Методика и результаты оценки надёжности водителя автобуса

Размещено на http://www.allbest.ru/

Методика и результаты оценки надёжности водителя автобуса

Е.В. Шашина

Аннотация

Приведено определение надёжности водителя, которую предложено оценивать с использованием психофизиологических показателей водителя. Дан обзор различных методов психофизиологических исследований и обосновано использование показателя "частота сердечных сокращений". Представлены результаты оценки надёжности водителя по предложенной методике.

Ключевые слова: надёжность водителя, система "водитель - автомобиль - дорога - среда", напряжённость труда водителя, психофизиология водителя, частота сердечных сокращений, уровень безопасности городского маршрута

Введение

Согласно оценкам, вклад общественного автомобильного транспорта в перевозки пассажиров составляет 53…55%. Эффективность перевозочного процесса определяется не только его грамотной организацией, уровнем работоспособности и техническим состоянием автомобилей и парков, но и сложноформализуемым "человеческим фактором", в частности, надёжностью водителя. Под надёжностью водителя можно понимать способность своевременно и безошибочно принимать и обрабатывать информацию о состоянии транспортного средства, дорожных условиях, а также принимать и реализовывать адекватные решения по управлению транспортным средством в течение заданного промежутка времени с допустимыми уровнями напряжённости труда и рисками возникновения конфликтных ситуаций, дорожно-транспортных происшествий и чрезвычайных ситуаций [1].

Достоверные теоретические методы оценки надёжности водителя как элемента системы "водитель - автомобиль - дорога - среда" пока не разработаны. Вместе с этим надёжность водителя определяется его психофизиологическими показателями. Так, основными психологическими и физиологическими качества водителя, влияющими на безопасность движения, являются: особенности зрительного восприятия скорости, расстояния и пропорций предметов; концентрация, распределение и устойчивость внимания; невосприимчивость к помехам; стрессоустойчивость. С помощью психофизиологических показателей можно оценить напряжённость труда водителя, что и будет косвенной оценкой надёжности водителя при исследованиях в реальных условиях.

Приведённые испытания являются составной частью методики обоснования мер по снижению риска аварий и катастроф в системе "водитель - автомобиль - дорога - среда" [2].

Психофизиологические методы исследования надёжности

Из большого количества методов психофизиологических исследований, применяемых в инженерной психологии, интерес представляют те, которые удовлетворяют, как минимум, двум требованиям: они должны давать количественные характеристики психофизиологического состояния водителя и применение их не должно нарушать обычных трудовых условий водителя. Обзор таких методов приведён в табл. 1. Анализ психофизиологических методов исследования показал, что частота сердечных сокращений (ЧСС) является наиболее простым в использовании. В [3] приведены значения ЧСС, соответствующие разной степени напряжённости: при ЧСС менее 70 уд./мин. оператор находится в состоянии монотонии, диапазон ЧСС от 70 до 85 уд./мин. соответствует функциональному комфорту, значения ЧСС выше 85 уд./мин. соответствуют стрессу. водитель психофизиологический зрительный

Таблица 1

Методы психофизиологических исследований водителя

Приборы для испытаний

Для определения психофизиологических показателей водителя при работе на автобусном маршруте использовался пульсометр фирмы "Garmin" (запись ЧСС в течение всего рабочего времени), который представляет собой эластичный пояс с беспроводным датчиком, одеваемым на грудь испытуемого, и передающим данные в цифровом виде по радиоканалу в GPS-навигатор, выполненный в форме наручных часов. Основные технические характеристики прибора приведены в табл. 2.

Таблица 2

Основные технические характеристики пульсометра и GPS-навигатора "Garmin"

Датчики пульса располагаются на внутренней стороне пояса и плотно прилегают к рёбрам испытуемого. Для стабильности работы (улучшения контакта с кожей) рекомендуется смачивать датчики пульса небольшим количеством воды. Питание пульсометра осуществляется от батарейки CR-2032. Пояс включается автоматически при инициализации из меню GPS-навигатора и автоматически выключается при снятии с тела.

