Теоретичні основи ергономічного забезпечення автотранспортних технологічних процесів

Размещено на http://www.allbest.ru/

Харківська національна академія міського господарства

05.22.01 - Транспортні системи

05.01.04 - Ергономіка

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук

Теоретичні основи ергономічного забезпечення автотранспортних технологічних процесів

Давідіч Юрій Олександрович

Харків - 2007

Дисертацією є рукопис

Робота виконана в Харківській національній академії міського господарства, Міністерство освіти і науки України

Науковий консультант:

доктор технічних наук, професор Доля Віктор Костянтинович, Харківська національна академія міського господарства, кафедра “Транспортні системи і логістика”, завідувач кафедри

Офіційні опоненти:

доктор технічних наук, професор Самсонкін Валерій Миколайович, Національний науково-дослідний центр залізничного транспорту України, директор, м. Київ

доктор технічних наук, професор Поліщук Володимир Петрович, Національний транспортний університет, кафедра “Транспортні системи та маркетинг”, професор, м. Київ

доктор технічних наук, професор Шибаєв Олександр Григорович, Одеський національний морський університет, кафедра “Морські перевезення”, завідувач кафедри, м. Одеса

Провідна установа:

Національний авіаційний університет, кафедра “Організація авіаційних перевезень”, Міністерство освіти і науки України, м. Київ

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Харківської національної академії міського господарства за адресою: 61002, м. Харків, вул. Революції, 12

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Линник І.Е.

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА

Актуальність теми. Ефективність функціонування економіки країни залежить від технологічного узгодження роботи транспорту, виробничих підприємств і споживачів продукції галузей матеріального виробництва. Автомобільний транспорт є сполучною ланкою між відправниками, іншими видами транспорту і споживачами продукції. Параметри функціонування міського пасажирського транспорту значною мірою обумовлюють своєчасність доставки населення до місць прикладання праці і його продуктивність на основному виробництві. Крім того, з використанням автомобільного транспорту вирішуються спеціальні завдання для суспільства - зниження тяжкості наслідків надзвичайних ситуацій: стихійних лих, пожеж, подій з людьми та ін.

Транспортні засоби виконують перевезення вантажів і пасажирів під керуванням водія, утворюючи систему “людина-техніка-середовище”. Його стан визначає можливість виконання завдання на перевезення і безпеку руху при цьому. Крім того, параметри функціонування автомобільного транспорту впливають на стан водія. Обрана технологія перевезень визначає витрати праці водія. Таким чином, спостерігається взаємозв'язок між параметрами транспортної системи й станом водія. Оптимізація трудової діяльності, створюючи необхідні передумови для збереження здоров'я і розвитку особистості працівника, дозволяє домагатися значного підвищення ефективності й надійності діяльності людини. Відсутність даних про психофізіологічні можливості водія не дозволяє повною мірою враховувати його стан при проектуванні автотранспортних технологічних процесів у системі “людина-техніка-середовище”. Підвищення ефективності функціонування транспортної системи можна досягти тільки з урахуванням всіх ланок автотранспортного технологічного процесу, включаючи водія. Сучасний стан організації перевізного процесу характеризується наявністю розриву між загальними вимогами до автотранспортних технологічних процесів і психофізіологічними можливостями водія виконувати елементи даного процесу. Як результат цього однією з головних сучасних проблем є визначення закономірностей взаємозв'язку параметрів автотранспортних технологічних процесів і стану водія. Вирішення завдання організації автотранспортних технологічних процесів з урахуванням стану водія є актуальною проблемою для транспортної системи України.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційну роботу виконували згідно з “Цільовою комплексною програмою розвитку транспортного комплексу України “Транспорт” (1992-2010 рр.); “Державною програмою забезпечення безпеки руху на автомобільних дорогах, вулицях міст, інших населених пунктів і залізничних переїздах на 2003-2007 роки”, схваленою розпорядженням Кабінету Міністрів України від 29.01.2003 №56-р; завданням Міністерства транспорту України про створення методики логістичного управління перевезеннями згідно з наказом міністра транспорту України №275 від 29.05.2000 р.; “Державною програмою забезпечення пожежної безпеки на 1995-2000 роки”, затвердженою постановою Кабінету Міністрів України №238 від 03.04.1995 р.

Мета і завдання дослідження. Метою дослідження є формування теоретичних основ ергономічного забезпечення автотранспортних технологічних процесів.

Досягнення даної мети вимагає постановки і вирішення таких основних завдань:

аналіз методів організації автотранспортних технологічних процесів; формування наукової концепції моделювання технології міських автомобільних перевезень з урахуванням стану організму водія на різних рівнях їхньої організації;

розробка рекомендацій з організації технологічного процесу перевезення вантажів і пасажирів з урахуванням стану організму водія;

формування наукової концепції моделювання параметрів руху транспортних засобів спеціального призначення до місць виникнення надзвичайних ситуацій з урахуванням стану організму водія;

розробка концепції вибору раціональних маршрутів руху і режимів виїзду спеціальних транспортних засобів до місць виникнення надзвичайних ситуацій в автоматизованій системі оперативного управління службами спеціального призначення;

виявлення експериментальним шляхом критеріїв розподілу транспортних потоків у містах;

формування наукової концепції моделювання параметрів руху транспортних засобів по шляху прямування з урахуванням стану організму водія;

розробка рекомендацій з розподілу транспортних потоків у містах.

Об'єкт дослідження - автотранспортні технологічні процеси в системі “людина-техніка-середовище”.

Предмет дослідження - організація і технологія перевезень вантажів і пасажирів на автомобільному транспорті.

Методи дослідження. Проведені дослідження засновані на використанні принципів системного аналізу і процедури моніторингу перевізного процесу з наступним застосуванням теорії імовірності, математичної статистики і методів множинної кореляції.

Наукова новизна отриманих результатів. У дисертації розроблено наукові основи ергономічного забезпечення автотранспортних технологічних процесів, що запропоновані автором особисто, які на відміну від відомих раніше враховують взаємозв'язок стану організму водія і параметрів цих процесів у системі “людина-техніка-середовище”.

