Место и роль водителя в системе управления. Методическое пособие по курсу подготовки специалистов по безопасности дорожного движения на автомобильном транспорте - файл n1.doc. Цели и задачи управления автомобилем. Системный подход к повышению надёжности у
n1.doc
РАЗДЕЛ 5 РОЛЬ ДОРОЖНОГО ФАКТОРА В СИСТЕМЕ «ВОДИТЕЛЬ - АВТОМОБИЛЬ - ДОРОГА»
5.1. СИСТЕМА «ВОДИТЕЛЬ - АВТОМОБИЛЬ - ДОРОГА», ВИДЫ БЕЗОПАСНОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМЫ
Специфика и проблематика дорожного движения концентрированно описывается системой «Водитель-Автомобиль-Дорога» - (ВАД ), состоящей из ряда подсистем, функционирующих в определенной среде - Среде движени я .При изучении аспектов безопасности системы, особого внимания требуют, в первую очередь, мероприятия и средства, направленные как на уменьшение вероятности возникновения ДТП, так и на снижение тяжести последствий состоявшегося ДТП.
Комплекс средств, включающий элементы конструкции автомобиля, обустройства дорог, организации дорожного движения, применение или использование которого реализуется через активные действия человека, управ л яющего транспорт н ым средством, принято характеризовать как активную составляющую безопасности системы - «активная безопасность», и, собственно, систему мероприятий, направлен н ую на сн и жение тяжести последствий ДТП - пассивной составляющей - «пассив н ой безопасностью » . Логично констатировать, что доминантой активной безопасности системы является водитель со стандартным набором функций оператора произвольной системы - прием и обработка информации, при н ятие решения и реализация управляющих действий и сложнейшей спецификой сферы профессиональной деятельности.
При благоприятных дорожных условиях водитель работает в п роизвольном режиме (темпе), он свободен в выборе скорости, дистанции движения и не ограничен в маневрах. В плотном потоке темп его деятельности становится навязанным . Время для оценки обстановки уменьшается. От водителя требуется готов но сть к действиям в неожиданно меняющейся дорожной о б ста н ов к е .
Готовност ь о беспеч и вае т ся устойчивост ь ю и высокой интенсивност ь ю внимания. К важным профессиональным качествам следует отнести способность водителя прогнозировать дорожную обстановку, а также одновременно с этим следить за дорожными знаками, светофорами, дорожной разметкой, изменением дороги в плане и профиле и т.д. Длительность пребывания водителя в подобном состоянии определяется персонифицированным « запасом прочности» - наиболее распространенной категорией п о няти я «надежность» . В свою очередь, надежность обеспечивается такими характеристиками как пригодность, работоспособност ь, обуче нн ость и мотивация.
Пригодность определяется личностными, психофизиологическими качествами водителя, состоянием его здоровья. Используемая методика - медицинское освидетельствование, в некоторых случаях - психофизиологический отбор, то есть обследование психофизиологических качеств претендента и сопоставление их с заранее заданными (полученными экспериментально) критериями.
Работоспособность зависит от режима труда и отдыха, условия на рабочем месте, состояния здоровья, режима питания, образа жизни и т.д. Устойчиво высокая работоспособность наблюдается в течение первых трёх-четырех часов от начала управления транспортным средством, после восьми-девяти часов непрерывного управления работоспособность резко снижается. Она зависит также от употребления алкоголя, наркотических и некоторых лекарственных препаратов.
Обученность водителя определяется наличием у него необходимого объема знаний и навыков. Отчасти они приобретаются в процессе профессионального обучения, отчасти - в результате самообучения в процессе работы. Особую актуальность приобретают качество и эффективность учебного процесса, индивидуальные особенности обучаемого, свойства нервной системы и личностные свойства.
Мотивация выражается в заинтересованности водителя в процессе работы, результатах труда, удовлетворенности работой в целом. Мотивация обеспечивается и поддерживается режимом труда, оплатой труда, условиями работы, состоянием автомобиля, отношениями с администрацией предприятия и коллективом предприятия, многими другими факторами. Если и н тересы водителя л ежат вне сферы его профессиональной деятел ь ности, то это затрудняет образование «новых навыков», снижает эффективность его работы, появляются ошибки, отсутствует потребность повышать свою квалификацию и мастерство.
Следующим звеном в системе, имеющим важное значение для обеспечения активной безопасности, является автомобиль.
Конструктивной безопасностью автомобиля называется свойство предотвращать ДТП, снижать тяжесть его последствий и не причинять вреда людям и окружающей среде. Конструктивную безопасность делят на активную, пассив н ую, послеа в арий н у ю и экологическую .
Активная безопасность - это свойство автомобиля снижать вероятность возникновения ДТП или полностью его предотвращать. Оно проявляется в период, когда в опасной дорожной обстановке водитель еще может изменить характер движения автомобиля. Активная безопасность зависит от компоновочных параметров автомобиля (габаритных и весовых), его динамичности, устойчивости, управляемости и информативности.
Пассивная безопас н ост ь - это свойство автомобиля уменьшать тяжесть последствий ДТП, если оно все же случилось. Оно проявляется в период, когда водитель уже не в состоянии управлять автомобилем и изменять характер его движения, т.е. непосредственно при столкновении, наезде, опрокидывании.
П ослеавар и й н ая безопасность - это свойство автомобиля уменьшать тяжесть последствий ДТП после остановки и предотвращать возникновение новых аварий. Для этого внедряют противопожарные мероприятия, облегчают эвакуацию пассажиров и водителя из аварийного автомобиля.
Экологическая безопас н ост ь - это свойство автомобиля, позволяющее уменьшать вред, наносимый участникам движения и окружающей среде в процессе эксплуатации. Мероприятиями по уменьшению вредного воздействия автомобилей на окружающую среду следует считать снижение токсичности отработавших газов и уровня шума.
Сущность основных функций активной безопас н ости авт о м об ил я - отсутствие внезапных отказов конструктивных систем автомобиля (отказная безопас н ость ), особенно связанных с возможностью маневра, а также обеспечение возможности водителя уверенно, с комфортом управлять механической подсистемой «Ав т о м оби л ь - Доро г а » (эксплуатационная безопасност ь ).