Подключение GPS-навигатора к персональному компьютеру осуществляется с помощью док-станции через USB-порт, которая также служит для зарядки аккумуляторов устройства.

GPS-приёмник при наличии сигнала позволяет записывать ЧСС с текущими координатами, а затем просматривать результаты в привязке к карте, что упрощает и уточняет синхронизацию всех данных. Анализ результатов на ПК осуществляется в специальной программе Garmin Training Center®.

В процессе движения ведётся непрерывная видеосъёмка окружающей дорожной обстановки с целью последующего сопоставления полученных психофизиологических показателей с ситуацией на дороге, что необходимо для выявления реакции водителя в опасных ситуациях. Камера с широкоугольным объективом устанавливается в кабине так, чтобы не мешать работе водителя, и охватывает вид через лобовое стекло.

Все полученные данные (психофизиологические показатели и видео данные) точно синхронизированы по времени.

Методика испытаний на маршруте

1 Описание эксперимента. В результате синхронного съёма психофизиологических показателей водителя при работе на маршруте и отслеживания дорожной обстановки, а также реакции водителя на её изменения можно получить информацию о функциональном состоянии водителя городского автобуса, напряжённости его труда, а также проследить реакции водителя в опасных ситуациях.

2 Подготовка к эксперименту. Перед заездом производился выбор маршрута движения, отражающего характерные особенности городских маршрутов. Выбор производился на основании данных рекогносцировочных заездов и данных, полученных от автопарков ГУП "Мосгортранс", и осуществлялся по специально разработанной на кафедре "Техносферная безопасность" методике [10] оценки уровня безопасности городского маршрута для водителя автобуса. Методика предусматривает кластеризацию маршрутов в зависимости от их уровня безопасности (УБ). При проведении оценки учитывались следующие показатели: длина маршрута, количество остановочных пунктов, количество светофоров, количество "лежачих полицейских", эксплуатационная скорость, наполняемость салона, количество крутых поворотов, количество железнодорожных переездов и трамвайных путей, категория маршрута. Диапазон значений каждого характерного показателя разбивался на пять групп, с присвоением определённых баллов от 1 до 5. Далее все полученные баллы по каждому маршруту суммировались. Чем больше балл, тем ниже УБ рассматриваемого маршрута. По критерию УБ маршруты движения городских автобусов делятся на три группы: опасные для водителя маршруты (УБ более 25 баллов); маршруты средней опасности (УБ 15…25 баллов); безопасные для водителя маршруты (менее 15 баллов).

Критерий УБ маршрута позволяет производить оценку надёжности водителя в привязке к обслуживаемым маршрутам движения городских автобусов с учётом влияния их сложности.

Перед началом измерений производилась контрольная запись психофизиологических показателей водителя в состоянии покоя, дающая представление о нормальном состоянии водителя. На основании полученных данных проводилась проверка оптимального закрепления датчиков на теле водителя, настройка и корректировка измерительной аппаратуры.

3 Точность и достоверность результатов. Соответствие внешней обстановки психофизиологическим реакциям обеспечивалось строгой синхронизацией записываемых данных по времени.

Контроль психофизиологических показателей водителя в покое позволял установить характерные особенности, присущие испытуемому водителю.

Информативность измерений обеспечивалась регистрацией всех компонентов сигнала, в том числе и тех, которые прослеживались в виде минимальных изменений сигнала, соответствующих требуемой точности измерений.

4 Погрешности измерений и влияние на безопасность движения. Суммарная погрешность измерений определялась как:

, %, (1)

где Дмод - погрешность модели измерений, %; Дм - погрешность метода измерений, %; ДСИ - погрешность средств измерений, %; До - погрешность оператора, %; Дусл - дополнительные погрешности, обусловленные воздействием влияющих факторов условий измерений; Дд - предельно допускаемая погрешность результатов измерения, %.

