Повышение безопасности движения: внедрение датчика сердечного ритма в систему ТСКБМ
Ситуации, требующие от машиниста повышенной бдительности для безопасности движения. Функциональные схемы устройств телемеханической системы контроля бодрствования машиниста. Критерии оценивания состояния машиниста при помощи пульсометра в системе ТСКБМ.
Рубрика | Транспорт |
Вид | статья |
Язык | русский |
Дата добавления | 28.03.2019 |
Размер файла | 530,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Курганский институт железнодорожного транспорта филиал Уральского государственного университета путей сообщения
ПОВЫШЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ ДВИЖЕНИЯ: ВНЕДРЕНИЕ ДАТЧИКА СЕРДЕЧНОГО РИТМА В СИСТЕМУ ТСКБМ
Филимонов Д.Н., Большакова А.А.
г. Курган
Содержание
- Введение
- 1. Принцип оценки уровня бодрствования машиниста
- 2. Функциональные схемы устройств ТСКБМ
- 3. Использование датчика пульса в системе ТСКБМ
- 4. Внедрение пульсометра в систему ТСКБМ
- 5. Критерии оценивания состояния машиниста при помощи пульсометра в системе ТСКБМ
- Заключение
- Список использованной литературы
Введение
ТСКБМ - телемеханическая система контроля бодрствования машиниста
Система ТСКБМ относится к системам контроля бдительности, следит за физиологическим состоянием машиниста, принимает сигналы о состоянии рукоятки бдительности (РБ), обрабатывает полученную информацию, показывает уровень бодрствования машиниста по условной шкале в виде светящейся линейки переменной длины. При работе с системой АЛСН она выдает управляющее воздействие на электропневматический клапан (ЭПК). При работе с системой КЛУБ она выдает информацию о снижении уровня бодрствования машиниста ниже критического уровня на систему КЛУБ.
При работающей системе ТСКБМ и при нормальном уровне бодрствования машиниста периодические проверки бодрствования отменяются. Если система ТСКБМ будет отключена, системы АЛСН или КЛУБ перейдут в штатный режим работы без системы ТСКБМ с периодическими проверками бодрствования машиниста.
При снижении уровня бодрствования машиниста ниже критического, система ТСКБМ, в случае совместной работы с системой АЛСН, непосредственно воздействуя на ЭПК, приводит в действие механизм автоматического экстренного торможения, который машинист может отменить, нажав на рукоятку бдительности по свистку электропневмоклапана ЭПК. Этот процесс повторяется в соответствие с алгоритмом работы системы, но не более трех раз. Если в течение этого времени восстановится нормальный уровень бодрствования машиниста, то система ТСКБМ зафиксирует этот факт и вернется в режим нормального уровня бодрствования машиниста. Если этого не произойдет, то система ТСКБМ вызовет срабатывание электропневмоклапана ЭПК.
При работе с системой КЛУБ система ТСКБМ будет постоянно выдавать информацию о снижении уровня бодрствования ниже критического и срабатывание ЭПК произойдет в соответствии с алгоритмами работы системы КЛУБ.
Безопасность движения поездов повышается за счет того, что с системой ТСКБМ:
Повышается надежность работы машиниста, который может контролировать свой уровень бодрствования, не допуская его снижение до нижней границе на индикаторе уровня бодрствования и может, посредством активных действий, поддерживать свою работоспособность, не дожидаясь обесточивания электропневмоклапана ЭПК.
Контроль бодрствования машиниста производится непрерывно в процессе движения поезда независимо от поездной ситуации и без отвлечения машиниста требованием периодически подтверждать свое бодрствование, что особенно важно в ситуациях, требующих от машиниста повышенной бдительности для обеспечения безопасности движения.
