Эргономика наземных средств транспорта и среды движения

Вопрос, эффективен ли современный автомобиль в эргономическом отношении, связан с тем, что пробле­ма безопасности на дорогах приобретает характер наци­онального бедствия во многих странах. По количеству жертв дорожно-транспортные происшествия часто срав­нивают с войной или эпидемией. Анализ ошибочных действий водителей позволил установить, что имеется целый ряд нерешенных эргономических проблем в кон­струкции системы управления автомобилем. Эргономис­тами выполнено и проводится большое число исследова­ний и разработок сидений, ножных и ручных органов управления и контрольно-измерительных приборов, их размещения в кабинах различных моделей легковых, грузовых и специальных автомобилей, автобусов.

Сложившиеся в прошлом представления об автомо­билях и их вождении претерпели существенные измене­ния. Тенденции таких изменений приобретают зримые черты в дизайнерских концептуальных разработках (кон-цепткарах) автомобилей будущего, идеи которых, в том числе и эргономические, воплощаются в практике про­ектирования. Одна из них — концептуальная модель четырехместного комфортабельного автомобиля бу­дущего "Понтиакт-пурсют", многие идеи которой как бы витали в воздухе, была разработана в 1986 г. для амери­канской компании "Дженерал Моторс" (рис. 6-10, 6-11). Сегодня подобные решения можно обнаружить в кон­струкциях многих автомобилей. Центральная идея про­ектирования интерьера этой модели — обеспечение удобства управления автомобилем. Мягкие линии цент­ральной консоли и толстой обивки дверей, которые слу­жат также подлокотниками, обособляют, индивидуализи­руют место водителя и каждого из пассажиров, форма кресел, облегающих плечи и спину, создает особую атмо­сферу уюта. Каждое сиденье снабжено ремнями безопас­ности, прикрепленными непосредственно к креслу. Для удобства доступа пассажиров к задним сиденьям спинка правого переднего кресла может быть развернута к цент­ральной консоли. Заднее правое сиденье трансформирует­ся в безопасное детское сиденье со своей системой предо­хранительных ремней. В подголовники передних сидений вмонтированы телевизоры для сидящих сзади пассажиров. Автомобиль снабжен электронной системой рулево­го управления. Рулевое колесо выполнено в виде само­летного штурвала и не заслоняет электронную прибор­ную панель. Через датчики поступает информация о скорости, угле поворота управляемых колес к электрон­ному модулю управления, который устанавливает необ­ходимый угол, направление и время поворота колес и посылает команды блокам рулевого механизма. На шту­рвале большинство органов управления (переключатели фар и стеклоочистителей, кнопки набора телефона и радионастройки, управление воздухообогревателем и кондиционером и система электронной навигации) удоб­но расположено вокруг больших пальцев, благодаря чему можно управлять машиной, не отрывая рук от штурвала. В автомобиле легко изменить левое положение руля на правое.

Применение бортового компьютера коренным обра­зом меняет устройство щитка приборов информации водителя. Приборный щиток модели включает в себя три дисплея и голографическую индикаторную панель. На центральном дисплее высвечиваются показания тахомет­ра, календарные знаки. Он же служит экраном для нави­гационной и сервисной систем (информация о заправоч­ных станциях, гостиницах и др.). Два других дисплея, помимо индикации оперативной управляющей информа­ции, выполняют функции зеркал заднего обзора.

Подобные автомобили существенно облегчают уп­равление и обслуживание и одновременно требуют при­способления новой технологии управления и обслужива-

ния ко всем возможным обладателям таких машин [50]. Кроме новых систем управления, в целом ряде моделей имеются специальные системы регулирования положе­ния сиденья (по крайней мере, семь положений) и мик­роклимата, дистанционного контроля функционирования технических систем и диагностики [51].

