Удосконалення методів психологічного і примусового регулювання швидкостей руху на автомобільних дорогах

Размещено на http://www.allbest.ru/

Міністерство освіти і науки України

Харківський національний автомобільно-дорожній університет

УДК 65.015.11:656.053

Удосконалення методів психологічного і примусового регулювання швидкостей руху на автомобільних дорогах

05.01.04 - Ергономіка транспорту

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук

Саркісян Мартік Ваганович

Харків 2003

Дисертація є рукопис.

Робота виконана в Харківському національному автомобільно-дорожньому університеті Міністерства освіти і науки України.

Науковий керівник: доктор технічних наук, професор, Заслужений діяч науки і техніки України Гаврилов Едуард Васильович, Харківський національний автомобільно-дорожній університет, завідувач кафедри вишукувань та проектування доріг

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор Ашеров Аківа Товієвич, Українська інженерно-педагогічна академія, завідувач кафедри інформатики і комп'ютерних технологій, м. Харків;

доктор технічних наук, професор Лавров Євген Анатолієвич, Сумський державний аграрний університет, проректор з навчальної роботи, завідувач кафедри кібернетики та інформатики, м. Суми.

Провідна установа:

Харківський державний технічний університет будівництва і архітектури Міністерства освіти і науки, кафедра механізації будівельних процесів, м. Харків.

Захист відбудеться “_4_” __липня___2003 р. о __14⁰⁰__ годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 64.059.03 Харківського національного автомобільно-дорожнього університету за адресою: 61002, м. Харків, вул. Петровського, 25.

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Харківського національного автомобільно-дорожнього університету за адресою: 61002, м. Харків, вул. Петровського, 25.

Автореферат розісланий “_31_” _травня_______2003 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради, к.т.н., доцент Смирнов О.П.

швидкість регулювання примусовий психологічний

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Безперервне зростання інтенсивності руху, зміни складу транспортних потоків, зростання кількості власних автомобілів, низький рівень професійної підготовки водіїв, відставання в удосконаленні експлуатаційної якості доріг від швидко зростаючих технічних можливостей автомобілів, призводять до зростання складності умов руху. В таких умовах водіям необхідно безпомилково сприймати ситуацію, швидко приймати і реалізовувати рішення. Але можливості людини не безмежні. Помилки людини стають однією з основних причин аварій на дорогах.

Вихід із умов, які склалися може бути знайдений через взаємне пристосування можливостей людини і умов руху при рішенні завдань проектування і експлуатації доріг.

Актуальність теми. Одним з дієздатних методів взаємного пристосування водія і дорожніх умов є регулювання швидкостей руху. За допомогою даного методу забезпечується динамічна достатність системи “водій-автомобіль”. Наслідком цього є зниження кількості дорожньо-транспортних пригод.

В практиці регулювання швидкостей знайшли широке застосування методи примусової і психологічної дії на водія. Але механізм впливу цих дій на швидкість руху до цього часу остається не розкритим.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконана в межах координаційного плану Міністерства освіти і науки України по проблемі “Моделювання складних соціально-економічних, екологічних і технічних систем на основі перспективних інформаційних технологій”, затверджених наказом № 37 від 13.02.1997 р.

Мета і задачі дослідження. Метою дослідження є удосконалення методів психологічного і примусового регулювання швидкостей руху на автомобільних дорогах.

Для досягнення цієї мети вирішувались такі задачі:

- розробити модель інформаційної взаємодії водія з середовищем руху;

- розробити модель психологічного і примусового регулювання швидкостей руху;

- оцінити адекватність моделей фактичним закономірностям поведінки водія на дорозі;

- розробити рекомендації по психологічному регулюванню швидкостей руху на етапах проектування і експлуатації доріг;

- розробити технічні засоби примусового регулювання швидкостей руху.

Об'єктом дослідження є система “водій-середовище руху”.

Предметом дослідження є регулювання взаємодії водія з дорожнім середовищем.

Методи дослідження. Системний аналіз, методи теорії інформації, теорії імовірностей і математичної статистики, спеціальні психологічні і психофізіологічні методи.

Наукова новизна отриманих результатів. В результаті дослідження отриманий подальший розвиток теорії інформаційної взаємодії водія з середовищем руху. Вперше запропонована оцінка сигнального значення кутової швидкості руху об'єктів середовища відносно водія, показаний зв'язок сигнального значення з інформаційними характеристиками поля сприйняття і реакціями водія на зміни цих характеристик. Показано, що основою психологічного регулювання швидкостей руху може бути регулювання співвідношень між мотивами дій і їх метою. Продуктивним засобом дії на ці співвідношення є формування необхідних функціональних норм поведінки водія і жорсткостей цільових установок.

Практичне значення отриманих результатів полягає в розкритті сутності інформаційної взаємодії водія з середовищем руху, що дозволило розробити методологію взаємного пристосування водія і дорожнього середовища. Методики, алгоритми та тексти програм для кількісної оцінки інформаційних характеристик поля сприймання водія, функціональних норм поведінки, жорсткостей цільових установок і змін швидкостей руху під дією цих характеристик можуть знайти широке практичне використання на етапах проектування і експлуатації автомобільних доріг.

