Организация мероприятий по повышению безопасности движения в городе Йошкар-Ола

дипломная работа

1.4 Использование психофизиологических показателей для оценки надежности водителя

Длительное время основными, хотя и косвенными, методами оценки надежности действий водителя являлись регистрация скорости и траектории движения автомобиля в различных дорожных условиях и статистика дорожно-транспортных происшествий. Однако использование этих показателей не всегда давало возможность оценить надежность работы водителя, а тем более установить причины, оказывающие на нее влияние.

В начале шестидесятых годов для оценки степени надежности водителя в различных дорожных условиях стали использовать психофизиологические показатели. Значения биопоказателей объективно отражают изменения в организме человека, характеризующие состояние покоя, активного внимания или эмоционального напряжения.

Высокий уровень развития электронной аппаратуры позволяет регистрировать различные психофизиологические параметры водителя в реальных условиях.

Такими показателями, по мнению психологов и физиологов, являются следующие: время реакции, запись движения глаз, электрокардиограмма (ЭКГ), кожно-гальваническая реакция (КГР), электромиограмма (ЭМГ), электроэнцефалограмма (ЭЭГ), данные о составе крови, артериальное давление, частота дыхания и ряд других. Требования к дорожным знакам с позиции зрительного восприятия рассмотрены в работах В.П. Залуги и Е.М Лобанова [8]. В этих целях созданы специальные ходовые дорожные лаборатории, позволяющие регистрировать психофизиологические параметры водителя. На рис.1.1 показана созданная в 1972 г. шведским исследователем М. Хеландером лаборатория, позволяющая фиксировать ЭЭГ, КГР, ЭКГ, число морганий и др. Он установил непосредственную связь между количеством дорожно-транспортных происшествий и уровнем активности водителя. В России с помощью лаборатории, смонтированной на базе автомобиля РАФ-977. В МАДИ проводились подобные эксперименты. На рис.1.2 представлен общий вид дорожной лаборатории, на рис.1.3 показано положение водителя в кабине перед экспериментальным проездом.

Рис.1.1. Шведская дорожно-исследовательская лаборатория для регистрации психофизиологических показателей работы водителя

1 - магнитофон для записи информации; 2 - аналоговый преобразователь; 3-шестикана-льный самописец; 4 - усилитель самописца; 5 - усилитель психофизиологических параметров; 6 - датчик скорости в пути: 7 - педаль регистрации элементов дорожной обстановки; 8 - датчик давления в

тормозных цилиндрах; 9 - датчик утла поворота руля.

Рис. 1.3. Водитель в датчиках перед экспериментальным проездом

Рис.1.2. Ходовая психофизиологическая лаборатория:

1 - электроэнцефалограф ЭЭГ - 4; 2 - прибор регистрации скорости и пути; 3 - пульт управления; 4 - самописец; 5 - усилители; 6 - магнитный преобразователь; 7 - аккумуля-торы; 8 - тахогенератор переменного тока

В качестве параметров, характеризующих режим движения, были приняты скорость и пройденным путь. Для регистрации показателей использовался элекгроэнцефалограф ЭЭГ-4, обеспечивающий запись всех необходимых параметров. В условиях эксперимента оборудование лаборатории не мешает естественному состоянию водителя. Размещение датчиков и аппаратуры его практически не стесняет. При проведении исследований на ленту самописца условными обозначениями наносились элементы дорожной обстановки, а также производилась киносъемка. Это позволило наиболее точно оценить воздействие различных объектов на водителя. При проведении исследовании исходят из того, что работа водителя, как и любая другая трудовая деятельность, характеризуется определенным уровнем нервного возбуждения и находится в пряной зависимости от условий ее выполнения.

Определение оптимального эмоционального состояния водителя позволяет решить ряд инженерных задач, направленных на выбор средств и методов управления дорожным движением. Данное обстоятельство обусловлено тем, что эмоции - это отражение в сознании человека объективно воздействующих на него внешних условий, объектов, а также собственных переживаний. Исследования П.В. Симонова показали, что недостаток информации, перед экспериментальным проездом так же как и ее избыток, ведет к возникновению эмоциональных сдвигов. Имеющаяся у водителя информация о какой-либо дорожно-транспортной ситуации, несмотря на то, что он неоднократно попадал в нее, всегда меньше той, которая ему необходима для безопасного проезда. Исследования позволили установить, что колебания эмоционального напряжения водителей в процессе работы являются следствием воздействия дорожных условий.

