではく、主準バンク角はトンネルの傾斜として与えられている。

に曲線部のトラッキングタスクや、ＴＩ
Ｓディスプレ

これは無風を前提に作られているため、定常風があイから情報を取得する際の認知的タスクに関与してる場合は適切なキューにはなり得ない。一方、ゴーいると考えられる。すなわち、少なくともパイロッ

ストとプレディクタの偏差は風の有無にかかわらず

トＡのＭＤを分析することによって、曲線部の経路

必要なバンク角コマンドをパイロットに与えている。

の設定方法やバンク角コマンド情報の与え方に起因

しかし風が強い場合や、経路から外れた場合には、したトラッキング・タスクや認知的タスクの問題点

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距離が短いために操舵の忙しさが増す」との所見が得られている。
一方、Fig.8から、パイロットＢはＩＬＳ進入と同等の評価結果を与えていることが分かる。パイロット
Ｂからは「操舵の頻度やタイミングもＩＬＳ進入と同等の感覚である」との所見が得られている。このよ
うな評価結果は、ＭＤの評価結果と同様にパイロッ

Fig.8 ＰＤ評価結果

トＢは「手順の遂行」といった観点でＰＤを評価していることによると思われる。
以上の結果から、ＰＤは、操舵の頻度や忙しさが増す飛行区間におけるトラッキング・タスクに関与していると考えられる。すなわち、少なくともパイ
ロットＡのＰＤを分析することによって、曲線部、曲線部の旋回半径の違い、および最終直線部の長さ
Fig.9 ＴＤ評価結果に起因するトラッキング・タスクの問題点が抽出できた。

が抽出できた。
５−３ ＰｈｙｓｉｃａｌＤｅｍａｎｄ（ＰＤ）評価結果

５−４ ＴｅｍｐｏｒａｌＤｅｍａｎｄ（ＴＤ）評価結果

Fig.8にＰＤの評価結果を示す。パイロットＡはどFig.9にＴＤの評価結果を示す。Fig.9から、両パイの経路に対してもＩＬＳ進入に比べてＰＤが高く、そのロットとも、どの経路に対してもＩＬＳ進入に比べて中で経路Ｄ、Ｆが同等で、Ｃ、Ｇの順に高くなってＴＤが高いことが分かる。また、他の評定項目と比いるのが分かる。

較してもＴＤのワークロードに占める割合は高くな

パイロットＡからは「どの曲線経路についても操っている。

舵が忙しく、特にバンク角に対する操舵の頻度が上パイロットＡはどの曲線経路に対してもトンネルがる。サイドスリップに注意していなければならず、に入るまでの時間的な圧迫感が高くなると所見を述

ラダーの操作が頻繁に行われた」との所見が得られべており、これがパイロットＡに対するＴＤの結果ている。これは前節でも述べたが、トンネルをトラに顕著にあらわれている。今回の実験では曲線経路ックするために風の強さや方向によってバンク角をとＴＩ
Ｓディスプレイの評価に主眼を置いているため、逐次変化させる必要があり、結果としてエルロン操

本来的には評価の対象外のものであるが、パイロッ

舵やラダーの操作の頻度が上がったと考えられる。

トは評価のみではなく全体の飛行を実施するために

しかし前節で述べたように、ある程度風を予測して、このようなことが影響を与えてしまったと考えられ

定常風における定常バンク角が保たれるように経路る。
さらに、経路ＦやＧは経路ＣやＤに比べて短い最を修正することができれば、ホイールやラダーの修

終直線部で機体の飛行諸元を安定させるのに時間的正操舵を減らすことができると考えられる。
また、経路ＤおよびＦより経路ＣおよびＧのＰＤが高くなる要因は、曲線部の旋回半径の違いに起因な圧迫感があるとの所見が得られており、ＴＤが高くなる要因となっている。

すると考えられる。パイロットＡからは、「経路Ｃ

一方、ＴＤが高くなる別の要因として、パイロッ

およびＧは経路ＤおよびＦに比べて微妙な操舵が増トＡ、ＢともＴＩ
Ｓディスプレイの表示自体を挙げてえる。特にスロットルを使う頻度が増える」との所いる。パイロットＡからは「一度トンネルに入ると見が得られている。スロットルを使う頻度が増える