В целом ряде стран проводятся исследования и осу­ществляются разработки безопасных автомобилей. Так, по заказу американской федеральной службы безопас­ности движения на скоростных автодорогах студентами дизайнерского вуза "Арт Сентр Колидж" (Art Centre Colledge) разработан проект легкового автомобиля повы­шенной безопасности [52]. Главным пунктом техническо­го задания было максимальное снижение травматизма водителей и пассажиров и повреждений автомобиля при авариях. Тремя авторскими кол­лективами представлены три ва­рианта решения. Аналогом третьего варианта явился дву-дверный автомобиль с кузовом типа "седан". Двигатель располо­жен сзади, поскольку это, как по­казывает статистика, более без­опасно в аварийных ситуациях. В машине применен объемный кар­кас с внешними панелями из уре-тана, выполненными методом литья под давлением. Механизм рулевого управления решен без рулевой колонки, а руль соединен с колесами с помощью тросов и находится в непосредственной близости от приборной доски. Сиденье водителя расположено выше по сравнению с передним сиденьем пассажира, что улучша­ет обзор и способствует безопас­ности вождения. Сиденья имеют поясные ремни безопасности, объединенные с воздушной по­душкой. Механизм рулевого управления и приборная доска смонтированы на специальной амортизационной шине, которая проходит по всему внутреннему перимет­ру салона, со всех сторон предохраняя пассажиров от ударов при столкновениях. Корпус машины активно скруглен, что заметно повышает ее маневренность в потоке машин (рис. 6-12).

Рассмотрение эргономических достоинств легковых автомобилей разных фирм представляет специальную задач}'. Поэтому ограничимся двумя примерами и одной общей характеристикой, которые приводятся только для того, чтобы можно было представить характер задач, решаемых эргономистами при участии в проектировании таких объектов.

Тщательной эргономической проработкой отличают­ся легковые автомобили шведской фирмы "Волво", в которых максимум удобств и комфорта для водителей и пассажиров, включая детей разного возраста (рис. 6-13).

Создание удобного и по возможности большого са­лона для размещения пассажиров (членов семьи) и бага­жа в маленьком автомобиле представляет достаточно сложную задачу, особенно если иметь в виду, что машина должна быть дешевой и потреблять минимум бензина. Успешно справились с такой задачей английские специ­алисты при создании автомобилей серии "мини". В пер­вых моделях 60-х годов для достижения указанной цели использовались буквально все возможности, вплоть до того, что двери изнутри были сделаны полыми (учтены мягкие климатические условия Великобритании). Даже некоторые конструктивные элементы машины, в част­ности ребра жесткости, были вынесены на поверхность кузова! В 80-е годы автомобилю "Остин Мини Метро" присуждена премия английского Совета по дизайну за эффективное использование внутреннего пространства (рис. 6-14).

В японском автомобилестроении с участием дизай­неров и эргономистов создаются машины как для массо­вого потребителя, так и для дифференцированных потре­бительских групп: молодежи, инвалидов, лиц пожилого возраста, любителей автомобильных поездок с целью проведения отдыха, досуга и т.д.

Новые междугородные и городские автобусы про-мышленно развитых стран разительно отличаются от своих предшественников уровнем комфортабельности и удобств, создаваемых для пассажиров, включая инвали­дов, водителей и тех, кто обслуживает машины после трудового дня. Этим требованиям отвечает, например, конструкция автобуса "Волво В10" 1994 г. Первое, что выгодно отличает его от прежних моделей, — это отсут­ствие ступенек, резко повысившее удобство входа в салон и выхода из него, в том числе для пассажиров с детскими колясками и инвалидов. Высота пола от асфаль­та в разъеме передних и средних дверей составляет лишь 320 мм. Однако возможность бокового крена всего авто­буса уменьшает эту величину до 210 мм. Подвеска обес­печивает временный подъем кузова автобуса для проезда по участку дороги с плохим покрытием. У автобуса про­сторный кузов и широкие двери. Уровень внешнего шума 80 дБ(А), который за дополнительную плату может быть снижен до 77 дБ(А). Рабочее место водителя проработано особенно тщательно и в полной мере отвечает требова­ниям эргономики [53].

