CC BY
19
Дослиджено функцюнальний стан водiя, який керуе маршрутним транспортним засобом на автомобшь-них дорогах, як пролягають у гiрськiй мiсцевостi. Проведено аналiз отриманих даних та встановлено динамшу змти показника активностi регуляторних систем оргатзму во&я. Запропоновано розрахунок рекомендованих максимально допустимих тривало-стей роботи водив автобуыв у таких умовах руху
Ключовi слова: функщональний стан во&я, показ-ник активностi регуляторних систем, гiрськi умови руху
□-□
Исследовано функциональное состояние водителя, который управляет маршрутным транспортным средством на автомобильных дорогах, пролегающих в горной местности. Проведен анализ полученных данных и установлена динамика изменения показателя активности регуляторных систем организма водителя. Предложен расчет рекомендуемых максимально допустимых длительностей работы водителей автобусов в таких условиях движения
Ключевые слова: функциональное состояние водителя, показатель активности регуляторных систем, горные условия движения
УДК 656.13
|DOI: 10.15587/1729-4061.2015.47166|
АНАЛ1З ЗМ1НИ ФУНКЦЮНАЛЬНОГО СТАНУ ВОД1Я АВТОБУСА У Г1РСЬКИХ УМОВАХ
РУХУ
М. М. Жук
Кандидат техычних наук, доцент* E-mail: zhukmm65@gmail.com Т. М. Постранський
Астрант* E-mail: postranskyy@gmail.com *Кафедра транспортних технолопй Нацюнальний уыверситет <^bBiBCb^ полЬехшка» вул. Степана Бандери, 12, м. Львiв, 79000
1. Вступ
Враховуючи picT туристично! привабливост Захвд-ного регюну Укра!ни, зростае потреба у яюсному задо-воленш потреби у перевезеннях. Це зумовлено розташу-ванням у цш чаcтинi кра!ни велико! кiлькоcтi пам'яток культури, лжувальних та вiдпочинкових комплекciв. Бiльшicть з них розмщеш у гipcькiй мкцевост! Левова частка пересувань паcажиpiв здшснюеться автобусними перевезеннями. Виникае завдання контролю за функщ-ональним станом (ФС) водив i створення вiдповiдних рекомендацш щодо тpивалоcтi ix роботи. Саме ввд дiй водiя та техшчного стану транспортного засобу залежить безпека та piвень комфорту пеpемiщення.
2. Аналiз лiтературних джерел та постановка проблеми
Для тдвищення безпеки дорожнього руху необхщ-но, як вдосконалення конструктивно! безпеки автомо-бiлiв, дотримання правил дорожнього руху, утриман-ня та вдосконалення автомобшьних дорiг, усунення небезпечних мкць; так i встановлення чггких вимог до фiзичного стану та ФС водив, врахування особли-востей сприйняття водieм дорожньо! ситуаци пiд час руху, створення комфортних умов пращ тощо [1].
Як свщчить статистика, практично у 70 % ДТП, що вiдбулися, несприятливi умови руху е одним з ключо-вих чинникiв. Це зумовлено тим, що вони у значнш мiрi впливають на психофiзiологiчнi показники водiя, зокрема на його ФС. Цей показник являе собою ввдо-браження рiвня готовностi адаптацiйних механiзмiв органiзму людини до дii зовшшшх чинникiв [2, 3]. Та-
ким чином, з використанням цього показника можна встановити надшшсть роботи водiя у певних умовах пращ в той чи шший перюд часу.
6. М. Лобанов [4] встановив, що вщ юлькосп ш-формаци, яка надходить вщ умов руху i сприймаеться водiем, змiнюеться i його частота серцевих скорочень, а це впливае на надшшсть його роботи. Так, максимального рiвня надшност роботи водiя досягаеться при оптимальному шформацшному навантаженш та емоцiйному напруженi, а мжмального - при сенсорному голодi та перенавантаженi.