Вперше:

- формалізовано моделі технології міських автомобільних перевезень на різних рівнях їхньої організації, що враховують як змінну показник стану

організму водія;

- розроблено рекомендації з організації технологічного процесу перевезення вантажів і пасажирів з урахуванням стану організму водія;

- формалізовано моделі параметрів руху транспортних засобів по шляху прямування, що враховують як змінну показник стану організму водія;

- доведено залежність розподілу транспортних кореспонденцій за альтернативними шляхами прямування від величини навантаження на організм водія за період руху по маршруту.

Удосконалені й одержали подальший розвиток:

- стратегія організації перевізного процесу водіями різних вікових і кваліфікаційних категорій;

- комплекс математичних моделей, що забезпечують виявлення маршруту руху і режимів виїзду транспортних засобів спеціального призначення з урахуванням впливу безлічі технологічних і конструктивних факторів;

- закономірності вибору шляху прямування водіями немаршрутизованих транспортних засобів залежно від типу їх нервової системи;

- підхід до розподілу транспортних потоків по вулично-дорожній мережі, який відрізняється від існуючих тим, що враховує взаємозв'язок між параметрами руху транспортних засобів і станом організму водія.

Практичне значення отриманих результатів. Розроблений комплекс моделей технології автомобільних перевезень дозволяє вдосконалювати організацію транспортного процесу з урахуванням стану організму водія.

Запропонований метод розробки графіка здійснення процесу перевезення вантажів і пасажирів дає можливість проектувати раціональні режими роботи водіїв, при яких стан їхнього організму не переходить за рівень надмірного стомлення.

Розроблена імітаційна модель руху транспортних засобів спеціального призначення дозволяє визначити вплив умов руху, параметрів транспортного засобу і підрозділу спеціального призначення на час руху. Вона може бути використана в автоматизованій системі оперативного управління службами спеціального призначення для встановлення оптимального за реагуванням шляху руху.

Запропонована імітаційна модель руху транспортних засобів по вулично-дорожній мережі міста дає змогу визначити параметри руху автомобілів під час здійснення поїздки з урахуванням впливу факторів, що характеризують водія, автомобіль і середовище руху; вибрати з множини маршрутів той, що забезпечить найменший час здійснення поїздки або мінімальне навантаження на організм водія за період руху по маршруту. Таку модель можна застосовувати як складову частину автоматизованої системи управління дорожнім рухом.

Виявлені закономірності розподілу транспортних потоків можуть бути використані при організації дорожнього руху і проектуванні вулично-дорожньої мережі міста.

Результати дослідження було використано в ХНАМГ при організації навчального процесу студентів за напрямком 6.1004 - “Транспортні технології”.

Особистий внесок здобувача. Особисто автором опубліковано 9 робіт [2, 9, 10, 16, 18, 19, 21-23]. У наукових працях, опублікованих із співавторами, особистий внесок полягає в такому: в [1] - обґрунтовано використання для оцінки стану водія значення показника активності регуляторних систем його організму; у [3, 4, 29-31] - проведено аналіз факторів, що впливають на закономірності руху спеціальних транспортних засобів, розроблено алгоритм їхнього визначення; у [5, 12, 20, 25, 28] - проаналізовано вплив параметрів технологічного процесу перевезення пасажирів на стан організму водія; у [6-8, 16, 17, 32-34] - розроблено основні етапи створення та аналізу моделей планування вантажних автомобільних перевезень з урахуванням стану організму водія; у [11, 13, 14, 24, 26, 27] - проаналізовано фактори, що впливають на параметри руху транспортних засобів по вулично-дорожній мережі міста, виявлено закономірності вибору шляху прямування водіями немаршрутизованих транспортних засобів.

Апробація результатів дисертації. Основні положення дисертації доповідалися, обговорювалися і були схвалені на: міжнародній науковій конференції “Сучасні транспортні проблеми” (Харків, 1996 р.); міжнародних науково-технічних конференціях “Проблеми створення нових машин і технологій” (Кременчук, 2001-2003 рр.); міжнародних конференціях “Теорія і техніка передачі й обробки інформації” (Харків, 2001-2003 рр.); всеукраїнській науково-методичній конференції “Логістика-2002. Проблеми наукових досліджень і підготовки фахівців логістичного управління транспортними системами” (Харків, 2002 р.); міжнародній науково-практичній конференції “Транспорт + логістика - 2002” (Москва, Росія, 2002 р.); міжнародній науково-технічній конференції “Інформаційні технології і моделювання” (Кременчук, 2003 р.); міжнародній науково-технічній конференції “Проблеми реалізації реформування галузі житлово-комунального господарства” (Харків, 2003 р.); міжнародній науково-технічній конференції ”Проблеми розвитку ринку міжрегіональних і міжнародних транспортно-експедиційних послуг” (Харків, 2003 р.); міжнародній науково-практичній конференції “Сталий розвиток міст. Міські й регіональні проблеми транспортних систем і логістики” (Харків, 2004 р.); VI міжнародній науково-технічній конференції “Проблеми механіки гірничо-металургійного комплексу” (Дніпропетровськ, 2004 р.); міжнародній науково-практичній конференції “microCAD-2004” (Харків, 2004 р.); міжнародних науково-технічних конференціях “Проблеми і перспективи розвитку транспорту промислових регіонів” (Дніпропетровськ, 2005, 2006 рр.); міжнародній науково-технічній конференції “Технічні й економічні перспективи розвитку автотранспортного комплексу і дорожнього будівництва” (Харків, 2005 р.); всеукраїнській науково-технічній конференції “Транспорт. Дорожні й будівельні машини” (Кременчук, 2005 р.); міжнародній науково-практичній конференції “Сталий розвиток міст. Сучасні технології керування міським і регіональним розвитком” (Харків, 2006 р.); міжнародній науково-технічній конференції “Проблеми ресурсозбереження на транспорті” (Харків, 2006 р.).

