Эргономическое качество автомобильной дороги определяется методом обследования по результатам проверки степени соответствия параметров дорог и дорожных сооружений психофизиологическим особенностям водителей.
Методика. Разработка рекомендаций по повышению удобства и безопасности движения проводилась по результатам обследования дорожной обстановки с помощью дорожной лаборатории. На основании полученных данных были выполнены расчёты по определению коэффициентов и уровней эргономического качества, предельно допустимых и оптимальных скоростей и построены графики результатам расчётов. Расчёты производились по методике Э.В. Гаврилова. Анализ экспериментальных данных позволил установить показатели и уровни эргономического качества условий движения (таблица 1). Критерий соответствия определяется как признак нормального функционирования механизмов адаптации организма водителя к условиям деятельности [4-7].
Для одиночных автомобилей системный показатель степени соответствия дороги
, (1)
где 
- расчётная и нормативная (адекватное функциональное состояние водителя) скорости движения 
-го водителя в заданных дорожных условиях, км/ч.
Для автомобилей, движущихся в потоке системный показатель степени соответствия дороги
, (2)
где 
- предельно допустимая скорость движения по показателям функционального состояния группы водителей, км/ч; 
- расчётная скорость движения группы водителей, км/ч; 
- предельно допустимая скорость движения по показателям функционального состояния -го водителя, км/ч; 
- нормативная скорость движения по показателям функционального состояния группы водителей, км/ч.
Нормативная и предельно допустимая скорость движения для группы водителей определяется как средневзвешенные значения с учётом числа автомобилей в группе
, 
(3)
где 
- доля автомобилей -го типа в группе; 
- число автомобилей в группе.
Превышение предельно допустимой скорости характеризуется функциональными сдвигами в работе механизмов адаптации.
Нормативная и предельно допустимая скорости устанавливается в период отсутствия движения транспортных средств по результатам проездов дорожной лаборатории по заданному маршруту. С заданными скоростями – для нормативной скорости, и произвольно – для предельно допустимой [1, 5,8].
По результатам регистрации данных оцениваем отклонение фактической скорости от заданной на величину
, (4)
где 
- отклонение скорости, км/ч; 
- заданная скорость движения, км/ч.
Таблица 1
Градация показателей и уровней эргономического качества условий движения
|
Показатель эргономического качества при |
Уровень эргономического качества при |
Показатель эргономического качества при |
Уровень эргономического качества при |
Показатель эргономического качества при |
Уровень эргономического качества при |
Модальная оценка эргономического качества |
|
0,845 |
1,157 |
0,965 |
1,32 |
1,095 |
1,5 |
Неудовл. |
|
0,845-0,835 |
1,157-1,144 |
0,965-0,955 |
1,32-1,308 |
1,095-1,085 |
1,5-1,486 |
Удовл. |
|
0,835-0,820 |
1,144-1,123 |
0,955-0,93 |
1,308-1,274 |
1,085-1,070 |
1,486-1,466 |
Хорошее |
|
0,820-0,640 |
1,123-0,877 |
0,93-0,755 |
1,274-1,034 |
1,070-0,895 |
1,466-1,236 |
Отличное |
|
0,640-0,625 |
0,877-0,856 |
0,755-0,74 |
1,034-1,0137 |
0,895-0,875 |
1,226-1,1966 |
Хорошее |
|
0,625-0,615 |
0,856-0,812 |
0,74-0,73 |
1,0137-1,00 |
0,875-0,865 |
1,1966-1,185 |
Удовл. |
|
0,615 |
0,812 |
0,73 |
1,0 |
0,865 |
1,185 |
Неудовл. |
=110 км/ч
Заданная скорость, при которой отклонение обращается в ноль, принимается за нормативную в заданных дорожных условиях.
При проезде по заданному маршруту производится регистрация данных, а именно мгновенной скорости лаборатории [2].