Рекомендації по регулюванню швидкостей руху за допомогою поперечної розмітки проїзної частини використані на дорозі Луганськ- Ізварине на аварійних ділянках. Використання розмітки дозволило знизити максимальну швидкість руху легкових автомобілів на 21%, а вантажних автомобілів - на 27%.

Особистий внесок здобувача. В дисертації використані ідеї наукового керівника Гаврилова Е.В., які викладені в теорії взаємодії водія з дорожнім середовищем. Математична модель інформаційної взаємодії розроблена особисто автором. Автором дисертаційного дослідження виконаний загальний комплекс робіт по теоретичному і експериментальному обґрунтуванню моделі інформаційної взаємодії водія з середовищем руху, експериментальному обґрунтуванню моделей психологічного і примусового регулюванню швидкостей руху.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертації доповідались і обговорювались на науково-технічних конференціях ХНАДУ (2001-2002 р.) та міжнародній конференції “Досвід та проблеми сучасного розвитку дорожнього комплексу України на етапі входження до Європейської спільноті”(Харків, 2002 р.).

Публікації. Результати досліджень висвітлені у 3 статтях у наукових фахових виданнях та 1 тезах доповідей конференцій.

Структура і обсяг роботи. Дисертація складається із вступу, п'яти розділів та двох додатків. Повний обсяг роботи складається з 134 сторінок, 55 рисунків, 12 таблиць і списку використаних джерел з 60 найменувань.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ ДИСЕРТАЦIЇ

У вступі обґрунтовано актуальність теми, сформульовано мету та задачі досліджень. Розглянуто зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Відображена наукова новизна та практичне значення одержаних результатів. Наведені відомості про апробацію та публікації результатів досліджень.

У першому розділі приведений аналіз існуючих підходів до регулювання швидкостей руху на автомобільних дорогах. Показано, що в практиці проектування і експлуатації доріг використовуються три групи методів регулювання швидкостями руху: інформаційні, примусові і психологічної дії. Всі ці методи пов'язані з психічними процесами. Розподіл методів на три групи обґрунтовується засобами дії на психіку людини. Головним засобом в групі інформаційних методів є дорожній знак. Дієздатність знаків досліджувалась Бабковим В.Ф., Васильєвим О.П., Кашкіним С.К., Афанасьєвим М.Б., Булатовим А.І. та ін. Результати цих досліджень показали, що ефективність регулювання швидкостей руху за допомогою знаків залежить від дорожніх, погодно-кліматичних та інших умов. Найбільш ефективні знаки в темну пору доби. В світлу пору доби ефективність регулювання залежить від наявності в полі зору водія інших знаків, розмітки проїзної частини, наявності зустрічних автомобілів, пунктів ДАІ та ін. Дія знаків в сукупності дорожніх факторів не досліджувалась.

Головними засобами в групі примусових методів регулювання швидкостей руху є трясучі (шумові) смуги, поздовжня розмітка проїзної частини дороги та одиночні хвилі в поперечному профілі дороги. Дослідження показують, що водії автомобілів, що рухаються з високими швидкостями, скоріше реагують на тряску і шум ніж на вказівки дорожніх знаків. Але ці смуги не знаходять широкого застосування, що пов'язане з технологічними труднощами їх виготовлення, низьким рівнем якості дорожнього покриття, та консерватизмом деяких керівників, які рахують, що боротьба за безпеку руху пов'язана з матеріальними витратами і не дає ніяких прибутків. Поздовжня горизонтальна розмітка проїзної частини дороги за результатами досліджень Поліщука В.П. та Кунда М.Т. може сприяти як збільшенню так і зниженню швидкості руху, що залежить від співвідношення між штрихом розмітки і відстанню між штрихами. Механізм дії розмітки на водія не досліджувався.

Більш дійовим засобом регулювання швидкостей руху є зорова орієнтація водія, яка створює уявлення про ускладнення дорожніх умов. Цілеспрямоване озеленення дороги, розстановка стовпчиків орієнтації та ін. створює ілюзію звуження або розширення проїзної частини дороги, що призводить до зниження або підвищення швидкості руху. Наукове обґрунтування цих засобів розроблено Гавриловим Е.В. в теорії взаємодії водія з дорожнім середовищем. Але практична реалізація метода Гаврилова Е.В. зустрічає значні труднощі, що пов'язане із слабкою теоретичною розробкою оцінки сигнального значення об'єктів поля сприйняття водія. Експериментальний характер цієї оцінки прив'язує її до конкретних дорожніх умов. Зміна умов руху приводить до значних похибок в оцінках можливих швидкостей руху.

Таким чином, аналіз стану досліджень показує, що проблема регулювання швидкостей руху на автомобільних дорогах до теперішнього часу не отримала остаточного вирішення.