Враховуючи, що у прськш мiсцевостi автомобшь-ш дороги характеризуються частою змiною висотно! поясностi, великою кiлькiстю заокруглень з малими значеннями радiусiв, недостатньою видимктю тощо, вони часто призводять до недостатнього шформацш-ного забезпечення водив та надмiрного емоцiйного навантаження [5].
Що стосуеться велико! юлькосп заокруглень в пла-нi в прськш мкцевосп, то В. К. Доля встановив, що у ш^вняннш з умовами руху на прямолшшних дшян-ках автомобiльних дорiг у рiвниннiй мiсцевостi, частота серцевих скорочень водiя коливаеться на значно вищiй позначщ [6, 7]. Це пояснюеться тим, що у прськш мкце-вост водiй, керуючи транспортним засобом, змушений перебувати у станi постiйного напруження.
Також ряд шших науковцiв проводили дослщжен-ня впливу рiзних умов руху на ФС водiя та надшшсть його роботи, як одну з складових безпеки руху. До-слщження впливу прських умов руху на ФС водiя та залежшсть змiни цього показника протягом три-вало! роботи i його впливу на час реакци, проводив В. В. Ковалишин [8]. Вiн встановив, що з попршенням
g
показниюв ФС водiя, збiльшуeться час його реакцп. У складних ситуацiях це може призвести до виникнення небезпечно1 ситуацп i, як наслiдок - до ДТП.
Бшьшшть проведених дослвджень у гiрськiй мкце-востi, стосуються легкових автомобiлiв та водiiв, яю ними керували. Слiд зазначити, що характеристики транспортних засобiв у рiзнiй мiрi впливають на ФС водiя. Так, дослiдження якi проводив Ю. О. Давiдiч [9] пiдтверджують те, що рiзнi марки маршрутних транспортних засобiв з рiзними, як динамiчними так i кон-структивними характеристиками, впливають на дина-мжу змiни ФС водiя протягом робочого дня по^зному.
Цiна помилки водив, яю забезпечують процес пере-везення пасажирiв та умови руху в прськш мiсцевостi, зумовлюють потребу у встановленш закономiрностей змiни ФС водiя пiд впливом зовнiшнiх чинникiв. На основi отриманих даних можна розробити ввдповвдш рекомендацii щодо тривалостi iх роботи з урахуван-ням умов, в яких вони перебувають.
3. Мета та задачi дослщження
Метою роботи е визначення характеру впливу пр-ських умов руху на ФС водiя автобуса.
Для досягнення мети дослщжень виконано таю завдання:
- проведено градащю маршрутних транспортних засобiв, якими керували водii;
- проведено експериментальш дослiдження змiни ФС водiя пiд час керування маршрутним транспорт-ним засобом у гiрських умовах руху за рiзних рiвнiв завантаження;
- проведено математичний i статистичний аналiз результатiв дослiдження;
- запропоновано формулу визначення рекомендо-ваноi тривалостi роботи водiя з урахуванням його ФС та умов руху.
4. Методика дослщження ФС вод1я маршрутного транспортного засобу в прських умовах руху
Для дослiдження поведшки водiя маршрутного транспортного засобу необхщно встановлювати та аналiзувати значення показниюв, що вщображають його ФС в конкретний перюд його роботи. Так, широкого застосування у транспортних дослщженнях тдсистеми «Водш» у OTCTeMi «Водш-автомоб^ь-до-рога» отримали електрофiзiологiчнi методи, а саме аналiз записiв електрокардюграми, електроенцефа-лограми та шкiрно-гальванiчноi реакцп. Найпрость шим у використаннi з них е метод математичного та статистичного аналiзу даних запису частоти серце-вих скорочень [10-14].
Для встановлення змши ФС водiя тд час того, як вiн керував маршрутним транспортним засобом на автомо-б^ьних дорогах, якi пролягають у прськш мiсцевостi, використовувався показник активностi регуляторних систем водiя (ПАРС). Цей показник запропонований Р. М. Баевським [11, 15] i являеться комплексною оцш-кою ФС людини та дозволяе встановити характер впли-ву рiзних чинниюв на дослвджувану особу. Детальнiше ця методика описана у робоп [11].