По результатам регистрации строим гистограмму распределения расчетных скоростей движения. Далее для каждого классового интервала скоростей строим гистограмму распределения сдвигов частоты сердцебиений, который определяем
, (5)
где 
- частота сердцебиений водителя при движении; 
- частота сердцебиений водителя в положении сидя за 10 минут до отправления в расслабленном состоянии, уд/мин.
В каждом классовом интервале скоростей рассчитывается коэффициент асимметрии гистограммы сдвигов частоты сердцебиений
, (6)
где 
- -ое значение сдвига частоты сердцебиений, %; 
- математическое ожидание величин; 
- среднеквадратическое отклонение величин; 
- число членов выборки; - частота величины .
За предельно допустимую скорость принимается максимальная скорость середин классовых интервалов, которым соответствуют минимальные значения коэффициентов асимметрии гистограмм распределения сдвигов частоты сердцебиений в этих интервалах. Для оценки нормальных и предельно допустимых скоростей движения для марок автомобилей (не ГАЗЕЛЬ) необходимо использовать переводной коэффициент (таблица 2) [8-10].
Таблица 2
Переводной коэффициент
|
Марка автомобиля |
Переводной коэффициент |
|
Легковые |
|
|
ГАЗ-3111 |
1,22 |
|
Грузовые |
|
|
МАЗ 437040-020 |
0,75 |
|
Автобусы |
|
|
ПАЗ 4230-02 |
1,0 |
Оценка эргономического качества автомобильных дорог и условий движения производится участками диной не менее 5 км каждый или на всей протяженности дороги в целом.
Технические характеристики автомобилей варьируются в широких пределах. Диагностические шкалы эргономического качества дороги по показателю соответствия будут различными для различных типов автомобилей.
Для разработки диагностических шкал применительно к конкретному типу автомобиля будем использовать показатели функционального состояния энергетического и информационного звеньев механизмов приспособления организма водителя к условиям деятельности [4-10].
Оценка состояния информационного звена может быть произведена по величине индекса напряжения
, (7)
где 
- амплитуда моды распределения RR интервалов ЭКГ водителя, %; 
- мода распределения RR интервалов ЭКГ, с; 
- вариационный размах RR интервалов ЭКГ, с.
Оценка системы энергетического звена может быть произведена по величине энергетической стоимости движения
(8)
где 
- энергетическая стоимость движения, ккал/мин; - частоты дыхания водителя при движении по дороге; 
- частоты дыхания водителя за 10 минут до движения в расслабленном состоянии; 
- площадь тела водителя (м2) в зависимости от роста и веса.
Общие энергетические затраты водителя при движении
, (9)
где 
- общие энергетические затраты водителя при движении, ккал/мин.
Диагностические шкалы эргономического качества автомобильной дороги и условия движения транспортных средств, шкала для оценки условий движения – при наличии транспортных средств в час пик.
В процессе пробных проездов производится непрерывная регистрация частот сердцебиений и внешнего дыхания (таблица 3).
Таблица 3
Градация условий деятельности
|
Состояние водителя |
Индекс напряжения, %/с2 |
Энергетическая стоимость движения, ккал/мин |
Модальная оценка условий деятельности |
|
Большая монотония |
<30 |
<0,5 |
Неудовлетворительные |
|
Умеренная монотония |
30-50 |
0,5-1,0 |
Удовлетворительные |
|
Небольшая монотония |
50-100 |
1,0-1,5 |
Хорошие |
|
Состояние адаптации |
100-160 |
1,5-2,0 |
Отличные |
|
Напряжение механизмов адаптация |
160-200 |
2,0-3,0 |
Хорошие |
|
Неудовлетворительная адаптация |
>300 |
>6,5 |
Неудовлетворительные |
|
Перенапряжение механизмов адаптации |
200-300 |
3,0-6,5 |
Удовлетворительные |
По результатам регистрации рассчитывается индекс напряжения и энергетическая стоимость.
Рецензенты:
Скрыпников А.В., д.т.н., заведующий кафедрой информационной безопасности ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет инженерных технологий», г. Воронеж.
Кондрашова Е.В., д.т.н., профессор кафедры технического сервиса и технологии машиностроения ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I», г. Воронеж.