Информативность автомобиля и организация рабочего места

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Обозначения и сокращения

Введение

1. Информативность автомобиля

1.1 Виды информативности автомобиля

1.2 Внешняя визуальная информативность автомобиля

1.3 Внутренняя визуальная информативность автомобиля

1.4 Звуковая информативность автомобиля

2. Организация рабочего места водителя

2.1 Общая характеристика

2.2 Сиденье

2.3 Расположение органов управления и приборов

2.4 Обзорность с места водителя

3. Взаимодействие автомобиля с дорогой

3.1 Характеристики поверхности дороги и движение автомобилей

3.2 Состояние покрытия и условия движения автомобилей

3.3 Порядок оценки и определения геометрических элементов дорог

4. Физико-химические условия на рабочем месте водителя

5. Методы уменьшения загрязнения окружающей среды автомобилями

6. Экономическая оценка эффективности установки на автомобиль травмобезопасного рулевого колеса и энергопоглощающей рулевой колонки

Заключение

Список используемой литературы

Обозначения и сокращения

ВАД - система «Водитель -- автомобиль -- дорога»

ВАДС - система «Водитель -- автомобиль -- дорога -- среда»

ДТП - дорожно-транспортное происшествие

КПП - коробка перемены передач

НИИАТ - Государственный научно-исследовательский институт автомобильного транспорта

НИЦИАМТ - научно-исследовательский центр испытаний автомототехники

Введение

Число аварий на автомобильном транспорте непрерывно увеличивается, и за последние годы оно стало особенно велико. Для иллюстрации этого положения приведем некоторые статистические данные:

1) число людей, погибающих в мире от автомобильных катастроф, давно превысило уровень смертности от всех инфекционных болезней, вместе взятых;

2) в США число людей, погибших на автомобильных дорогах от аварий в несколько раз больше числа человеческих жертв за все войны (около 600 тыс.), которые эта страна вела за время своего существования;

3) как свидетельствует статистика ДТП, около 60% пострадавших составляют водители и пассажиры транспортных средств [1, 2, 3].

Причиной дорожно-транспортного происшествия часто является несоответствие одного из элементов системы водитель -- автомобиль -- дорога -- среда (ВАДС) остальным элементам. Многие происшествия возникают вследствие того, что требования дорожной обстановки выше возможностей человеческого организма или конструкции транспортного средства. Органы чувств человека надежно работают лишь в сравнительно узких диапазонах нагрузок. Величины нагрузок, действующих на водителя в сложной дорожной обстановке, часто выходят за пределы этих диапазонов, что осложняет работу водителя и создает предпосылки для опасных ситуаций. Воздействие на водителя дополнительных нагрузок, вызванных недостатками конструкции автомобиля или его неудовлетворительным техническим состоянием, может резко ухудшить качество вождения, а в особенно неблагоприятных случаях привести к аварии. Напротив, удачная конструкция автомобиля, компенсирующая психофизиологические недостатки человека, может способствовать повышению безопасности дорожного движения [4, 5, 6].

Цель: На основе исследований системы «водитель-автомобиль и ее элементов, необходимо придать автомобилю информативные свойства, которые обеспечивали бы уменьшение вероятности ДТП.

Задачи: Ввиду того, что основной причиной дорожно-транспортных происшествий (ДТП) является недостаточная надежность действий человека (водителя), выполняющего функции управляющего звена системы и неоптимальные по ряду параметров свойства управляемого звена этой системы -- автомобиля, требуется глубокое изучение вопросов надежности работы подсистемы «Водитель -- автомобиль» системы ВАДС, путем передачи части задач водителя автоматическим системам, за счет поддержания необходимых комфортных условий в салоне и оснащения автомобиля достаточным количеством систем бортовой диагностики [4, 5, 6].

Актуальность: Одними из направлений совершенствования эксплуатационных свойств автомобиля с целью предупреждения ДТП и исключения или хотя бы снижения тяжести травм при ДТП являются передача части задач водителя по управлению автомобилем автоматическим системам, улучшение условий обитания в кабине автомобиля, придание элементам салона оптимальных форм и свойств, исключающих травмы водителя и пассажира при авариях [7, 8, 9].

1. Информативность автомобиля

1.1 Виды информативности автомобиля

Аварийность на дорогах, особенно в последние десятилетия, связана с ошибками водителей, вызванными увеличением объема информации, получаемой при управлении автомобилем. В связи с этим крайне важно разгрузить внимание водителя, направленное на операции по управлению автомобилем. Это можно достигнуть только согласованием реакций автомобиля с психофизиологическими возможностями водителя, оптимальной организацией рабочего места с учетом антропометрических показателей и мощности мускульной системы, что возможно только на основе изучения системы водитель -- автомобиль [10, 11, 12].

Большое значение для активной безопасности автомобиля имеет его информативность, под которой понимают свойство автомобиля обеспечивать необходимой информацией водителя и других участников движения. Водитель в зависимости от конструкции автомобиля получает информацию об окружающей обстановке, характере его движения, режиме работы агрегатов и систем. Другие участники движения благодаря информативности автомобиля имеют возможность определить его тип, скорость и направление движения и прогнозировать на ближайшее будущее расположение его на дороге и расстояние до других транспортных средств [13, 14, 15].

Действия водителя неразрывно связаны с процессами приема и переработки информации, которую он получает с помощью анализаторов (зрительного, слухового и др.) от внешних раздражителей. Водитель принимает конкретные решения и управляет автомобилем на основе полученной и переработанной им информации. Однако в определенных условиях он не успевает переработать необходимую ему информацию, пропускает ее или принимает решение слишком поздно, в результате чего возникает дорожно-транспортное происшествие. Такой же результат возможен, когда в поле зрения водителя отсутствует достаточное количество информации, требуемой по условиям сложившейся дорожно-транспортной ситуации. Следовательно, безопасность движения во многом зависит от количества и качества воспринимаемой водителем информации [16, 17, 18].