1. Принцип оценки уровня бодрствования машиниста
Из основ физиологии человека известно, что уровень бодрствования человека сопровождается сигналом кожно-гальванической реакции (сигнал КГР). Сигнал КГР представляет собой спонтанное кратковременное повышение проводимости кожи с последующим возвратом к исходному уровню. Сигнал КГР регистрируется путем измерения относительного приращения сопротивления кожи и имеет форму импульсов треугольной формы со специфической асимметрией: в виде крутого переднего и полого заднего фронта. Схематическое изображение импульса КГР и типичные параметры приведены на рис 1.
Носителем информации об уровне бодрствования является ТКГР время между импульсами КГР - у засыпающего человека увеличивается интервал времени между импульсами КГР. Несмотря на случайную природу, импульс КГР хорошо распознается.
В системе ТСКБМ реализовано преобразование сигнала КГР в цифровую форму с помощью соответствующих программ, выделение количественных показателей сигнала КГР, отображение этих показателей в условный уровень бодрствования.
Рис. 1. Сигнал кожно-гальванической реакции (КГР).
RA = 50...500 кОм - Базовое сопротивление, относительно которого регистрируется импульс КГР
dRA = 2,5...50 кОм - Приращение сопротивления за время нарастания импульса
КГР dRA/RA = 5...10% - Амплитуда импульса
КГР t1 = 1...3 с - Длительность нарастания импульса
КГР t2 = 1...10 с - Длительность убывания импульса КГР
ТКГР = 20...60 с - Интервал следования импульсов КГР
Rx = 5 кОм... 12,5 МОм - Текущее значение сопротивления
Система ТСКБМ непрерывно осуществляет контроль и индикацию уровня бодрствования машиниста по условной шкале, а также приводит в действие механизм экстренного торможения при снижении уровня бодрствования ниже некоторого критического.
Машинисту дается возможность до трех раз отодвинуть момент торможения, нажимая на рукоятку бдительности по свистку электропневматического клапана. Если машинист в течение этого времени повысит свой уровень бодрствования, то экстренного торможения не произойдет.
Критический уровень бодрствования не связан с потерей работоспособности. Из соображений безопасности и с учетом индивидуального разброса физиологических параметров машинистов критический уровень бодрствования зафиксирован вблизи границы работоспособного состояния.
2. Функциональные схемы устройств ТСКБМ
Функциональная схема ТСКБМ представлена на рис. 2 и включает в себя следующие приборы и блоки:
Прибор ТСКБМ-Н, носимая часть системы, представляет собой телеметрический датчик и располагается на запястье машиниста. Прибор ТСКБМ-Н предназначен для получения информации об относительном изменении электрического сопротивления, подключенного к его электродам, и передачи ее по радиоканалу в цифровом виде на приемник прибора ТСКБМ-П.
Прибор ТСКБМ-П приемник сигналов прибора ТСКБМ-Н и устройство индикации, предназначен для приема и первичной обработки информации, передаваемой по радиоканалу от ТСКБМ-Н, и передачи ее в контроллер ТСКБМ-К. Устройство индикации предназначено для визуального отображения уровня бодрствования машиниста на светодиодном индикаторе. Блок ТСКБМ-К контроллер системы, предназначен для приема и обработки информации от приемника и рукоятки бдительности, а также для выдачи управляющего воздействия на электропневмоклапан (при подключении АЛСН) или систему КЛУБ.
Рис. 2 Функциональная схема ТСКБМ
Рис. 3. Функциональная схема прибора ТСКБМ-Н
Рис. 4.Функциональная схема прибора ТСКБМ-П
3. Использование датчика пульса в системе ТСКБМ
Датчик пульса (далее - пульсометр)-- медицинский контрольнодиагностический прибор для измерения сердечного ритма (пульса). Область применения датчика в медицине - оценка функции системы кровообращения, анестезиология и т.д.
Рис. 5. Схема цифрового пульсометра с трехразрядным дисплеем
В основе работы пульсометра лежит принцип функционирования аппарата ЭКГ. Он заключается в следующем: электронные сигналы, возникающие в результате сокращений сердечной мышцы, воспринимаются инфракрасным датчиком, после чего передаются на устройство приема.