Публікації. За темою дисертації опубліковано 2 монографії, 28 статей, у тому числі 26 у виданнях, затверджених ВАК України, і 4 тези доповідей на наукових конференціях.

Структура й обсяг дисертації. Дисертація складається із вступу, п'яти розділів, висновків, списку використаних джерел з 550 найменувань, 6 додатків. Повний обсяг роботи складає 477 сторінок, з яких 326 сторінок основного тексту, 48 сторінок переліку використаних джерел і 100 сторінок додатків. Робота ілюстрована 129 рисунками, наведено 162 таблиці.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У вступі обґрунтовано актуальність теми для транспортної системи України. Сформульовано мету і завдання дослідження, відображено зв'язок роботи з науковими програмами, планами, наукову новизну і практичну цінність дисертаційної роботи, наведено її загальну характеристику.

У першому розділі, виходячи з мети дисертації, автотранспортні технологічні процеси проаналізовані як система “людина-техніка-середовище”. Ефективність функціонування транспортної системи визначається формою якісно-кількісного вираження мети транспортного обслуговування, в якій виявляється вся сукупність взаємозв'язків і взаємодій системи. Для підвищення ефективності й системної стійкості під час перевезення повинні бути забезпечені максимальна координація та інтеграція всіх ланок транспортного процесу, які беруть участь у формуванні й управлінні основними і допоміжними матеріальними і пов'язаними з ними інформаційними і транспортними потоками. В остаточному підсумку, будь-яке рішення щодо управління технологічним процесом перевезення реалізує водій. Найбільш важливими документами при організації автомобільних перевезень є графіки праці й відпочинку водіїв і графіки роботи автомобілів на маршрутах. Розробка і впровадження раціональних режимів праці й відпочинку мають велике соціально-економічне значення, тому що дозволяють на основі науково обґрунтованих чергувань роботи і перерв протягом робочої зміни підтримувати високу працездатність, зберігаючи при цьому здоров'я водіїв. Крім того, раціональний режим роботи водіїв забезпечує високу продуктивність праці й безпеку руху при перевезеннях.

У різноманітті широкого спектру транспортних систем можна виділити систему, що вирішує спеціальні завдання для суспільства, - зниження тяжкості наслідків надзвичайних ситуацій: стихійних лих, пожеж, подій з людьми та ін. До цієї системи можна віднести транспортні засоби служби порятунку, пожежної охорони, медичної допомоги, аварійних газових і водопровідних служб, міліції. Відмітною їх особливістю є мета функціонування - доставка спеціальних підрозділів до місць виникнення надзвичайних ситуацій. У цьому випадку фактор часу набуває особливої значущості. Менш важливими є соціальні, економічні та інші параметри. В усіх ситуаціях, які пов'язані з надзвичайними подіями, час руху спеціальних підрозділів до місць виклику є основним параметром ефективності транспортної системи.

Швидкість руху автомобілів залежить від великої кількості факторів. Психофізіологічні якості людини значно впливають на закономірності руху транспортних засобів. При певній щільності руху водій практично не може діяти відповідно до своїх бажань і змушений підкорятися режиму руху, визначеному дорожніми умовами і характеристиками транспортного потоку в цілому. Включаючись у транспортний потік, водії переслідують різні цілі. Дії окремого водія в транспортному потоці обумовлені бажанням мінімізувати час руху і пробіг транспортного засобу, прагненням до безпеки і комфортабельності при здійсненні поїздки. Показник комфорту можна виміряти рівнем психологічного і фізичного стомлення. У свою чергу, на стан водія впливає тривалість роботи. Проведені раніше дослідження визначили рекомендації з планування режимів праці й відпочинку водіїв. Однак ці рекомендації не враховують умови роботи водія на маршрутах. Необхідний диференційований підхід до режиму праці й відпочинку залежно від змісту й умов праці. За відсутності можливості в людини пристосуватися до умов праці необхідно їх пристосувати до людини. Оптимальними є такі умови, при яких окремі органи й організм людини в цілому працюють в оптимальному режимі. Одним з важливих заходів, спрямованих на зниження нервово-емоційного напруження водія, є правильна організація його праці, покликана не допускати надмірного стомлення, а тим більше перевтоми. Про зміну стану організму водія протягом певного періоду часу можна судити за зміною стомлення. Останнє, у свою чергу, дозволяє оцінити працездатність і продуктивність водія.

Дослідження у галузі вивчення питань підвищення ефективності функціонування транспортних систем та психофізіологічних особливостей водіїв при виконанні транспортного процесу ведуться як в Україні, так і за кордоном. Істотний внесок у розвиток досліджень з цих напрямків зробили такі вчені, як М.Б. Афанасьєв, В.Ф. Бабков, Г.Ф. Бабушкін, А.Й. Вайсман, А.І. Воркут, Е.В. Гаврилов, М.І. Данько, В.К. Доля, Д. Клебельсберг, Г.І. Клінковштейн, В.І. Коноплянко, Є.М. Лобанов, В.П. Поліщук, В.В. Сільянов, Я.В. Хом'як, Б.М. Четверухін, О.Г. Шибаєв та інші вчені.

Стан організму людини формується під впливом показників тих систем, що безпосередньо впливають на ефективність діяльності. За даними раніше виконаних досліджень, водіння автомобіля має найбільш сильний вплив на стан серцево-судинної системи водіїв. Інформація про ритм серця дозволяє досить точно визначити стадії розвитку стомлення і напруження при роботі. Інтегральним критерієм оцінки функціонального стану людини є показник активності регуляторних систем, запропонований Р.М. Баєвським, що відображає загальну реакцію організму на вплив зовнішніх факторів середовища. Даний показник характеризує напруження інформаційних каналів регуляції в організмі людини, реакцію цих каналів на вплив факторів навколишнього середовища. Показник активності регуляторних систем представляється у вигляді суми умовних балів, залежно від його величини визначається, в якому стані знаходиться людина: до 3 балів - нормальний стан; з 3 до 6 балів - стан напруження; з 6 до 8 балів - стан перенапруження; з 8 до 10 балів - виснаження.

