Характеристики сенсомоторной деятельности водителя

Лекция №13.

Copyright ©2006 Davydov А.V.

5. Инженерно–психологическое проектирование рабочего места.

Моторная деятельность представляет собой комплекс операций, действий и движений, осуществляемых в процессе решения той или иной задачи. Основными характеристиками (биомеханическими компонентами) моторики человека, обеспечивающими его надёжность в процессе управления, являются, как отмечалось в п. 4.2 скоростные, силовые и точностные. Рассмотрим их более подробно.

Точность и скорость движений определяются как механическими свойствами двигательного аппарата, так и механизмами регуляции движений.

Рука человека состоит из нескольких последовательно соединённых кинематических пар, где наибольшую свободу движений имеет последнее концевое звено – кисть и пальцы. Мышечная и суставная чувствительность обеспечивает все основные качества движений: скорость, силу, точность, амплитуду и т.д. Двигательные (или кинестетические) ощущения наряду с тактильными (ощущениями прикосновения), выступая в виде сигналов обратной связи, играют существенную роль в построении движений, обеспечивая их регулирование и корректировку. Реакции на сигналы разделяют на простые и сложные.

Простая сенсомоторная реакция – очень быстрый ответ заранее известным простым движением на заранее известный сигнал, например быстрое нажатие на педаль тормоза при появлении красного сигнала светофора, если водитель, ожидая сигнала, подготовился к торможению. Время простой реакции на звуковой сигнал составляет 140 – 160 мс; на световой сигнал в центральной части сетчатки 160 – 180 мс, а в периферической части сетчатки 180 –220 мс.

Сложная сенсомоторная реакция (реакция выбора) имеет место при предъявлении нескольких сигналов, на каждый из которых нужно ответить определённым действием. Иногда на один и тот же сигнал следует отвечать различными действиями. Так, например, при появлении на дороге пешехода водитель, в зависимости от скорости автомобиля, расстояния до пешехода и других факторов, может нажать на педаль тормоза, снизить скорость, совершить объезд с увеличением скорости или сочетать некоторые из перечисленных действий.

Результаты исследования сложных реакций показали, что их время значительно превышает время простой реакции и прямо пропорционально количеству информации, приходящейся на сигнал. Кроме количества сигналов на скорость ответных реакций существенно влияет совместимость между требуемым ответным движением на сигнал и тем движением, которое является привычным, естественным для человека. Чем более совместимы требуемые и привычные движения, тем меньше время реакции.

Скорость и точность движений существенно зависят от вида и направления движений, что находит отражение в следующих основных закономерностях:

1. Диапазон скоростей движения руки очень широк – от 0.01 (движение пальца при тонкой регулировке) до 8000 см/с (движение кисти спортсмена при метании копья). Большинство производственных операций с органами управления выполняются со скоростями от 5 до 800 см/с. Максимально допустимая частота движений при этом составляет: для руки (сгибание и разгибание в локте) – 80 раз в минуту; для ноги 45 раз в минуту; для пальца и ладони 6 и 3 раза в секунду соответственно. При конструировании органов управления в качестве расчётных используют значения, составляющие 40 – 50 % от указанных выше.

2. Движение рук в горизонтальной плоскости осуществляется быстрее, чем в вертикальной. Поэтому на сложных пультах все основные органы управления должны располагаться, определяя оператору движение рук в горизонтальной плоскости.

3. Движение "от себя", точнее чем "к себе", хотя последнее совершаются быстрее. Поэтому там, где требуется быстрая реакция, следует использовать движение "к себе". В вертикальной плоскости скорость движения больше "сверху вниз", чем "снизу вверх". Для правой руки скорость движений выше "слева – направо", а для левой – "справа – налево".

4. Вращательные движения примерно в 1.6 раза быстрее поступательных. Движения ограниченные фиксаторами быстрее движений, ограниченных по глазомеру.

5. Наибольшая точность движений достигается в зоне, расположенной на расстоянии от 350 до 500 мм от оси, проходящей через плечевые антропометрические точки, при амплитуде движений руки в локтевом суставе 50⁰ в горизонтальной плоскости и 30⁰ в вертикальной.

Знание силы, с которой человек может производить экономные с точки зрения энергетических затрат движения при работе с органами управления, необходимо для определения оптимального сопротивления. Как отмечалось (п.р. 4.2), сопротивление, форму и размеры органов управления необходимо рассчитывать с учётом обеспечения тактильно–кинестетической сигнализации руки (то есть сигналов обратной связи о результатах действий). Рекомендуемое усилие для органов управления, приводимых в движение всей рукой (типа рычага) должно быть не более 6 – 6.5 кг при частом их использовании и 2 – 4.5 – при постоянном.

Правильный выбор рассмотренных основных моторных характеристик с учётом биомеханических возможностей двигательного аппарата человека – необходимое условие конструирования удобных для работы операторов пультов управления и, в частности, рабочего места водителя. От того, насколько рационально рабочее место спроектировано зависит надёжность и работоспособность водителя. Указанные задачи являются предметом исследования технической дисциплины, называемой эргономикой.