CC BY
12http://www.nbuv.gov.ua/Portal/Soc_Gum/NiO/2010_3/statiy/ Filatova.htm.
17. Dijk J.L. How safe are the new guidelines of the community of European railways for locomotive drivers with a heart disease./ J.L. Dijk // First International Meeting «Actual Questions of Railway Medicine». — Moscow, April 15-16, 2004. — Р.56-58.
18. Karlenhagen S, Maltt U. Fr.,.Hoff H et al. The effect of major railway accident on the psychological health of train drivers /S.Karlenhagen, U. Fr. Maltt, H.Hoff et al. // Journal of Psychosomatic Research, vol.37, 1997. — Р. 807-817.
19. Tranah, T., Farmer, R.D. Psychological reactions of drivers to railway suicide.// Soc Sci Med. — 38(3). — Р. 459-469.
20. LI Wan-jun,ZHENG Xiu-ling,LI Ming,XU Yong-hua et al. Psychological indicators of driving adaptability among multiple unit train drivers. //Chinese Preventive Medicine. 2011. №6.
Поступила 20.11.2014
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ
Менделевич Владимир Давидович,
зав. каф. медицинской и общей психологии Казанского государственного медицинского университета, д-р мед. наук, проф. Макаричева Эльвира Вячеславовна,
доц. каф. медицинской и общей психологии Казанского государственного медицинского университета, канд. мед. наук.
Сериков Василий Васильевич,
нач. Отраслевого научно-практического центра психофизиологии труда НУЗ «Научный клинический центр ОАО «РЖД». E-mail: vasiliy_serikov@mail.ru.
Дмитриева Екатерина Владимировна,
нач. лаб. психологического отбора, коррекции и управления функциональным состоянием Отраслевого научно-практического центра психофизиологии труда НУЗ «Научный клинический центр ОАО «РЖД».
Закревская Анна Александровна,
вед. науч. сотр. лаб. психологического отбора, коррекции и управления функциональным состоянием Отраслевого научно-практического центра психофизиологии труда НУЗ «Научный клинический центр ОАО «РЖД».
Ожогина Ольга Александровна,
науч. сотр. лаб. психологического отбора, коррекции и управления функциональным состоянием Отраслевого научно-практического центра психофизиологии труда НУЗ «Научный клинический центр ОАО «РЖД».
Алпаев Дмитрий Васильевич,
нач. лаб. профессиональной клинической кардиологии НУЗ «Научный клинический центр ОАО «РЖД». E-mail: dmalp@mail.ru.
УДК 159.963:656.071.2:65.012.7
В.В.Сериков1, А.А.Закревская1, Д.В.Захарченко2, Д.В.Алпаев1, Е.О. Атькова3
РЕЗУЛЬТАТЫ ПРОВЕРКИ ТЕЛЕМЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ КОНТРОЛЯ БОДРСТВОВАНИЯ МАШИНИСТА
'НУЗ «Научный клинический центр ОАО «РЖД», 20, ул. Часовая, Москва 125315, Россия 2Институт Высшей Нервной Деятельности и Нейрофизиологии РАН, 5А, ул. Бутлерова, Москва 117485, Россия 3Кафедра «Железнодорожная медицина» Российской академии путей сообщения МГУПС, 20, ул.Часовая, Москва 125315, Россия
Проведена экспертно-инструментальная проверка эффективности телемеханической системы контроля бодрствования машиниста (ТСКБМ) в условиях имитации реальных поездок в ночное время с использованием специализированного тренажерного комплекса «Кабина машиниста локомотива ЭП1М». Система ТСКБМ при условии корректной эксплуатации обеспечивает поддержание состояния бодрствования машинистов на достаточном для выполнения работы уровне. Это подтверждается распределением случаев засыпания в экспериментах со включённой и выключенной системой ТСКБМ. В результате исследования подтверждена эффективность системы ТСКБМ.
