CC BY
83
УДК 656.13:004.89
Воробьев Андрей Игоревич
ФГБОУ ВПО «Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет»
Россия, Москва1 Кандидат технических наук, доцент E-Mail: andrey552@yandex.ru
Гаврилюк Максим Викторович
ФГБОУ ВПО «Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет»
Россия, Москва Инженер
E-Mail: wise.zebr@gmail.com
Морданов Иван Сергеевич
ФГБОУ ВПО «Московский автомобильно-дорожный государственный технический университет»
Россия, Москва Аспирант E-Mail: sashadrin@yandex.ru
Проведение экспериментов по адаптации средств организации дорожного движения на исследовательском комплексе по интеллектуальным транспортным системам
Аннотация: С помощью комплекса мониторинга психофизиологического анализа водителя можно решать множество задач, способствующих повышению эффективности работы интеллектуальных транспортных систем. Данный комплекс оценивает, насколько водитель воспринимает получаемую информацию, а также оценивает влияние личных особенностей водителя на принимаемые им решения. Проведение испытаний различных подсистем интеллектуальных транспортных систем и других элементов транспортной инфраструктуры на аппаратно-программном комплексе позволит значительно снизить материальные и временные затраты. Также применение виртуальной среды позволяет проводить ряд экспериментов при определении эффективности работы подсистем в случае, когда на реальном участке дороги проведение таких испытаний невозможно. Необходимость контроля идентичности психофизиологических состояний водителей при проведении исследований на аппаратно-программном комплексе, в отличие от реального участка дороги, обуславливается тем, что в модели какое-либо нарушение правил дорожного движения не влечет за собой ни административной, ни уголовной ответственности и может привести к изменениям стиля и характера вождения. В данной статье описан эксперимент, позволяющий выявить степень достоверности результатов, полученных при проведении испытаний с использованием аппаратно-программного комплекса, по сравнению с результатами, полученными на реальном участке дороги. Данный эксперимент позволяет определить временной отрезок, в котором психофизиологические параметры испытуемого в виртуальной среде и на реальном участке дороги максимально идентичны.
Ключевые слова: Интеллектуальная транспортная система; психофизиологическое состояние водителя; автомобильный симулятор; виртуальная среда, программа моделирования; комплекс мониторинга психофизиологического состояния водителя.
Идентификационный номер статьи в журнале 10TVN214
1 125319, г.Москва, Ленинградский пр., 64.
Введение
С помощью комплекса мониторинга психофизиологического анализа водителя можно решать множество задач, способствующих повышению эффективности работы интеллектуальных транспортных систем. В данной статье описаны два эксперимента, проведенные с помощью комплекса: сравнительный анализ результатов
психофизиологического состояния водителя, проводимого на реальной дороге и на симуляторе вождения, и определение замечаемости динамических информационных табло.
Комплекс мониторинга психофизиологического состояния водителя
Комплекс мониторинга психофизиологического состояния водителя используется для оценки восприятия водителем полученной информации, а также для оценки влияния личных особенностей водителя на принятие им решения.
Необходимость контроля идентичности психофизиологических состояний водителей при проведении исследований на аппаратно-программном комплексе, в отличие от реального участка дороги, обуславливается тем, что в модели какое-либо нарушение ПДД не влечет за собой ни административной, ни уголовной ответственности и может привести к изменениям стиля и характера вождения [1, 3]. В связи с этим был проведен эксперимент, целью которого было определение степени идентичности психофизиологического состояния водителя на реальном участке дороге и на его воссозданной модели. Для эксперимента был выбран участок федеральной трассы М-7 (Рисунок 1). Определения критичности отличий психофизиологического состояния водителя при проведении испытаний в виртуальной среде и на реальной дороге, позволит определить правомерность и эффективность результатов испытаний, проводимых на аппаратно-программном комплексе, а также позволит выделить интервал времени, на котором психофизиологические показатели идентичны.