Для дослщження змши ФС водiя який керуе автобусом на маршруту що пролягае через прську мк-цевкть, проводився безперервний монiторинг пульсу водiя. Запис електрокардiограми здiйснювався за до-помогою Холтерiвського комплексу «Cardio Sens». Ре-естрацiя частоти серцевих скорочень здшснювалась у п'яти вiдведеннях. При виборi схеми накладання елек-тродiв враховувалося специфiку роботи водiя. Тому iх розмiщали у найменш рухомих дшянках грудноi клики, але з урахуванням методичних вказiвок [16]. Ана-лiз запису ЕКГ та встановлення значення необхщних показникiв для визначення ПАРС водiя проводився десяти хвилинними штервалами у програмному се-редовищi «Cardio Lab» (рис. 1).
Рис. 1. Фрагмент процесу аналiзу ЕКГ у програмному середовищi «Cardio Lab» та встановлення необхщних даних для
визначення ПАРС водiя
Також здшснювалася вщео фiксацiя умов руху та запис GPS даних положення маршрутного транспортного засобу (рис. 2).
yci автобуси, якими керували дослщжуваш води, роздшено на три групи, залежно вщ ix довжини та по-тужностi двигуна (табл. 1).
Таблиця 1
Характеристики груп дослщжуваних маршрутних транспортних 3aco6iB
N
z = —, P
Група Марка автобуса Довжи-на, м Потужшсть двигуна, к. с. Питома потужшсть, к. с./м
1 БАЗ А079.54 8,14 129 15,85
2 БАЗ А079.51 7,17 129 17,99
3 Setra S215HD 12,0 256 21,33
При формуванш групи водiiв, якi брали участь в експерименп, до уваги брався тип '¿х темпераменту. Його визначали за допомогою тестового методу «Опи-тувальник Айзенка». Група складалася з 60 водив, стввщношення титв темпераментiв яких становить:
- холерики - 30 %;
- сангвiнiки - 30 %;
- флегматики - 25 %;
- меланхолжи - 15 %.
Це зумовлено тим, що саме таке стввщношення типiв темпераментiв водiiв притаманне реальним умо-вам руху, про що сввдчать статистичнi данi, наведенi у робот [17].
Також пiд час дослщжень визначався рiвень заван-таження автомобiльноi дороги транспортним потоком, в якому водш керуе маршрутним транспортним засо-бом. Для цього визначалася штенсившсть руху та роз-раховувалась пропускна здатшсть дорожньо' мережi, через яку пролягае маршрут руху. Вщповщно до вста-новлених даних натурним та камеральним методами розраховувався рiвень завантаження за формулою:
де N - штенсившсть дорожнього руху; P - пропускна здатшсть автомобiльноi дороги.
Ввдповвдно до цього, умови руху за чинником впли-ву рiвня завантаження автомобiльноi дороги роздше-но на ri, що знаходяться в межах до 0,5 i тi, що переви-щують це значення.
5. Динамжа змiни ПАРС водiя, який керуе маршрутним транспортним засобом у прських умовах
_руху_
Вiдповiдно до вищезазначеноi методики, провiвши дослiдження змiни ФС водiя пiд час керування маршрутного транспортного засобу на автомобшьних дорогах у прськш мiсцевостi, проведено аналiз запису його елек-трокардюграми. Тривалiсть замiрiв становила 4 години. Це зумовлено тим, що ввдповвдно до Наказу Мшстерства транспорту та зв'язку Украши «Про затвердження Положення про робочий час i час вiдпочинку водив колiсних транспортних засобiв» максимальна тривалiсть роботи водiя маршрутного транспортного засобу без ввдпочинку не мае перевищувати це значення.