Водителя можно рассматривать как составную часть системы ВАДС. Информация поступает к водителю с помощью сигналов. Такими сигналами являются всевозможные физические процессы, движущиеся объекты (предметы), разнообразные сигналы и источники, напряжение мышц и т. д., т. е. сигналы, возникающие при нормальном протекании какого-либо процесса, или сигналы, специально предназначенные для сообщения человеку информации. В первом случае сигналы называются естественными, во втором -- искусственными. Искусственные сигналы (в виде звуковых и световых сигнализаторов, указателей и стрелок измерительных приборов и т. д.) используются в тех случаях, когда естественные сигналы трудно воспринимаемы (например, когда процессы, о которых человек должен получать информацию, происходят в герметически закрытых агрегатах автомобиля, на больших расстояниях и т. д.).

Сигналы, необходимые водителю для ориентации при выполнении работы, поступают к нему через органы чувств, которые реагируют на физические и химические изменения, происходящие в окружающей среде и в его организме (воздействие света, звука, прикосновение, запах, изменение температуры и т. п.). Эти изменения воздействуют в качестве «стимулов» на органы чувств и вызывают в нервной системе человека сложные физиологические процессы, которые отражаются в его сознании в форме ощущений -- зрительных, слуховых, осязания и др. Для водителя автомобиля наиболее важными являются зрительные ощущения, так как зрительный анализатор поставляет ему более 90% всей информации, необходимой для управления автомобилем [19, 20, 21].

Чтобы правильно ориентироваться в окружающей обстановке (что является непременным условием всякого трудового процесса), водитель должен воспринимать приходящие сигналы и понимать их значение. Восприятие сигналов зависит от свойств каждого сигнала, его характеристик. Наиболее важными свойствами сигналов, которыми человек руководствуется при работе, являются вероятность появления, длительность, сила. Для визуальных сигналов, которые преобладают в системе ВАДС, большое значение имеют размер, цвет, форма. Положение и перемещение.

Все участники дорожного движения условно могут быть разбиты на две группы: водители-операторы и другие (внешние) участники движения (пешеходы, водители других транспортных средств, регулировщики). В процессе дорожного движения водитель выступает в двух качествах одновременно: водителя-оператора и внешнего участника движения, и должен реагировать на информацию, исходящую как от управляемого им автомобиля -- внутренняя информативность, так и от других транспортных средств -- внешняя информативность.

Информативность автомобиля может быть визуальной (форма и размеры автомобиля, цвет кузова, система автономного освещения, светосигнальное оборудование, элементы щитка приборов, параметры обзорности), звуковой (звуковые сигнализаторы, несущая волна, шум двигателя, трансмиссии и т. д.), тактильной (реакция органов управления на действие водителя).

Взаимодействие факторов, определяющих условия движения, и элементов информативности автомобиля может создать неопределенность в оценке режима его движения, состояния или местонахождения, что в свою очередь может привести к дорожно-транспортному происшествию. В связи с этим необходима разработка оптимальных для различных транспортных средств рекомендаций и нормативов по всем элементам информативности, которые отвечали бы условиям безопасности движения во всех возможных дорожно-транспортных ситуациях и удовлетворяли условиям эксплуатации, характерным для СНГ.

Ввиду того что водитель свыше 90% всей информации получает с помощью зрительного анализатора, зрение становится почти единственным каналом, по которому к водителю поступают сведения об окружающей обстановке во время движения. В связи с этим большую роль для обеспечения безопасности движения играет визуальная информативность автомобиля, т. е. свойство транспортного средства выдавать визуальную информацию о его местоположении на дороге, состоянии и режиме движения.

Визуальная информативность делится на внешнюю и внутреннюю.

1.2 Внешняя визуальная информативность автомобиля

автомобиль управление дорога движение

Внешней визуальной информативностью обладают кузов автомобиля, световозвращатели, система автономного освещения и система внешней световой сигнализации.

Кузов автомобиля. Окраска автомобиля должна обеспечивать световой и цветовой контраст с дорожным покрытием. Если автобусы, большегрузные автомобили и автопоезда информируют других участников движения о своем присутствии и маневрах прежде всего габаритами и формой, то для автомобилей малых размеров важна окраска.

Автомобили. Окрашенные в яркие и светлые тона, реже попадают в аварии, чем автомобили, имеющие защитную окраску -- черную, серую или коричневую. Особенно велика вероятность столкновения с такими автомобилями (на современных скоростных магистралях) в условиях ограниченной видимости: в тумане, в сумерках или во время дождя. Лучшие цвета, в которые следует окрашивать автомобили, -- это оранжевый, желтый, красный и белый.

В темное время суток особенно хорошо видны поверхности, на которые нанесены краски с включением шаровидной катодиоптрической оптики или металлических световозвращающих частиц. Значительно увеличивается дальность обнаружения автомобиля в свете фар (до 100 м) при наличии на кузове световозвращающих участков, создаваемых путем нанесения специальных красок на задний борт (снаружи и изнутри), задние бамперы, номерные знаки.

Всякий цвет на фоне дополнительного цвета воспринимается более насыщенным и ярким. Это явление используется при окраске автомобилей оперативных служб, которые окрашивают в два цвета. При этом один из них относится к группе цветов, отличающихся наибольшей дальностью видимости. К цветографической отделке внешней поверхности автомобиля предъявляются два требования:

1) сигнальность, т. е. выделение автомобиля из транспортного потока;

2) опознаваемость, т. е. обозначение при помощи цвета и маркировки назначения автомобиля.

Цвета высокой чистоты с большими коэффициентами отражения (яркие), а также многоцветовая гамма при кратковременном наблюдении действуют возбуждающе на водителя, что способствует выделению автомобиля в транспортном потоке. При длительном наблюдении такие цвета оказывают резко утомляющее действие. Таким образом, красный и желтый цвета и их основные оттенки следует применять для окраски небольших по размеру автомобилей. Грузовые автомобили, автопоезда и автобусы необходимо окрашивать в так называемые холодные цвета (зеленый, голубой, синий и их оттенки) или темные цвета. Это снижает напряжение зрения и уменьшает утомляемость водителей встречных автомобилей. С этой же целью следует окрашивать в темные цвета с малым коэффициентом отражения части автомобилей, находящиеся постоянно в поле зрения водителя (капот, задняя часть кузова).