Важной функцией активной безопасности является соответствие тяговой и тормозной динамики автомобиля дорожным условиям и транспортным ситуациям, а также психофизиологическим особенностям водителя. Возможность осуществления маневра на ходу движения в основном зависит от тяговой и тормозной динамики автомобиля: тормозная динамика влияет на величину остановочного пути, который должен быть наименьшим и, кроме того, тормозная система должна позволять водителю очень гибко выбирать необходимую интенсивность торможения; тяговая динамика в значительной степени влияет на уверенность водителя в таких дорожно-транспортных ситуациях, как обгон, объезд, переезд перекрестков и пересечение автомобильных дорог, т.е. при маневрировании в плане. В тех же ситуациях, когда торможение уже невозможно, тяговая динамика имеет первостепенное значение для выхода из критических ситуаций.
Основными качествами конструкции автомобиля, влияющими на активную безопасность, являются:
- компоновка автомобиля;
- у стойчивость (способность автомобиля противостоят ь заносу и опрокидыванию в различных дорожных условиях при высоких скоростях движения );
- управляемость (эксплуатационные качества автомобиля , позволяющие осуществлят ь управлени е при наименьших затра т ах механической и физической энергии, при совершении ма н евров в плане для сохранения или задания направления дв иж е ни я );
- маневренность (качество автомобиля, характеризующееся величиной н а и ме ньш его радиуса поворота и габаритными размерами );
- стабилизация (способност ь элементов системы « ВАД » противостоят ь н еустойчивому движению автомобиля и л и способ н ость системы со х ра н ит ь оптима л ь н ые положе н ия естествен н ых осей автомобиля при движе н ии );
- т ормозная система ;
- рулевое управление ;
Правильная установка управляющих колес автомобиля;
Надежные шины ;
- сиг н ализация и освещение .
Параметры безопасного автомобиля (пассивная безопасность ) должны отвечать целям наибольшей защиты водителя, пассажира (внутренняя пассив н ая безопасность ), пешехода (в н ешняя , пассивная безопасност ь ).
Максимальная защита водителя и пассажира требуется при лобовых столкновениях - она достигается в значительной степени использованием ремней безопасности. Кроме того, количество и тяжесть травм значительно снижается при правильном проектировании передней части автомобиля с позиции энергопоглощающей функции приложенной мгновенной ударной нагрузки. Пассажирское отделение должно удовлетворять всем требованиям безопасности, т.е. должно быть защищено от двигателя в случае его смещения при ударе, рулевое колесо и колонка должны поглощать удар без нанесения травм водителю.
Практикуется конструирование индивидуальных защитных и удерживающих средств на местах размещения пассажиров, детали автомобиля должны быть травмобезопасными и легко деформируемыми; бензобаки не должны перемещаться и их целостность - нарушаться.
Защитная зона вокруг водителя и пассажиров обеспечивается благодаря жесткому каркасу пассажирского салона в сочетании с легко деформирующимися при ударах передней и задней частью кузова.
Система пассивной безопасности вступает в действие, если водителю не удалось избежать аварии при помощи рабочих систем автомобиля.
Такая система обеспечивает: уменьшение инерционных нагрузок, действующих на пассажира в момент столкновения, ограничение перемещения водителя и пассажиров в кабине, защиту водителя и пассажиров от травм, увечий при ударе о внутренние поверхности кабины водителя, устранение возможности выбрасывания пассажиров и водителя из кабины в момент столкновения и обеспечения беспрепятственной эвакуации их из аварийного автомобиля.
Наиболее эффективное средство, обеспечивающее безопасность водителя и пассажиров автомобиля - ремни безопасности . Использование ремней уменьшает количество травм на 62-75 % по данным США и Германии. Резко снижается также тяжесть последствий ДТП. Применяются различные конструкции ремней безопасности.
При резких фронтальных ударах пассажиры получают ускорение до 40-50g. Если есть надежное амортизирующее средство, то подобные ускорения могут быть перенесены без значительных травм. Этой цели служат системы пневматических подуше к , мгновенно надувающихся за промежуток времени, проходящий между ударом автомобиля о препятствие, до момента удара водителя о рулевое колесо или элементы интерьера. Этот промежуток времени составляет 0,03-0,04 сек. Система срабатывает автоматически при ударе без всяких дополнительных условий, не стесняет движений, в ненадутом состоянии незаметна. При срабатывании подушек рассеивается до 90 % кинетической энергии удара. Такая система не предотвращает выбрасывания пассажиров из автомобиля при авариях и не защищает от боковых ударов.
Важный элемент внутреннего обустройства автомобиля - с и де н ь я . Использование сидений специальной конструкции может существенно повысить безопасность водителя и пассажиров. Существуют конструкции сидений различных автомобильных фирм. Они применяют амортизаторы, усиление креплений сидений, фиксацию спинок передних сидений защелками, ограничение перемещения головы в момент удара при помощи подголовников. В последние годы серьезное внимание стали уделять надежному креплению подушки заднего сиденья и его спинки. При фиксации спинок сидений с помощью защелки пассажиры на заднем сидении не ударяются о детали интерьера передней части салона.
Большое внимание уделяется исследованию влияния рулевой колонки на безопасность водителя при ДТП. При хорошо сконструированной и правильно расположенной рулевой колонке опасность травмирования водителя уменьшается на 30-40 %. Имеются различные конструкции безопасного рулевого колеса, например, снабженные предохранительной мягкой накладкой, рулевое колесо с гибким ободом, др.
Большое количество травм связано с ветровым стеклом . Травмы, наносимые ветровым стеклом, всегда отличаются особенной тяжестью: сотрясение мозга, повреждение черепа, повреждение глаз и др. В разных странах требования к ветровым стеклам различны.
Следующим важным компонентом активной безопасности системы являются дорожные условия и организация дорожного дв и жения .
Следует также отметить, что трудно разделять влияние дорожных условий и организации дорожного движения на активную и пассивную безопасность, т.е. выделить, какие именно параметры повлияли на вероятность возникновения происшествия и какие - усилили тяжесть последствий. Таким образом, мы рассматриваем в л ияние дорожны х условий и организации движения как на активную, так и на пассивную безопасность .