У другому розділі розглядається модель інформаційної взаємодії водія з середовищем руху. Модель взаємодії базується на дослідженнях сприйняття простору і просторових відношень Клікса Ф., Димерского В.Я., Іванова В.М., Бєліка Я.Я., Гаврилова Е.В. Згідно з цими дослідженнями за допомогою кутових швидкостей руху об'єктів середовища оцінюється віддаленість цих об'єктів, а за допомогою різниці кутових швидкостей, або зміни цієї різниці - різниця або зміна віддаленості. Віддалення або наближення об'єкта середовища до лінії напрямку руху водія інтенсифікує дію кутової швидкості.. Значне зближення об'єкта з водієм може призвести до зіткнення. Тому мала віддаленість об'єкта сприймається як небезпека для подальшого руху. Зв'язок віддаленості об'єкта з його небезпекою формується прижиттєво. Тому кутову швидкість об'єкта та його положення відносно напрямку руху водія можливо розглядати як умовні подразники, які інформують водія про віддалення об'єкта, та його небезпеку для подальшого руху.

Під сигнальним значенням кутової швидкості пропонується розуміти її спроможність сигналізувати водієві про наближення небезпечного об'єкта і викликати умовну реакцію, яка реалізується у вигляді змін швидкості і траєкторії руху або в появі зсувів в стані фізіологічних і психологічних функцій в організмі водія. Сигнальне значення кутової швидкості може бути оцінено через імовірність появи умовної реакції.

Зв'язок “кутова швидкість-умовна реакція” може бути представлений у вигляді

0, якщо

1, якщо ,

де - умовна реакція на кутову швидкість; - кутова швидкість та її нижчий абсолютний поріг.

Базуючись на нейроквантовій теорії механізму розрізнення стимулів і припускаючи, що об'єкт середовища може знаходитись лише у двох станах і ( відповідає умові , відповідає умові ) представляється можливим оцінити імовірність виникнення умовної реакції на кутову швидкість руху об'єкта середовища за допомогою експоненціального розподілу

0, якщо ,

= 1- , якщо ,

де - імовірність умовної реакції на кутову швидкість; - щільність умовних реакцій залежна від положення об'єкта в середовищі відносно напрямку руху водія.

Імовірність виникнення умовної реакції може бути використана для оцінки інформаційних характеристик поля сприйняття водія.

Кількість інформації, яка надходить від незалежних об'єктів поля сприйняття водія, може бути оцінена за формулою

. (3)

Якщо кожний об'єкт може знаходитись лише в двох станах і , то максимальна можлива кількість інформації оцінюється за формулою

, (4)

де - максимальна ентропія поля сприйняття водія; - число можливих станів кожного об'єкта.

Процес сприйняття носить дискретний характер, тому що для формування первинного чуйного образу сприйняття необхідна фіксація зору водія на об'єкті на протязі 0,1-0,3 с. Тому на протязі цього часу систему об'єктів можна розглядати як замкнену в організаційному відношенні. Використовуючи закон збереження ентропії можна оцінити абсолютну організацію поля сприйняття водія за формулою

. (5)



У третьому розділі розглядається модель психологічного регулювання швидкостей руху транспортних засобів на автомобільних дорогах. В якості основи регулювання пропонується розглядати цілеспрямоване керування співвідношенням між мотивами діяльності водія і її метою. Мета діяльності може нав'язуватися водієві зовні засобами організації дорожнього руху. В разі узгодження мотивації з метою, остання сприймається водієм як особиста, що відповідає своїм мотивам і потребам. В результаті діяльність водія здійснюється з мінімальними витратами психічної, фізичної енергії і максимальним ефектом.

Будь-яка мета діяльності водія на дорозі міститься в дорожній ситуації. Тому зміна дорожньої ситуації призводить до зміни мети діяльності. Мета діяльності представляється за допомогою заданих інформаційних характеристик образу мети. Тому цілеспрямована дія на інформаційні характеристики поля сприйняття водія - реальний шлях регулювання швидкостей руху.

Практична реалізація запропонованого методу регулювання швидкостей руху можлива наступними шляхами:

- формуванням необхідних функціональних норм поведінки водія;

- формуванням необхідних цільових установок.

Оцінку необхідних функціональних норм поведінки водія можна отримати як результат рішення рівняння керованого руху автомобіля, запропонованого Гавриловим Е.В.:

(6)

де - маса системи “водій-автомобіль”;

- коефіцієнт урахування обертальних мас;

- сума сил діючих на автомобіль;

- -та координата системи;

- задана швидкість руху;

- -та функціональна норма швидкості руху;

- коефіцієнт пропорційності;

- час.

Рішення цього рівняння відносно дає:

- на ділянках дороги, де треба збільшити швидкість руху

, (7)

де - необхідна функціональна норма швидкості руху для мотиву вільних дій водія;

- тягове зусилля;

- зовнішні сили опору руху;

- початкова швидкість руху;

- жорсткість норми ;

- коефіцієнти пропорційності для ситуації розгону;

- час запізнення реакції системи,

- на ділянках дороги, де треба зменшити швидкість руху (для гальмування з відокремленим двигуном),

, (8)



де - необхідна функціональна норма швидкості руху для мотиву безпеки дій водія;

- внутрішні і зовнішні сили опору руху;

жорсткість норми ;

- коефіцієнт урахування обертальних мас;

- коефіцієнти пропорційності для ситуації гальмування з відокремленим двигуном,

- на ділянках дороги, де треба зменшити швидкість руху ( для гальмування з невідокремленим двигуном)

, (9)

де - коефіцієнти пропорційності для ситуації гальмування з невідокремленим двигуном.