Провiвши вiдповiдну статистичну обробку даних, отримано графiчну залежнiсть змiни ПАРС водив рiз-них типiв автобуив та за рiзних рiвнiв завантаження (рис. 3).
На рис. 3 подано значення ПАРС водiя протягом чотирьохгодинно' безперервноi роботи у прських умовах руху. За рiвня завантаження автомобiльноi дороги до 0,5, вш коливаеться в межах 8 балiв для автобусiв марки БАЗ А079.54 та БАЗ А079.51 i 7 балiв для - Setra S 215 HD. Також з цих графiчних залеж-ностей видно, що значення ПАРС водив, яю керували автобусом Setra S 215 HD значно нижчi, нiж у двох шших випадках.
Рис. 2. Фрагмент запису вщео реестратора та GPS-трекера
У зв'язку з тим, що щ транспортш засоби руха-лися в однакових умовах, можна стверджувати, що у цьому випадку на ФС водiя впливали не лише мшцевшть та рiвень завантаження, але i тип транспортного засобу.
Змша ПАРС водив, якi керували рiзними типами автобусiв за рiвня завантаження автомобiльноi дороги z > 0,5 , зображено на рис. 4.
Вщповщно до рис. 4, тд час руху транспортного засобу у прськш мiсцевостi за рiвня завантаження ав-
томобiльноi дороги бшьше 0,5, кiнцеве значення ПАРС водiя для автобуса марки БАЗ А079.54 та БАЗ А079.51 коливаеться в межах 9 балiв, а автобуса марки Setra S 215 HD - 8 балiв.
Порiвнюючи залежноси на рис. 3 та 4, можна ствер-джувати, що iз зростанням рiвня завантаження авто-мобшьно! дороги зростае i ПАРС водiя який працюе в цих умовах. Також слвд зазначити, при рiвнi завантаження бiльше 0,5 марка автобуса вщображалася на ПАРС водiя у меншiй мiрi.
----БАЗ А079.54;
---------БАЗ А079.51;
--Бейта 8215 ЫБ
Рис. 3. Змша ПАРС водiя, який керуе маршрутним транспортним засобом у рiвнинних умовах за рiвня завантаження
автомобтьноТ дороги z < 0,5
----БАЗ А079.54;
---------БАЗ А079.51;
--Бейта Б215 ЫБ
Рис. 4. Змiна ПАРС водiя, який керуе маршрутним транспортним засобом у рiвнинних умовах за рiвня завантаження
автомобтьноТ дороги z > 0,5
6. Прогнозування ФС водiя маршрутного транспортного засобу пщ час роботи у прськш мшцевосп
Вiдповiдно до проведених дослщжень водiя, який керував маршрутними транспортними засобами у гiрськiй мкцевосп, встановлено, що зi збiльшенням тривалост роботи, значення його ПАРС зростае. Про-вiвши вiдповiдний математичний та статистичний аналiз, встановлено, що ФС водiя змiнюеться за поль номiальним законом:
Р = к, ■ Т2 + к, ■ Т + к3 ■ Р ,
к 1 2 3 п "
(2)
де Рк - значення ПАРС водiя в кшщ його роботи, бали; Т - тривалiсть руху, хв.; к1, к2, к3 - коефвден-ти, що враховують тип транспортного засобу i рiвень завантаження автомобiльноi дороги пiд час роботи во-дiя у прських умовах руху, у. о.; Рп - значення ПАРС водiя на початком його роботи, бали.
Коефвденти, що враховують тип транспортного засобу та рiвень завантаження автомобшьно! дороги, яка пролягае у прськш мшцевосп, ввдображають вплив таких умов руху на змшу ПАРС водiя пiд час його роботи на маршруть Значення цих коефiцiентiв з ура-хуванням рiзних рiвнiв завантаження автомобшьно! дороги та питомо! потужност маршрутних транспортних засобiв наведено у табл. 2.