К дорожным условиям, снижающим безопасность относятся следующие факторы:
Несоответствие размеров геометрических элементов дороги (ширины проезжей части, габаритов мостов, путепроводов, радиусов закруглений дорог в плане, уклонов, виражей) фактическим скоростям движения автомобиля;
Неудачное сочетание элементов плана и профиля дороги на соседних участках, способствующих возрастанию, а потом резкому снижению скорости движения (кривые в плане малых радиусов в конце спусков или горизонтальных прямых; короткие горизонтальные прямые на извилистых трассах);
Плохое состояние проезжей части и обочин (недостаточная ровность и шероховатость покрытия, рыхлый грунт неукрепленных обочин, грязь на проезжей части от снега, дождя, камни и другие посторонние предметы);
Неправильное расположение массивных препятствий (опор освещения, дорожных знаков, опор путепроводов, зданий, автобусных павильонов и т.д.);
Недостаточная информация о границах проезжей части, полосах движения, протяженности и форме опасных участков, характере возможной опасности, рекомендуемых действиях по управлению автомобилем и ограничениях в движении, отсутствии заграждений, удерживающих автомобиль от съездов с дороги и переездов через разделительную полосу;
Плохая видимость ночью; гололед, туман, атмосферные осадки.
Следует помнить, что чем выше технические возможности автомобиля, тем более сильное влияние оказывают дорожные условия на процесс движения.
По оценкам специалистов, плохие дорожные условия повышают стоимость эксплуатации автомобиля в 2,5-4 раза. В частности, срок службы автопокрышек сокращается на 30 %, а удельный расход горючего повышается в 1,5-2 раза.
Установка дорожных ограждений (влияет как н а возникновени е происшестви й вследствие съезда с дороги или выезда на полосу встречного движения, так и на снижение тяжести последс т ви й ДТП );
Уменьшение протяженности участков дорог, характеризующихся высокой частотой съездов автомобиля (влияет н а вероятность н аступления ДТП и на снижение тяжести последствий );
Сокращение длины участков с высокими насыпями за счет длины выемок (при проектировании дорог) (влияет на веро ятн ость наступления ДТП и на с ниж е ни е тяжести последс т в ий );
Снижение высоты насыпи, в частности, путем устройства дренажей (подсыпка грунта) (влияет на с н ижение тяжести последствий );
Обустройство широкой разделительной полосы на дорогах I-ой технической категории и выполнение раздельного трассирования земляного полотна для разных направлений движения (влияет на вероятност ь наступления ДТП и на сниже н ие т яжести последстви й );
Проектирование пологих откосов выемок на внешней стороне кривых в плане, уменьшение глубины водоотводных канав применением дренажных устройств (влияет на сниже н ие тяжести последствий );
Использование несимметричного поперечного профиля насыпи в районах с высокой ценностью земельных угодий (влияет на вероятность наступления ДТП );
Уменьшение частоты размещения массивных сооружений и конструкций в зоне шириной 15 м у края проезжей части (влияет на вероятност ь наступления ДТП и на снижение тяжести последствий );
Снижение травмоопасности конструкций, используемых для обустройства дорог, применение конструкций ограждений с прогрессивными деформативными характеристиками (влияет на сниже н ие тяжести последствий ).
В сфере организации дорож н ого движе н ия можно выделить следующие факторы, влияющие на активную и пассивную безопасность системы:
Схемы движения транспортных средств.
Схемы движения пешеходных потоков.
Технические средства управления и организации дорожного движения.
Для повышения активной безопасности за счет средств организации движения необходимо:
Выявить места повышенной опасности движения транспортных средств;
Ликвидировать опасные дорожные условия (ремонт и строительство дорог, обустройство разделительной полосы, придорожное обустройство и т.д.);
Сократить количество конфликтных точек путем:
Канализации движения транспортных потоков;
Разделения транспортных и пешеходных потоков;
Ограничения скорости движения транспорта;
Регулирования состава потока транспорта;
Выравнивания скорости движения транспорта;
Запрещения маневров;
Введения кругового движения;
Принудительного регулирования движения и др.
Всеми этими средствами достигается однородност ь транспор тног о потока , выравнива н ие скоростей движения , следовательно, повышается уровень безопасности дорожного движения. Огра н иче н ие скоростей движе н ия , причем, не только в сторону уменьшения, но и увеличения также является эффективной мерой, это мероприятие может носить как временный и локальный, так и постоянный характер.
Рациона льн ая организация маршрутов движе н ия транспорта позволяет не только более эффективно использовать транспорт, но и улучшить показатели безопасности движения и экологические характеристики.
5. Система, водитель – автомобиль – дорога - среда.
6. Безопасность транспорных средств. Виды безопасности.
Виды безопасности, различают активную, пассивную, послеаварийную и экологическую безопасность транспортного средства. Безопасность транспортного средства вкл. в себя комплекс конструктивных и эксплутационных св-в снижающих вероятность возникновения ДТП, тяжесть их последствий, отрицательное влияние на окр, среду.
Активная безопасность - св-во транспортного средства снижающее вероятность ДТП.
Анализ св-в активной без-ти позволяет с определенной степенью условности обьеденить их в следующие основные группы:
Св-во в знач-ой степени зависящее от действий водителя по управ-ию транс-м средством (тяговоскоросные, тормозные, устойчивость, управляемость, информативность)
Св-во независящее или зависящее в не значительной степени от действий водителя по упр-ию транс-м сред-вом (надежность элементов конструкции, весовые и габаритные параметры тран-го сред-ва)
Св-ва определ-е возмож-ть эффек-ной деятельности водителя по управ-ю транс-м сред-вом (рабочее место водителя)
Пассивная безоп-ть- св-во транс-го средства снижающее тяжесть последствий ДТП.
Различают внутреннюю и внешнюю пассивную безоп-ть.
Внутренняя - определяет конструктивные возможности транс-го средства по сохранению жизни и повышению травмы, безоп-ти водителей и пассажиров находящихся в транс-м средстве в момент ДТП.
Внешняя – по снижению тяжести последствий ДТП для других участников движения.
Послеаварийная – св-во трас-го средс-ва снижающее тяжесть последствий ДТП т.е. тех последствий которые могут возникнуть после самого ДТП (возгорание, наезд других участников)
Экологическая – св-во транс-го средства снижающая степень его отрицательного влияния на окр. среду по определению это транспортное средство в отличае от первых 3 связано в той или иной степени с ДТП. Определено самим существованием и работой тран-го сред-а и появляется на протяжении всего срока службы транс-го сред-а. Все виды безоп-ти транс-го сред-а взаимосвязаны и взаимовлияют на конечный результат перевозочной деятельности. Правило безоп-ти изложено в требованиях ЕЭК ООН (единая экономическая компания ООН).