Організація праці водія повинна не допускати надмірного стомлення, а тим більше перевтоми водіїв. Певний рівень напруження необхідний для підтримки стану середньої нормальної життєдіяльності як в умовах відносного спокою, так і при звичайній діяльності. Однак перенапруження систем регуляції може призвести до зриву адаптації з неадекватною зміною рівня функціонування основних систем організму і появи патологічних синдромів і захворювань. При будь-якій діяльності людини стан регуляторних механізмів її організму не повинен виходити на рівень надмірного стомлення, перенапруження і зриву адаптації.

Другий розділ присвячено ергономічному забезпеченню автотранспортних технологічних процесів перевезення пасажирів. Здійснення процесу перевезення пасажирів у містах відбувається на міських маршрутах пасажирського транспорту. Можна виділити такі його елементи: рух по перегону маршруту; простій на проміжній зупинці; рух по маршруту; простій на кінцевій зупинці; простій під час перерви. Цей структурний поділ технологічного процесу доцільний через особливість зміни стану водія при виконанні елементів процесу. Фактори, що впливають на параметри технологічного процесу перевезення пасажирів, були сформовані в групи, які характеризують водія, транспортні засоби, пасажиропотоки, маршрут і умови руху. При оцінці ергономічних властивостей транспортного засобу було висунуто припущення про взаємозв'язок між ціною нового автомобіля і його ергономічністю. Для перевірки висунутої гіпотези був застосований метод кореляційного аналізу. Як вихідний матеріал були використані результати експертної оцінки параметрів легкових автомобілів, що були опубліковані раніше дослідниками. Поряд з такими характеристиками, як дизайн автомобіля, їздові властивості, їздовий комфорт і комфорт салону досліджувалася ергономіка автомобіля і розроблялася бальна оцінка розглянутих параметрів. Було виявлено, що найбільший зв'язок спостерігається між ергономічними властивостями і відношенням ціни нового легкового автомобіля до питомої потужності двигуна. Стосовно автобусів як фактор, що визначає їх ергономічні властивості, було використано відношення вартості нового транспортного засобу до номінальної місткості, тому що вона і довжина автобуса визначають його клас. Для вантажних автомобілів використовувалося відношення вартості нового автомобіля до його спорядженої маси.

Оцінку функціонального стану водія проводили з використанням методу математичного аналізу серцевого ритму шляхом реєстрації електрокардіограми і визначення показника активності регуляторних систем. Відповідність структури вибірки генеральній сукупності водіїв заснована на їх розподілі за типом нервової системи.

Для одержання вихідної інформації було проведено натурне обстеження з метою фіксації параметрів елементів технологічного процесу й на основі обробки електрокардіограм розраховано показник активності регуляторних систем організму водія перед і після виконання цих елементів.

Наступним етапом дослідження було визначення величини впливу на стан організму водія окремих факторів на основі їх рейтингової оцінки і розробка багатофакторних моделей зміни показника активності регуляторних систем організму водія при виконанні різних елементів технологічного процесу, технічної швидкості транспортних засобів на перегоні маршруту і швидкості сполучення.

Було також розроблено модель зміни показника активності регуляторних систем організму водія протягом робочого дня, що має такий вигляд:

На наступному етапі дослідження на основі аналізу закономірностей зміни параметрів технологічного процесу перевезення пасажирів були розроблені рекомендації з проектування параметрів технологічного процесу з урахуванням стану організму водія. Було підтверджено, що при нормуванні часу рейсу необхідно враховувати кваліфікацію водіїв, які працюють на маршруті, і тип транспортного засобу; збільшення швидкості можливо за рахунок залучення водіїв з великим водійським стажем. Було також виявлено, що на швидкість транспортних засобів впливає значення показника активності регуляторних систем організму водія. Однак підвищення швидкості за рахунок збільшення значення даного показника є недоцільним внаслідок підвищення імовірності виникнення дорожньо-транспортних подій. Тому треба контролювати стан водія перед початком руху. Для зменшення його стомлюваності бажано використовувати на маршрутах автобуси з невеликими габаритними розмірами і з високими ергономічними показниками. Проектування маршрутів перевезення пасажирів доцільно проводити так, щоб забезпечити мінімальний час руху по перегону або регулювати стан водіїв у процесі роботи.

При аналізі зміни показника активності регуляторних систем організму водія за період простоїв на зупиночних пунктах було виявлено, що інтенсивність відновлення функцій організму залежить від тривалості простоїв. Впливати на стан організму водія протягом робочого дня можна за рахунок зміни тривалості простою на кінцевому пункті.

Аналогічно була проаналізована зміна стану водія за період руху по маршруту і швидкості сполучення. Було виявлено, що закономірності їхньої зміни подібні до змін під час руху по перегону.

Було також встановлено, що під час перерви спостерігається більш інтенсивне зниження напруження організму водія. Причому ця залежність має нелінійний характер. Інтенсивність зниження напруження організму водія висока протягом перших 15 хвилин відпочинку. Внаслідок цього мінімальну тривалість обідньої перерви рекомендується прийняти рівною 20 хвилинам. При перерві більше 30 хвилин істотної зміни стану водія не спостерігається.

Зіставлення результатів досліджень підтверджена порівняльним аналізом зміни стану водія при різних простоях, який показав, що інтенсивність зміни стану організму водія визначається видом технологічного простою.

Аналіз зміни стану водія протягом робочого дня, проведений з використанням характеристичного графіка, дозволяє зробити висновок, що показник активності регуляторних систем перед початком роботи, який описує початковий стан водія, визначає його стан після закінчення робочого дня. Зі збільшенням довжини маршруту зменшується значення показника активності регуляторних систем після закінчення роботи. Це пояснюється тим, що при роботі на маршрутах з невеликою довжиною збільшується монотонність роботи водія. Раніше виконані дослідження свідчать, що вона є однією з причин стомлення водія. З ростом габаритних розмірів автобуса ускладнюються умови руху в транспортному потоці. Це призводить до збільшення напруження організму водія. Ергономічні якості транспортного засобу знижують напруження регуляторних систем організму водія. Протягом часу його роботи виникає стомлення його організму. Отже доцільно враховувати зміну стану організму водія при визначенні часу роботи.