Последнее обрабатывает информацию и выводит ее на дисплей.
4. Внедрение пульсометра в систему ТСКБМ
Инфракрасный датчик пульсометра совместно с устройством приема пульсометра помещается в браслет системы ТСКБМ (носимый прибор ТСКБМН), сигнал с датчика поступает на устройство приема, обрабатывается, передается на логарифмический преобразователь и формирователь кодовых посылок устройства ТСКБМ-Н, затем частотный сигнал с пульсометра по радиоканалу поступает на устройство ТСКБМ-П.
Устройство ТСКБМ-П осуществляет прием сигналов от ТСКБМ-Н, производит первичную обработку параметров пульса и гальванического сопротивления кожи, после чего отправляет первично обработанные сигналы на прибор ТСКБМ-К. Устройство ТСКБМ-К производит окончательную обработку сигналов, сравнение их с разрешенными минимальными и максимальными значениями, и в зависимости от результата выдает управляющее воздействие на ЭПК или КЛУБ.
5. Критерии оценивания состояния машиниста при помощи пульсометра в системе ТСКБМ
машинист бодрствование пульсометр
Пульс - это ритмические колебания стенок артерий, которые соответствуют сокращениям сердца, и поэтому их нормальная частота является критерием правильного функционирования сердечно-сосудистой системы. По показателям пульса можно судить о силе и ритмичности сердцебиения, а также о состоянии кровеносных сосудов. Если пульсовые волны возникают через неодинаковые промежутки времени (неритмичный пульс), то это может свидетельствовать о заболеваниях сердца, злоупотреблении кофе, или же говорит о том, что человек подвергается частым стрессам либо имеет определенные нарушения гормонального фона.
Стоит отметить, что пульс должен быть не только ритмичным, но и характеризоваться определенной частотой (это количество пульсовых волн в минуту). У здоровых лиц она составляет 60-90 ударов в минуту. У человека, который находится в спокойном состоянии (и физическом, и эмоциональном), показатели пульса не превышают этих цифр.
Ниже приведена таблица, показывающая нормы пульса для человека возрастом от 15 до 80 лет
Таблица 1. Нормы пульса по возрастам
Возраст |
Минимально допустимое значение |
Максимально допустимое значение |
Среднее значение |
|
15-50 лет |
60 |
80 |
70 |
|
50-60 лет |
64 |
84 |
74 |
|
60-80 лет |
69 |
89 |
79 |
Учитывая особенности организма, которые могут возникнуть непосредственно в момент нахождения машиниста в единице подвижного состава (к примеру, психологические факторы - волнение, переизбыток эмоций, испуг и т.д.) и влияют на частоту сердечных сокращений, максимально и минимально допустимые значения можно изменить. Рассчитав среднее минимальное и среднее максимальное значения по формулам для всех возрастов:
- для среднего максимального
,
где Umaxn -максимально допустимое значение,
n-количество значений
- для среднего минимального
,
где Uminn -минимально допустимое значение,
n-количество значений
Получаем Umaxср= 84,3 уд/мин, Uminср= 64,3 уд/мин.
Учитываем влияние факторов, изменяющих частоту сердечных сокращений в большую сторону (в среднем - на 10 уд/мин), получаем Umaxср=94,3 уд/мин. Минимально допустимый предел остается прежним, т.к при снижении частоты ниже 60 уд/мин возникает нарушение работы сердечнососудистой системы, что чревато потерей работоспособности машиниста.
Таким образом, для системы ТСКБМ за максимальный предел частоты пульса можно принять 94,3 уд/мин, а за минимальный предел частоты - 64,3 уд/мин. Система ТСКБМ обрабатывает значения гальванического сопротивления кожи и пульса, и при превышении или более низком значении одного из параметров активируется соответствующий алгоритм системы, подается предупредительный свисток. Если в течение 40 секунд не произошло нажатия на кнопку бдительности или за некоторый промежуток времени оба параметра не нормализуются, система ТСКБМ воздействует на систему торможения поезда. Показания пульса в системе ТСКБМ в данном случае будут являться поводом для отстранения машиниста от поездки и направления его на медицинское обследование.