8. Организация дор-го дв-я. Основные задачи.
Основными принципами в организации дорожного движения явл. разработка мероприятий обеспечивающих эффек-ть и безоп-ть транс-х и пешеходных потоков.
О существовании этого прнципа основывается на:
Исследовании хар-к дорожного движения, анализы статистики ДТП;
Выявление очагов повышенной аварийности;
Выявление мест снижения эффективности дв-я;
Разработки мероприятий по снижению уровня аварийности и повышение эффек-ти дв-я на выявленных местах;
Совершенствовании сущ-х орган-ий дв-я внедрения новаых техн-х средств регулирования;
Прогнозирование, изменение параметров дв-я;
Разработки элементов и систем автоматизированного управ-я дорожным дв-ем.
В качестве основных конкретных мероприятий могут быть названы следующие:
Строительство многоуровневых пересечений
Введение принудительного регул-я напересечении
Запрещение лево и право паворотних маневров, разворотов, обгонов
Введение принудительного разделения транспортных потоков по направлению или траектории дв-я (канализир-е дв-е)
Запрещение остановок тр-х средств
Размещение и оборудование необходимого числа стоянок и остановочных пунктов
Организация и обустройство дорог своевременными и необходимыми средствами информации
Распределение потоков в пространстве (дополнительные полосы, парралельные дороги)
и во времени (смещения начала и окончание работы пред-я)
Размещение в пространстве объектов передвижения, а также грузо и пассажирообразующих объектов
Рациональное распределение видов перевоза в течение суток
Выделение полос для пассажирского транспорта
Организация одностороннего дв-я
Запрещение дв-я отдельным видам тран-х средств, в районе, по магистрали, улицам
- обеспечение высокого коэф-та на дороге
Ограничение скоростей дв-я
Выравнивание скоростного режима дв-я при помощи ограничении верхнего и нижнего предела
Оперативное управление скоростью дв-я потока управляемыми знаками в зависимости от условий видимости и состояния покрытия
Создание бестранспортных зон. На практике используют ряд частных критериев оценки мероприятия по организации дорожного дв-я, задержки состояния потока, скоростной режим. При внедрении новых мероприятий по организации дв-я эффек-м можно считать мероприятия изменившие оценочные критерии в нужную сторону.
3.1 Система "водитель – автомобиль – дорога - среда движения" (ВАДС). Компоненты системы. Специфические особенности и взаимовлияние компонентов. Нарушения в системе.
3.2 Качества дорожного движения: характеристики транспортного средства, влияние дорожных условий, выбор режимов движения транспортного средства.
3.1 Система "водитель – автомобиль – дорога - среда движения" (ВАДС). Компоненты системы. Специфические особенности и взаимовлияние компонентов. Нарушения в системе.
Специфические особенности и проблемы дорожного движения обусловлены, прежде всего, системой "водитель – автомобиль – дорога – среда движения" (ВАДС). В дальнейшем изложении среду движения (окружающую среду) будем называть средой.
Эту систему можно представить в виде взаимосвязанных компонентов ВАД, функционирующих в среде С (рис. 3.1). Кроме того, в структуре системы можно выделить механическую подсистему АД – "автомобиль–дорога" и биомеханические подсистемы ВА – "водитель – автомобиль" и ВД – "водитель – дорога", а также подсистемы СВ, СА, СД.
В данной интерпретации термин "среда" охватывает пешеходов, а также погодно-климатические факторы (метеорологическую видимость, осадки, ветер, температуру воздуха). Среда оказывает воздействие на водителя, автомобиль и дорогу в процессе их взаимодействия.
Взаимосвязь и взаимодействие подсистем и компонентов системы ВАДС показаны на рис. 3.2. Применительно к водителю речь должна идти о состоянии его здоровья, степени утомленности, уровне подготовки, умении принимать решения в условиях дефицита времени и правильно выбирать скорость в соответствии с условиями движения.
Безопасность дорожного движения зависит от надежности входящих в систему ВАДС компонентов. Очевидно, что для обеспечения безопасного функционирования системы требуются достаточно большие затраты, но при этом условии создание абсолютно безопасной системы невозможно, поскольку в нее входит человек, действия и ошибки которого существенно влияют на работоспособность системы в целом. Поэтому в настоящее время можно говорить о каком-то определенном уровне обеспечения надежности рассматриваемой системы. Установление этого уровня – достаточно сложная социально-экономическая задача.
Организация дорожного движения рассматривается в рамках единой системы – среда движения (С). В рамках этой системы функционируют взаимозависимо друг от друга подсистемы водитель (В), автомобиль (А), дорога (Д). С помощью теории множеств каждая из названных подсистем характеризуется комплексом показателей, функций и зависимостей, выполнение которых обязательно для обеспечения БД транспортных потоков. ВАД взаимодействует между собой в единых областях движения ВА, АД, ВД, ВАД.
Эффективность действия рассматриваемой системы оценивается рядом показателей, в общем виде они могут быть разделены на технические, экономические, социальные, с точки зрения получения результатов они могут быть абсолютными и относительными. В общем виде вся система организации дорожного движения подразделяется на условно обозначенные районы или участки, каждый из которых характеризуется установившейся и принятой на практике системой показателей. К ним относят количество ДТП, произошедших за отчетный период: год, квартал, месяц.
Применительно к транспортному процессу структурную схему системы эксплуатации автомобильной техники с некоторыми условностями можно представить состоящей из четырех основных блоков: "водитель - автомобиль - дорога - среда" (ВАДС) (рис. 2.1). Такая схема позволяет анализировать как систему в целом, так и отдельно подсистемы.
Рис. 2.1.
В приведенной структурной схеме можно выделить следующие основные подсистемы: 1 - внешняя среда - водитель; 2 - водитель - автомобиль; 3 - автомобиль - дорога; 4 - внешняя среда - дорога; 5 - дорога - автомобиль; 6 - автомобиль-водитель; 7 - внешняя среда - автомобиль.
Анализ взаимодействия подсистем имеет большое значение при определении эффективности эксплуатации транспорта. Коротко рассмотрим сущность основных подсистем.
Подсистема "внешняя среда - водитель" является информационной моделью транспортного процесса. Она базируется на психологических особенностях взаимодействия водителя с условиями движения. Внешняя среда представляет собой информационное поле, которое формирует у водителя эмоциональное напряжение. Водитель, анализируя внешнюю среду, избирает такую ориентацию, которая обеспечивает безопасность движения и минимальное эмоциональное напряжение. В этом сущность взаимодействия компонентов данной подсистемы.