Внешним проявлением эмоционального напряжения водителя служит изменение значений биопоказателей.

Запись движения глаз водителя в процессе управления автомобилем достаточно хорошо характеризует напряженность его работы. Вследствие ограниченности поля зрения для оценки надвигающихся на него объектов водителю необходимо периодически переключать внимание с одного объекта на другой. Это необходимо и для поддержания нужного уровня активности нервной системы. Наибольшей информативностью обладает горизонтальная составляющая движения глаз. На вертикальной составляющей, помимо перемещения взгляда по вертикали, важной является фиксация количества морганий. Из литературы по психологическим исследованиям известно, что количество морганий в единицу времени может служить одним из показателей напряженности работы водителя. Так, например, частое моргание указывает на наступление дремотного состояния и, следовательно, на снижение активности нервной системы.

Запись движения глаз водителя при управлении автомобилем характеризуется перемещением взгляда по объектам, расположенным как на самой дороге и обочине, так и на придорожном пространстве.

Частота смены точек фиксации взгляда говорит о количестве объектов, оцениваемых водителем в единицу времени, продолжительность - о ценности информации или сложности расшифровки. Эти показатели являются достаточно надежным характеристиками эмоциональной напряженности водителя.

Исследование показывает, что при интенсивности в одном направлении 600 авт/ч количество фиксаций взгляда при работе в таких условиях достаточно высоко.

Напряженность работы в этом случае обусловлена тем, что водителю приходится постоянно переводить взгляд с одного автомобиля на другой для контроля их положения, а также держать свой автомобиль на полосе движения и следить за указаниями средств регулирования движения.

При малой загрузке информацией о движении и о дорожных условиях

водители сами догружают себя до оптимума. Поэтому, например, при интенсивности движения 50-100 авт/ч активность движения глаз может быть вызвана предметами, не имеющими отношения к движению автомобиля (скопление людей, стороне от дороги, водоемы, пейзажи и щиты и транспаранты). Поэтому запись только движения глаз недостаточна для характеристики надежности водителя, и необходимо дополнение ее другими показателями.

При движении по дороге, расположенной в однообразной местности (со спокойным планом и профилем и малой плотностью объектов), внимание водителя ослабевает. К нему поступает меньше информации, чем необходимо для поддержания нужного уровня активности нервной системы, возникает сенсорное голодание. Число фиксаций взгляда в этих условиях снижается и составляет менее одного в секунду, появляются прослеживающие движения глаз за посторонними объектами. Водители пытаются отогнать сон частыми морганиями, включают приемники, открывают окно. Это свидетельствует о начале развития дремотного состояния, граничащего со сном, указывает на снижение эмоционального напряжения ниже оптимального уровня.

Важным фактором, характеризующим работу водителя, как показали исследования, является продолжительность фиксации взгляда на объекте. Элементы дорожной обстановки вызывают у водителей различный интерес и оценивается прежде всего с точки зрения их потенциальной опасности для движения. Продолжительность распознавания, длительность фиксации взгляда на различных объектах, даже содержащих в среднем одинаковое количество информации, могут различаться (табл. 1.1). Значения, указанные в скобках, характеризуют разброс в величине фиксации взгляда водителя в зависимости от дорожно-транспортной ситуации.

Таблица 1.1

Длительность фиксации взгляда на различных объектах

Характеристика дорожной обстановки

Средняя продолжительность фиксации взгляда водителя, с

Участок дороги с необеспеченной видимостью в плане (зона возможного появления транспортного средства или препятствия)

1,8-(0,6-3,2)

То же в профиле

3,5-(1,0-6,4)

Сужение дороги при въезде на мост (зона перед въездом)

1,6-(0,8-3,1)

Запрещающий знак

2,0-(1,2-3,2)

Предупреждающий знак

1,7-(0,6-2,4)

Встречный грузовой автомобиль

1,5-(0,9-3,6)