Шведские эргономисты совместно с дизайнерами разработали модульную секцию фургона автомобиля скорой помощи и носилки оригинальной конструкции специально для него. Проектирование велось в тесном сотрудничестве с персоналом службы скорой помощи, профсоюзом рабочих коммунальных предприятий, вра­чами, органами областного самоуправления, фирмой-производителем. Универсальная секция фургона, которая может быть установлена на шасси любого грузового автомобиля, представляет собой бокс серийного произ­водства со всем необходимым оборудованием. В боксе созданы условия для свободного перемещения персонала и обеспечивается удобство его работы в пути. Новая конструкция носилок, отличающихся от других значи­тельно меньшей массой, обеспечивает большие удобства как для пациента, так и для медицинского персонала. Их можно установить в удобном для пациента положении — наподобие больничной кровати. Плавная регулировка наклона спины и сгиба коленей осуществляется при помощи гидравлических подвесок. В сложенном виде носилки помещаются в обычном лифте, рассчитанном на четырех человек. Для сокращения физических нагрузок медперсонала носилки снабжены роликами, а для удоб­ства переноски, в том числе по лестнице, — специальны­ми наплечниками, применение которых позволяет высво­бодить руки несущего.

Возрастающее внимание уделяется безопасности движения грузовых автомобилей, автопоездов. В со­ответствии с подсчетами, проведенными в начале 80-х годов Советом по безопасности движения США, на 1.6 млн. км пробега автопоезда приходилось 13.95 аварий. Одной из причин аварий является физическое и психо-

физиологическое перенапряжение водителей, вызванное нарушениями режима рабочего дня. Примерно 41—54% аварий совершаются уставшими водителями. Другая при­чина — отсутствие удобств в кабине. Особенно характер­но это для машин с компоновкой кабины над двигателем. В погоне за увеличением полезной площади при жестком ограничении длины автомашины многие компании стре­мятся к уменьшению длины кабины. В результате води­тель лишается необходимой свободы действий при рабо­те: колени упираются в приборный щиток, руль — в живот, возникают помехи при включении педали сцепления и т.д., что в критических ситуациях может мешать выполнению маневра [54]. Эргономические исследова­ния и дизайнерские разработки позволили английской фирме "Эйлсэ Траке Лтд" ("Ailsa Trucks Ltd"), дочернему предприятию фирмы "Волво" (Швеция) создать модель грузового автомобиля для дальних перевозок с повышен­ной комфортностью. В интерьер кабины встроен блок, включаю­щий газовую двухкомфорочную плиту, холодильник, мойку и от­кидной столик (см. рис. 4-10). В комплект входит сборная порта­тивная душевая установка. Специ­альным обогревателем и кондици­онером в кабине поддерживается необходимый микроклимат. Пред­усмотрены лампы для чтения, ра­диоприемник и кассетный магни­тофон. Проводятся исследования вибрации в кабине грузовых авто­мобилей и разработки подрессо­ренных сидений с целью ее сни­жения (рис. 6-15, 6-16, 6-17).

Сравнивались представления водителей о высоте их машин с грузом и реальные параметры грузовиков. Хотя 95% водителей заявили, что знают высоту своей машины с грузом, оказалось, что из 497 опрошенных 260 водите­лей не имеют о ней точного представления. Кроме того, зафиксированы аварийные ситуации при проездах под низким мостом. Самой популярной у водителей оказалась инфракрасная система предупреждения, сигнализирую­щая о том, что высота машины превышает ту, которая допускается при проезде под мостом, 68% водителей считают эту систему лучшим средством предупреждения

аварий. Менее популярными оказались другие системы сигнализации — гудки, схематические и другие обо­значения на дорогах и т.д. [55].