Аналіз зміни швидкостей автобусів і показника активності регуляторних систем організму водія при різних умовах роботи дозволив виявити, що при нормуванні часу рейсу треба враховувати кваліфікацію водія, який працює на маршруті, стан його організму і тип транспортного засобу.

Результати дослідження показали, що протягом часу роботи на стан організму водія впливають параметри маршруту і транспортного засобу. Було виявлено, що для водія з невеликим стажем роботи навіть при найсприятливіших параметрах маршруту і транспортного засобу стан його організму може переходити на рівень надмірного напруження. Для водія з великим стажем можливі такі умови роботи, при яких стан його організму за робочий день не переходить на рівень надмірного напруження. Таким чином, був зроблений висновок, що водієві з недостатнім стажем роботи на автобусах, щоб не допускати його перевтоми, доцільно надавати відповідні режими роботи і відпочинку, що забезпечують мінімальну зміну стану його організму протягом робочого дня.

Інтенсивність зміни стану водія визначається його віком, що характеризує функціональні можливості організму. Але на зміну стану організму водія під час виконання перевезення також впливає і його досвід водіння транспортними засобами. Причому спрямованість впливу цих двох показників протилежна. Збільшення віку людини призводить до більш сильного стомлення організму при навантаженнях. При збільшенні стажу роботи росте майстерність водія і він витрачає менше зусиль на керування транспортним засобом. Відношення віку водія до його стажу роботи на автобусі показує фізичну сутність впливу цих показників на його стан організму. Цей фактор, як показали дослідження, є найбільш значущим. Це визначило необхідність виявлення діапазонів зміни даних показників, що забезпечують мінімальне зростання напруження організму водія протягом робочого дня. З використанням розроблених моделей було проаналізовано зміну показника активності регуляторних систем організму водія протягом робочого дня залежно від віку і стажу.

Виявлено, що залежно від віку водія існує такий стаж його роботи, менше якого залучати його до процесу перевезення недоцільно, тому що в цьому випадку стан його організму протягом робочого дня буде істотно змінюватися. Коли розглядати середній стаж роботи, що забезпечує прийнятну зміну стану організму водіїв будь-якого віку, то він дорівнює п'яти рокам. Однак на зміну стану організму водія протягом робочого дня впливають також параметри маршруту і автобуса. На наступному етапі дослідження було проведено оцінку зміни стану організму водія за різних умов роботи і запропоновані такі рекомендації з його тривалості: для водіїв мікроавтобусів типу “Mazda-Е2200” на маршрутах з довжиною більше 10 км час роботи може складати до 12 годин, на маршрутах довжиною до 10 км - до 10 годин; для водіїв мікроавтобусів типу “Газель” на маршрутах більше 10 км - до 10 годин, менше 10 - до 8 годин; для водіїв автобусів типу “Volvo-В10М”, “Ікарус-260”, ЛАЗ-695Н на маршрутах понад 10 км - до 10 годин, менше 10 км - до 8 годин. У разі надання часу для короткочасного відпочинку до 10 хвилин протягом кожної години, але не раніше, ніж через 3 години з моменту початку роботи, на маршрутах менше 10 км можлива тривалість роботи до 10 годин; тривалість роботи на автобусах типу “Ікарус-280” - не більше 8 годин.

Тривалість безперервної роботи до початку обідньої перерви також доцільно диференціювати залежно від умов роботи: на мікроавтобусах типу “Mazda-Е2200” - не більше 5 годин; на мікроавтобусах типу “Газель” - не більше 4 годин; на автобусах типу “Volvo-В10М”, “Ікарус-260”, ЛАЗ-695Н на маршрутах понад 10 км - не більше 4 годин, а на маршрутах менше 10 км - не більше 3 годин; на автобусах типу “Ікарус-280” - не більше 3 годин.

Використання цих рекомендацій дозволить не допустити перевтоми водія при роботі на маршруті міського пасажирського транспорту. Але ці рекомендації є укрупненими і не враховують специфіки роботи на окремо взятому маршруті.

Розробка алгоритму складання графіка здійснення процесу перевезення пасажирів з урахуванням стану організму водія було наступним етапом дослідження. Існуючий підхід для складання розкладу руху транспортних засобів на маршруті не враховує зміну стану організму водія протягом робочого дня і швидкості руху транспортних засобів, обумовленої цим станом. У процесі роботи стан водія змінюється внаслідок впливу умов діяльності. Описати зміну даного стану можливо з використанням моделі. Вихідним є стан організму водія на початку роботи. Пропонований метод припускає прогнозування зміни стану організму водія після виконання кожного елемента технологічного процесу і визначення швидкості руху транспортних засобів з урахуванням цього стану. Неприпустимим вважається перехід стану регуляторних систем організму на рівень різко вираженого функціонального напруження, що відповідає значенню показника активності регуляторних систем, рівному 5, після якого настає перенапруження регуляторних механізмів.