Предельно допускаемая погрешность результатов измерения для данных испытаний принималась равной 5…10%. Под адекватностью измерений в данном случае понималось соответствие сигнала процессам регуляции состояния человека на уровне качественных и количественных изменений параметров сигнала, оценивающего деятельность водителя на маршруте. Устройство съёма психофизиологических показателей удовлетворяет требованию адекватности оценок активации испытуемых независимо от индивидуальных различий.

Системы съёма психофизиологических показателей не мешали обычной деятельности водителя, не создавали проблем при управлении транспортным средством и не оказывали влияния на дорожную аварийность. Приборы обеспечивали высокую помехозащищённость и электробезопасность водителя.

Экспериментальная часть

Напряжённость работы водителей оценивалась на автобусных маршрутах Видновского ПАТП (рис. 1): городской маршрут № 3 "Видное - Ст. Расторгуево" (рис. 2), УБ которого составляет 19 баллов (средняя опасность), и пригородный маршрут № 364 "Ст. Расторгуево - М. Домодедовская" (рис. 3), УБ которого равен 15 баллам (средняя опасность), с использованием подобранного оборудования и разработанных методик. Заезды проводились в переходный период года в сухую погоду и нормальной видимости. В эксперименте участвовал водитель, имеющий стаж работы более 20 лет. Напряжённость труда оценивалась по диапазонам значений ЧСС.

а) б)

Рис. 1. Внешний вид автобуса, на котором производились испытания (а) и расположение записывающей аппаратуры в кабине (б)

Рис. 2. Карта городского маршрута № 3 "Видное - Ст. Расторгуево"

Рис. 3. Карта пригородного маршрута № 364 "Ст. Расторгуево - М. Домодедовская"

Результаты замера ЧСС показаны на рис. 4 и 5. Наиболее вероятная ЧСС составляла 73,5 уд./мин., максимальная - 92 уд./мин. для городского и 104 уд./мин. для пригородного маршрута. Большую часть рабочего времени (89,4% для городского и 78,5% для пригородного маршрута) водитель находился в состоянии функционального комфорта и лишь 0,9% времени для городского и 2,7% для пригородного маршрута - в состоянии стресса. 9,7% времени для городского и 18,8% для пригородного маршрута приходились на монотонию.

а) б) в)

Рис. 4. ЧСС водителя при работе на городском маршруте:

а) за весь день; б) до обеда; в) после обеда

а) б) в)

Рис. 6. ЧСС водителя при работе на пригородном маршруте:

а) за весь день; б) до обеда; в) после обеда

Выводы

Обеспечить полную безопасность дорожно-транспортных ситуаций на маршруте не представляется возможным, поэтому у водителя в течение дня будут наблюдаться стрессовые состояния; причём, чем выше УБ маршрута, тем больше их будет. По результатам проведённых экспериментов для прогнозирования надёжности водителя и предотвращения развития профессиональных болезней из-за высокой напряжённости труда с использованием функционального состояния водителя при работе на автобусном маршруте и корректирования графиков допуска на маршруты разной сложности рекомендуется использовать систему мониторинга психофизиологических показателей водителя, которая передавала бы измеряемые значения в базу данных с выводом на экран персонального компьютера диспетчера автобусного парка по спутниковому каналу. Превышение порогового значения времени нахождения в стрессовом состоянии за смену должно являться основанием для перевода водителя на маршрут с более низким УБ. Для установления и обоснования нормативов на пороговые значения доли рабочего времени, при котором ЧСС выше 85 уд./мин., необходимо провести серию экспериментов с разными группами водителей по возрасту и стажу.

Работа проводилась в рамках Программы стратегического развития МАДИ на период 2012-2016 гг.

Литература

1. Шашина Е.В. Разработка научно-методических основ оценки надёжности водителя автобуса в условиях возникновения конфликтных и чрезвычайных ситуаций: автореф. дис. ... канд. техн. наук: 05.22.10. - М., 2014. - 20 с.