Згідно з дослідженнями Гаврилова Е.В. функціональні норми швидкостей руху залежать від інформаційних характеристик поля сприйняття водія

(10)

,

де - максимальна кількість інформації, яка надходить з поля сприйняття водія при фактичній напруженості дорожнього руху, при напруженості , що відповідає коефіцієнту завантаження дороги, який дорівнює одиниці і нулю відповідно;

- емпіричні коефіцієнти;

- коефіцієнт стохастичності поля сприйняття водія, .

Використовуючи ці залежності можна підрахувати необхідні інформаційні характеристики поля сприйняття водія для забезпечення заданої швидкості руху

(11)

де - необхідний для забезпечення заданої швидкості руху коефіцієнт стохастичності поля сприйняття водія.

Регулювання коефіцієнта стохастичності можливе двома шляхами:

- формуванням необхідної абсолютної організації поля сприйняття водія

, якщо ; (12)

- формуванням необхідної максимальної кількості інформації, яка надходить з поля сприйняття водія

, якщо , (13)

де - необхідні для забезпечення заданої швидкості руху абсолютна організація і максимальна кількість інформації, що надходить з поля сприйняття водія.

Керування функціональною нормою швидкості руху для мотиву безпеки руху можливе за допомогою змін максимальної кількості інформації, що надходить з поля сприйняття водія, трьома шляхами:

- керуванням інтенсивності руху на дорозі, що дозволяє отримати необхідне значення максимальної кількості інформації

, якщо та , (14)

де - необхідна для забезпечення заданої функціональної норми швидкості руху максимальна кількість інформації:

- керуванням пропускною здатністю дороги за допомогою інтенсивності руху, що дозволяє отримати необхідне значення максимальної кількості інформації при навантаженні дороги рухом з коефіцієнтом завантаження рівним одиниці

якщо та , (15)

де - необхідна для забезпечення заданої функціональної норми швидкості максимальна кількість інформації при інтенсивності руху, яка дорівнює пропускній здатності дороги;

- керуванням пропускної здатності дороги за допомогою зміни кількості постійно діючих елементів дороги, що дозволяє отримати необхідне значення максимальної кількості інформації у вільному русі



, якщо та , (16)

де - необхідна для забезпечення заданої функціональної норми швидкості максимальна кількість інформації у вільному русі.

Формування необхідних цільових установок можливе за рахунок регулювання її жорсткості. Жорсткість цільових установок може бути оцінена за допомогою формул Гаврилова Е.В.

, , (17)

;

;

- максимально можлива швидкість руху за технічними даними автомобіля в еталонних умовах.

При дії двох цільових установок (наприклад, на утримання заданої швидкості і заданої відстані між автомобілями) оптимальні жорсткості досягаються, якщо задана швидкість руху рівна особистій нормі швидкості, а задана відстань між автомобілями рівна особистій нормі відстані

, , (18)

де - функціональні норми відстані між автомобілями;

- жорсткості функціональних норм відстаней .

Рух з особистою нормою швидкості і з особистою нормою відстані між автомобілями забезпечує мінімізацію жорсткостей цільових установок, а саме

, , (19)

де - особисті жорсткості цільових установок на утримання заданої швидкості і заданої відстані між автомобілями.

У четвертому розділі дисертації наведені результати експериментальних досліджень, які спрямовані на встановлення адекватності моделей інформаційної взаємодії водія з середовищем руху та психологічного регулювання швидкостей руху на автомобільних дорогах.

Адекватність моделі інформаційної взаємодії перевірялась шляхом оцінки

відповідності теоретичного представлення сигнального значення об'єкта середовища експериментальним даним. Експерименти ставились на окружній дорозі м.

Харкова. Ширина проїзної частини дороги 7,5 м, ширина узбіч 3,5 м. Узбіччя мають укріплену смугу шириною 0,75 м. Проїзна частина має цементобетонне покриття. Показник рівності покриття не перевищує 54 см/км, коефіцієнт поздовжнього зчеплення знаходився на рівні 0,75. На час проведення експерименту покриття було сухим, погода сонячна. В якості об'єктів-перешкод використовувались автомобілі ЗАЗ-968, ЗІЛ-130, МАЗ-200 та рівносторонні трикутні щити із стороною 0,9 м. Щит закріплювався на дерев'яному стовпчику висотою 2 м. Об'єкти-перешкоди встановлювались на узбіччі. Найбільш виступаюча частина перешкоди у напрямку руху водія суміщалась із крайкою проїзної частини.

В якості пересувних лабораторій використовувались автомобілі УАЗ-452, РАФ-2203 та ГАЗ-31029. В лабораторіях розміщувалось приладдя для реєстрації швидкості і траєкторії руху та показників психофізичного стану водія. В експериментах приймали участь 6 високореактивних водіїв. Реактивність водія оцінювалась за методикою Я. Стрєляу. В процесі експериментальних заїздів здійснювалась безперервна реєстрація електрокардіограми (ЕГР), електропневмограми (ЕПГ) та шкіряно-гальванічного рефлексу (ШГР).