Световозвращатели. В темное время суток подвижной состав автомобильного транспорта может находиться на проезжей части улиц или дорог или в непосредственной близости от них (остановка или стоянка у тротуара, на обочине, на кромке проезжей части). Наличие препятствия, каким является автомобиль, стоящий на проезжей части и не обозначенный средствами активной световой сигнализации, представляет значительную опасность для всех участников движения в ночное время.

Видимость дороги и объектов на ней зависит от структуры, цвета и отражающей способности их поверхности. Все объекты (кроме источников излучения) обладают разной степенью отражения и делятся на объекты с диффузным, зеркальным, смешанным и световозвращающим отражением (рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 Виды отражения:

а -- диффузное; б -- зеркальное; в -- смешанное; г -- световозвращающее

При наиболее распространенном -- диффузном отражении световые лучи рассеиваются по всем направлениям, и водитель видит ночью слабый световой сигнал, отраженный от препятствия.

При зеркальном отражении световые лучи, падающие на поверхность, отражаютяс под углом, равным углу падения. Для водителя световые лучи, зеркально отраженные от гладкой поверхности, например мокрой дороги или льда, представляют собой слепящий источник.

Большинство поверхностей отражают свет и диффузно и зеркально, т. е. обладают смешанным отражением.

Световозвращающее отражение характеризуется тем, что свет возвращается обратно к источнику излучения по направлениям, близким к направлению его падения. Устройства из искусственных световозвращающих материалов, обладая исключительно высокой отражающей способностью, надежно работают в различных погодных условиях, не ослепляя водителя.

Наиболее эффективным и экономичным средством увеличения информативности автомобилей на дороге в темное время суток является освещение их специальными световозвращающими знаками, размещенными по контуру или спереди, сзади и сбоку корпуса автомобиля. Световозвращающие опознавательные знаки -- это устройства световой сигнализации, состоящие из оптически плотных прозрачных катодиоптров. На рисунке 1.2 изображены различные световозвращатели.

Рисунок 1.2 Конструкции различных световозвращателей

а -- простейший; б -- пленочный закрытый; в -- плоскопризменный; 1 -- шаровая линза; 2 -- слой порошкообразного алюминия; 3 -- защитная пленка; 4 -- связывающий слой; 5 -- фольга; 6 -- слой клея; 7 -- бумажное основание

Световозвращатели согласно рекомендации ISO-R-303 предназначены для обозначения габаритов автомобилей в темное время суток путем отражения света, излучаемого источником, находящегося вне этого транспортного средства.

Для автомобиля обязательно наличие двух задних красных светоотражающих приспособлений нетреугольной формы. У транспортных средств длиной выше 8 м, а также у прицепов и полуприцепов на боковых поверхностях устанавливаются дополнительно по два световозвращателя оранжевого цвета. Прицепы и полуприцепы, кроме задних и боковых световозвращателей, должны иметь спереди два световозвращателя белого цвета.

Система автономного освещения автомобиля. В темное время при слабом освещении дорог и неумелом пользовании светом фар значительно усложняется работа водителя. Многообразие типов фар, отсутствие единства в требованиях к светораспределению, несогласованность рекомендаций по комплектованию автомобилей фарами и их использованию в зависимости от типа и назначения автомобиля и эксплуатационных условий -- все это отрицательно сказывается на безопасности движения. Расположение световозвращателей на автопоезде показано на рисунке 1.3.



Рисунок 1.3 Размещение и углы видимости световозвращателей и опознавательных огней автопоезда:

1 -- опознавательные огни автопоезда; 2 -- передние световозвращатели; 3 -- задние световозвращатели; 4 -- боковые световозвращатели

При описании системы ВАДС следует различать физиологическую и геометрическую видимость (дальность и углы видимости).

Физиологическая видимость дороги и объектов характеризует зрительный процесс водителя и возможность зрительного обнаружения объекта. Она зависит от яркостей фона Lф и объекта Lоб, угловых размеров объекта и оценивается величиной яркостного контраста (с учетом углового размера объекта)

K=(Lоб-Lф)/Lф. (1.1)

Чем выше значение K, тем виднее объект на фоне дороги, тем больше вероятность распознавания его водителем. Поэтому видимость принято определять отношением фактического контраста Kф, к его пороговому значению Kпор

V= Kф/Kпор. (1.2)

Пороговое значение контраста связано с пороговыми значениями параметров объекта и яркостью фона следующим соотношением:

Kпор=1/(bЧL),

где Lф -- яркость фона (адаптации), кд/м; a и b -- постоянные коэффициенты, величина которых зависит от углового размера объекта и яркости фона.

Таким образом, видимость объектов в общем случае при неограниченном времени наблюдения определяется контрастом объекта с фоном, угловым размером объекта и уровнем яркости адаптации.

При автомобильном освещении (даже в условиях свободного движения) работа зрительного анализатора водителя может осложняться из-за неравномерного распределения яркости в поле зрения, динамичности движения автомобиля, дорожных и метеорологических условий, влияющих на прозрачность атмосферы и лобового стекла. Вследствие этого, а также из-за ограниченного времени опознавания вместо порогового значения контраста следует принимать его критическое значение Kкр (значительно превышающее пороговое). Условие видимости в этом случае характеризуется следующим соотношением:

Kф ?Kкр. (1.4)

В условиях стесненного и сложного движения автомобилей (при встречном разъезде) видимость в значительной степени определяется также слепящим действием фар встречных автомобилей. В этом случае количественной мерой ослепления является коэффициент ослепленности, который принято определять отношением разностей пороговых яркостей при наличии и отсутствии слепящих источников:

c=ДLс /ДL, (1.5)

где ДLс - разность пороговых яркостей при наличии слепящих источников;

ДL -- то же, при отсутствии слепящих источников.