Большое число аварий на автомобильных дорогах вызвано мотоциклами и мопедами. Исследования показа­ли, что мотоциклы чаще, чем легковые автомобили и грузовики, оказываются жер­твами несчастных случаев. Эф­фективным путем снижения до­рожных аварий мотоциклов яв­ляется повышение их видимости для водителей автомашин. С этой целью осуществлены ис­следования, в ходе которых со­ставлен обзор статистических данных о несчастных случаях с мотоциклами, разработаны средства обеспечения их види­мости, проведена оценка этих средств в полевых условиях. Ре­зультаты показали, что види­мость мотоциклов в дневное время наиболее эффективно до­стигается при использовании флуоресцирующей одежды, а также постоянных или модули­рующих сигнальных огней, а в ночное время — одежды, отра­жающей свет фар и сигнальных огней.

Эргономисты принимают учас­тие в разработке мотоциклов по­вышенной безопасности, в которых вводятся следующие усовершенство­вания: откидная стойка, препятст­вующая опрокидыванию на стоянке; алюминиевая ячеистая обшивка между водителем и внутренней сто­роной рамы и обтекателем; сиденье и ограничитель, который движется вперед вместе с водителем при лобо­вом столкновении; амортизатор удара в 60 000 Н (6 т), прикреплен­ный к раме и связанный кабелем с сиденьем и ограничителем; пружина, которая отбрасывает сиденье и огра­ничитель в исходное положение после удара; обитый складной руль и др.

Во многих странах эргономисты совместно с дизайнерами разрабаты­вают защитные шлемы для мото­циклистов (рис. 6-18). В одном из них надувная прокладка обеспечива­ет плотное прилегание шлема к голо­ве и повышает амортизацию при ударе. Подкачка воздуха в прокладку с помощью миниатюрного ручного насоса позволяет подгонять шлем по

размеру головы. При выпускании воздуха шлем легко снимается. Большой массив исследований связан с решением задач проектирования новых и модернизации авто­мобильных дорог. Среда шоссейных дорог исследуется и проектируется исходя из возможностей и ограничений

водителей. Много работ посвящено изучению условий восприятия дороги.

В ряде исследований изучены различные виды до­рожных происшествий и выявлены относительные изме­нения в их частоте в зависимости от уровня освещеннос­ти улиц. Изучалась видимость светоотражающих дорож­ных столбов ночью в сухую и дождливую погоду при двух условиях освещения: только фарами дальнего света и только фарами ближнего света при включенных фарах ближнего света встречного автомобиля. Испытывалось шесть типов дорожных столбов белого и зеленого цвета. Специально изучалась реакция водителей на неожидан­ные световые сигналы о необходимости торможения при езде в горах.

Американскими учеными изучалось сканирование глазом предупреждающих знаков на шоссе в сельской местности. Получены следующие результаты: 1) водите­ли практически смотрят на каждый знак; 2) водители смотрят на знак в среднем 2.3 раза; 3) в среднем водитель впервые смотрит на знак на расстоянии 137 м (днем и ночью) или примерно за 7 с движения до знака; 4) рас­стояние, на котором водитель впервые замечает знак, немного больше в ночное время, чем в дневное (93 и 65% соответственно); 5) длительность фиксации взгляда на знаке в ночное время значительно больше, чем в дневное (0.75 и 0.45 с соответственно); 6) разные типы дорожных знаков и их размещение влияют на движение глаз води­теля [56].

Современные системы управления движением транспорта, которые становятся все более сложными и интеллектуальными и в которых водители предстают не столько операторами, сколько конечными пользователя­ми, предъявляют новые и возросшие требования к раз­витию соответствующих направлений микро- и макроэр­гономики [56а]. В середине 80-х гг. для столицы Норвегии г.Осло была разработана комплексная программа со­вершенствования всей системы наземного общест­венного транспорта и метро. Осуществлены дизай­нерские и эргономические разработки: средств транс­порта, уличного оборудования, информационного табло, маршрутных карт, проездных билетов, системы визуаль­ных коммуникаций и общее цветографическое решение городского транспорта.

Проект вагона (3.2 х 21.5 м), разработанный в 70-е годы для метрополитена в Хельсинки, отвечает требо­ваниям эргономики. Вагон, снабженный пневматической системой подвески и автоматическими системами конди­ционирования воздуха и управления, рассчитан на ско­рость 80 км/ч. В соответствии с эргономическими требо­ваниями спроектированы внутренняя планировка вагона, размеры дверей, разработана конструкция и размещение ручек и сидений.