距離のクロスチェックが３回しか出来ず、追いかけのは、経路ＣおよびＧでの深い基準バンク角の曲線られている感覚が常にある。トンネルから目が離せ部において、バンク角による機体の沈みを抑えるたない」との所見が得られている。これは、常にゴースめである。

トを追いかけて操縦するトンネルのトラッキング・

さらに経路ＣとＧのＰＤの違いは、最終直線部のタスク自体の難しさおよび他の計器をスキャニング

長さに起因すると考えられる。パイロットＡからはする等のセカンダリー・タスクを行う余裕のなさを「バンクの深いところから最終直線部に移るときに意味していると考えられる。よって、滑走路からの国際交通安全学会誌 Ｖｏ
ｌ．
２
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２

（３４）

平成１３年２月

トンネル型ディスプレイによる曲線進入時のパイロット・ワークロード評価

Fig.10 ＯＰ評価結果

１１
７

Fig.11 ＥＦ評価結果

距離に応じてトンネルの幅を広げることによってト

線部の旋回半径は、経路Ｃ、Ｇが経路Ｄ、Ｆよりもラッキングの要求精度を下げる等の表示パラメータ

小さく、最終直線部の長さは、経路Ｆ、Ｇが経路Ｃ、の調整が必要であると考えられる。

Ｄよりも短いという特徴を持っている。また、曲線

また、パイロットＢからは「ＴＩ
Ｓディスプレイは経路のパターンを表示することについては良いが、部のトンネルに入るまでの直線距離は、経路Ｆ、Ｇが経路Ｃ、Ｄより短くなっている。

トンネルが流れていくといった視覚的な圧迫を感じ、パイロットからは、ＥＦについて曲線部や直線部

これが時間的な圧迫感につながる」といった所見が等の各飛行区間ごとのトラッキング・タスクに関す得られている。これについては、視覚的な圧迫感がる所見が得られている。曲線部のトンネルに入るまパイロットのワークロードに根本的に関与するもの

での直線距離については、パイロットＡから「経路なのか、ＴＩ
Ｓディスプレイを使った操縦に慣熟すれ

ＦやＧは曲線部に入る前に１［ＮＭ］（約３
０
［ｓ
ｅ
ｃ］）

ば解決する問題なのかを今後検討していく必要があ

しかなく、約３０［ｓｅｃ］の間にトンネルをトラックしる。

ながら飛行諸元を合わせるのにたいへんな努力が必以上の結果から、ＴＤは、最終直線部やＴＩＳ表示

要である」との所見が得られている。また、曲線部方法に起因したトラッキング・タスクの問題に関与についてはパイロットＡ，Ｂとも旋回半径が小さくしていると考えられる。すなわち、ＴＤを分析するなることによるバンク角操舵に対する努力に着目しことによって、最終直線部の長さやＴＩ
Ｓディスプレており、類似した所見が得られている。パイロット

イの表示パラメータに起因するトラッキング・タス

Ａからは、「経路ＣやＧの曲線部では、少しでも気クの問題点が抽出できると考えられる。

を許すとトンネルの外側に出てしまうのを懸念して、

５−５ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ（ＯＰ）評価結果

プレディクタを常にゴースト、すなわち円弧の内側

Fig.10にＯＰの評価結果を示す。Fig.10から、両パへと操舵することに努力している」との所見が得ら

イロットとも、どの経路に対してもＩＬＳ進入と同等れており、この結果を裏付る数値データも既に取得の評価結果としている。パイロットからは「ＩＬＳ進されている５） 。さらに最終直線部については、経入と同様にどの経路に対しても全く外視界を見ずに路Ｆは曲線部の旋回半径が大きいことによって諸元

タスクを十分に達成できた」との所見が得られていの維持の努力が軽減するが、経路Ｇについては短時る。この結果から、ＯＰは４−３の飛行実験手順に間で高度、速度、経路角などの飛行諸元の維持に努示した「パイロットに課したタスク」の達成度に関力を要することが両パイロットの所見から明らかと与しており、トラッキング・タスクや認知的なタスなっている。