Продолжительность испытания составляла 1 час, из которого 30 минут пришлись на прохождение реального участка дороги и 30 минут на прохождение смоделированного участка. В течение всего времени, которое водители находились в пути, проводился мониторинг параметров их психофизиологического состояния. После чего были построены линии тренда для каждого параметра и выделены временные границы, в которых наблюдалось практически полное совпадение показателей [2].
Рис. 1. Участок трассы федерального значения (составлено авторами)
Рисунок 2 и Рисунок 3 отображают совпадение психофизиологического состояния водителя на реальном и смоделированном участках дороги. На каждом рисунке представлен участок дороги с идентичными характеристиками и минутный срез диаграмм с показателями состояния водителя. Из приведенных рисунков видно, что состояния водителя и реакции, вызываемые моделью, идентичны возникающим реакциям при прохождении реального участка дороги. Таким образом, возможно проводить полноценные исследования в программах моделирования, тем самым можно избежать значительных материальных затрат, связанных с приобретением дорогостоящих элементов систем информирования, их установкой, перемещением, временных затрат и позволит избежать потерь доверия водителей к системе, что является наиболее важным параметром, в отличие от материальных или временных затрат. Идентичность психофизиологических показателей наблюдается не на всем протяжении эксперимента. Значительные различия показателей наблюдались в начале и в конце эксперимента, чтобы более четко определить границы были построены линии тренда для каждого психофизиологического показателя как для испытаний на реальном, так и смоделированном участке дороги.
Рис. 2. Психофизиологические показатели состояния водителя на реальном участке дороги (составлено авторами)
Рис. 3. Психофизиологические показатели состояния водителя на смоделированном участке дороги (составлено авторами)
После проведения экспериментов проводится агрегирование полученной информации, а так же усреднение значений по времени (построение линий тренда). Сутью данного эксперимента было выделить определенный временной отрезок, на котором удалось добиться идентичности трендов по форме линии и отсекаемой ими площади, данной отрезок времени (время, когда испытуемый погружается в легенду) является наиболее эффективным при проведении эксперимента [4].
Анализ результатов эксперимента
В результате эксперимента были выявлены следующие показатели:
1. В начале эксперимента наблюдается высокое значения параметра «Утомления», как на реальной дороги, так и на автомобильном симуляторе. Это обуславливается тем, что в любое время и независимо от состояния здоровья у человека наблюдается некоторая усталость. В конце эксперимента наблюдалось более значительный рост этого показателя на программноаппаратном комплексе, это обуславливается повышенной нагрузкой на органы зрения водителя.
2. Значения параметра «Комфорт» на программно-аппаратном комплексе, в процессе эксперимента колеблется значительнее, чем при реальных условиях движения. Особенно это заметно в начале и в конце эксперимента и связано с привыканием к программноаппаратному комплексу и с высокой нагрузкой на органы зрения испытуемого соответственно. Однако в промежутке времени, когда водитель наиболее погружен в легенду, значения различаются незначительно.
3. В начале эксперимента возникает различия параметров «Агрессия/Восторг» это происходит из-за того, что программно-аппаратный комплекс вызывает дополнительный всплеск положительных эмоций. В конце эксперимента аппаратно-программный комплекс
начинал вызывать некоторую агрессию со стороны водителей, из-за значительного утомления и некоторой раздражительности, вызываемой аппаратно-программным комплексом, водитель входит в стадию отторжения легенды в результате чего начинает воспринимать проводимый эксперимент как игру.
4. Параметр «Стресс» на аппаратно-программном комплексе в начале и в конце эксперимента ниже из-за отсутствия чувства ответственности (водитель, управляя аппаратнопрограммным комплексом, не несет административной и уголовной ответственности за нарушение ПДД, а так же не существует никакой угрозы жизни или здоровью водителя, что обуславливает повышенное чувство безопасности), в отличии от реальных условий, где условиях все с точностью до наоборот, что неминуемо влечет за собой повышение уровня стресса.