Ослепление отсутствует при c=1. Если c>1, то слепящий источник оказывает определенное слепящее действие, повышающееся с увеличением ?Lс. При освещении дороги фарами выражение (1.5) имеет вид

c=1+(0,57Ч cL /L)(Ei/и), (1.6)

где cL -- коэффициент, зависящий от яркости Lф фона (адаптации), кд/м

n -- число фар на встречном автомобиле;

Eзрi -- освещенность зрачков водителя, создаваемая фарой встречного автомобиля, лк;

иi -- угол действия слепящего источника, отсчитываемый от оси движения встречного автомобиля, град;

m -- показатель степени, зависящий от величины и (m=2 при и?1,5є и m=3,5 при и<1,5є).

Дальность видимости объектов на дороге (геометрическая видимость) служит основной характеристикой условий видимости, так как с ней связаны важнейшие параметры движения -- скорость и остановочный путь автомобиля.

Дальность видимости объектов на дороге можно определить как расстояние, на котором видимость V ?1, т. е.

Kф?Kкр. (1.7)

Безопасность движения автомобиля по условиям дальности видимости объектов на дороге определяется величиной остановочного пути автомобиля, вычисляемого по формуле

Sо=vЧtсум+ v2/(2ЧgЧцx)ЧKэ + мЧv, (1.8)

где v -- скорость движения автомобиля, м/с;

tсум= tр+ tпр+0,5Чtу (tр -- время реакции водителя, с; tпр -- время срабатывания тормозного привода; tпр=0,2 и 0,6 с соответственно для гидропривода и пневмопривода одиночных автомобилей и tпр=2 с для пневмоприводов автопоездов; tу -- время нарастания замедления, с);

цx -- коэффициент сцепления;

Kэ -- коэффициент эффективности торможения;

м -- эмпирический коэффициент, учитывающий увеличение времени реакции водителя ночью при повышении скорости движения; принимается равным 0.5 с целью получения запаса надежности по остановочному пути.

При движении автомобиля, особенно в темное время суток водителю необходима видимость не только в пределах угла острого зрения, но и в пределах так называемых информативных зон.

Информативными зонами видимости водителя назхываются зоны, в пределах которых ему необходимо получать исчерпывающую зрительную информацию об окружающей обстановке (направлении дороги; расположении основных геометрических элементов и элементов обустройства дорорги, регулирующих дорожное движение; препятствиях в виде пешеходов и других участников движения; разрушениях, выбоинах и случайных предметах на проезжей части). Перечисленные источники информации обычно находятся на некотором расстоянии от оси зрения водителя, поэтому обеспечение физиологической и геометрической видимости необходимо не только по оптической оси, но и в пределах необходимых для водителя углов видимости.

Для создания необходимых условий видимости дороги автомобиль достаточно оборудовать фарами четырех типов; ближнего света, дальнего света, широкоугольно-противотуманного света, скоростного света (прожекторы дальнего действия).

К фарам при оборудовании ими автомобиля предъявляются требования, приведенные ниже.

Фары ближнего света предназначены для освещения дороги впереди автомобиля при нормальной прозрачности атмосферы с минимально возможным ослеплением водителей других транспортных средств при встречном разъезде и при движении за автомобилем-лидером (ослепление возможно через зеркало заднего обзора).

Фары должны быть расположены спереди, на равном расстоянии от плоскости симметрии автомобиля, на одинаковой высоте и в одной плоскости, перпендикулярной к его продольной оси (рисунок 1.4) Цвет фар должен быть белым или желтым, но обязательно одинаковым.



Рисунок 1.4 Размещение одинакового комплекта световых приборов на передней и задней частях автомобиля:

БС -- фары ближнего света; ДС -- фары дальнего света; 1 -- световозвращатели; 2 -- указатели поворота; 3 -- габаритные огни; 4 -- сигналы торможения; 5 -- фонарь освещения номерного знака

Фарами дальнего света пользуются для освещения дороги впереди автомобиля в свободном режиме движения (отсутствуют встречные транспортные средства) при нормальной прозрачности атмосферы. Автомобиль должен иметь не менее двух фар дальнего света, расположенных спереди на равном расстоянии от плоскости симметрии, на одинаковой высоте и в одной плоскости (см. рисунок 1.4). Они могут быть белого или желтого цвета.

Фары широкоугольно-противотуманного света предназначены для улучшения освещения дороги при движении автомобиля по горизонтальным участкам дорог с закруглениями малых радиусов, проезде пересечений, перекрестков и во всех случаях пониженной прозрачности атмосферы (туман, дождь, снегопад и т. д.); их светораспределение в наибольшей степени соответствует условиям городского движения.

Цвет противотуманных фар должен быть белым или желтым, но обязательно одинаковым для обеих фар, установленных на автомобиле. Установка противотуманных фар на автомобиль не обязательна.

Применение фар-прожекторов дальнего действия (скоростного света) на автомобиле целесообразно лишь при высокой скорости на прямых участках при малоинтенсивном движении, а также при предъявлению к автомобилю требований повышенной безопасности. Их расположение, цвет и светораспределение пока не оговариваются международными документами.

Скоростной свет. Дополнительные фары-прожекторы устанавливают на автомобили, водителям которых. Исходя из особых требований безопасности движения (пригородные, междугородные и международные автобусы), высокой эффективности использования транспортного средства (автопоезда, совершающие междугородные и международные перевозки) или высокой скорости (легковые автомобили высокого класса), необходимо создать очень хорошие условия видимости дороги и объектов на ней. Видимость в этом случае должна приближаться к дневной, т. е. должна быть обеспечена большая дальность видимости (не менее 200 м). значительный угол обзора в горизонтальной плоскости (не менее 30є) и удовлетворительная неравномерность распределения яркости дорожного покрытия в центральном поле зрения (не более 1:3).

Оптический элемент фары-прожектора имеет светооптическую схему, принципиально подобную схеме дальнего света. Он состоит из параболического отражателя, однонитевой лампы накаливания повышенной мощности (до 300 Вт) и рассеивателя с несложным набором микроэлементов. Все лучи, исходящие от тела накала, отражаются параллельно оптической оси и образуют узкий световой поток значительной силы света. Проходя через микороэлементы рассеивателя, световой поток несколько рассеивается в горизонтальной плоскости.