Заключение
Таким образом, внедрение пульсометра в систему ТСКБМ позволит существенно повысить уровень безопасности движения на железных дорогах России, т.к ТСКБМ сможет осуществлять не только контроль бодрствования машиниста посредством кожно-гальванической реакции, но и контроль одного из самых важных параметров человеческого организма, существенно влияющего на работоспособность человека - частоту сердечных сокращений (пульс).
Список использованной литературы
1. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: Пер. с англ. - Изд. 2-е. - М.: Издательство БИНОМ. - 2014. - 704 с., ил.
2. К.В. Зайченко, О.О. Жаринов, А.Н. Кулин, Л.А. Кулыгина,А.П. Орлов. Съем и обработка биоэлектрических сигналов: Учеб. пособие / Под ред. К.В. Зайченко. СПбГУАП. СПб., 2001. 140 c.: ил.
3. А.В. Бердников, М.В. Семко, Ю.А. Широкова. Медицинские приборы, аппараты, системы и комплексы. Часть I. Технические методы и аппараты для экспресс-диагностики: Учебное пособие / Казань: Изд-во Казан.гос.техн.ун-та, 2004. 176 c.
4. ТСКБМ [Электронный ресурс] : телемеханическая система контроля бодрствования машиниста. - Режим доступа: http://scbist.com/wiki/16038-tskbm.html, свободный. - Загл. с экрана.
5. Руководство по эксплуатации "Электровоз грузовой постоянного тока 2ЭС 6 с коллекторными тяговыми электродвигателями": утв. ген.дир УЗЖМ от 29.04.2008 // 2ЭС 6.00.000.000 РЭ
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Изучение назначения, конструкции и особенностей работы поездного крана машиниста. Описания технологического процесса его ремонта и испытаний. Основные приемы ремонта тормозных приборов. Требования техники безопасности при ремонте тормозных приборов.
курсовая работа [545,2 K], добавлен 12.01.2015Описание принципа действия и конструктивного устройства крана машиниста №394. Его назначение: управление тормозами поезда путем изменения давления в тормозной магистрали или полярности тока в электрической линии при электропневматическом торможении.
лабораторная работа [429,2 K], добавлен 01.12.2010История развития железнодорожного транспорта. Рассмотрение материально-технической базы локомотивного депо, назначения его цехов и отделений. Правила разборки крана машиниста, выявление его неисправностей и проведение ремонта тормозного оборудования.
курсовая работа [457,8 K], добавлен 17.11.2010Компрессор электровоза (тепловоза): назначение, устройство, принцип работы. Ремонт компрессора КТ-6. Назначение, устройство контроллера машиниста. Охрана труда при ремонте компрессора и контролера. Работа с электроинструментом. Содержание рабочих мест.
реферат [1,8 M], добавлен 08.08.2014Нормативно-правовое и техническое регулирование в области обеспечения безопасности движения поездов. Осторожность при производстве работ на путях. Анализ состояния безопасности движения на железных дорогах. Расчет допустимых скоростей движения состава.
курсовая работа [66,4 K], добавлен 06.12.2014Инновационные тенденции в области безопасности дорожного движения. Повышение безопасности дорожного движения путем надежной визуализации дорожных знаков в салоне автомобиля. Система предотвращения засыпания за рулём уставшего водителя.
бизнес-план [1,7 M], добавлен 22.05.2010- Проведение оценки состояния культуры безопасности на примере предприятия железнодорожного транспорта
Сведения о системе менеджмента безопасности движения в сфере железнодорожного транспорта. Влияние человеческого фактора. Безопасность движения поездов в хозяйстве электрификации. Анализ состояния этой сферы в Иркутской дистанции электроснабжения.