Подсистема "водитель-автомобиль" - эргономическая модель, базирующаяся на физиологических возможностях водителя и исполнительных механизмах автомобиля. Получив от внешней среды информацию и про-анализировав ее, водитель взаимодействует с исполнительными механизмами, управляет движением автомобиля, задает ему рациональные режимы движения. При сочетании движения автомобилей на дороге создается транспортный поток. Исследование подсистемы "водитель - автомобиль" имеет большое значение для решения отдельных задач по эксплуатации автомобилей, в том числе и задачи обеспечения безопасности движения,
Подсистема "автомобиль - дорога" представляет собой механическую модель транспортного процесса. Основное внимание в этой подсистеме уделяется взаимодействию автомобиля через подвеску и колеса с дорожным покрытием. При движении автомобиль воздействует на проезжую часть, в результате чего в дорожном покрытии возникают напряжения, влияющие на его прочность и долговечность. Исследование рассматриваемой подсистемы позволяет разработать различные мероприятия (содержание и ремонт) по поддержанию дорог в хорошем техническом состоянии.
Подсистема "внешняя среда - дорога" - сложная тепломассообменная модель. Она базируется на анализе воднотеплового воздействия географических комплексов (климата, рельефа местности, грунтов, гидрологии, гидрогеологии и т.д.) на дорогу. Так, например, воздействие атмосферных осадков ухудшает эксплуатационные качества покрытий. Исследование данной подсистемы позволяет разработать мероприятия по повышению устойчивости дорог и безопасности движения.
Подсистема "дорога - автомобиль" является динамической моделью (обратная связь подсистемы "автомобиль-дорога). Она базируется на анализе колебательного процесса при движении автомобиля по проезжей части. Вследствие наличия различных неровностей покрытий автомобиль испытывает случайные воздействия. Это вызывает сложный колебательный процесс колес, кузова, автомобиля в целом. Исследование подсистемы весьма важно в теории эксплуатационных свойств автомобиля. Оно позволяет решать различные задачи - рассчитывать расход топлива, определять возможную скорость движения, производительность автомобиля и др.
Подсистема "автомобиль - водитель" является обратной связью подсистемы "водитель - автомобиль". Анализ этой подсистемы позволяет изучить влияние условий движения на работоспособность водителей. В частности, могут быть установлены предельные нормы вибрации и шума для водителей. Эффективность расстановки органов управления, размеры салона автомобилей и т.д.
Подсистема "внешняя среда - автомобиль" представляет интерес при исследовании надежности автомобилей, их работы в различных климатических условиях.
Все подсистемы между собой в той или иной степени взаимосвязаны. Вместе с тем каждую подсистему можно представить отдельными элементами. С этой точки зрения водитель занимает особое место в системе ВАДС. Это элемент системы, осуществляющий управление автомобилем и участвующий в поддержании его работоспособности, т.е. обеспечении эксплуатационной надежности.
Главная задача водителя - управление автомобилем и контроле" за его работой. Тенденции развития автомобиля таковы, что физический труд по управлению им становится все меньше, а на первое место выдвигаются повышенные требования к восприятию, мышлению, управляющим воздействиям, к надежности профессиональной деятельности водителя в условиях высокой нервно-эмоциональной напряженности.
Анализируя работу дороги, необходимо рассматривать сложную систему "водитель - автомобиль - дорога". В механическом ряду этих понятий действует прямая связь: водитель управляет, автомобиль движется по дороге. В инженерно - психологическом отношении действует и обратная связь: дорога передает информацию, водитель воспринимает эту информацию и использует ее для управления автомобилем.
Главенствующая роль в этой системе принадлежит водителю.
Обратная связь (дорога - автомобиль) проходит через водителя, через его органы чувств, психику и мускулатуру. С помощью водителя дорога ведет автомобиль. С увеличением скорости движения растут требования к человеку, к автомобилю и к дороге.
Расчетная скорость - это максимальная скорость, обеспечивающая безопасность движения одиночного автомобиля в руках опытного водителя. Она определяется геометрическими параметрами дорог, стилем трассы, устройством проезжей части и обстановки дорог. В часы пик автомобиль входит в поток. Скорость автомобиля снижается тем значительнее, чем большей она была в свободных условиях, а также чем большей допущена разнородность автомобилей, движущихся в потоке.
В настоящее время на дорогах со смешанным потоком автомобилей наблюдается следующее снижение максимальной скорости:
Максимальная расчетная скорость одиночного автомобиля, км/ч. . . 140 120 100 80 60 Средняя максимальная скорость потока, км/ч. . . 86 80 73 64 52
Неблагоприятные дорожные условия значительно сокращают максимальную скорость движения как одиночных автомобилей, так и потока. Они повышают требовательность к безотказности рефлексов водителя.
Безотказность рефлексов тесно связана с опытом, иначе говоря, с памятью.
Если в производственном цикле завода участвует ограниченное количество машин и постоянный коллектив работников, если пилот ведет самолет по широким просторам неба, то водитель автомобиля вместе со своим рабочим местом движется по относительно узкой полосе, на которой ежесекундно могут появиться опасные неожиданности. Водитель не знает, что предпримет незнакомец, стоящий у края дороги, что сделает ребенок, вдруг показавшийся с мячом на обочине, куда свернет велосипедист, появившийся слева и т. д. Все больше и больше появляется на дорогах новых водителей, только что получивших любительские права. Однако, возвратясь домой с помятым крылом да с битыми стеклами, новичок приобретет опыт.
Вот, например, справа неожиданно появился велосипедист. Это вызывает у водителя рефлекторный рывок рулевым колесом влево. Но он не имеет на это права, не убедившись в отсутствии сзади догоняющего автомобиля. Надо вовремя догадаться еще больше ускорить движение, чтобы перерезать велосипедисту путь. И ставший опытным водитель (тот, что вернулся когда - то с помятым крылом), хранит запас мощности двигателя для вынужденного рывка вперед. Он помнит, что само по себе правильное рефлекторное движение может оказаться и пагубным.
Но каждая ли авария учит? Известно, что, если авария произошла с травмой головы, водитель не может вспомнить предшествующих толчку обстоятельств, память не успела отметить запечатленного.