ク上の問題点を抽出するというよりは、精密曲線進以上の所見を分析すると、Fig.11の評価結果は概入の実現性を、ワークロードの観点から確認するこね、経路Ｃについては曲線部の旋回半径が小さいことに利用できると考えられる。

と、経路Ｆについてはトンネルに入るまでの直線距

５−６ Ｅ
ｆ
ｆ
ｏ
ｒ
ｔ（ＥＦ）評価結果

離、および最終直線部が短いこと、経路Ｇについて

Fig.11にＥＦの評価結果を示す。Fig.11から、パイはトンネルに入るまでの直線距離、最終直線部の短ロットＡ、Ｂとも経路ＧのＥＦが高く、次いで経路

さ、および曲線部の旋回半径が小さいこといった経Ｃが高いことが分かる。経路Ｆ、Ｄについてはパイ路の設定法が起因していると考えられる。

ロットＡは経路Ｆの方が高いとしたが、パイロット
Ｂは経路Ｆ、ＤともＩＬＳ進入と同等であった。

題は過去の研究からは抽出されていなかったが、パ

４−２でも述べたが、四つの飛行経路として、曲ＩＡＴＳＳ Ｒｅｖ
ｉ
ｅｗ Ｖｏ
ｌ．
２
６，Ｎｏ．
２

曲線部に入る前の最初の直線部の長さに関する問
イロットＡの評価ではＥＦに影響を及ぼすという結

（３５）

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２０
０１

１
１８

飯島朋子、舩引浩平、村岡浩治

一方、パイロットＢは、曲線進入によって着陸できたかどうかでＦＲを評価している。パイロットＢ
はどの経路に対しても着陸の失敗はなかったので、評点は５０点以下となっている。その中で経路ＤやＦについては、「トンネルにさえ入ってさえいれば、このまま着陸できるといった安心感がある」との所見が得られており、将来的な経路をトンネルを用い

Fig.12 ＦＲ評価結果て表示することの有効性が再度確認できたと考えら果になった。本研究では、将来的に複数の曲線部をれる。

つないだ複雑な経路を設定することを考えている。

以上の評価結果から、この項目はＭＤ、ＰＤ、ＴＤ、

よって今後、曲線と曲線を繋ぐような直線部の長さ

ＥＦなどの他の項目と相関があり、ＦＲの評価結果はも同様にワークロードに影響を及ぼすのか、あるいその他の評定項目で導出された総合的な結果である

は曲線部と同等の扱いとするのかを、検討していくと考えられる。
５−８

必要がある。

評価方法の妥当性

また、旋回半径を小さくする経路は騒音を避けた

パイロットＡ、Ｂに対するＴＬＸ値を比較してみ飛行経路に対しては望ましいが、パイロットのＥＦ

ると、ＴＬＸ値の数値自体に違いはあるものの、全は明らかに増加する。このような経路を設定する場

体的な傾向は類似しており、評価は概ね妥当であっ合には、長い最終直線部と組み合わせるなどして、たと考えられる。本手法は主観評価であるので評価

飛行諸元を安定させるための努力を軽減する工夫が値に差が出るのは当然の結果であるが、評定尺度ご考えられる。

との結果については評価の傾向自体がパイロットＡ、

さらに最終直線部では、長さが短くても、その手Ｂとで差違が生じているものもある。以下にこれら前の曲線部の旋回半径が大きければＥＦは軽減できの理由について簡単に考察し、今後のワークロードるという結果であった。パイロットＢからはＩＬＳ進

評価方法の改良について言及する。

入と同等のＥＦの評価結果が得られている。このこ

ＭＤについて見てみると、パイロットＡがどの曲とから、最終直線部を短く設定する場合には、その線経路に対してもＩＬＳ進入方式よりワークロードが手前までの飛行区間における飛行諸元の維持を容易高いとしている一方、パイロットＢはＩＬＳ進入と同にするなどしてにワークロードを適正に保っておく