Ключевые слова: телемеханическая система контроля бодрствования машиниста, ТСКБМ, машинист, ОАО «РЖД», ошибочные действия, энцефалограмма, кожно-гальваническая реакция, засыпание, сон, бодрствование, бдительность, монотония.
VV.Serikov1, A.A.Zakrevskaya1, DV.Zakhartchenko2, DV.Alpayev1, E.O.At'kova3. Testing results of telemechanic system controlling train operators wakefulness
Research Clinical Center of the Russian Railways JSC, 20, Chasovaya Str., Moscow 125315, Russia
2Russian Academy of Sciences Institute of Higher Nervous Activity, 5A, Butlerova st., Moscow 117485, Russia
3Of Chair of Railway Medicine, Russian Academy of Communication Lines, Moscow State University of Railway Engineering, 20, Chasovaya Str., Moscow 125315, Russia
Expert and instrumental assessment covered efficiency of telemechanic system controlling train operators wakefulness in simulation of real night travel, through special simulator complex "Locomotive operator cabin". The telemechanic system controlling train operators wakefulness, if exploited correctly, provides wakefulness of the train operators at the level sufficient for the effective work. That is supported by distribution of falling asleep cases in experiments with activated or deactivated telemechanic system controlling train operators wakefulness. The study proved efficiency of telemechanic system controlling train operators wakefulness.
Key words: telemechanic system controlling train operators wakefulness, train operator, Russian Railways JSC, erroneous actions, encephalogram, galvanic skin response, falling asleep, sleep, wakefulness, alertness, monotonia.
Телемеханическая система контроля бодрствования машиниста предназначена для обеспечения непрерывного контроля психофизиологического состояния машиниста и поддержания его в работоспособном состоянии (то есть способности активно воспринимать поездную обстановку и готовности к экстренным мерам при ее изменении).
ТСКБМ состоит из основного блока и датчика, выполненного в форме браслета часов. Для контроля физиологического состояния используется один параметр — промежуток времени (интервал) между последовательными импульсами КГР (кожно-гальвани-ческой реакции — одного из параметров временной зависимости электрического сопротивления кожи), снимаемыми с внутренней стороны запястья руки машиниста.
Если интервал между отдельными смежными импульсами КГР превысил 60 с, то прибор срабатывает на проверку бодрствования машиниста с помощью дополнительного воздействия. В качестве такого воздействия выступает запрос на подтверждение работоспособности — свисток электропневматического клапана (далее — ЭПК), на который необходимо отреагировать нажатием специальной рукоятки бдительности — РБС. Если машинист не нажал на РБС в течение нескольких секунд после сигнала, его состояние считается неработоспособным, и в результате этого происходит экстренное торможение поезда.
ТСКБМ выдает запрос на подтверждение работоспособности не тогда, когда машинист уже заснул, а заранее, при нормальном состоянии машиниста, предупреждая тем самым потерю работоспособности и засыпание. Критерий работоспособности выбран с учетом требований безопасности, то есть установлен минимальный интервал следования импульсов КГР с учетом запаса на индивидуальные отклонения на совокупности машинистов. В результате у разных машинистов наблюдается различное количество проверок за рейс. Также у одного машиниста в разных рейсах может быть разное количество проверок в зависимости от влияния неучтенных внутренних параметров [1].
Материалы и методы. Работа по проведению экс-пертно-инструментальной проверки ТСКБМ проводилась на тренажерном комплексе в условиях имитации реальной поездки в ночное время. Для этого в НУЗ «НКЦ ОАО «РЖД» из локомотивных депо
были командированы машинисты пассажирского движения по три человека в неделю. Исследования проводились в ночное время суток с 23:00 до 06:30.
В проверке ТСКБМ приняли участие 30 машинистов электровоза пассажирского движения в возрасте от 24 до 56 лет, работающие в ТЧЭ-6 и ТЧЭ-39 Московской дирекции тяги. Все машинисты давали письменное добровольное согласие на участие.