Для реєстрації ЕКГ використовувався стандартний електрокардіограф ЭКГТ-03М “Салют”. Зняття ЕКГ здійснювалось за допомогою відведення DS (Dextra-Sinistra). Для реєстрації ЕПГ використовувався датчик потоку тепла, для реєстрації ШГР- спеціальний пристрій. Електроди для зняття ШГР (по Фере) кріпилися на нижній третині голені водія. Вихідні сигнали з усіх приладів подавалися на швидкодіючий самописець Н338-6П.

Для контролю за траєкторією руху на експериментальній ділянці розміщувались 6 контрольних пунктів, 3 з них до об'єкта перешкоди, 2- за перешкодою. Четвертий контрольний пункт суміщався з об'єктом-перешкодою. Відстань між суміжними контрольними пунктами 25 м. У кожному контрольному пункті проїзна частина розмічалася крейдяними смугами в поперечному профілі дороги. Відстань між смугами 0,25 м. За допомогою цих смуг фіксувалося положення правого заднього колеса пересувної лабораторії наглядачем.

Експерименти здійснювались в регламентованому і нерегламентованому режимах руху. В нерегламентованому режимі водію видавалось завдання на проїзд по експериментальній ділянці з бажаною для водія швидкістю і бажаною траєкторією руху. В регламентованому режимі водію видавалось завдання на проїзд по експериментальній ділянці с заданою швидкістю (10,20,30,40,50,60,70,80 км/год) і заданою відстанню до крайки проїзної частини (1, 1,5 , 2, 2,5, 3 м).

Довірливий інтервал, в якому з заданою імовірністю розміщена середня арифметична генеральної сукупності показника функціонального стану водія при русі з нерегламентованим режимом, використовувався в подальших експериментах для визначення наявності умовної реакції на кутову швидкість руху об'єкта-перешкоди. Наявність реакції визначалась у випадках, коли показник перевищував межу довірливого інтервалу. В свою чергу, сигнальне значення об'єкта-перешкоди визначалося частотою виникнення умовної реакції в 10 заїздах з регламентованим режимом руху. Кутова швидкість руху розраховувалась по формулі

, (20)

де - кутова швидкість руху об'єкта-перешкоди відносно водія, 1/c;

- лінійна швидкість руху пересувної лабораторії, м/с;

- лінійна швидкість руху об'єкта-перешкоди, м/с;

- відстань від водія до центра тяжіння контуру об'єкта-перешкоди, м; - кут між напрямком руху пересувної лабораторії і лінією, яка з'єднує водія з центром тяжіння контуру об'єкта-перешкоди, град.

Знак (+) призначається у разі зустрічного руху пересувної лабораторії і об'єкта - перешкоди, знак (-) - у разі однойменного напрямку руху.

Результати обробки експериментальних даних наведені на рис.2. На рисунках крапками нанесені експериментальні дані, суцільними лініями - теоретичні функції згідно формули ( 2 ). Цифри біля кривих позначають відстань від борту пересувної лабораторії до борту об'єкта-перешкоди в поперечному профілі дороги. Порівняння експериментальних даних з теоретичними здійснювалося методом парних порівнянь за допомогою критерію Стьюдента. Результати порівняння показали, що для усіх кривих розрахунковий - критерій менше табличного () для довірчої імовірності 0,95 (табл.1). Це свідчить, що формула (2) може розглядатися як теоретичне зображення експериментальних даних.



Таблиця 1 Розрахункові значення -критерія достовірності різниці між теоретичними і експериментальними значеннями

Відстань до об'єкта в напрямку руху,м	Відстань від пересувної лабораторії до об'єкта в поперечному профілі дороги, м
	0,5	1,0	1,5	2,0
25	0.0679	0.5210	0.7860	0.8990
50	1.0138	0.9870	0.9440	1.1620
75	1.1600	1.3410	0.0830	0.9090

Подальша обробка експериментальних даних за методом найменших квадратів дозволила отримати емпіричні формули, які визначають поріг кутової швидкості та щільність умовних реакцій у вигляді

, якщо , (21)

, якщо

, (22)

- відстань від водія до об'єкта-перешкоди в поздовжньому напрямку дороги;

- відстань від борту пересувної лабораторії до об'єкта-перешкоди в по- перечному профілі дороги (дистанція безпеки);

- ваги пересувної лабораторії і об'єкта - перешкоди відповідно;

- розрахункові площі пересувної лабораторії та об'єкта-перешкоди відповідно,

, ;

- висоти автомобіля і об'єкта-перешкоди відповідно;

- відстань від водія до борту пересувної лабораторії в поперечному перерізі автомобіля;

- відстань від центру тяжіння контуру об'єкта - перешкоди до його краю в поперечному перерізі.

Визначення сигнального значення кутової швидкості дозволило провести чисельний експеримент, який спрямовувався на оцінку інформаційних характеристик об'єктів - перешкод різного типу і різного положення відносно напрямку руху пересувної лабораторії. Результати цього експерименту дозволили встановити функціональні норми інформаційного завантаження водія при зустрічі з різними об'єктами середовища руху, розташованих на різних відстанях від водія в поздовжньому і поперечному профілях дороги.