Суммарная сила света всех фар дальнего и скоростного света не должна превышать 150000 кд.

Фары с галогенными лампами. Основной отличительной чертой галогенных ламп является наличие паров галогена в колбе лампы. Пары галогена, вступая в реакцию с вольфрамом, осажденным на стенках лампы, образуют неустойчивое при высоких температурах соединение. Около нити накала (область высоких температур) происходит распад соединения галогена с металлом, и последний осаждается на теле накала, что приводит к его восстановлению.

По сравнению с обычными галогенные лампы имеют следующие преимущества: меньшая скорость испарения вольфрама с тела накала и больший срок службы; отсутствует осаждение вольфрама на стенках колбы, что приводит к постоянству светового потока; повышенная яркость тела накала; при одинаковом сроке галогенные лампы могут работать при температуре тела накала, которая на 30% выше, чем в обычных лампах.

Фары с галогенными лампами целесообразно устанавливать на международные автобусы и автомобили-тягачи, используемые для междугородных и международных перевозок.

Система внешней световой сигнализации автомобиля. Сигнальные фонари. Передаваемая с помощью светосигнальных приборов информация должна отвечать следующим требованиям: надежно восприниматься в любое время суток и при любых метеорологических условиях; быть понятной для всех участников движения, включая и пешеходов; полностью исключать двойственное толкование; быть надежной.

В настоящее время установился минимальный комплект обязательных для каждого транспортного средства светосигнальных приборов: указатели поворотов, сигнал торможения, габаритные огни, фонарь освещения номерного знака.

Число, расположение, цвет и видимость сигналов регламентируются международным документом - ISO-R-303. Световые и цветовые характеристики, нормы и методы испытаний сигнальных огней регламентируется Правилами №4, 6, 7, 27, 38 ЕЭК ООН.

Кроме перечисленных выше обязательных сигналов, существуют дополнительные световые сигналы и фонари, применяемые в некоторых странах: сигнал, обозначающий увеличение габарита автомобиля при открывании двери; световой сигнал. Указывающий на внезапно возникшее аварийное состояние автомобиля (одновременное мигание всех четырех указателей поворота); стояночные световые сигналы; фонари заднего хода; фонари, обозначающие автопоезд; противотуманные задние фонари.

Фонари (фары) заднего хода (2 шт.) устанавливают на задней части автомобиля симметрично его продольной плоскости. Они имеют бесцветный рассеиватель и служат для предупреждения других участников движения о перемещении автомобиля назад. Кроме того, эти фонари освещают водителю некоторое пространство позади автомобиля (не менее 5 м). поэтому правильнее их назвать фарами заднего хода.

Стояночные огни (передние и задние) обычно располагают на передней или задней стойке кузова и конструктивно часто выполняют в одном фонаре. Их функция -- обозначать автомобиль, находящийся на стоянке, все стальные огни которого выключены. Передние стояночные огни должны быть белого цвета, задние -- красного.

Световой указатель автопоезда выполняют в виде трех фонарей с рассеивателями оранжевого цвета или в виде треугольника оранжевого цвета. Он предназначается для установки его на крыше автомобиля как опознавательный сигнал наличия у автомобиля прицепа при движении в темное время суток, во время тумана и в других случаях малой прозрачности атмосферы.

Сигнал опасного состояния автомобиля включается в том случае, когда автомобиль из-за технической неисправности или болезненного состояния водителя представляет собой опасность для других участников движения (отказ рулевого управления, неисправность тормозной системы и пр.).

Пути совершенствования сигнальных фонарей. Для наилучшего восприятия каждый из сигналов должен отличаться от других, по крайней мере, двумя признаками из следующих трех: расположением фонарей (на расстоянии не менее 10 см один от другого); цветом; яркостью светящейся поверхности (для близко расположенных фонарей соотношение яркостей должно быть не менее 5:1).

Кроме перечисленных, можно назвать еще ряд признаков. Определяющих совершенство фонарей; компактность; раздельность световых камер (при использовании общего корпуса для сигнального устройства); положение указателей поворота (как можно ближе к боковому габариту автомобиля); раздельное расположение камер габаритных огней и сигнала торможения; расстояние между габаритными огнями (как можно больше); высота расположения сигналов торможения и указателей поворотов (как можно выше).

Для повышения информативности современных систем сигнальных фонарей следует обратить внимание на рациональное (по видимости в многорядном транспортном потоке) расположение сигнальных фонарей; установление оптимального состава сигнальных приборов; совершенствование конструкции фонарей в отношении восприятия их водителями в различных дорожно-метеорологических условиях.

Существующее (низкое) расположение приборов внешней сигнализации автомобиля не вполне отвечает современным требованиям в связи со значительным увеличением плотности и интенсивности транспортных потоков. Водитель видит только сигналы соседних транспортных средств, так как световые приборы автомобилей, движущихся вдали, закрыты от него корпусами соседних транспортных средств. Это затрудняет водителю прогнозирование изменений в транспортном потоке, когда возмущения потока возникают на периферии.

Продолжается изучение целесообразности введения на автомобилях систем торможения с переменной яркостью (или меняющимися цветами, изменяющейся частотой мигания), характеризующей вид и интенсивность торможения: равномерное движение, торможение двигателем, экстренное торможение. Кроме того, исследуется целесообразность применения сигнальных фонарей с автоматической регулировкой силы света в зависимости от наружной освещенности, что позволит создать наилучшие условия для восприятия светового сигнала в различных условиях. Дебатируется вопрос о замене габаритных огней белого и красного цвета синими или зелеными огнями.

1.3 Внутренняя визуальная информативность автомобиля

К устройствам внутренней визуальной информативности относятся панель приборов и устройства, улучшающие обзорность автомобиля.