Регистрация данных. В графике исследования отображались Ф.И.О. машиниста, которое в дальнейшем шифровалось порядковым номером, возраст, депо, дата исследования, дата последней поездки до исследования, артериальное систолическое и диастолическое давление (далее СД/ДД), допустимое по базе данных автоматической системы предрейсового медицинского осмотра (далее АСПО) и текущее СД/ДД перед поездкой. Все машинисты проходили проверку на наличие паров алкоголя в выдыхаемом воздухе с помощью алкотестера. Исследование проводилось без применения машинистами лекарственных средств, назначенных лечащим врачом, с учетом их графика работы (даты последней рабочей поездки).
Исследование включало в себя два ночных эксперимента: один — с включённым прибором ТСКБМ, второй — с выключенным. Последовательность экспериментов с включённой и выключенной системой ТСКБМ варьировалась по схеме реверсивного уравнивания.
Машинисты совершали поездки на тренажерном комплексе без помощника машиниста. Перед поездкой машинисты получали задание на поездку, в котором был расписан маршрут движения, скоростной режим по каждому участку пути и временные интервалы между остановками. Маршрут движения был разработан для виртуального участка пути «Кротово — Кривбасс» со скоростью движения не более 40 км/ч и протяженностью 150 км. Машинисты допускались к поездке на тренажерном комплексе после проведения инструктажа по порядку и последовательности действий при срабатывании ТСКБМ и мотивации недопущения экстренных торможений.
Функциональное состояние машиниста оценивалось с помощью электроэнцефалограммы (ЭЭГ) и непрерывной видеорегистрации. Для этого была организована регистрация ЭЭГ с использованием переносной 16-канальной установки «NEUROTRAVEL
SMART» и вспомогательная видеорегистрация поведенческих реакций испытуемого на базе охранной системы «Beward». Видеосъемка синхронизировалась с записями ЭЭГ с точностью до 1 с.
Для изучения отношения машинистов к прибору ТСКБМ была разработана специальная анкета. Анонимное анкетирование осуществлялось после второй поездки. Вопросы анкеты позволяют выявить наличие у машиниста общих знаний о приборе ТСКБМ, о его назначении и функционировании; узнать, помогает ли, по мнению машинистов, этот прибор поддерживать работоспособное состояние во время рабочих поездок и в поездке на тренажерном комплексе, и чувствуют ли машинисты психологическое напряжение, связанное с ожиданием сигнала запроса на проверку работоспособности от системы ТСКБМ.
По окончании каждой поездки на тренажерном комплексе автоматически формировался протокол совершаемых машинистом ошибок в управлении локомотивом с учетом степени их значимости для безопасности движения, оценка производилась по пятибалльной системе. В протоколе отображалось количество нарушений и суммарный штрафной балл. Данные по ошибочным действиям подвергались статистической обработке с помощью программы SPSS v.16.
Оценка психофизиологического состояния машиниста проводилась следующим образом. В ходе непрерывной видеорегистрации выделялись участки, на которых испытуемый, предположительно, находился в неработоспособном состоянии. Как правило, это участки, где испытуемый сидит с закрытыми глазами или где глаза не видны. Поскольку период запроса на подтверждение работоспособности от ТСКБМ составляет порядка 1 мин., для дальнейшего анализа выделялись только участки длиной 1 мин. или больше. Затем каждый выделенный интервал времени подвергался анализу по ЭЭГ на предмет выявления специфичных для сна паттернов волновой активности [2,3]. По каждому из выделенных эпизодов давалось заключение: испытуемый бодрствует или испытуемый спит. Анализировалась также мимика испытуемых и их поведенческие реакции. На основании этих данных делался вывод о том, насколько корректно машинист выполняет инструкцию, не пытается ли симулировать, умышленно спать, саботировать выполнение задания на поездку. Помимо анализа выделенных эпизодов, подсчитывало» количество нажатий на РБ по световым и звуковым сигналам ТСКБМ в каждой поездке.