Современный локомотив, как и другие транспорт­ные средства, относится к классу динамических систем, а работа машиниста включает процесс вождения и кон­троль за работой энергосистемы. Объектом исследований являются информационные устройства и их размещение в кабине машиниста, пульты управления и органы управ­ления, рабочая среда кабины. Эргономические разработ­ки позволяют находить конструктивные решения локо­мотивов, обеспечивающие удобное, простое, быстрое вы­полнение работ по его техническому обслуживанию и ремонту.

В Швеции проведен эргономический анализ кабин локомотивов. С этой целью организован опрос 150 ма­шинистов и осуществлены их антропометрические изме­рения, изучались также их жалобы, связанные с болевы­ми ощущениями. Сравнивались антропометрические данные машинистов, которые жаловались на болевые

ощущения, и машинистов, их не испытывавших. Выяви­лось несоответствие размеров кабин (рассчитаны на опе­раторов высокого роста) антропометрическим данным большинства машинистов. Проектные предложения по оптимизации условий труда машинистов касались: изме­нения размеров оборудования рабочего места, обеспече­ния возможности регулирования высоты пульта и кресла, обеспечения оптимального пространства для ног и др. Аналогичная работа выполнялась эргономистами других стран.

Кабины многих грузовых дизелей-электровозов Британских железных дорог отличаются тщательной эргономической и дизайнерской проработкой. Машинис­ты тяжелых, сложных в управлении систем нуждаются в особой заботе, поскольку дискомфорт способен свести на нет эффективность любых технических новшеств.

Эргономическая служба Управления национальных железных дорог Нидерландов проводила работы в следу­ющих основных направлениях: эргономический анализ и организация рабочих мест (машинистов, инженеров, об­служивающего персонала и др.); повышение уровня ком­форта пассажиров в вагонах поездов; разработка требо­ваний к оборудованию вокзальных помещений, перро­нов, а также к визуальным коммуникациям.

Анкетный опрос пассажиров, проведенный специа­листами Общества железных дорог Франции, выявил следующие требования пассажиров к подвижному соста­ву: приближение интерьера вагонов к условиям привы­чной жилой среды; обеспечение возможности чтения, дискуссий и других занятий; создание индивидуального комфорта, условий для полноценного отдыха, отвлечения от повседневных забот: в одних случаях уединения, в других, наоборот, свободного общения с попутчиками. Проектировщики пассажирских вагонов для француз­ских поездов-экспрессов "Корай" стремились по воз­можности учесть эти требования. Нижняя ступенька входа в вагон расположена на уровне перрона. Адя того чтобы войти в салон, достаточно открыть нажимом двух пальцев стеклянную дверь. Шарниры, на которых она подвешена, позволяют открывать ее как внутрь, так и наружу. В салоне, по обе стороны вагона, расположены два ряда спаренных кресел. Ручной багаж ставится на полки с высокими бортами над креслами, а чемоданы — в багажные отсеки, предусмотренные в конце вагона. Пассажирские кресла напоминают раковину и снабжены подголовниками. Перед каждым пассажиром — откид­ной столик с индивидуальным освещением, не мешаю­щим соседям. Пепельницы скрыты в подлокотниках. В вагоне имеется кондиционер. Нажатием специальной кнопки можно изменять температуру в диапазоне ±3 градуса. Лампы дневного света, расположенные по обе

стороны салона, обеспечивают освещенность, необходи­мую для чтения.

Монорельсовый транспорт, который разрабатывает­ся соответственно трем типам направляющих — эстака­да, монорельс и желоб, многие специалисты считают одним из наиболее перспективных. Обеспечивая высо­кую скорость движения, удобство и безопасность эксплу­атации, этот вид транспорта представляет широкое поле деятельности для эргономистов и дизайнеров.