等のワークロードであるといった評価結果を出して方が望ましいと考えられる。

いる。これは前述したように、パイロットＡはタス以上の評価結果から、ＥＦは経路の設定方法に起クを達成するための「飛行諸元の維持」に着目して因したトラッキング・タスクに関与しており、ＥＦを評価しているのに対して、パイロットＢは「手順の分析することによって大まかな経路の設定方法につ遂行」といった視点で行っており、ＭＤに対する視いて指針が得られると考えられる。

点がパイロットＡとＢで異なっているのが分かる。

５−７ Ｆ
ｒ
ｕ
ｓ
ｔ
ｒ
ａ
ｔ
ｉ
ｏｎＬｅｖｅｌ（ＦＲ）評価結果

この傾向はＰＤなどの他の項目においてもあらわれ

Fig.12にＦＲの評価結果を示す。Fig.12から、パイている。

ロットＡ、Ｂとも経路Ｃ、ＧのＦＲが高く、経路Ｄ、ＴＤについては二つの視点での評価がなされていＦについてはＩＬＳ進入と同等以下のワークロードでる。一つは経路の設定による時間的な圧迫感に着目しているのに対し、もう一つはＴＩ
Ｓディスプレイのあることが分かる。
パイロットＡは、経路Ｃ、Ｇについては、曲線部の旋回半径が小さくなったことによる操舵の忙しさ、

視覚的な圧迫感が時間的な圧迫感につながるとしている。

および直線から曲線部に操舵する際の操舵のタイミ

また、ＥＦやＦＲについてはパイロットＡ、Ｂの評

ングの緊張や集中的な努力をストレスが溜まる要因

価の傾向は概ね等価であり、これらの項目によってとしている。さらに、経路Ｇになると最終直線部が曲線経路の設定上の問題点は抽出できたと考えられ短くなったことによって飛行諸元を維持するためのる。しかし、これらの項目では操縦性やＴＩ
Ｓ表示の