5. Изменения параметра «Эмоции» схоже с параметром «Агрессия/Восторг». В начале эксперимента на аппаратно программном комплексе, данный параметр значительно выше, чем на реальном участке дороге. Это связано с эмоциональным всплеском на этапе привыкания к легенде. В конце же эксперимента наблюдается спад уровня эмоционального волнения в связи с утомлением от аппаратно-программного комплекса и раздражением в связи с отсутствием чувства ответственности.
6. Параметр «Мыслительная деятельность» в начале эксперимента выше, так как протекает процесс привыкания водителя к аппаратно-программному комплексу, изучения поведения участников виртуального транспортного потока, а также расположения и работы объектов транспортной инфраструктуры, расположения и устройства органов управления.
В конце эксперимента у водителя накапливается усталость, вследствие чего мыслительная деятельность снижается быстрее. При этом, в отличие от реальной ситуации, когда водитель несет ответственность за свои действия, несмотря на общее утомление, мыслительная деятельность не возвращается к прежнему уровню.
В результате эксперимента было выделено три стадии, которые проходит водитель при проведении исследований на аппаратно-программном комплексе. В начале эксперимента водитель находится в стадии погружения в легенду, в процессе которой испытуемый привыкает к условиям аппаратно-программного комплекса, сопоставляя виртуальную среду с реальной дорогой. Выход из данной стадии, как правило, занимает от 5 до 8 минут в зависимости от испытуемого. Так, например, испытуемые в возрасте от 28 до 35 лет выходят из данной стадии быстрее людей младшего возраста.
Вторая стадия - стадия погружения в легенду. На протяжении данной стадии показатели, снятые при проведении эксперимента на программно-аппаратном комплексе, и показатели, снятые в реальных условиях, практически идентичны. В течение данного временного отрезка возможно проведение полноценных исследований, обладающих достаточной достоверностью, чтобы применять полученные данные в проектировке различных решений, применение которых планируется на реальных дорогах. Продолжительность данной стадии, в зависимости от личных качеств и психофизиологических особенностей испытуемого, может длиться от 13 до 17 минут.
Третья стадия эксперимента - отторжение легенды. Данная стадия наступает в результате утомления и отсутствия ответственности у испытуемого на аппаратно-программном комплексе. Испытуемый перестает ощущать себя участником дорожного движения и начинает воспринимать виртуальную среду как игру. При переходе испытуемых в данную стадию эксперимент следует заканчивать [5].
Заключение
В результате экспериментов, проводимых с помощью комплекса психофизиологического анализа водителя, было выявлено, что использование автомобильного симулятора вместо реального автомобиля приемлемо для решения определенного рода задач. Использование симулятора позволяет значительно сократить расходы на эксперименты, так как исключает затраты на эксплуатацию реального транспортного средства. Недостатком таких симуляторов является короткий промежуток времени, когда испытуемый адекватно воспринимает виртуальную среду.
ЛИТЕРАТУРА
1. Воробьев, А.И. Исследовательский комплекс моделирования интеллектуальных транспортных систем / А.И.Воробьев, И.С.Морданов // Автотранспортное предприятие.-2013.-№ 12.-С.40-41.
2. Жанказиев, С.В. Интеллектуальные транспортные системы в автомобильнодорожном комплексе / С.В.Жанказиев, В.М.Приходько, В.М.Власов,
A.М.Иванов; под общ. ред. В.М.Приходько. - М.: ООО «Мэйлер», 2011.-487с.
3. Жанказиев, С.В. Интеллектуальные дороги - современный взгляд / С.В.Жанказиев, А.А.Тур, Р.Ф.Халилев // Наука и техника в дорожной отрасли.-2010.-№2.-С.1-7.
4. Воробьев, А.И. Полигонно-тестовый комплекс «Умная дорога» как экспериментальная площадка для отработки технических решений в области интеллектуальных транспортных систем / А.И.Воробьев, И.С.Морданов, М.В.Гаврилюк // Актуальные вопросы инновационной экономики.-2013/2014.-№6(5).-С.191-197.