Експерименти по встановленню адекватності моделі психологічного регулювання швидкостями руху провадились на дорозі Харків-Сімферополь на ділянці Харків - Красноград. Результати експерименту показали, що в процесі руху найчастіше діють мотиви безпеки руху і свободи дій водія. Для оцінки сил мотивів використовувався метод деформації цільових установок Гаврилова Е.В. В якості еталонної установки використовувався зв'язок фактичної швидкості руху з заданою. Результати експериментів підтвердили наявність лінійного зв'язку між силою мотиву і потребою, як на рівні швидкостей руху так і на рівні інформаційного навантаження водія.

Співставлення звітів водія з результатами його діяльності показало, що вплив мотиву безпеки руху приводить до зниження швидкості, а мотиву вільних дій - до прискорення руху. Зв'язок між мотивами і результатами дій водія оцінювався по методу чотирьох полів за допомогою коефіцієнту кореляції Юла. Коефіцієнт кореляції Юла дорівнює +0,657 0,064. Розрахунковий - критерій достовірності () значно більший табличного ( для ). Тому можна стверджувати, що зв'язок між мотивами діяльності і швидкістю руху достовірний.

Експерименти з регламентацією двох функцій управління ( задана швидкість руху і задана відстань до крайки проїзної частини дороги) підтвердили гіпотезу про компенсацію психічного напруження за рахунок перерозподілу в точності виконання головної і другорядної функцій. Другорядна функція виконується з меншою точністю.

Експерименти по визначенню впливу поперечної розмітки проїзної частини на швидкості руху проводились в лабораторних і польових умовах. В експериментах перевірялася гіпотеза про те, що зниження швидкості руху в зоні дії поперечної розмітки пов'язане: 1) з ілюзією прискорення руху за рахунок збільшення інтенсивності та частоти дії фізичного подразника; 2) з засвоєнням мозку людини ритму дії подразників в області низьких частот, яке супроводжується негативним відчуттям, характерним для стану утоми.

Метою лабораторного експерименту була перевірка гіпотези про вплив частот фізичних подразників на функціональний стан водія. Метою польового експерименту була перевірка гіпотези про вплив частот фізичних подразників на швидкість руху транспортного потоку.

В якості фізичного подразника в польових умовах використовувалась біла смуга розмітки, нанесена на проїзну частину перпендикулярно осі дороги. Смуги наносилися білою фарбою, ширина кожної смуги 0,25 м. Білі і темні смуги на проїзній частині дороги створювали ілюзію світлового мигтіння. В лабораторних умовах світлове мигтіння створювалось спеціальним приладом, який використовується для визначеності критичної частоти світлового мигтіння. В експериментах досліджувався вплив частот світлового мигтіння в діапазоні від 0 до 15 Гц.

Технічний комплекс в лабораторних умовах складався з електроенцефалографа ЕЕГП-4-02, електрокардіографа ЕКГТ-03М “Салют”, самописців РПЧ2-01 та Н3020-03 і екранованої камери розміром 2x2x2 м, в якій розміщався водій. На самописці Н3020-03 реєструвалася частота світлового мигтіння. Самописець РПЧ2-01 використовувався для моделювання діяльності переслідуючого слідження. До початку дослідів на стрічці самописця РПЧ2-01 за допомогою генератора Г3-53 червоними чорнилами записувався синусоїдальний сигнал. Потім цей сигнал за допомогою стрічкопротяжного механізму подавався в поле зору водія. Завдання зводилося к тому, щоб утримати перо самописця за допомогою ручки встановлення нуля на лінії синусоїдального сигналу. Помилка фіксувалася за допомогою того ж пера синіми чорнилами і оцінювалась різницею амплітуд вхідного і вихідного сигналів в мм. Одночасно провадилася реєстрація ЕКГ і ЕЕГ. Для біопотенціалів головного мозку використовувався біполярний засіб відведення. Обробка ЕЕГ зводилася до підрахунку індексів дельта і тета ритмів.

Аналіз результатів експериментів показав, що максимальне значення індексів дельта і тета ритмів спостерігається при частоті світлового мигтіння 3-4 Гц. При цих частотах підвищується амплітуда RR-інтервалів ЕКГ. Такі зміни спостерігається при розвитку утоми після 3-4 годин руху по дорозі. При дії світлового мигтіння з частотою 3-4 Гц такі ж зміни спостерігається після 2 хвилин роботи. Таким чином, результати лабораторного експерименту підтвердили гіпотезу про те, що частота дії фізичних подразників впливає на функціональний стан людини.

Польовий експеримент проводився на дорозі Луганськ - Изварине (км 906-907) на кривій в плані дороги радіусом 1040 м. Розмітка дороги наносилась на проїзну частину починаючи з відстані 25 м від початку кривої в напрямку прямолінійної ділянки. Відстань між лініями розмітки наведена в табл..2. Такі відстані формували частоту світлового мигтіння 4 Гц для водіїв, що рухаються із швидкостями 85% забезпеченості в транспортному потоці. Рух по ділянці з розміткою починався з більших відстаней між смугами.

Таблиця 2 Відстань між лініями розмітки

№ лін.	1-2	2-3	3-4	4-5	5-6	6-7	7-8	8-9	9--10	10--11	11--12	12--13	13--14	14--15	15--16	16--17
Відст., м	3	3	3	3	3	3	3	4	4	4	6	6	6	8	8	8

В процесі експерименту за допомогою наглядачів фіксувалися швидкість руху автомобілів і склад транспортного потоку. Крім того вплив розмітки на швидкість руху оцінювалась за результатами проїздів по експериментальній ділянці пересувної лабораторії на базі автомобіля ГАЗ-31029-“Волга”.