時間的な余裕がなくなったことをストレスの要因と問題点の細部までは抽出できなかった。
本手法は主観評価であるので、各項目ごとの主観している。

国際交通安全学会誌 Ｖｏ
ｌ．
２
６，Ｎｏ．
２

（３６）

平成１３年２月

１１
９

トンネル型ディスプレイによる曲線進入時のパイロット・ワークロード評価

参考文献

や着目する視点が違うのは当然であるという見方もできると考えられるが、なるべく妥当な結果を得る

１）Ｌ．Ｊ．Ｊ．Ｅｒｋｅ
ｌ
ｅｎｓ
：Ｒｅ
ｓ
ｅ
ａ
ｒ
ｃｈｏｎ Ｎｏ
ｉ
ｓ
ｅ Ａｂａ
ｔ
ｅ-

ためには各項目事でパイロット間のばらつきを少な

ｍｅｎ
ｔ Ｐｒ
ｏ
ｃ
ｅｄｕ
ｒ
ｅ
ｓ，１０
ｔ
ｈ Ｅｕ
ｒ
ｏｐ
ｅ
ａｎ Ａｅ
ｒ
ｏ
ｓｐ
ａｃ
ｅ

くする必要がある。今回の評価は、試行回数も少な

Ｃｏｎｆ
ｅ
ｒ
ｅｎｃ
ｅ Ｆｒ
ｅ
ｅＦ
ｌ
ｉ
ｇｈ
ｔ ，１
９９７

く、被験者も二人なので有為な結果が得られたとは

２）Ｍ．Ｈａ
ｒ
ｉ
ｇａｅ，ｅ
ｔａ
ｌ．
：Ｆ
ｌ
ｉ
ｇｈ
ｔＥｖａ
ｌ
ｕａ
ｔ
ｉ
ｏｎｏ
ｆＣａ
ｒ-

言いがたいが、今後、パイロットの認知的および操ｒｉｅｒＤＧＰＳ／ＩＮＳ Ｈｙｂ
ｒ
ｉ
ｄ Ｎａｖ
ｉ
ｇａ
ｔ
ｉ
ｏｎｆ
ｏ
ｒＡｕ
ｔ
ｏ-

縦におけるタスクを分析して、パイロットへのインｍａｔｉｃ Ｌａｎｄｉｎｇ， 第３
６回飛行機シンポジウム講

タビューの仕方も含めて評価尺度の定義について改演集、１９９８年３）舩引、村岡「曲線進入のためのトンネル型表示」

善してく必要がある。

平成１０年度日本航空宇宙学会年会講演会

６．まとめ

４）小野他「Ｄｏ-２２８による精密着陸実験（その２）−都市型空港への曲線進入の試み」『第３６回飛本研究では、ＴＩ
Ｓディスプレイを用いて曲線進入

行機シンポジウム講演集』１９９８年を行うパイロットの認知的およびトラッキング・タ
スクの問題点を抽出する評価手法を確立することを

５）舩引、村岡他「曲線進入用トンネル表示の飛行

目的に、ＮＡＳＡ-ＴＬＸ手法を本評価用に改修した手実験評価」『第３６回飛行機シンポジウム講演集』

法を用いてパイロットのワークロードの評価・分析

１９
９８年
６）Ｋ．Ｆｕｎａｂ
ｉ
ｋ
ｉ，ｅ
ｔａ
ｌ．
：
Ｉ
ｎ-Ｆ
ｌ
ｉ
ｇｈ
ｔ Ｅｖａ
ｌ
ｕａ
ｔ
ｉ
ｏｎ ｏ
ｆ

を行った。

Ｔｕｎｎｅ
ｌ-ｉ
ｎｔ
ｈｅＳｋｙ Ｄｉｓｐｌａｙａｎｄ Ｃｕ
ｒｖｅｄ Ａｐ-すなわち本研究では、現存のＮＡＳＡ-ＴＬＸ手法の

ｐ
ｒ
ｏ
ａｃｈＰａ
ｔ
ｔ
ｅ
ｒｎ，ＡＩＡＡ-９９-３９
６６，１
９９
９

評定尺度の定義を本実験におけるタスクや、パイロット間のばらつきを考慮して修正し、評価基準を設

７）Ａ．Ｊ．Ｇｒｕｎｗａｌｄ：Ｔｕｎｎｅ
ｌＤ
ｉ
ｓｐ
ｌ
ａｙ ｆ
ｏ
ｒ Ｆｏｕ
ｒ-

けた。また、トラッキングや認知的タスクに対するＤｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ Ｆｉｘｅｄ-Ｗｉ
ｎｇ Ａｉ
ｒｃｒａｆ
ｔ Ａｐ-

分析を行うために、本評価用に修正した評定尺度ご

ｐ
ｒ
ｏ
ａｃｈｅ
ｓ，Ｊ
ｏｕ
ｒｎａ
ｌｏ
ｆＧｕ
ｉ
ｄａｎｃ
ｅａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，７とにパイロット・コメントを取得した。