Как же приобрести опыт? Ведь стенд - тренажер, автомат - экзаменатор не заменят дорогу в час пик, так как отсутствует страх наезда.
Известно, что подсознание может очень точно отразить самую сложную обстановку. На уровне сознания это связано с мышлением, с формулировкой словами, а слов в языке недостаточно, и поэтому всякая формулировка примитивнее и грубее отражения в подсознании. Чтобы кладовая памяти в мозге надежно пополнялась и подсознание обогащалось, всякое связанное с автомобильным движением и аварийностью запечатлевание должно быть ярким. Для этого необходим повышенный интерес. Если водитель любит автомобиль, если он много ездит в трудных условиях, он скоро приобретет опыт.
Именно езда в сложных дорожных условиях помогает накопить опыт, обогатить глубинную память, которая приходит на помощь водителю в аварийной ситуации.
Интересен вопрос о соотношении скоростей движения с механизмом памяти. Наименьшее количество аварий наблюдается в пределах скоростей движения от 65 до 105 км/ч. При меньших скоростях водитель мало мобилизован, он часто бывает небрежен, разговаривает со спутниками, смотрит по сторонам. При скорости свыше 105 км/ч в сложной дорожной обстановке у человека может отставать восприятие от смены впечатлений. Однако цифра 105 усреднена. В большой степени она зависит от темперамента водителя.
Допустимая скорость обратно пропорциональна усталости водителя.
Каковы же средства предупреждения утомляемости водителя? В данном случае можно говорить о временном оперативном вмешательстве и о постоянном эргономически обоснованном обеспечении неутомляемости.
Прежде всего необходим правильный режим труда и отдыха, сна и питания. При длительных поездках следует делать перерывы в управлении автомобилем, при этом рекомендуется выйти из автомобиля и сделать несколько физических упражнений. Места отдыха надо располагать не реже чем через 3 ч езды. Если водитель голоден, содержание сахара в крови падает, а вместе с тем падает и быстрота реакций. Поэтому полезно иметь в кармане питательный концентрат и не пренебрегать им в ожидании закусочной. Но и переедать вредно, так как прилив крови к мозгу затрудняет работу памяти.
Чтобы замедлить наступление утомления, рекомендуется не включать радиоприемник, не разговаривать с пассажирами, не злоупотреблять излишними обгонами. Однако, если водитель уже почувствовал первые признаки утомления, он может, особенно, если он один в автомобиле, петь, разговаривать с собой вслух, слушать музыку, лучше бодрую, живую. Иногда для бодрости следует создать в кабине сквозняк или умыться холодной водой.
Для уменьшения усталости водителя полезно иметь в автомобиле электронный ионизатор воздуха.
Необходимо проверять правильность установки фар, углов установки и схождения передних колес.
Наклон спины водителя должен быть примерно равным 10°, а наклон сиденья к спинке около 90°. Горизонтальные движения рук меньше утомляют, чем вертикальные. Движения рук вперед - назад получаются быстрее, чем вправо - влево. Обувь у женщин не должна иметь высоких каблуков. Повороты рулевого колеса следует выполнять без особых нажимов, но все же двумя руками.
Все эти правила воспринимаются как автоматизм управления, позволяющий не думать ни об автомобиле, ни о дороге.
Мозг может быть занят очень сложной и важной работой - и при этом ни одной аварии! Таково следствие автоматизма управления.
Огромна роль волевого управления самим собой. Встречаются водители, умеющие владеть своим дыханием и пульсом в самых трудных ситуациях. Они ведут автомобиль спокойно, уравновешенно и виртуозно, минуя аварийную обстановку.
В нашей стране и в других странах неоднократно ставились опыты: двум водителям назначался путь проезда 1000 - 3000 км, причем первому разрешалось использовать все возможности обгона, а второму предлагалось ехать возможно спокойнее. Первый водитель - эталон нервного человека - делал примерно на 70% больше обгонов, в 25 раз чаще прибегал к резкому торможению и экономил по сравнению со вторым не более 8% времени. При этом расход бензина и износ покрышек был значительно больше, чем у автомобиля второго водителя. Следовательно, все зависит от ритмов работы водителя, и, прежде всего, от его биологических ритмов. По определению акад. В. Парина, биологические ритмы - это точные и тонкие рычаги управления всей многообразной жизнью человека.
У человека наиболее четко выражен дыхательный ритм, определяющий подачу освеженной крови через сердце в мозг. Если принять самый спокойный полуторасекундный ритм, выраженный в метрах пути на разных скоростях движения, получится следующий ряд желательной расстановки возбудителей внимания:
Расчетная скорость движения, км/ч 160 140 120 100 80 60 Расстановка возбудителей, м 66 58 50 42 33 25
В частности, эти интервалы соответствуют рекомендуемым расстояниям между автомобилями в потоке.
Конечно, в работе водителя бывают и значительно более напряженные ритмы, когда "на одном дыхании" приходится проводить разные операции. Можно предположить, что в этом случае руководящим должен быть электроволновой ритм активности мозга около 10 Гц. Соответствующие ему интервалы выразятся следующим рядом:
Расчетная скорость движения, км/ч 160 140 120 100 80 60 Расстановка возбудителей, м 4,4 3,9 3,3 2,8 2,2 1,7
При недостатке у водителя опыта большая концентрация возбудителей может вызвать стрессовые состояния. Поэтому проектировщики дорог не должны допускать концентрации возбуждающих элементов (например, сочетания резких поворотов со спусками, ослепления солнечными лучами с расстановкой большого количества дорожных знаков и т. п.).
В то же время опасны и длинные прямые участки в однообразном рельефе. Это утверждение многим может показаться неверным. Однако однообразие информации на прямой дороге в скучной равнине - отсутствие возбудителей - вызывает в мозге круговое движение импульсов по одной и той же группе нейронов, и тогда аппарат памяти как бы выключается, водитель чаще оказывается захваченным врасплох.
Таким образом, внешние возбудители внимания и внутренние биологические ритмы человека во многом определяют поведение водителя за рулем.
В нашей стране и за рубежом было предложено много различных классификаций водителей в зависимости от их характера и темперамента, стиля и метода управления автомобилем. Вот одна из таких классификаций, предложенная в Чехословакии:
"будущий водитель" обычно еще не имеет автомобиля, но очень интересуется двигателями и критикует начинающих водителей, говорит о первоклассных автомобилях и заканчивает свои мечты покупкой устаревшей машины!