Однак протягом доби стан організму водія змінюється внаслідок його функціонування. Моделі зміни стану організму водія за час простою на кінцевих пунктах маршруту і протягом перерви враховують зміну стану організму тільки за досліджуваний проміжок часу незалежно від того, на якій годині роботи водієві був наданий відпочинок. Для прогнозування зміни стану водія протягом робочого дня істотним є його зміна протягом усього часу роботи, а не тільки при виконанні кожного елемента процесу перевезення, що досліджується. Тому для отримання даних про це на наступному етапі роботи проводили додаткові дослідження - у водіїв автобусів фіксували електрокардіограму перед першим і після закінчення останнього рейсу. при цьому також визначали тривалість роботи водія. У результаті обробки результатів обстежень були отримані значення показника активності регуляторних систем організму водіїв на початку і в кінці робочого дня. На наступному етапі була розроблена модель зміни показника активності регуляторних систем за час роботи, яку можна використовувати для коригування зміни стану організму водія за період простоїв на зупиночних пунктах і перерви. У випадку, якщо після виконаного рейсу значення показника активності регуляторних систем організму водія перевищує 5 балів, то йому необхідно надавати додатковий час відпочинку на кінцевому пункті маршруту. Тривалість відпочинку повинна встановлюватися з умови зниження значення показника активності регуляторних систем організму водія до рівня, на якому можливе продовження роботи. З використанням цього методу були розроблені графіки роботи водіїв при різних умовах. На першому етапі проводили розрахунки для маршруту довжиною 7 км. Ця довжина визначає середні параметри досліджуваних маршрутів міського пасажирського транспорту. При цьому розглядали роботу на маршруті досвідчених водіїв з великим стажем роботи і водіїв з недостатньою кваліфікацією. Аналіз отриманих результатів виявив, що кількість запланованих рейсів доцільно диференціювати залежно від досвіду водіїв. Збільшення кількості рейсів при цьому різне для різних типів транспортних засобів. На автобусах “Mazda-E2200” водії з параметрами В_В/S_А=2 роблять у 1,7 рази більше рейсів, ніж водії з В_В/S_А=20. На автобусах “Ікарус-280” це співвідношення збільшується в 3,3 рази. На другому етапі графіки роботи складали для водіїв із середньою кваліфікацією. Вона відповідає відношенню віку до стажу роботи на автобусі, рівному 7. Аналіз цих результатів показує, що зі зменшенням довжини маршруту виникає необхідність компенсувати зміну стану водія протягом робочого дня за рахунок надання йому обідніх перерв більшої тривалості і збільшення кількості додаткових періодів відпочинку. Отже завдяки складанню графіка здійснення процесу перевезення пасажирів можна знизити імовірність переходу систем організму водія на рівень перенапруження регуляторних механізмів і виснаження регуляторних систем.

Третій розділ присвячено ергономічному забезпеченню автотранспортних технологічних процесів перевезення вантажів. Було виділено два основних елементи: рух між пунктами навантаження-розвантаження; простій при виконанні навантажувально-розвантажувальних робіт. Фактори, що впливають на параметри технологічного процесу перевезення вантажів, були сформовані в групи, що характеризують водія, транспортні засоби, технологію перевезень, умови руху і виконання навантажувально-розвантажувальних робіт. Для одержання вихідної інформації було проведено натурне обстеження з метою фіксації параметрів елементів технологічного процесу й електрокардіограми водія перед і після виконання цих елементів. За результатами обробки електрокардіограм було розраховано значення показника активності регуляторних систем організму водія. На першому етапі на основі математичного опису графіків залежності між досліджуваними параметрами було виконано рейтингову оцінку величини впливу окремих факторів.

На наступному етапі були розроблені багатофакторні моделі зміни технічної швидкості транспортних засобів під час руху між пунктами навантаження-розвантаження і показника активності регуляторних систем організму водія після виконання відповідних елементів технологічного процесу. Так, модель зміни стану водія при русі між пунктами навантаження-розвантаження має вигляд

На основі аналізу характеристичних графіків досліджуваних параметрів було виявлено, що зміна значення показника активності регуляторних систем організму водія може дати істотне збільшення технічної швидкості. Однак такий спосіб підвищення технічної швидкості не завжди прийнятний, тому що зі збільшенням напруження водія можливе зростання імовірності виникнення дорожньо-транспортних подій. На наступному етапі дослідження було здійснено аналіз впливу параметрів технологічного процесу на зміну стану організму водія. Було виявлено, що найбільш істотно на зміну стану водія впливає час руху по маршруту. Це треба враховувати при розробці змінно-добового завдання водія. При вирішенні завдання організації транспортного обслуговування необхідно враховувати довжину маршруту. Цей фактор є наступним за рівнем впливу на зміну показника активності регуляторних систем організму водія. З його зменшенням відбувається зростання напруження організму водія під час руху, що доцільно компенсувати додатковими періодами відпочинку. На зміну стану водія істотно впливає його вік. Внаслідок цього доцільно диференціювати режими роботи за даним критерієм. На стомлюваність водія також впливають параметри транспортного засобу і спосіб виконання навантажувально-розвантажувальних робіт.

З використанням результатів проведених досліджень було проаналізовано зміни стану організму водія протягом часу роботи, що дозволило запропонувати такі рекомендації щодо тривалості робочого дня: для водіїв автомобілів типу “Ford Transit” на маршрутах з довжиною більше 10 км тривалість робочого дня може складати до 12 годин, на маршрутах довжиною до 10 км - до 10 годин; для водіїв автомобілів типу “Mercedes-709” і “Iveco EuroCargo 75/120E17” на маршрутах більше 10 км - до 10 годин, менше 10 км - до 8 годин; для водіїв автомобілів типу ЗіЛ-130 і ЗіЛ-431412 на маршрутах понад 10 км - до 10 годин, менше 10 км - до 8 годин; для водіїв автомобілів типу КрАЗ-256Б - не більше 8 годин.

Тривалість безперервної роботи до початку обідньої перерви також доцільно диференціювати залежно від умов роботи: на автомобілях типу “Ford Transit” - не більше 5 годин; на автомобілях типу “Mercedes-709” і “Iveco EuroCargo 75/120E17” - не більше 4 годин; на автомобілях типу ЗіЛ-130 і ЗіЛ-431412 на маршрутах понад 10 км - не більше 4 годин, а на маршрутах менше 10 км - не більше 3 годин; на автомобілях такого класу як Краз-256Б - не більше 3 годин.

Проте наведені рекомендації є укрупненими і не враховують специфіку роботи на окремо взятому маршруті. Крім того, як показали результати досліджень, на стан організму водія істотно впливає спосіб виконання навантаження-розвантаження. Врахувати цю зміну можна при складанні графіків здійснення процесу перевезення вантажів.