Встречный легковой автомобиль

1,2-(0,7-2,1)

Встречный велосипед

2,1-(1,3-2,9)

Человек на правой обочине

2,0-(1,8-4,0)

Человек на левой обочине

1,4-(1,2-3,0)

Дети на обочине

2,7-(1,0-5,0)

Информационная ценность разных участков дороги не одинакова, отдельные их зоны поглощают значительную долю внимания водителя. С увеличением скорости зона концентрации внимания водителя сужается. Продолжительность фиксации взглядов снижается, а общее число их с возрастанием скорости увеличивается, что свидетельствует о повышении напряженности работы водителя.

В условиях свободного движения избираемая водителем скорость соответствует оптимальному уровню напряжения его нервной системы. Для поддержания нужного уровня возбуждения необходимо переключение внимания с основного объекта на второстепенные, что особенно важно при движении по однообразной, например стенной, местности.

Рис. 1.4 Положение точек фиксации взгляда водитляя при движении с различной скоростью: а) 20 км/ч; б) 40 км/ч; в) 60 км/ч; г) 80 км/ч; д) зоны концентрации внимания водителей

Проведенные в МАДИ исследования показали, что зона концентрации внимания водителя существенно изменяется в зависимости от скорости движения автомобиля. Чем меньше скорость, тем больше зона, на которую распространяется внимание водителей (рис. 1.4)

Уменьшение зоны концентрации внимания с увеличением скорости свидетельствует о более напряженной работе водителя, причем сокращение этой зоны происходит за счет периферийных областей, и именно поэтому информация, находящаяся за пределами зоны концентрации, нередко водителями не воспринимается.

Напряженность работы водителя при движении с высокими скоростями отражается на величине психофизиологических показателей, значения которых существенно возрастают. С ростом скорости количество объектов, которые водитель должен обнаружить, опознать и оценить их влияние на безопасность, значительно увеличивается.

С ростом скорости эмоциональное напряжение водителя повышается, достигая наиболее высоких значений при скоростях свыше 100км/ч.

При движении за автомобилем-лидером в зрительной работе водителя преобладают очень малые по амплитуде перемещения глаз с прослеживающим движениями, на фоне которых наблюдаются отдельные короткие скачки большой амплитуды (перевод взгляда на объекты, расположенные вдоль обочин, привлекающие внимание водителя).

При малых перемещениях взгляда по горизонтали довольно часты вертикальные перемещения, с помощью которых водитель оценивает расстояние до лидера. Активность движения глаз возрастает (вследствие появившейся возможности оценить создавшиеся условия движения) после того, как идущий впереди автомобиль сворачивает с дороги. При этом внимание водителя становится устойчивым и напряженным, а его работа - более надежной. Однако в ряде случаев, напряженность работы водителя может сказаться на движении глаз по-разному. Например, при отсутствии необходимой информации об условиях движения для выбора безопасного режима число фиксаций может достигнуть порядка 3,7-3,9 фиксаций/с или снизится до 0,7-0,9 фиксаций/с. В первом случае, стремясь к принятию правильного решения, водитель за счет быстрого перемещения взгляда сам пытается отыскать - надежный источник информации. Во втором - он сосредоточивает свое внимание на опасной зоне (в случае необеспеченной видимости) или внимательно следит за действиями впереди идущего автомобиля. Смена объекта наблюдений происходит лишь в момент въезда на участок, откуда дорога хорошо просматривается.

Запись движения глаз характеризует психическую напряженность, а, следовательно, и надежность действий водителя. Однако для более точной оценки состояния водителя необходимо использовать и другие психофизиологические показатели - кожно-гальваническую реакцию (КГР), частоту пульса (ЭКГ).