（３），３６
９−３
７７

本評価および分析の結果、各評価項目に対するパ

８）Ｇ．Ｅ．Ｃｏｏｐｅｒａｎｄ Ｒ．Ｐ．Ｈａｒｐｅｒ：Ｔｈｅ Ｕｓｅｏｆ

イロット間の差違がみられたものの、ワークロード

Ｐ
ｉ
ｌ
ｏ
ｔ Ｒａ
ｔ
ｉ
ｎｇ ｉ
ｎｔ
ｈｅ Ｅｖａ
ｌ
ｕａ
ｔ
ｉ
ｏｎ ｏ
ｆ Ａｉ
ｒ
ｃ
ｒ
ａ
ｆ
ｔ

の要素とＴＩ
Ｓディスプレイの表示および経路上の問

Ｈａｎｄ
ｌ
ｉ
ｎｇＱｕａ
ｌ
ｉ
ｔ
ｉ
ｅ
ｓ，ＮＡＳＡ ＴＮ Ｄ-５１
５３，１９６
９

題点を関連付けられ、認知的タスクやトラッキング

９）Ｓ．Ｇ．ＨａｒｔａｎｄＬ．Ｅ．Ｓｔａｖｅｌ
ａｎｄ：Ｄｅｖｅｌ
ｏｐｍｅｎ
ｔ

タスクの問題点を抽出することができたと考えられｏｆ ＮＡＳＡ−ＴＬＸ
（Ｔａ
ｓｋ Ｌｏ
ａｄ Ｉ
ｎｄｅｘ）
：Ｒｅ
ｓｕ
ｌ
ｔ
ｓ

る。また、本研究の結果から、今後、ワークロード

ｏ
ｆｅｍｐ
ｉ
ｒ
ｉ
ｃ
ａ
ｌａｎｄｔ
ｈｅ
ｏ
ｒ
ｅ
ｔ
ｉ
ｃ
ａ
ｌｒ
ｅ
ｓ
ｅ
ａ
ｒ
ｃｈ．Ｉ
ｎ：Ｐ．

評価手法を確立していくための改良点について指針

Ａ．Ｈａｎｃｏｃｋａｎｄ Ｎ．Ｍｅｓｈｋａｔｉ
（ｅｄｓ．）：Ｈｕｍａｎ
Ｍｅｎ
ｔ
ａ
ｌＷｏ
ｒｋ
ｌ
ｏ
ａｄ，１３
９〜１８
３，Ｅ
ｌ
ｓ
ｅｖ
ｉ
ｅ
ｒＳｃ
ｉ
ｅｎｃ
ｅ

を得ることができたと考えられる。

Ｐｕｂ
ｌ
ｉ
ｓｈｅ
ｒ
ｓ Ｂ．Ｖ．，Ａｍｓｔｅｒｄａｍ，１９８８

今後は、本評価方法を改善するとともに、ＴＩ
Ｓディスプレイの改良、経路の設定、各種航空機に対応

１０）三宅、神代「メンタルワークロードの主観的評したディスプレイの設計手法およびパイロット訓練

価法

手法を検討していく予定である。

便法の提案−」『人間工学』Ｖｏ
ｌ．
２
９、Ｎｏ．
６、

−ＮＡＳＡ-ＴＬＸとＳＷＡＴの紹介および簡

１
９９３年１１）Ｍ．Ｍｕ
ｌ
ｄｅ
ｒ
：Ｃｙｂｅ
ｒｎｅ
ｔ
ｉ
ｃ
ｓｏ
ｆ Ｔｕｎｎｅｌｉ-ｎ-ｔｈｅ-ＳｋｙＤｉｓｐｌａｙｓ，Ｄｅ
ｌ
ｆ
ｔＵｎ
ｉ
ｖｅ
ｒ
ｓ
ｉ
ｔ
ｙ Ｐｒ
ｅ
ｓ
ｓ，１
９９
９
１
２）Ｔ． Ｅ． Ｎｙｇｒｅｎ：Ｐｓｙｃｈｏｍｅ
ｔ
ｒ
ｉ
ｃｐ
ｒ
ｏｐ
ｅ
ｒ
ｔ
ｉ
ｅ
ｓｏ
ｆ
ｓｕｂｊ
ｅｃ
ｔ
ｉ
ｖｅ ｗｏｒｋｌｏａｄ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｔ
ｅｃｈｎ
ｉ
ｑｕｅ
ｓ
：Ｉｍｐ
ｌ
ｉ
ｃ
ａ
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ｉ
ｏｎｓｆ
ｏ
ｒｔ
ｈｅ
ｉ
ｒｕｓ
ｅｉ
ｎｔ
ｈｅａ
ｓｓ
ｅ
ｓ
ｓｍｅｎ
ｔｏ
ｆ ｐｅ
ｒ
ｃ
ｅ
ｉ
ｖｅｄ ｍｅｎ
ｔ
ａ
ｌ ｗｏ
ｒｋ
ｌ
ｏａｄ，
ＨｕｍａｎＦａｃｔｏｒｓ，３３（１），１７〜３
３，１９
９１

ＩＡＴＳＳ Ｒｅｖ
ｉ
ｅｗ Ｖｏ
ｌ．
２
６，Ｎｏ．
２

（３７）

Ｆｅｂ.，
２０
０１