Результати польового експерименту підтвердили гіпотезу про наявність впливу світлового мигтіння на швидкість руху, рис.3. Початкові швидкості з 85% забезпеченістю для легкових автомобілів знижуються на 21,3 %, для вантажних автомобілів на 26,7%. На автомобілі, які рухаються з малими швидкостями вплив розмітки незначний.

У п'ятому розділі наведені пропозиції по практичному використанню результатів дослідження. Пропонується: алгоритм розрахунку інформаційних характеристик поля сприйняття водія; методика оцінки функціональних норм поведінки водія для забезпечення руху з заданою швидкістю; рекомендації по регулюванню функціональних норм поведінки водія за допомогою інформаційних характеристик поля сприйняття; рекомендації по примусовому регулюванню швидкостей руху за допомогою поперечної розмітки проїзної частини дороги.

Для регулювання функціональної норми швидкості руху для мотиву вільних дій водія пропонується використовувати два шляхи:

- цілеспрямована зміна фізичних, геометричних характеристик елементів дороги і складу руху;

- регулювання інтенсивності руху.

Обидва шляхи використовують необхідний для забезпечення заданої функціональної норми швидкості коефіцієнт стохастичності поля сприйняття водія.

Для регулювання функціональної норми швидкості для мотиву безпеки руху пропонується використовувати:

- цілеспрямовану зміну пропускної здатності дороги за рахунок питомого співвідношення між кількістю носіїв інформації, яка формується транспортним потоком, і різницею між функціональними нормами швидкостей;

- цілеспрямовану зміну пропускної здатності дороги за рахунок кількості носіїв інформації у вільному русі.

Для примусового регулювання швидкостей руху пропонуються схеми поперечної розмітки проїзної частини дороги, які формують частоту світлового мигтіння 4 Гц для водіїв, що рухаються в транспортному потоці із швидкостями 85% забезпеченості. Така розмітка знижує швидкості руху на аварійних ділянка дороги на 20-30%.

ВИСНОВКИ

1. Дієздатним засобом рішення проблеми безпеки дорожнього руху є регулювання швидкостей на автомобільних дорогах. Ефективними засобами регулювання швидкостей є психологічна і примусова дія на водія.

2. Основою психологічного регулювання швидкостей руху може бути цілеспрямована дія на співвідношення між мотивами і метою діяльності водія.

3. Основою примусового регулювання швидкостей руху може бути нав'язування мозку водія ритму дії подразників в області низьких частот ( 3-4 Гц), яке супроводжується розвитком стану утоми

4.Дія на співвідношення між мотивами і метою діяльності водія може бути здійснена: формуванням необхідних цільових установок; формуванням необхідних інформаційних характеристик поля сприйняття водія; формуванням необхідних функціональних норм поведінки водія на дорозі.

Мета діяльності може нав'язуватися водієві зовні засобами організації дорожнього руху. В разі узгодження мотиву і мети остання сприймається як приватна, яка відповідає своїм мотивам і потребам. В результаті діяльність супроводжується мінімальними витратами психічної фізичної енергії. Діяльність супроводжується максимальними ефектом і безпекою.

Будь яка мета знаходиться в дорожній ситуації. Тому зміна ситуації приводить до зміни мети діяльності. Мета може бути відображена за допомогою заданих характеристик образу мети. Для цього можна використати задані значення інформаційного завантаження водія. Таким чином, цілеспрямована дія на інформаційні характеристики поля сприйняття водія може розглядатися як реальний шлях регулювання швидкостей руху на автомобільних дорогах.

5. Доведено, що кутова швидкість руху об'єкта середовища відносно водія може розглядатися в якості умовного подразника, який сигналізує про наближення небезпечного об'єкта та викликає умовну реакцію що супроводжується зміною швидкості і траєкторії руху або появою зсувів у стані фізіологічних і психологічних функцій в організмі водія. Сигнальне значення кутової швидкості руху може бути оцінено імовірністю появи умовної реакції. Імовірність появи умовної реакції може бути використана для оцінки інформаційних характеристик поля сприйняття водія.

6. Доведена адекватність моделі інформаційної взаємодії водія з дорожнім середовищем та моделі психологічного регулювання швидкостей руху.

7. Розроблений алгоритм та текст програми для ПЕОМ по розрахунку інформаційних характеристик поля сприйняття водія. Виявлений вплив типу об'єкта - перешкоди на його інформаційні характеристики.

8. Розроблена методика оцінки необхідних функціональних норм поведінки водія, які забезпечують реалізацію заданих швидкостей руху. Розроблений алгоритм регулювання функціональних норм руху за допомогою цілеспрямованої дії на інформаційні характеристики поля сприйняття водія.