Результаты и их обсуждение. В ходе экспертно-инструментальной проверки было проведено 60 ночных экспериментов (30 — со включённой системой ТСКБМ, 30 — с выключенной), в которых приняли участие 30 машинистов. В шести экспериментах обнаружены эпизоды засыпания.
Зависимости количества засыпаний от возраста машинистов, их квалификации и стажа работы выявлено не было. Это означает, что засыпания в опытах с выключенным прибором ТСКБМ обусловлены исклю-
чительно особенностями условий профессиональной деятельности работников локомотивных бригад (в частности, поездка в ночное время, с минимальным количеством значимых для машиниста стимулов, в ходе которой развивается состояние монотонии, способствующее засыпанию).
Все случаи засыпания были зафиксированы при выключенной системе ТСКБМ. В опытах со включённым ТСКБМ отсутствие автостопного торможения по сигналу от ТСКБМ в ситуации засыпания машиниста не было зафиксировано ни разу. Таким образом, система ТСКБМ показала свою эффективность в соответствии с поставленными перед ней задачами.
Анализ динамики утомления машинистов и срабатываний ТСКБМ.
1. Динамика утомления машинистов.
Экспериментальная «поездка» вызывает у машинистов очевидную усталость, которая отражается в ряде электрографических показателей электроэнцефалограммы. Начиная с 3-го часа поездки на тренажере у участников исследования возникают спорадические низкочастотные импульсы в диапазоне тета-волн, а с 4-го часа и дельта-волны. При этом в «поездках» без ТСКБМ имеют место залповые вспышки тета-актив-ности, а в 5 случаях (в которых зафиксировано засыпание), имели место и устойчивые паттерны дельта-активности. Последнее явление не было выявлено ни разу у машинистов при работе с ТСКБМ. Низкочастотные импульсы ЭЭГ имеют явную тенденцию к нарастанию от 3-го к 8-му часу «поездки» независимо от включённой или отключенной системы ТСКБМ (рис.1).
2 —
7 . 6,3
4 Г 5,5
1 4 ж/ \ /
1 . 1 - 1 -Ч 1,8 - 1 . 1 ¥ 1,5 . 1 , 1 _ „
Время в «поездке», час.
Рис. 1. Динамика числа эпизодов паттернов тета-ритма (среднее значение)
У трёх машинистов наблюдался специфический «почерк» взаимодействия с ТСКБМ. Они подтверждают бдительность исключительно по предварительной световой сигнализации, не допуская включения свистка ЭПК. Они характеризуются очень высокой бдительностью и очень малой долей низкочастотных паттернов ЭЭГ.
2. Динамика срабатываний ТСКБМ.
Наблюдаемое по ЭЭГ нарастание усталости машинистов влечет за собой ухудшение функции внеш-
8
6
4
о
него внимания, и, как следствие, увеличение числа проверочных сигналов ТСКБМ. В связи со значительным разбросом данных почасовая динамика не столь очевидна, но была выявлена общая тенденция к увеличению числа срабатываний к концу поездки, на 6-8 часу работы (рис. 2). При этом число реакций машинистов по предварительной световой сигнализации снижается, а по свисткам ЭПК — возрастает, что свидетельствует о своевременном реагировании системы ТСКБМ на изменения функционального состояния машиниста.
Время в «поездке», час. -ф- Свисток ЭПК = 1,3 в час -и- Предв. свет =9 в час
Рис. 2. Динамика реагирования всех машинистов на запросы ТСКБМ
Анализ результатов анкетирования машинистов.