"водитель - испытатель" обычно владеет новым автомобилем, на который сумел собрать денег. Об автомобиле он заботится, особенно в части его мытья и лакировки. Остального еще не понимает и на дороге оказывается опасным;
"водитель праздничный" - если он и проедет в год 3000 км, то станет знающим лишь через 30 лет. В своей кабине он имеет множество мелких украшений от бархатного тигра до ненужного компаса и приходит в восторг от похвал;
"водитель против своей воли" , выигравший автомобиль в лотерее или получивший его в подарок. Он часто подвержен авариям и стремится продать свой автомобиль;
"водитель - оптимист" весьма распространен и не ощущает препятствий. Охотно ездит на старом автомобиле с четырьмя пассажирами и с огромным количеством багажа в любой конец страны. Поездки с оптимистом веселы и приятны, но часто оканчиваются в больнице;
"водитель - пессимист" проклинает дорогу и свой автомобиль и убежден, что никакого улучшения не дождется. Пассажиры предпочитают ездить не с ним, а автобусом;
"водитель спортивный" знает автомобиль хорошо и умудряется получить из двигателя на пару лошадиных сил больше обычного. Ездить с ним приятно. Он все свое время и все свои средства тратит исключительно на автомобиль;
"водитель нервный" ведет себя на дороге очень неспокойно. То он теряет ключ, то забывает заправиться бензином. Пассажиров превращает в пессимистов, а пешеходов пугает рывками автомобиля;
"водитель - специалист" обычно весел и обладает большим опытом, всем дает полезные советы.
Понятно, что перечисленные характеры отражаются на правильности езды и на аварийности.
Рассмотрим следующий элемент сложной системы "водитель - автомобиль - дорога". Осветим вкратце достижения эргономики * в отношении автомобиля.
* (Эргономика зародилась в нашей стране в 1921 г., когда В. М. Бехтерев сделал свой первый доклад по эргологии (науке о труде). Задача же эргономики более утилитарна, она посвящена созданию наиболее совершенных орудий труда и обстановки работы. В нашем случае речь идет о совершенствовании комплекса "автомобиль - дорога". )
Автомобиль совершенствуется, и если это происходит недостаточно быстро, то виной тому задержка в типизации дорог. Автомобиль пока еще должен работать на дорогах "общего пользования", в смешанном потоке и в весьма различных задачах транспорта.
Надо надеяться, что в скором времени легковые автомобили можно будет получать по специальному заказу: для городского такси, для туризма в суровом холодном и жарком климате вплоть до тропиков, для почтальона, для разъездного врача и др.
Специализация легковых автомобилей коснется устройства кузова, внутреннего расположения сидений, металла рессор и соприкасающихся с воздухом металлических частей. Внутреннее устройство автомобиля зависит прежде всего от затраты времени в поездках. В автомобиле - такси не нужна откидная постель, но необходим удобный багажник со специальной дверцей.
В легковых автомобилях следует упрощать аппарат вождения в тем большей степени, чем проще и легче автомобиль. Коробка передач была автоматизирована еще в 30-е годы, а в последние годы значительно усовершенствована. При автоматизированной системе на селекторе устанавливают один из режимов движения: задний ход, исключительные условия, город и горы, открытая дорога. После этого водитель работает только педалью управления дроссельной заслонкой.
В зависимости от количества поступающего топлива автоматически срабатывает коробка передач.
Однако далеко не всем нравится такая автоматизация. Сравнительные испытания показали, что расход топлива при автоматическом управлении повышается в среднем на 6%. Это свидетельствует о недостаточной гибкости в восприятии дороги автоматом. Водитель видит далеко вперед и поэтому лучше использует инерцию. Было также установлено, что автомобили с автоматизированным управлением чаще попадают в аварию, сталкиваясь главным образом с неподвижными предметами - парапетами, деревьями, столбами.
Многие исследователи предлагают ввести на дорогах локаторное управление с помощью протянутых вдоль дороги или под ней проводников электрического тока. Это повысит безопасность движения, но сократит свободу действия водителя.
Отметим некоторые достижения эргономистов во внутреннем устройстве автомобиля: массирующие спину виброподушки; удобнее, как бы армирующие человека сиденья; подвесные дверцы, облегчающие укладку вещей, вход и выход пассажиров. Особо отметим работу ремней безопасности. Они удерживают водителя и пассажиров от удара спереди при внезапном торможении.
Новый ремень безопасности при ударе надувается в трубку диаметром около 20 см и тем смягчает удар, предохраняя от травмы.
В жарких странах давно уже применяют вентилируемые сиденья и аппараты кондиционирования воздуха. До появления этих компактных охладителей и увлажнителей воздуха поездки днем были нестерпимы и вредны для здоровья. Тогда предпочитали совершать трудные рейсы по ночам, что повышало аварийность.
Наблюдение за множеством приборов на пульте автомобиля вызывает у водителя инерционное запаздывание восприятия, замедляется быстрота реакций. На автомобиле следовало бы по возможности сократить количество приборов и расположить их так, чтобы основные показатели были в середине пульта.
Полезна и некоторая реконструкция кузова. Прежде всего это относится к боковому стеклу водителя. Оно может быть крупнее противоположного. Такая асимметрия повышает видимость обгоняющих автомобилей и уменьшает опасность боковых ударов.
Серьезное усовершенствование автомобиля заключается в самоисправлении проколов шин. Внутри обода размещают баллончики с клеем на равных расстояниях. При наезде на острый предмет один из них испытывает удар, направляет освободившийся клей внутрь шины и склеивает место прокола.
В этом же клее содержится жидкость, пары которой одновременно подкачивают шину.
Заманчива идея замены бензинового двигателя электрическим. Однако электромобили, появившиеся раньше автомобилей на бензиновом топливе, не получили широкого распространения. Виной тому надо признать несовершенство аккумуляторов, масса которых велика, емкость незначительна. При этом скорость движения электромобилей значительно меньше, чем автомобилей с бензиновыми двигателями.
Но не все средства повышения комфорта встречаются с полным одобрением. Некоторые американские эксперты привели доказательства того, что комфортабельность закрытого автомобиля вызывает торможение рефлексов водителя. Выкиньте из автомобиля радио, кондиционеры, раскройте пошире окна, говорили они, и аварийность снизится. Правда, этот возглас раздался из США, а не из Кувейта или Сахары. В каждой рекомендации следует соблюдать меру.