2. Григорьева Т.Ю., Трофименко Ю.В., Шашина Е.В. Методика обоснования мер по снижению аварий в системе "водитель-автомобиль-дорога-среда" // Безопасность в техносфере. - 2012. - №3. - С. 30-37.

3. Физиологические механизмы оптимизации деятельности / Под ред. чл.-кор. АН СССР В.И. Медведева; Л.: Наука, 1985. - 135 с.

4. Григорьева Н.Н. Психофизиология профессиональной деятельности. Учебный курс // Московский университет им. С.Ю. Витте: веб-сайт 2010.

5. URL: http://www.e-college.ru/xbooks/xbook116/book/index/index.html (дата обращения: 28.11.2014).

6. Лобанов Е.М. Проектирование дорог и организации движения с учётом психофизиологии водителя / М.: Транспорт, 1980. - 311 с.

7. Аракелов Г.Г., Шотт Е.К. КГР при эмоциональных, ориентировочных и двигательных реакциях // Психологический журнал. - 1998. - № 4.

8. Бабин Д.Н., Дементиенко В.В., Шахнарович В.В. Профессиональный отбор и методология экспресс-анализа текущего состояния водителей // Автоматизация в промышленности. - 2007. - № 1. - С.49-51.

9. Шишкова Н.Р. Психофизиологическая оценка уровня стресса: автореф. дисс. … канд. псих. наук: 19.00.02. - М., 2004. - 21 с.

10. Ярбус А.Л. Роль движения глаз в процессе зрения / М.: Наука, 1965. - 167 с.

11. Повышение безопасности и надёжности транспортных человеко-машинных систем в условиях крупного мегаполиса (на примере г. Москвы): отчет о НИР (промежуточ.) / МАДИ (ГТУ); рук. Трофименко Ю.В.; исполн.: Евстигнеева Н.А. и др. - М., 2005. - 197 с. - №15242.

References

1. Shashina E.V. Razrabotka nauchno-metodicheskih osnov ocenki nadyozhnosti voditelya v usloviyah vozniknoveniya konfliktnyh i chrezvychajnyh situacij, avtoref. dis. … kand. tehn. nauk: 05.22.10, Moscow, 2014, 20 p.

2. Grigor'eva T. Yu., Trofimenko Yu.V., Shashina E.V. Metodika obosnovaniya mer po snizheniyu avarij v sisteme "voditel'-avtomobil'-doroga-sreda": Bezopasnost' v tehnosfere, 2012, no. 3, pp. 30-37.

3. Fiziologicheskie mehanizmy optimizacii deyatel'nosti / pod red. ch.-kor. AN SSSP V.I. Medvedeva, Leningrad, "Nauka", 1985, 135 p.

4. Grigor'eva N.N. Psihofiziologiya professional'noj deyatel'nosti. Uchebnyj kurs, Moscow, Moskovskij universitet im. S. Yu. Vitte, URL: http://www.e-college.ru/xbooks/xbook116/book/index/index.html

5. Lobanov E.M. Proektirovanie dorog i organizacii dvizheniya s uchyotom psihofiziologii voditelya, Moscow, "Transport", 1980, 311 p.

6. Arakelov G.G., Shott E.K. KGR pri jemocional'nyh, orientirovochnyh i dvigatel'nyh reakciyah: Psihologicheskij zhurnal, 1998, no. 4.

7. Babin D.N., Dementienko V.V., Shahnarovich V.V. Professional'nyj otbor i metodologiya jekspress-analiza tekushhego sostoyaniya voditelej: Avtomatizaciya v promyshlennosti, 2007, no. 1, pp. 49-51.

8. Shishkova N.R. Psihofiziologicheskaya ocenka urovnya stressa: avtoref. dis. … kand. psih. nauk: 10.00.02, Moscow, 2004, 21 p.

9. Yarbus A.L. Rol' dvizheniya glaz v processe zreniya, Moscow, "Nauka", 1965, 167 p.

Размещено на Allbest.ru