Поступающая к водителю информация о дорожных условиях проходит
предварительную оценку на важность и новизну, как правило, без участия
воли человека, подсознательно. При поступлении информации, которая может потребовать изменения режима движения (узкий мост, кривая малого радиуса и т.д.) или вызывать какие-либо эмоциональные сдвиги, ее оценка,
выработка дальнейших решений происходит в коре головного мозга. Этот
процесс носит название ориентировочной реакции и характеризуется работой
специальных участков коры головного мозга, внешним проявлением которой
и является кожно-гальваническая реакция - это вегетативная реакция центральной нервной системы человека, которая проявляется в изменении электрических свойств кожи. Известно, что изменение сопротивления кожи ладони связано с уровнем возбудительного и тормозного процесса. Так монотонность обстановки приводит к дремотному состоянию, что сразу выражается в резком повышении сопротивлении кожи. И, наоборот, переход к активной деятельности, равно как и напряженная работа на фоне общего высокого нервного тонуса, сопровождается снижением уровня сопротивления кожи.

Изменения величины КГР чаще всего вызываются дополнительной информацией, например появлением встречного автомобиля, человека, переходящего дорогу (на записи КГР это отражается появлением новой волны) (рис. 1.5). Каждому объекту, имеющему отношение к режиму движения, соответствует появление волны, означающей, что водитель воспринял и переработал информацию, заключенную в каждом объекте.

Рис.1.5. Изменение кожно-гальванической реакции при проезде по участку дороги:

1 - человек справа и а обочине; 2 - встречный мотоцикл; 3 - встречный автомобиль; 4 - стоящий справа автомобиль; 5 - встречный велосипедист.

В дорожных исследованиях, когда водитель вынужден постоянно контролировать режим движения в соответствии с изменениями дорожной обстановки, КГР может быть использована для определения воздействия на водителя, как геометрических параметров дороги, так и средств управления дорожным движением.

Исследования, проведенные в МАДИ, свидетельствуют о влиянии разметки (ее наличие и отсутствие, длина штриха и разрыва) на изменение величины КГР. Этими же исследованиями было установлено, что величина кожно-гальванической реакции водителя при движении по дороге с разметкой проезжей части принимает несколько большие значения, чем без разметки. Причем различие тем меньше, чем выше интенсивность движения. Наблюдения за изменением величины КГР свидетельствует о том, что при совершении маневров обгона и разъезда ее величина практически одинакова как при наличии разметки проезжей части, так и без нее, но маневры совершаются с большей уверенностью и осторожностью. Данное обстоятельство указывает на необходимость нанесения разметки проезжей части и ее положительное влияние на безопасность движения. По величине изменения КГР можно судить о рассогласовании между действительным воздействием дорожных условий и прогностическим, которое формируется в сознании водителя заранее. Так, например, при проезде по кривым в плане величина изменения КГР на подходе составляла 600 мкВ, а на самой кривой снизилась до 300 мкВ что указывает на первоначальную переоценку водителем сложности проезда. Бывают и обратные случаи, когда у водителя первоначально создается впечатление о якобы несложных условиях проезда по кривой, и он въезжает на нее не снижая скорости. На самом же деле условия движения оказываются трудными, вследствие чего величина КГР на подходе (200 мкВ) увеличивается на кривой до 600 мкВ. Для снижения психического напряжения при проезде по кривым необходима исчерпывающая информация об условиях движения.

Результаты КГР дают возможность оценивать надежность водителя не только по эмоциональному состоянию в тот или иной момент, но и по отражению таких психических процессов, как готовность к предстоящему действию, напряженность внимания и степень переутомления.

Изменение частоты пульса, как и изменение КГР, характеризует процесс приема и переработки информации человеком. В медицинских и психологических исследованиях частота пульса используется для оценки степени психического напряжения человека, что связано с непосредственным влиянием эмоциональных факторов на сердечнососудистую систему. Характер эмоционального воздействия влияния какого-либо объекта на изменение частоты сердечного ритма водителя может быть прослежен на следующем примере. При последовательном проезде мимо нескольких человек (находившихся в 10-15 м, шедшего навстречу по левой обочине, стоящего на правой обочине и шедшего в направлении движения по правой обочине). Наибольшая частота пульса была зафиксирована в последнем случае. Это объясняется неизвестностью для водителя дальнейших действий пешехода. В аналогичных случаях было замечено, что даже едва заметный поворот головы человека, который давал понять, что он видит автомобиль, приводит к снижению эмоционального напряжения водителя. Нахождение человека в 10-15 м не отражалось на режиме движения, а частота пульса водителя оставалась практически без изменений.

Делись добром ;)