Панель приборов. Панель приборов, как средство отображения информации, в наибольшей степени определяет внутреннюю визуальную информативность автомобиля. Панель приборов состоит из различных информационных индикаторов, которые должны снабжать водителя информацией о состоянии систем и агрегатов, о течении процессов в них, о скорости движения автомобиля в форме, пригодной для восприятия. Данные устройства отображения необходимо конструировать с учетом законов, управляющих восприятием, т. е. должно обеспечиваться быстрое прочтение и безошибочное (однозначное) понимание водителем визуальной информации, которое выносится на панель приборов.

Показания контрольно-измерительных приборов и сигнализаторов приборной панели автомобиля несут достаточно разнообразную информацию, которую по важности содержания можно разделить на информацию:

1) о состоянии систем автомобиля, непосредственно обеспечивающих безопасность движения;

2) о характеристике движения автомобиля в пространстве (скорость, уменьшение критического интервала при движении в потоке);

3) об эксплуатационном состоянии систем и агрегатов;

4) прочие сведения.

Схема на рисунке 1.5 отражает наиболее распространенные виды информации, которую может получить водитель от контрольных приборов и сигнализаторов.

Рисунок 1.5 Классификация визуальной информации, передаваемой водителю с панели приборов

Основное требование к компоновке панели приборов -- сокращение времени восприятия водителем показаний приборов и сигнализаторов при условии получения информации в достаточном объеме. При проектировании приборного комплекса для рабочего места водителя следует прежде всего определить содержание и форму подачи зрительной информации с помощью средств отображения.

Освещение щитка приборов должно удовлетворять двум противоречивым требованиям. С одной стороны, необходимо обеспечить одинаковую читаемость показаний приборов и индикаторов в любое время суток, с другой -- яркость освещения шкал приборов и индикаторов не должна вызывать повышения уровня световой адаптации и ослепления водителя.

Скорость чтения показателей контрольно-измерительных приборов зависит от разрешающей способности глаза человека -- от остроты зрения. Угловых размеров и положения объекта в поле зрения, уровня освещенности и контраста между фоном и объектом, от возраста водителя и других факторов. Так, например, наибольшая острота зрения достигается при различении белого пятна на черном фоне. С уменьшением угла зрения, контрастности и яркости фона ясность восприятия объекта наблюдения снижается.

Для подсвета шкал приборов используют заливающий, флюоресцирующий и электролюминесцентный свет или индивидуальные для каждого прибора светопроводы.

Световые сигнализаторы должны быть хотя бы двухрежимными; лучше многорежимными (в зависимости от освещенности дороги). Размеры сигнализаторов следует выбирать с учетом достижения четкости различения символа, нанесенного на светофильтр сигнализатора. Цвет светофильтра имеет значение независимо от эстетических соображений. Как видно из рисунка 1.6, для сигнализаторов может быть выбран различный цвет. Видимую часть спектра составляют волны длиной 380...708 нм (1нм=10-9 м), т. е. от фиолетового до темно-красного цвета. Максимум кривой спектроальной чувствительности глаза характеризуется длиной волн около 550 мм в области зеленого цвета. Чувствительность глаза к красному цвету составляет менее 0,1 чувствительности к зеленому цвету. Это положение имеет значение для выбора мощности ламп накаливания, применяемых для сигнализаторов, в зависимости от цвета устанавливаемого светофильтра.

В настоящее время в СНГ установлено обязательное число сигнализаторов приборной панели грузовых автомобилей и рекомендации по цвету, которые могут быть распространены на автомобили всех типов:

1) мигающая контрольная лампа указателя поворота -- зеленого цвета;

2) сигнализатор включения ближнего света и габаритных огней -- зеленого цвета;

3) сигнализатор включения дальнего света -- синего цвета;

4) указатель включения стояночной тормозной системы -- красного цвета;

5) сигнализатор снижения давления в шинах прицепногоустройства -- красного цвета;

6) контрольные лампы -- красного цвета, которые должны сигнализировать о давлении в пневмоприводе тормозной системы, давлении масла в двигателе и температуре воды в системе охлаждения

Рисунок 1.6 Зависимость чувствительности глаз от длины световой волны

Обзорность автомобиля. Рассматривая систему водитель -- автомобиль -- дорога как контур управления, в котором управляющим звеном является водитель (рисунок 1.7) можно показать, что обзорность является характеристикой всей системы в целом. Она является конструкционно-информационным фильтром, через который к водителю поступает практически вся внешняя информация, необходимая для управления автомобилем.



Рисунок 1.7 Система водитель -- автомобиль -- дорога как контур управления

Под обзорностью автомобиля понимают его конструктивное свойство, определяющее объективную возможность для водителя беспрепятственно видеть путь движения и объекты, которые могут помешать безопасному движению. Она определяется в первую очередь такими факторами, как размеры окон, ширина и расположение стоек кузова, место размещения водителя относительно окон, размеры зон, очищаемых стеклоочистителями, конструкция омывателей, система обогрева и обдува стекол, а также расположением, числом и размером зеркал заднего обзора.

В качестве критериев оценки обзорности используются различные условные показатели. Зависящие в основном от способа определения обзорности; эти показатели не всегда сопоставимы. Можно выделить четыре основные группы критериев оценки обзорности (рисунок 1.8).

1. Геометрические размеры оконных проемов и очищаемых зон стекла. т. е. угловые размеры конструктивных элементов остекленения кабины, а также углы обзорности с места водителя, величина которых определяется расположением непрозрачных элементов кабины относительно основных пространственных плоскостей, проведенных через точку расположения глаз водителя.

2. Геометрические размеры «слепых» зон на горизонтальной площадке.

3. Геометрические размеры и площади «слепых» зон, когда автомобиль стоит на горизонтальной площадке (оценивается баллами).

4. Эталонный контур, в основу построения которого положена понорама, видимая водителем через переднее стекло автомобиля при движении по прямому горизонтальному участку улицы или дороги.

Рекомендуемые параметры обзорности автомобиля определяют исходя из анализа расположения различных объектов дорожной обстановки, которые необходимо видеть водителю для безопасного управления автомобилем в диапазоне скоростей 5,5...41 м/с.