Існуючий підхід до складання графіків роботи транспортних засобів на маршрутах перевезення вантажів не враховує зміну стану організму водія протягом робочого дня і швидкості руху транспортних засобів залежно від цього стану. Пропонований підхід припускає прогнозування зміни стану організму водія після виконання кожного елемента технологічного процесу і визначення швидкості руху транспортних засобів з урахуванням цього стану. Неприпустимим є перехід стану регуляторних систем організму на рівень різко вираженого функціонального напруження, що відповідає значенню показника активності регуляторних систем, рівному 5, після якого настає перенапруження регуляторних механізмів. Внаслідок цього якщо після виконаної їздки значення показника активності регуляторних систем організму водія перевищувало 5 балів, йому надавався додатковий відпочинок у пункті навантаження або розвантаження. Тривалість відпочинку визначалася з умови зниження значення показника активності регуляторних систем організму водія до рівня, на якому можливе продовження роботи. Відповідно до цього алгоритму було розроблено графіки виконання технологічного процесу за різних умов. На першому етапі розглядався механізований спосіб організації навантажувально-розвантажувальних робіт.

Аналіз отриманих результатів свідчить, що більш досвідченим водіям можна планувати більшу кількість їздок. Це обумовлюється декількома причинами. По-перше, у них менш інтенсивна зміна стану організму протягом робочого дня. По-друге, внаслідок взаємозв'язку швидкості руху і показника активності регуляторних систем більш досвідчені водії в змозі виконати їздку за менший час. Однак кількість їздок збільшується тільки для автомобілів з невеликою вантажопідйомністю. Зі збільшенням її значення тривалість простою автомобілів під навантаженням-розвантаженням займає значну частину робочого часу і водії з великим стажем роботи не встигають реалізувати свою перевагу. Оскільки водій не бере участі у процесі навантаження-розвантаження, протягом якого відбувається нормалізація стану його організму, відсутня необхідність у наданні додаткового відпочинку.

На другому етапі графіки роботи складали для водіїв із середньою кваліфікацією. При цьому розглядали умови роботи на маршрутах різної довжини.

Аналіз показує, що зі зменшенням довжини маршруту відбувається більша зміна стану організму водія протягом робочого дня. Але така зміна практично компенсується відпочинком водіїв протягом навантажувально-розвантажувальних робіт.

З проведенням подальших досліджень були розроблені графіки при ручному способі організації навантажувально-розвантажувальних робіт. При цьому припускалось, що водій здійснював навантаження-розвантаження самостійно. Розрахунки виконували для двох варіантів: при варіюванні кваліфікації водія на маршрутах середньої довжини і залежно від довжини маршруту з роботою водіїв середньої кваліфікації. Отримані результати дозволяють зробити висновок, що виконання навантажувально-розвантажувальних робіт істотно позначається на стані водія. Це зумовлює необхідність організації додаткових перерв у пунктах навантаження-розвантаження. Причому тривалість цих перерв і їхня кількість збільшуються залежно від зміни загального часу роботи водія. Крім того, на динаміку стану впливає вік водія, залежно від якого додаткові перерви можуть бути відсутні взагалі або мати мінімальну тривалість. На більш коротких маршрутах збільшується кількість і тривалість додаткових перерв внаслідок більш інтенсивної зміни стану організму водіїв.

Четвертий розділ присвячений визначенню закономірностей зміни часу руху транспортних засобів спеціального призначення з урахуванням стану водія. Відмінною рисою функціонування спеціальних автомобілів є критерій їхнього руху.

Водій зобов'язаний прибути до місця виникнення надзвичайної ситуації в мінімальний час, що може бути описано наступною цільовою функцією вибору раціонального маршруту прямування транспортних засобів спеціального призначення:

Для одержання вихідної інформації про параметри й умови руху було проведено обстеження, при якому обліковці працювали разом з підрозділами спеціального призначення і виїжджали до місця виклику. Уся траса маршруту руху була розділена на дві складові: ділянки маршруту між перехрестями і перехрестя вулично-дорожньої мережі. Під час прямування для кожного елемента маршруту фіксували час і умови руху. Перед початком руху по маршруту реєстрували електрокардіограму водія і визначали тип його нервової системи. Результати обробки даних обстеження дозволили зробити висновок, що коливання технічної швидкості спеціальних транспортних засобів на ділянках шляху прямування, її середнього квадратичного відхилення, часу проїзду через перехрестя шляху прямування описується нормальним законом розподілу.

На наступному етапі були отримані залежності зміни технічної швидкості спеціальних транспортних засобів на ділянках шляху прямування, її середнього квадратичного відхилення і тривалості проїзду через перехрестя шляху руху. При аналізі отриманих залежностей була виявлена значущість фактора “час складної обстановки при русі”, що визначається періодами подачі звукових сигналів (сирени). На підставі цього був зроблений висновок, що цей фактор дуже важливий при русі спеціальних транспортних засобів. технологічний автотранспортний маршрут водій

Було проведено додаткове дослідження закономірностей зміни даного фактора і виявлено, що цю зміну можна описати нормальним законом розподілу для всіх елементів маршруту прямування. Це дозволило розробити залежності зміни фактора “час складної обстановки при русі” при прямуванні спеціальних транспортних засобів по ділянках шляху сполучення і перехрестях.

Обробка даних обстеження дозволила розрахувати значення показника активності регуляторних систем організму водія перед початком прямування по всіх маршрутах й умови руху. Це дозволило розробити модель зміни технічної швидкості спеціальних транспортних засобів до місць виклику.

Аналіз моделі (4) дав можливість зробити висновок, що зі збільшенням показника активності регуляторних систем організму водія транспортного засобу спеціального призначення зростає і технічна швидкість. У зв'язку з цим для зменшення часу прибуття транспортних засобів спеціального призначення до місць викликів доцільно підтримувати стан водія на рівні високих значень показника активності регуляторних систем організму.