курсовая работа [848,4 K], добавлен 10.07.2015 Назначение, устройство и принцип работы автосцепки. Техническое обслуживание и ремонт автосцепки. Особенности тормозной работы крана. Постоянные сигнальные знаки. Правила безопасности при осмотре и ремонте вагонного оборудования. Рабочее место машиниста.
дипломная работа [768,4 K], добавлен 12.11.2014Система государственного регулирования безопасности в сфере дорожного движения в Республике Саха (Якутия). Оценка дорожно-транспортных происшествий. Анализ федерально целевой программы "Повышения безопасности дорожного движения в 2013-2020 годах".
курсовая работа [509,7 K], добавлен 12.04.2015Назначение, классификация и общие сведения об электрических аппаратах. Аппараты управления, защиты и контроля, регулирования. Электропневматические контакторы, их предназначение. Контроллеры машиниста, его устройство. Принцип работы реле давления воздуха.
реферат [3,0 M], добавлен 10.04.2015Статистика уровня безопасности дорожного движения. Анализ аварийности в России. Дорожные знаки и разметка. Расчет режима светофорного регулирования. Наружная освещенность и покрытие проезжей части. Разработка новой схемы и проекта организации движения.
дипломная работа [2,7 M], добавлен 10.07.2017Состояние безопасности движения на железных дорогах России. Классификация нарушений безопасности движения в поездной и маневровой работе на железных дорогах. Выбор вида профиля и варианта уклонов. Нормы закрепления вагонов на пути с вогнутым профилем.
практическая работа [154,7 K], добавлен 17.03.2015Транспортная сеть города Архангельска. Анализ по составу и интенсивности движения по проспекту Ленинградскому, транспортных потоков на контрольных участках. Пример расчета пропускной способности автодороги непрерывного движения с тремя полосами движения.
дипломная работа [821,5 K], добавлен 25.06.2009Концепции "Аудит безопасности" на примере британской и канадской практик. Сравнение принципа аудита безопасности с принципом оценки уровня содержания автомобильных дорог по условиям обеспечения безопасности дорожного движения, применяемым в России.
методичка [494,5 K], добавлен 25.06.2009Безопасность движения поездов в хозяйстве электрификации и электроснабжения. Анализ объемных, качественных и трудовых показателей деятельности предприятия. Оценка состояния культуры безопасности движения метод анкетирования работников организации.
дипломная работа [926,8 K], добавлен 26.07.2015Расчет скорости движения одиночных автомобилей. Оценка безопасности движения на пересечениях в одном уровне. Проектирование движения транспортных средств и пешеходов по перекрестку. Модернизация грузоподъемного устройства автомобиля технической помощи.
дипломная работа [404,7 K], добавлен 03.07.2015Характеристика транспортно-эксплуатационных условий Ванинского района дислокации автомагистрали Совгавань-Монгохто. Характеристика дорожного движения на участке улицы. Оценка безопасности дорожного движения при существующей схеме организации движения.
дипломная работа [348,5 K], добавлен 11.11.2008Проблема безопасности движения по дорогам, активизировалась с появлением механических транспортных средств. Безопасность движения, погодно-климатический график, коэффициенты аварийности, степень опасности, расстояние видимости, элементы кривой в плане.
курсовая работа [83,9 K], добавлен 07.07.2008Общие сведения о состоянии безопасности труда на железнодорожном транспорте и методы обеспечения безопасности. Нормативно-правовые документы по охране труда. Требования, предъявляемые к персоналу. Расчет допустимой скорости движения поезда на спусках.
курсовая работа [365,5 K], добавлен 09.11.2008Аварийность в населенных пунктах и на дорогах России как одна из серьезнейших социально-экономических проблем. Рассмотрение способов совершенствования системы безопасности дорожного движения в городе Новокузнецке. Этапы построения сетевого графика.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 07.10.2013