При определении оптимальных углов обзорности вверх учитывается, что она должна обеспечивать водителю видимость светофоров, знаков и других дорожных сигналов, установленных над проезжей частью дороги. Минимально необходимый угол обзора вверх должен быть таким, чтобы водитель мог увидеть предупреждающий сигнал светофора на таком расстоянии от места установки, которое позволяло бы водителю принять решение и достаточно плавно остановить автомобиль.

Максимальная высота верхней кромки переднего окна, ограничивающего верхний предел обзорности, обусловливается двумя требованиями. Во-первых, водитель должен видеть светофор, подвешенный на высоте 5 м над серединой проезжей части дороги, когда автомобиль стоит у линии «Стоп» на расстоянии 12 м от светофора. Во-вторых, переднее окно не должно быть слишком высоким, так как в противном случае водитель будет страдать от избытка яркого света и тепловых лучей, что наблюдается при верхнем угле обзорности свыше 30є.

Вертикальные углы обзорности имеют критическое значение также при движении автомобиля по дороге с криволинейным профилем в вертикальной плоскости. Требование, предъявляемое к обзорности автомобиля в подобной ситуации, заключается в обеспечении достаточной для безопасной остановки дистанции видимости до внезапно появляющегося неподвижного объекта.

Оптимальные углы обзорности автомобиля в горизонтальной плоскости должны быть такими, чтобы водитель мог видеть объекты при выполнении маневров в плане (при движении автомобиля по криволинейным участкам дорог, при проезде различных перекрестков и пересечений), а также светофоры, дорожные знаки, указатели и другие объекты. Расположенные по сторонам дороги. Обзорность в плане определяется прежде всего шириной переднего окна, шириной и расположением передних боковых стоек кабины (кузова). Например, при угловом размере передней боковой стойки кабины, равном 5є, водитель не видит пешехода уже на расстоянии 6,1 м, а автомобиль средних размеров -- на расстоянии 45,8 м. Вследствие этого место для стоек и форму их поперечного сечения выбирают с учетом бинокулярности зрения человека.

1.4 Звуковая информативность автомобиля

При движении автомобиля на орган слуха водителя воздействуют разнообразные звуки, которые можно разделить на две группы: случайные звуки, отвлекающие водителя от управления автомобилем (шумы); звуки, необходимые водителю, несущие информацию об окружающей обстановке, состоянии агрегатов и механизмов автомобиля и т. п.

Основными источниками шума, отвлекающими водителя и оказывающими отрицательное влияние на его организм, являются: двигатель, трансмиссия, ходовая часть, шины, подвеска и кузов. Шум проникает внутрь автомобиля через окна, стены, пол, а также распространяется по металлическим конструкциям. Под влиянием такого шума снижается устойчивость ясного видения, ослабляется сумеречное зрение, нарушается деятельность вестибулярного аппарата и наступает преждевременная усталость. Особенно это относится к водителям большегрузных автомобилей, в кабине которых интенсивность звука достигает значительной величины и может превысить допустимый предел шума.

Кроме того, суммарный уровень шума, относящегося к первой группе и ухудшающего состояние водителя, уменьшает информативность звуковых сигналов, к которым относятся сигналы автомобилей, регулировщиков, а также источники внутренней сигнализации.

Эти сигналы становятся плохо различимыми на общем фоне, так как интенсивность их звука должна быть на 10 дБ выше уровня шума в кабине водителя. Таким образом, снижение звукового фона занимает важное место в общей проблеме повышения звуковой информативности автомобиля.

Борьба с проникновением шума в кабину ведется как с помощью конструктивных усовершенствований, так и путем тщательного подбора конструкционных материалов и применения звукопоглощающих прокладок. Важнейшее значение приобретает уплотнение педалей и рычагов управления, проходящих через пол кабины, а также звукоизоляция двигателя.

Звуковые сигнализаторы. В настоящее время нет международных документов, унифицирующих состав и характеристики (силу звука, прерывность, тембр) звуковых сигнализаторов, и на большинстве современных автомобилей они отсутствуют. Однако звуковые сигналы должны использоваться как для передачи водителю простейшей информации, так и в качестве предупредительных сигналов в том случае, если необходимо непроизвольное (принудительное) привлечение мания водителя. В особо опасных случаях должно быть предусмотрено дублирование аварийного светового сигнала прерывистым звуковым. К таким сигналам можно отнести сигналы о недостаточном уровне жидкости в тормозной системе и давлении воздуха в шинах, а также о давлении в пневмоприводе тормозной системы.

Кроме того, звуковой сигнализатор (со световым дублированием на щитке приборов) можно использовать в радиолокационных системах, определяющих дистанцию между двумя автомобилями.

Применение звуковых сигнализаторов позволяет разгрузить зрительный анализатор водителя, что приобретает особое значение по мере увеличения числа приборов внутренней визуальной информативности автомобиля и увеличения интенсивности, плотности и рядности движения.

2. Организация рабочего места водителя

2.1 Общая характеристика

Рабочее место водителя характеризуется размерами кабины, удобством доступа к органам управления, положением сиденья, расположением по отношению к нему органов управления и эргономическими параметрами среды в кабине (шум, вибрация, микроклимат, загрязнение воздуха токсическими веществами) [19,20].

Рациональная организация рабочего места имеет большое значение для безопасности движения, повышения производительности труда и сохранения здоровья водителя. Она заключается в оснащении, оборудовании и планировке рабочего места в соответствии с психофизиологическими и антропологическими характеристиками человека, вследствие этого рабочее место водителя может быть в различной степени удобным для управления автомобилем и по-разному влиять на работоспособность и утомляемость водителя и точность управления автомобилем.

В современных автомобилях применяется много устройств, улучшающих условия работы водителя. Исследователи-эксплуатационники и конструкторы продолжают изыскания по совершенствованию рабочего места водителя, в том числе по совершенствованию требований к параметрам рабочего места водителя.

Эксплуатационное свойство, характеризующее рабочее место водителя (пассажира) автомобиля, называют обитаемостью или комфортностью автомобиля. Под обитаемостью понимают приспособленность рабочего места водителя (пассажира) к психофизиологическим и антропометрическим особенностям человека. Обитаемость относится к одному из свойств, характеризующих эксплуатационное качество автомобиля - его безопасность.