На наступному етапі було досліджено зміну значення показника активності регуляторних систем організму водія протягом чергування. Був зроблений висновок, що стан організму водія відчутно коливається протягом даного часу і залежить від виду діяльності. При плануванні чергування водія доцільно призначати такі види діяльності, які підвищують активність регуляторних систем його організму.

Аналіз зміни показника активності регуляторних систем організму водія перед початком прямування до місця виникнення надзвичайних ситуацій дозволив зробити висновок про залежність цього параметру від фонового значення показника активності регуляторних систем організму водія. Внаслідок цього можна зробити висновок, що для збільшення технічної швидкості спеціальних транспортних засобів до місць викликів необхідно мати для керування спеціальними автомобілями водіїв з низьким фоновим значенням показника активності регуляторних систем організму. Тому при підборі кандидатів на роботу водіїв спеціальних транспортних засобів як один з критеріїв доцільно використовувати саме цей параметр.

Для визначення шляхів прямування спеціальних автомобілів, що забезпечують мінімальний час прибуття, була розроблена імітаційна модель руху транспортних засобів спеціального призначення. Така модель може бути використана в автоматизованій системі управління підрозділами міністерства з надзвичайних ситуацій. Для вирішення цього завдання район виїзду підрозділу спеціального призначення представляється у вигляді топологічної схеми, що складається з транспортних вузлів і транспортних ланок. Кожен вузол складається з підвузлів, які зв'язані підланками. Їх кількість залежить від можливих змін напрямів прямування спеціальних транспортних засобів. У базу даних автоматизованої системи вводяться дані про технічні характеристики спеціальних транспортних засобів і параметри підрозділу, що може виконувати виїзд, параметри транспортної мережі й транспортних потоків. При виклику служб спеціального призначення автоматично визначається номер транспортного вузла, в якому знаходиться місце виклику, і з використанням імітаційної моделі встановлюється шлях прямування, що забезпечує мінімальний час прибуття служб спеціального призначення. Параметри цього маршруту передається начальнику підрозділу спеціального призначення. Прямування даним маршрутом забезпечує мінімальний час руху транспортних засобів спеціального призначення.

Розроблена імітаційна модель дозволила провести аналіз впливу параметрів водіїв і транспортних засобів на час прямування по маршрутах. Було виявлено, що найменший час прямування по маршрутах має автомобіль марки УАЗ-452, що дозволяє рекомендувати використання цього автомобіля як автомобіля-розвідника. Також з використанням імітаційної моделі був проведений аналіз залежності часу прямування до місця виникнення надзвичайної ситуації від кількості транспортних засобів спеціального призначення у колоні, результати якого дозволили зробити висновок, що зростання кількості автомобілів у колоні збільшує час прямування спеціальних транспортних засобів усіх типів. Отже при необхідності залучення до ліквідації надзвичайних ситуацій декількох спеціальних транспортних засобів доцільно планувати виїзд так, щоб їхній рух до місця виклику мав відособлений характер. Так само був проведений аналіз зміни часу прямування залежно від стажу роботи водія.

Виявлено, що з підвищенням стажу роботи водія збільшується час прямування спеціальних транспортних засобів. Стаж роботи пов'язаний з віком водія. Водії більшого віку здійснюють руху на помірних режимах. Отже при доборі кандидатів на роботу водієм у служби спеціального призначення до переліку критеріїв доцільно включити вік претендента.

Таким чином, тільки за рахунок зміни параметрів виїзду транспортних засобів і підрозділу спеціального призначення можна зменшити час прибуття до місця виникнення надзвичайної ситуації.

У п'ятому розділі наведено результати дослідження взаємозв'язку параметрів транспортних потоків міста і стану водія.

Для впровадження заходів з організації дорожнього руху виникає необхідність в оцінці їхнього впливу на транспортні потоки, що формуються в результаті взаємодії окремих кореспонденцій транспорту. Кореспонденції немаршрутизованого транспорту, що домінує в транспортному потоці, реалізуються по різних шляхах прямування і вибір того чи іншого шляху залежить від прийнятих водіями рішень на основі аналізу і порівняння їхніх характеристик. У результаті індивідуальних рішень, прийнятих водіями, формується завантаження вулично-дорожньої мережі рухом. Функцію розподілу кореспонденцій по альтернативних шляхах прямування.

Водії при ухваленні рішення використовують різні критерії. Для визначення закономірностей вибору водіями шляху прямування було проведено опитування водіїв немаршрутизованих транспортних засобів, у ході якого їх просили вказати критерії, які вони використовують при виборі шляху прямування для здійснення поїздки між двома пунктами в місті.

Для визначення закономірностей вибору водіями шляху прямування було проведене обстеження водіїв немаршрутизованого транспорту. З метою визначення значущості відібраних критеріїв, що впливають на вибір водіями шляху прямування, застосовували метод рангової кореляції. Аналіз отриманих результатів показав, що найбільш значущим критерієм є мінімальний пробіг по маршруту. Це обумовлено можливістю оцінки водієм пробігу по маршруту з достатньою точністю і припущенням, що мінімальний за довжиною маршрут буде мінімальним і за витратами, пов'язаними з поїздкою. Час поїздки є більш об'єктивною величиною, що визначає витрати при русі, через непостійність виконання вищевказаного припущення. Однак менша значущість даного критерію зумовлюється труднощами при прогнозуванні часу поїздки, на значення якого впливає безліч випадкових факторів.

Для визначення особливостей вибору шляху прямування водіями з різними індивідуальними характеристиками були проаналізовані результати обстеження окремо для водіїв, які мають однаковий тип нервової системи. Уся сукупність опитаних водіїв була поділена на групи за цією ознакою. Для кожної з груп окремо проводили оцінку значущості критеріїв. Було виявлено, що індивідуальні характеристики водіїв немаршрутизованих транспортних засобів, які визначаються типом їх нервової системи, впливають на перевагу критерій критерію шляху прямування.