Таблиця 2
Значення коефiцiентiв, що вщображають вплив умов роботи водiя на його ПАРС
Питома потужшсть маршрутного транспортного засобу, к.с./м. Коефщенти, що вщображають вплив умов руху
к1 к2 к3
2 < 0,5 2 > 0,5 2 < 0,5 2 > 0,5 2 < 0,5 2 > 0,5
15,85 -0,0001 -0,00009 0,0476 0,0476 0,812 0,859
17,99 -0,00006 -0,00008 0,0384 0,0448 0,813 0,819
21,33 -0,00005 -0,00008 0,0296 0,041 0,864 0,791
Вщповщно до формули (2) та з урахуванням того, що при значенш ПАРС бшьше 7 балiв органiзм водiя знаходиться в сташ виснаження регуляторних систем i зростае ймовiрнiсть зриву адаптаци його органiзму, модель змiни рекомендовано! тривалоси роботи на маршрутних транспортних засобах з рiзною питомою потужнiстю тд час руху автомобiльними дорогами у прськш мкцевосп та з рiзним рiвнем завантаження набувае такого вигляду:
Т = -
-к2 +
^2 )2 - 4к1 (кз
Р -7)
2к1
(3)
Вищезазначенi змiннi мають чiтко встановлеш межi. Коротка характеристика моделi змши рекомен-
довано! тривалостi роботи водiя, який керуе маршрут-ним транспортним засобом на автомобiльних дорогах прськш мшцевосп, наведено у табл. 3. Також проведено математичний аналiз змшних для встановлення !х стандартних вщхилень.
Таблиця 3
Характеристика моделi змiни рекомендованоТ тривалостi роботи водiя, який керуе маршрутним транспортним засобом у прських умовах руху
Змшна величина Умовне позна-чення Макси-мальне значення ММмальне значення Стандартне вщхилення
Рекомендована тривашсть руху, хв. Т 240 10 70,71
Початкове значення ПАРС вод;я Рп 7 1 2,33
Коефщенти, що вщобра-жають вплив умов руху к1 -0,0001 -0,00009 0,0045
к2 0,0476 0,0296 0,0069
к3 0,864 0,791 0,0289
Ввдповвдно до проведених дослiджень можна ствер-джувати, що на водiя маршрутного транспортного засобу тд час його роботи негативно впливае велика юльюсть рiзних чинникiв, що призводить до появ вто-ми i зниження надшносп його роботи.
7. Висновки
Вщповщно до поставлених завдань, у« маршрут-нi транспортнi засоби, на яких проводилися досль дження, розд^ено на три групи, у залежност вiд !х характеристик. Для встановлення змши ФС водив автобуив, тд час !х роботи у прськш мшцевоси за рiзних рiвнiв завантаження автомоб^ьно! дороги, проведено експериментальнi дослщження з вико-ристанням вiдповiдного обладнання, яке здшсню-вало запис ЕКГ. На основi цього, з використанням програмного середовища, встановлено даш ПАРС водпв пiд час !х роботи. Отримаш данi свiдчать про те, що зi збiльшенням тривалостi роботи водiя, його органiзм поступово переходити вщ стану «норми» до сташв «вираженого напруження» та «зриву адаптаци».
Для встановлення залежностi змши ПАРС водив проведено математичний та статистичний аналiз ре-зультатiв дослщження. На основi цього розраховано формулу змши рекомендовано'! тривалост роботи водiя у гiрських умовах руху. Вона дае можлившть враховувати початковi значення ПАРС водiя, тип транспортного засобу та рiвень завантаження авто-моб^ьно! дороги пiд час складання графшв його роботи.
Лiтература
1. Бабков, В. Ф. Дорожные условия и безопасность движения [Текст]: учебник для вузов / В. Ф. Бабков. 1993. - 271 с.
М.: Транспорт,
2. Ильин, Е. П. Теория функциональной системы и психофизиологические состояния [Текст] / Е. П. Ильин // В кн.: Теория функциональных систем в физиологии и психологии. - М.: Наука, 1978. - С. 325-346.