Рассмотрев приспособления для автомобиля, сосредоточим внимание на эргономике самой дороги.
Дорога в широком понимании этого слова состоит из дорожного полотна и придорожной полосы, вписанных в окружающую местность. Отметим некоторые особенности их восприятия водителем.
Создавая дорогу, автор проекта вкладывает в нее свое представление о ритме движения автомобиля, свой стиль творчества. Будучи сам опытным водителем (а это обязательно!), он мысленно едет по еще не существующей дороге. При этом он допускает местами сгущение возбудителей внимания. Мера допустимого неутомляющего сгущения, например, сочетание насыпи и выемки с мостом между ними, учитывает жизненный ритм человека. Это делается конечно, интуитивно, но суть дела, по - видимому, все же поддается психофизиологическому объяснению.
Иногда дорогу проектирует инженер без водительского стажа, и это сразу распознается по отсутствию ритма в стиле трассы. Тогда водитель испытывает подсознательно шоки, что резко снижает безопасность движения.
Стиль дороги отчетливее всего проявляется в трассе. Четыре основных стиля трассирования дорог показаны на рис. 1. Задачу проложить трассу, опираясь на четыре контрольные точки А, Б, В, Г , можно решить четырьмя принципиально различными способами.
На рис. 1, а показана традиционная железнодорожная трасса, в которой круговыми кривыми соединены длинные прямые, служащие основным элементом пути. Круговые кривые и прямые сопряжены переходными кривыми переменных радиусов.
На рис. 1, б показана трасса, основой которой служат круговые кривые, соединенные между собой прямыми вставками, но и в этом случае прямые и криволинейные участки сопряжены с помощью переходных кривых переменного радиуса.
В 50-х годах после вывода уравнения так называемой рулевой кривой переменного радиуса (клотоиды) * , наиболее удобной для движения, она становится на многих дорогах самостоятельным элементом трассы. Длинные отрезки клотоидной кривой иногда сопрягаются прямыми, но чаще круговыми вставками (рис. 1, в ). Наконец, последовало полное избавление от малопригодных для скоростного движения прямых и круговых отрезков (рис. 1, г ), вся трасса стала клотоидной, что впервые было с успехом осуществлено на одной из дорог Швеции. Правда, и до того отдельные участки горных дорог в Иране строились нами по кривым переменного радиуса.
* (Кривые постоянного радиуса вынуждают водителя все время придерживать рулевое колесо с учетом одинакового поворота и одинакового наклона проезжей части. Это делает движение автомобиля неустойчивым, поскольку передние колеса связаны с рулевым управлением нетвердо, а со слабиной. При езде же по клотоиде радиус поворота все время меняется и колеса получают постоянную опору со стороны дороги, автомобиль перестает вилять. )
Смещение разных стилей трассирования дорог недопустимо. Водитель подсознательно привыкает к одному из них и на больших скоростях теряется при внезапном переходе к другому. "Дорога Солнца" в Италии в целом построена неплохо, но за частоту смены стилей и, как следствие того, частоту аварий водителями была прозвана "Дорогой смерти". При более близком знакомстве с проектом этой дороги выясняется, что ряд участков трассы запроектирован разными инженерами. Конечно, если по дороге едут медленно, то времени для осознания перемен хватает, и тогда все нарушения стиля хотя и режут глаз специалисту, но к подсознательным шокам не приводят. На скверной, тряской дороге, где возможности скоростного движения автомобиля не реализуются, о стиле вообще можно не говорить.
Дорожное полотно в целом должно резко контрастировать с окружающей местностью и тем самым повышать безопасность движения в любое время дня и ночи и при любой погоде.
Ширина проезжей части дороги, устанавливаемая техническими условиями, колеблется в небольших пределах. Однако для водителя эти небольшие изменения имеют существенное значение. Как известно, автомобиль в силу своей конструкции подвержен боковым колебаниям и эти колебания тем интенсивнее, чем больше скорость движения. Попав с относительно узкой на более широкую проезжую часть, водитель сразу же увеличивает скорость и, наоборот, снижает ее при переходе на узкую.
Оставим пока в стороне вопрос о ширине как функции состава движения, но отметим часто допускаемую ошибку в суждениях. Если, например, на дороге наблюдаются частые наезды автомобиля на краевые полосы, надо прежде всего выяснить, не является ли это следствием неровности проезжей части.
Просто расширить дорогу больше требуемой нормы, значит побудить водителя к увеличению скорости, но тогда количество наездов не уменьшится.
Придорожной полосой следует называть все пространство за пределами дорожного полотна, в котором производится та или иная перестройка ранее существовавшего ландшафта в транспортный ландшафт, подчиненный по своему назначению дороге. Поскольку в природном ландшафте могут таиться неожиданные для водителя опасности, придорожная полоса должна быть достаточно широкой, чтобы инженерными мероприятиями эти опасности предотвратить.
Чем больше расчетная скорость движения, тем шире оказывается придорожная полоса, охраняющая и обслуживающая дорогу.
Придорожную полосу водитель воспринимает в основном зрительно. Ее роль как зрительного ориентира велика. Особая трудность возникает при езде в ночное время, когда этот ориентир в значительной мере отпадает.
Один из рекомендуемых способов устройства ориентирующей придорожной полосы, в данном случае выемки, показан на рис. 2. Одинокое дерево слева над откосом предостерегает о крутом повороте. На правом откосе устроена берма, на которой посажены деревья. Ряд деревьев на кривой издали ориентирует водителя в направлении поворота. Частота посадки деревьев примерно через 2,8 м соответствует расчетной скорости движения 100 км/ч, что и принято нами для одного из участков дороги Уфа - Челябинск.
2
Пример неустроенной придорожной полосы, на которой сохранился ряд деревьев старой аллеи, ныне пересекаемой новой дорогой, приведен на рис. 3. В условиях слабой освещенности и при недостаточно контрастном выделении проезжей части дороги из окружающей местности водитель может легко сбиться с пути и съехать с дороги на старую аллею.
Придорожная полоса должна мягко переходить в окружающую местность. Необходимо предусмотреть и осуществить все мероприятия, направленные на гармоничное вписывание дороги в ландшафт.
3
Окружающая местность хорошо видна пассажирам и возбуждает их интерес к путешествию. Водитель же видит ее в большом отдалении только перед собой.