9. Наведені рекомендації по примусовому регулюванню швидкостей руху за допомогою білих смуг, які нанесені на проїзну частину в поперечному профілі дороги. Схема розмітки показала можливість зниження максимальних швидкостей руху легкових автомобілів на 21%, вантажних автомобілів - на 27%.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Гаврилов Э.В., Саркисян М.В. Психологическое регулирование скоростей движения на автомобильных дорогах//Вестник ХГАДТУ. Сб.науч.труд. Вып.8.-Харьков: Изд. ХГАДТУ, 1998.- С. 32-35.

2. Саркисян М.В. Сигнальное значение угловой скорости движения объектов дорожной среды//Автомобильный транспорт. Сб.науч.труд. Вып.9.- Харьков:Изд. ХНАДУ, 2002.-С. 118-121.

3. Гаврилов Э.В. Саркисян М.В.Психологическое регулирование скоростей движения//Вестник ХНАДУ. Сб.науч.труд. Вып.17.-Харьков: Изд.ХНАДУ, 2002.-С. 96-99.

4. Саркисян М.В. Информационные характеристики объектов поля восприятия водителя//Тез. докл. Междунар. конф. “ Опыт и проблемы современного развития дорожного комплекса Украины на этапе вхождения в Европейское сообщество”.- Харьков: Изд. ХНАДУ.- 2002.- С. 96-97.

АНОТАЦІЇ

Саркісян М.В. Удосконалення методів психологічного і примусового регулювання швидкостей руху на автомобільних дорогах. - Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.01.04 - “Ергономіка” .- Харківський національний автомобільно-дорожній університет, Харків, 2003.

Викладені механізми психологічного і примусового регулювання швидкостей руху на автомобільних дорогах. Розкрита сутність інформаційної взаємодії водія з середовищем руху. Запропонована технологія формування необхідного співвідношення між мотивами і метою діяльності водія, в основу якої покладені: цілеспрямована дія на інформаційні характеристики поля сприйняття водія; формування необхідних для забезпечення заданої швидкості руху функціональних норм поведінки водія та необхідної жорсткості їх цільових установок. Викладені методики, алгоритми та тексти програм для ПЕОМ, які дозволяють розраховувати необхідні інформаційні характеристики, функціональні норми швидкостей руху та жорсткості цільових установок. Викладені рекомендації по застосуванню поперечної розмітки дороги для примусового регулювання швидкостей руху на автомобільних дорогах.

Ключові слова: безпека руху, регулювання швидкостей руху, психологічні і примусові методи, інформаційна взаємодія водія з середовищем руху.

Саркисян М.В. Совершенствование методов психологического и принудительного регулирования скоростей движения на автомобильных дорогах. - Рукопись. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.01.04 - “Эргономика”.- Харьковский национальный автомобильно-дорожный университет, Харьков, 2003.

Рассмотрены механизмы психологического и принудительного регулирования скоростей движения на автомобильных дорогах. Раскрыта сущность информационного взаимодействия водителя со средой движения. Показано, что угловая скорость движения объекта среды относительно водителя может рассматриваться в роли условного раздражителя, который сигнализирует водителю об опасности объекта. Условный раздражитель вызывает условную реакцию, проявляющуюся в изменении скорости или траектории движения или в сдвигах в показателях функционального состояния организма водителя. Изменение скорости или траектории движения приводит к уменьшению силы условного раздражителя, а следовательно, и степени опасности объекта среды для дальнейшего движения.

Впервые предложена оценка сигнального значения угловой скорости объекта среды в форме вероятности возникновения условной реакции, показана связь сигнального значения с информационными характеристиками поля восприятия и реакциями водителя на изменения этих характеристик. Показано, что основой психологического регулирования скоростей движения может быть регулирование отношений между мотивами деятельности водителя и их целью. Продуктивным средством воздействия на эти отношения является формирование необходимых норм поведения и жестокостей целевых установок.

Предложена технология формирования необходимого соотношения между мотивами и целью деятельности водителя, в основу которой положено целенаправленное воздействие на информационные характеристики поля восприятия. Изложены методики, алгоритмы и тексты программ для ПЭВМ, которые позволяют рассчитывать необходимые информационные характеристики, функциональные нормы скоростей движения и жесткости целевых установок.

Изложены рекомендации по использованию поперечной разметки дороги для принудительного регулирования скоростей движения на автомобильных дорогах.

Ключевые слова: безопасность движения, регулирование скоростей, психологические и принудительные методы, информационное взаимодействие водителя со средой движения.

Sarkisyan M.B. The perfecting of psychic and compuls methods of speeds regulation at auto highways and roads.-- handwriting Technical science candidate pretending dissertation for “Ergonomic” specialty 05.01.04. Kharkiv National Road-Transport University, Kharkiv, 2003.

It has been developed the ways of psychic and compulsive speed regulation at highways and motor roads. The sense of information connection between a driver and moving area has been opened enough deep.

It was offered the technology of basing the useful correlation of the goals and desires of driver action which founded upon the targeting influence on information characteristics of the sensitive field.

It has been shown the methods , algorithms and the software which allow to determine the demanding inform. Characteristics, acting speed norms and the purpose tasks toughness.

It's shown the reference of using of the cross road marks for compulsive regulation of the speed moving at highways and motor roads.

Key words: driving security, the regulation of speed, psychic and compulsive methods, inform. contacts between the driver and moving area.

Размещено на Allbest.ru