3. Mygal, G. Functional state of an operator. System approach [Text] / G. Mygal // NATO - work group «Operator functional state and impaired performance in complex work environments». - Ciocco: Italy, 2002. - P. 134-137.
4. Лобанов, Е. М. Проектирование дорог и организации движения с учётом психофизиологии водителя [Текст] / Е. М. Лобанов. - М.: Транспорт, 1980. - 311 с.
5. Жук, М. М. Умови руху як чинник впливу на функцюнальний стан водiя [Текст] / М. М. Жук, Т. М. Постранський // Нау-ково-виробничий журнал «Автошляховик Украши». - 2015. - № 1-2. - С. 33-34.
6. Доля, В. К. Особливост поведшки водiя та змша його псиxофiзiологiчниx характеристик за рiзниx швидкюних режимiв, зумовлених недостатньою видимютю [Текст] / В. К. Доля, Ю. Я. Ройко // Вюник Схщноевропейського нацюнального ушверситету iм. В. Даля. - 2010. - № 7 (149). - С. 75-79.
7. Жук, Н. Н. Прогнозирование функционального состояния водителя при движении в равнинных условиях [Текст] / Н. Н. Жук, Т. Н. Постранский, М. А. Афонин // Сборник научных трудов «Совершенствование организации дорожного движения и перевозок пассажиров и грузов». - 2015. - С. 75-82.
8. Ковалишин, В. В. До питання визначення впливу функцюнального стану водiя на час його реакцп [Текст] / В. В. Ковали-шин // Схщно-бвропейський журнал передових технологш. - 2012. - № 2/2 (56). - С. 29-31. - Режим доступу: \www/URL: http://journals.uran.ua/eejet/article/view/3662/3434
9. Давидич, Ю. А. Управление проектированием городских маршрутов перевозки грузов с учетом состояния водителя [Текст] / Ю. А. Давидич, А. Н. Шептура // Научно-технический сборник «Комунальное хазяйство городов». - 2003. - № 49. - С. 219-223.
10. Lal, S. K. L. Driver fatigue: Electroencephalography and psychological assessment [Text] / S. K. L. Lal, A. Craig // Psychophysiolo-gy. - 2002. - Vol. 39, № 3. - P. 313-321. doi:10.1017/s0048577201393095
11. Постранський, Т. М. Методика дослщження функцюнального стану водпв транспортних заа^в [Текст] / Т. М. Постранський // Науково-виробничий журнал «Автошляховик Украши». - 2015. - № 3. - С. 30-34.
12. Lal, S. K. L. A critical review of the psychophysiology of driver fatigue [Text] / S. K. L. Lal, A. Craig // Biological Psychology. -2001. - Vol. 55, № 3. - P. 173-194. doi:10.1016/s0301-0511(00)00085-5
13. Taylor, D. H. Drivers' galvanic skin response and the risk of accident [Text] / D. H. Taylor // Ergonomics. - 1964. - Vol. 7, № 4. -P. 439-451. doi:10.1080/00140136408930761
14. Жук, М. М. Дослщження впливу шформацшного навантаження на стан водiя з використанням комплексу «Нейроком» [Текст] / М. М. Жук, В. В. Ковалишин, I. А. Кисшь, Р. I. Мухар // Perspective innovations in science, education, production and transport. - 2014. - № 6 (37). - Р. 36-40.
15. Zhuk, M. M. The influence of duration of blindness of the drivers on traffic speed change [Text] / M. M. Zhuk, M. V. Boikiv, T. M. Postranskyy // Transport Problems. - 2015. - P. 882-889.
16. Система холтеровского мониторирования КардиоСенс [Текст]: методические рекомендации / Национальный аэрокосмический университет «ХАИ». - Х., 2006. - 113 с.
17. Гюлев, Н. У. Выбор рационального количества автобусов на маршрутах города с учетом влияния человеческого фактора [Текст]: дис. канд. техн. наук: 05.21.01 / Н. У. Гюлев. - Х.: ХАДИ, 1993. - 174 с.
