Организация дорожного движения

Поскольку пропускная способность дороги однозначно связана с условиями движения, уровень информационной загрузки водителя, определяющий его эмоциональное состояние, а, следовательно, и надежность работы можно оценивать через уровень загрузки дороги движением. Проведенные исследования показывают, что перегрузка водителей информацией, при которой существенно снижается надежность их работы, наблюдается на двухполосных дорогах при интенсивности движения, в одном направлении, свыше 600-700 авт/ч. Расширение потока поступающей к водителю информации ведет к мобилизации его внутренних резервов, направленных на преодоление возникших трудностей. Благодаря этому надежность его работы на некоторое время может оставаться довольно высокой, но если такая напряженность сохраняется продолжительное время, например при работе в течение дня на трассе с высокой интенсивностью и сложным планом и профилем, то водители нередко совершают ошибки, приводящие к возникновению дорожно-транспортных происшествий.

Особенность автомобильных дорог заключается в том, что количество информации, поступающей к водителю, непостоянно в связи с изменением дорожной обстановки. Это усложняет управление автомобилем.

Наблюдения за режимами движения автомобилей в различных дорожных условиях показали, что в однородных условиях рельефа и трассы, водители имеют тенденцию поддерживать постоянный режим, меняя его в сравнительно узких пределах. Существует своеобразная инерция ритма движения, проявляющаяся в том, что снижение скорости начинается через некоторое время после ухудшения условий, а не сразу или заблаговременно. Это дает основание говорить, что важным фактором в обеспечении безопасности движения является ликвидация участков, при въезде на которые резко возрастает информационная нагрузка на водителя, ведущая к внезапным "пиковым" перегрузкам, что приводит к авариям при движении с высокими скоростями или значительным эмоциональным сдвигам.

Возникающая эмоциональная напряженность является следствием как испытываемого водителем дефицита информации об условиях движения, так и перегрузкой информацией, не имеющей отношения к управлению автомобилем в транспортном потоке.

Эмоциональная напряженность водителя, сопутствующая его деятельности, является не только отрицательным фактором, снижающим надежность работы. Всякая деятельность требует определенного уровня активности нервной системы человека, падение ее ниже этого уровня вызывает снижение надежности. Недогрузка информацией приводит к заторможенному состоянию центральной нервной системы, вследствие чего ослабляется внимание водителя, увеличивается время его реакции, снижается надежность работы. Не все водители подвержены этому воздействию в равной степени.

Повышение надежности водителя может достигаться посредством улучшения его профессионального обучения и тренировки навыков, что является одной из задач организации профессионального отбора и обучения. Однако при интенсивной автомобилизации общества, когда право на вождение может получить практически любой человек, возможности профессионального отбора ограничены. Следовательно, особое значение приобретает сама дорога с ее геометрическими параметрами, численностью элементов дорожной обстановки и средствами регулирования, которые должны создавать условия, обеспечивающие оптимальный уровень информационной загрузки водителя и тем самым исключающие возможность нарушения правил движения или возникновения аварийных ситуаций.

Количественно или качественно надежность водителя по переработке информации, содержащейся в дорожной обстановке, можно оценить тремя способами: первый способ - экспериментальный, отслеживающий психофизиологические показатели водителя при работе в различных дорожных обстановках, второй - это оценка функционального состояния водителя, а, следовательно, и его надежности тестовыми методами, третий - это расчетная методика определения надежности исходя из плотности дорожной обстановки и скорости движения автомобиля.

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

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.