5. Пржибыл, Павел Телематика на транспорте / Павел Пржибыл, Мирослав Свитек; под ред. проф. Сильянова В.В. - М.:МАДИ(ГТУ).-2003.-504с.
6. Жанказиев, С.В. Практика применения дорожных информационных табло в мире / С.В.Жанказиев, А.А.Тур // Вестник МАДИ.-2011.-№2(25).-С.64-68.
7. Власов, В.М. Информационные технологии на автомобильном транспорте /
B.М.Власов, А.Б.Николаев, А.В.Постолит, В.М.Приходько; под общ. ред. В.М.Приходько; МАДИ (Гос. техн. ун-т).-М.: Наука, 2006.-283с.
Рецензент: Остроух Андрей Владимирович, д.т.н., профессор кафедры
«Автоматизированные системы управления», Московский автомобильно-дорожный технический государственный университет
Andrey Vorobyev
The Moscow State automobile and road technical university
Russia, Moscow E-Mail: andrey552@yandex.ru
Maxim Gavriluk
The Moscow State automobile and road technical university
Russia, Moscow E-Mail: wise.zebr@gmail.com
Ivan Mordanov
The Moscow State automobile and road technical university
Russia, Moscow E-Mail: mskcodd@mail.ru
The performance of the experiments which involve analyzing of the results’ accuracy (authenticity), obtained by means of Intelligent transport systems’ research facility
Abstract: The monitoring complex of drivers' psycho-physiological analysis enables to resolve various scientific tasks which contributes to the overall effectiveness of Intelligent transport system. The complex estimates level of perception of the information, received by the driver. Also, it estimates connection between the driver's personal features and his decisions. Testing of various ITS subsystems and entities of transport infrastructure, carried out by means of the complex (hardware and software), will enable to mitigate financial expenditures and time wastes significantly. Also, virtual environment of the complex substitutes real-life experiments (in case conducting real life experiments is not possible). It is necessary to establish high level of authenticity of experiments, conducted by means of the complex, because violation of traffic regulations on driving simulator does not lead to administrative or criminal responsibility. The given paper contains description of the experiment which reveals authenticity of the experiment, conducted by means of the complex, compared to real-life experiment. The experiment identifies time interval which conforms to the maximal level of authenticity (close to real-life).
Keywords: Intelligent transport system, psychophysiological state of the driver, the car simulator, virtual environment, the simulation program, complex monitoring of the psychophysiological state of the driver, transport infrastructure
Identification number of article 10TVN214
REFERENCES
1.
2.
3.
4.
5.
6. 7.
Vorob'ev, A. I. Research complex modeling of intelligent transport systems / Aiguablava, Ishmuradov // Motor company.-2013.-№12.-P.40-41.
Jangaziev, S.V. Intelligent transport systems in automobile and road complex / Swierkiem, Vamperotica, Vimplecom, Amiano; under the General Ed. Vamperotica. -M: LLC «mailer», 2011.-S.
Jangaziev, S.V. Smart roads - modern view / Swierkiem, Eat, Rphillip // Science and technology in the road sector.-2010 no.2.-P.1-7.
Vorob'ev, A. I. Field-testing complex «Smart way» as an experimental site for testing of engineering solutions in the field of intelligent transport systems / Aiguablava, Ishmuradov, Mavic // Actual questions of the innovation economy."2013/2014.-№6(5).-S-197.
Pribyl, Paul Telematics in transport / Paul Pribyl, Miroslav Svitek; under the editorship of prof Silhanova CENTURIES - M:MADI(STU).-2003.-S.
Jangaziev, S.V. Practice of application of the electronic informational signs in the world / Swierkiem, ATR // Bulletin of MADI.-2011.-№2(25).-P.64-68.
Vlasov, V. M. Information technologies in road transport / Vimplecom, Abikaev, Aphostol, Vamperotica; under the General Ed. Vampradio; MADI (GOS. the technology. Univ.-M: Nauka, 2006.-S.