Обитаемость автомобиля оценивается параметрами, которые могут быть сгруппированы следующим образом: параметры, характеризующее сиденье; параметры, характеризующие органы управления; параметры, характеризующие физико-химические условия рабочего места.

2.2 Сиденье

Сиденье состоит из остова, подушки, спинки и амортизирующего устройства. Эти основные узлы могут быть изготовлены как отдельно, так и совместно.

Остов сиденья представляет собой жесткий каркас, прикрепленный к полу кабины, на котором устанавливаются подушка и спинка. На остове расположены различные регулировочные и стопорные устройства, обеспечивающие удобную посадку водителя и регулирование положения сиденья относительно органов управления.

Конструкция сиденья. Подушка и спинка сиденья состоят из каркаса, упругого элемента, набивки и обивки. Конструкция спинки обычно проще, чем конструкция подушки, так как на нее действуют меньшие нагрузки. Толщину спинки стремятся сделать как можно меньше, чтобы не сокращать полезную площадь кабины. Спинки сидений многих автомобилей выполняют откидными.

Посадка водителя считается удобной, если части его тела образуют углы, исключающие излишнее мышечное напряжение, благоприятствующие выполнению движений и обеспечивающие возможность управлять автомобилем с минимальной затратой физической энергии. При этом части тела человека должны находиться под оптимальными углами одна к другой (рисунок 2.1), что определяется конструкцией и взаиморасположением элементов сиденья.

Посадка в зависимости от положения сиденья и органов управления в кабине предопределяет величину мышечного усилия водителя. Для уменьшения его утомления посадка должна быть такой, чтобы спина была выпрямлена, а не откинута назад и не согнута вперед. Это достигается при положении спинки сиденья, близком к вертикальному, с небольшим отклонением назад.

При такой посадке центр тяжести корпуса водителя и точка вращения тазобедренного сустава располагаются на одной вертикали, вследствие чего водитель не тратит мускульных усилий для сохранения равновесия.

Правильная посадка водителя зависит также от расположения органов управления по отношению к сиденью. Ноги водителя должны легко доставать до педалей, а руки, лежащие на рулевом колесе, быть слегка согнуты в локтях, что позволяет ему сидеть естественно, не испытывая утомления при длительной поездке; и затрачивая минимальные усилия при воздействии на рулевое колесо, педали и рычаги управления.

Если сиденье водителя расположено далеко от педалей, то он должен подтягиваться к ним, что вызывает напряжение мышц. При очень высоком сиденье водитель горбится и наклоняет голову, это вызывает быстрое утомление мышц плечевого пояса, сжатие органов брюшной полости и легких, затруднение дыхания и утомление глаз. Если сиденье выдвинуто вперёд, водителю приходится сгибать ноги, что затрудняет управление, как педалями, так и рулевым колесом. При низкой посадке водитель, чтобы следить за дорогой, вынужден поднимать подбородок, напрягать мышцы шеи и спины.

Конфигурация сиденья должна учитывать особенности анатомического строения спины человека - естественный S-образный изгиб позвоночника, сохраняющийся в положении стоя и изменяющийся в положении сидя, особенно при прямой посадке. Оптимальное положение поясничного изгиба обеспечивается при некотором увеличении наклона спины назад и наличии опоры в области поясницы. Центральная точка опоры туловища в положении сидя должна, приходится на область между вторым и четвертым позвонками.



Рисунок 2.1 Оптимальные углы между звеньями манекена, имитирующего водителя:

1 -- 15...25є; 2 -- 85...100є; 3 -- 95...120є; 4 -- 65...95є; 5 -- 15...35є; 6 -- 80...110є; 7 -- 170...190є

Давление на сиденье зависит от площади и жесткости опорной поверхности и от углов наклона подушки и спинки. Упругие подушка и спинка сиденья позволяют снизить удельную нагрузку на тело водителя от его собственного веса. Таз водителя должен иметь некоторую свободу перемещения для смены положения и не быть сдавленным, чтобы часть веса тела не передавалась на суставы берцовых костей, что вынуждает их «скатываться» внутрь сиденья. Подушка сиденья должна быть упругой, давление на поверхность сиденья не должно распределяться равномерно. Для снижения давления опорную поверхность выполняют рельефной, соответствующей форме тела водителя.

Характер давления на сиденье определяют простым способом -- по отпечаткам на специальной химически обработанной бумаге.

Удобство посадки и управления автомобилем. Удобство посадки и управляющих движений водителя в значительной степени зависит от расстояния между сиденьем и органами управления, измеряемого от поверхности деформированного сиденья. Это расстояние определяет усилия, которые водитель должен прилагать к рулевому колесу, рычагам и педалям. Так как размеры частей тела у разных людей колеблются в широких пределах, подушку и спинку сиденья делают регулируемыми как по высоте, так и в продольном направлении.

Удобство посадки и управления автомобилем определяется планировочными размерами кабины, габаритными и посадочными размерами сиденья, а также физико-механическими характеристиками его элементов. К планировочным, габаритным и посадочным размерам относятся размеры, определяющие пространственное положение сиденья относительно органов управления, длина, ширина и глубина подушки, высота спинки, угол ее наклона, высота и наклон подушки по отношению к полу кабины. От ширины подушки зависит некоторая свобода смены положения частей тела; от ее глубины - свобода движения коленного сустава; от высоты подушки над уровнем пола, - положение глаз относительно окон и зеркал, а также свободный вход в кабину и выход из нее; от наклона подушки - уверенная посадка водителя, исключающая сползание его с сиденья; от высоты спинки - достаточная опора туловища и свобода движения плечевого сустава; от опоры для головы - предохранение шейных позвонков от травм; от наклона спинки - расположение на одной вертикали центра тяжести корпуса тела и точки вращения тазобедренного сустава, что снижает утомляемость мышц водителя, а также сокращает длину кабины. Значения перечисленных параметров приведены в таблице 2.1.