По окончании второго дня исследований каждому испытуемому предлагалось заполнить анонимную анкету. Результаты анкетирования отражают неоднозначное отношение машинистов к работе ТСКБМ:
По результатам анкетирования 100% машинистов используют прибор ТСКБМ в рабочих поездках, при этом только 81,5% из них могут описать его назначение. 77,8% машинистов отмечают, что ТСКБМ помогает им поддерживать работоспособное состояние в поездке, оставшимся 22,2% участникам исследования прибор не помогает в этом. 48,1% машинистов считают чрезмерным количество проверок ТСКБМ при субъективном ощущении работоспособного состояния в реальной поездке, а 22,2% машинистов не считают количество проверок излишним. 55,6% машинистов считают излишним количество проверок от ТСКБМ, полученных ими во время поездки на тренажёрном комплексе «ЭП1М». Вместе с тем, данные энцефалографического исследования показывают, что запрос проверки от прибора был обоснован соответствующим состоянием машиниста.
Отсутствие проверок бодрствования при субъективном ощущении сонливости и неработоспособного состояния отмечалось машинистами следующим образом: 44,4% из них отмечало данный факт в рабочих поездках, 22,2% — во время поездки в тренажёрном
комплексе «ЭП1М», 40,7% не отмечало ни в одной из перечисленных ситуаций.
Психологическое напряжение, связанное с постоянным ожиданием проверки бодрствования, отметили 33,3% машинистов.
Отдельными машинистами были внесены следующие предложения по модернизации ТСКБМ: заменить браслет на часы ТСКБМ-Н, показывающие не только время, но и температуру тела; увеличить яркость сигнала запроса от ТСКБМ в дневное время; улучшить датчик на браслете, чтобы уменьшить количество срабатываний; исключить вмешательство прибора при следовании на запрещающий сигнал; вовремя обслуживать прибор, включая замену батареек.
Оценка качества поездной деятельности машинистов по данным тренажёрного комплекса.
В протоколах испытаний на тренажерном комплексе отображаются ошибки, совершенные машинистами во время поездной деятельности. Ошибки различаются по тяжести нарушений для безопасности движения: незначительные (информативные), существенные или опасные. Все ошибки заносились в таблицу для последующей математической обработки.
При сравнении количества ошибок в опытах со включённым и выключенным прибором ТСКБМ значимых различий не обнаружено (незначительные ошибки: р=0,68; существенные ошибки: р = 0,21; опасные ошибки: р = 0,79).
Выводы. 1. Система ТСКБМ при корректной эксплуатации обеспечивает поддержание уровня бодрствования машинистов на достаточном для выполнения работы уровне. Это подтверждается распределением случаев засыпания в экспериментах с системой ТСКБМ: в экспериментах с выключенной системой ТСКБМ засыпания зафиксированы у 6 машинистов, в экспериментах со включённой системой ТСКБМ засыпания не зафиксированы. 2. Система ТСКБМ срабатывает даже при эксплуатации в нештатных условиях: в ситуации, когда машинист не выполнял задание на поездку и пытался умышленно заснуть, система всё равно исправно сработала. 3. Тенденции, обнаруженные при сопоставлении числа срабатываний ТСКБМ и изменений в характере волновой активности ЭЭГуказывают на то, что связь между нарастанием утомления и увеличением числа срабатываний ТСКБМ существует.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Дементиенко В.В. Инструментальная проверка эффективности телемеханической системы контроля бодрствования машиниста // Инженер и промышленник. — Выпуск №4(4), август 2013.
2. Диагностика и прогнозирование функционального состояния мозга человека/ М.Н. Ливанов, В.С. Русинов, П.В. Симонов и др. — М.: Наука, 1988.
3. Зенков Л.Р. Клиническая эпилептология (с элементами нейрофизиологии). // Рук-во для врачей. — М.: Медицинское информационное агентство, — 2002. — 415 с.
REFERENCES
1. Dementienko V.V. Instrumental test of efficiency of telemechanic system controlling train operators wakefulness. // Inzhener i Promyshlennik, issue 4 (4), August 2013 (in Russian).
2. M.N. Livanov, V.S. Rusinov, P.V. Simonov et al. Diagnosis and forecasting of functional state of human brain. — Moscow: Nauka, 1988 (in Russian).
3. Zenkov L.R. Clinical epileptology (with neurophysiology elements). Manual for doctors. — Moscow: Meditsinskoe informatsionnoe agentstvo, 2002. — 415 p. (in Russian).
Поступила 20.11.2014
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ
Сериков Василий Васильевич,
нач. Отраслевого научно-практического центра психофи-
зиологии труда НУЗ «Научный клинический центр ОАО «РЖД». E-mail: vasiliy_serikov@mail.ru.
Закревская Анна Александровна,
вед. науч. сотр. лаб. психологического отбора, коррекции и управления функциональным состоянием Отраслевого научно-практического центра психофизиологии труда НУЗ «Научный клинический центр ОАО «РЖД».
Захарченко Дмитрий Валерьевич,
научн. сотр. Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН.
Алпаев Дмитрий Васильевич,
нач. лаб. профессиональной клинической кардиологии НУЗ «Научный клинический центр ОАО «РЖД», канд. мед. наук. E-mail: dmalp@mail.ru.
Атькова Екатерина Олеговна,
доц. каф. «Железнодорожная медицина» Российской академии путей сообщения, канд. мед. наук.
УДК 616.831
В.Я.Колягин1, В.В.Сериков2, Э.Р.Ахсанова1,2 Е.О.Атькова3, Д.В.Алпаев2 ВЛИЯНИЕ МЕЛАКСЕНА НА ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ СОСТОЯНИЕ МОЗГА
1ГБОУ ВПО 1 МГМУ имени И.М. Сеченова МЗ РФ, д. 2-4, ул.Большая Пироговская, Москва 119991, Россия 2НУЗ «Научный клинический центр ОАО «РЖД», 20, ул. Часовая, Москва 125315, Россия 3Кафедра «Железнодорожная медицина» Российской академии путей сообщения МГУПС, 20, улЧасовая, Москва 125315, Россия
Изучено влияние Мелаксена на функциональное состояние мозга человека. Проведено комплексное динамическое (12-часовое) нейрофизиологическое исследование. Выявлено, что однократное применение Мелаксена (3 мг) влияет на функциональное состояние мозга, что отражается в достоверном увеличении числа кросс-корреляционных (КК) показателей глобальной пространственной синхронизации корковых биопотенциалов (ПСКБ) в различных диапазонах ритмов ЭЭГ. Анализ функциональной асимметрии ПСКБ в различных областях мозга показал, что препарат Мелаксен активизирует количество значимых КК связей в ПСКБ левого и правого полушарий головного мозга с доминированием активности левого полушария.
Ключевые слова: Мелаксен, электроэнцефалограмма, кросс-корреляционные связи, пространственная синхронизация корковых биопотенциалов, функциональная асимметрия, спектрально-когерентный анализ.
VYa.Kolyagin1, VV.Serikov2, E.R.Ahsanova1,2, E.O.At'kova3, DV.Alpayev2. Influence ofMelaxene on brain functional state
1I.M. Sechenov First Moscow State Medical University, 2-4, Bolshaya Pirogovskaya Str., Moscow 119991, Russia
2Research Clinical Center of the Russian Railways JSC, 20, Chasovaya Str., Moscow 125315, Russia
3Of Chair of Railway Medicine, Russian Academy of Communication Lines, Moscow State University of Railway Engineering, 20, Chasovaya Str., Moscow 125315, Russia
The study covered influence of Melaxene on human brain functional state. Complex dynamic (12-hour) neurophysiologic study revealed that single dose of Melaxene (3 mg) influences brain functional state — reliably increases cross-correlation parameters of global spatial synchronization of cortex biopotentials in various ranges of EEG rhythms. Analysis of functional asymmetry of spatial synchronization of cortex biopotentials in various brain areas proved that Melaxene acitvates important cross-correlation links in spatial synchronization of cortex biopotentials in left and right brain hemispheres, with dominated activity of left hemisphere.
Key words: Melaxene, electroencephalogram, cross-correlation links, spatial synchronization of cortex biopotentials, functional asymmetry, spectral coherent analysis.
