УСТАНОВКА ДЛЯ ОЦЕНКИ ВРЕМЕНИ РЕАКЦИИ ВОДИТЕЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА НА ОПАСНЫЕ СИТУАЦИИ

Полезная модель относится к техническим средствам обучения вождению транспортных средств и предназначена для оценки времени реакции водителя транспортного средства на опасные ситуации.
Известен тренажер для обучения водителя автомобиля, содержащий рабочее место водителя с акустической системой и с аналоговыми органами управления, состоящими из педалей и руля, и дискретными органами управления, механически связанными соответственно с датчиками положения педалей и датчиком руля и дискретными датчиками их положения, модуль имитации шума двигателя, группа выходов которого соединена с группой входов формирователя звуковых сигналов, группа выходов которого соединена с группой входов акустической системы, блок имитации визуальной обстановки, первая группа входов которого соединена с первой группой выходов модуля моделирования движения машины, вторая группа выходов которого соединена с группой входов имитатора шума двигателя, а первая группа выходов блока имитации визуальной обстановки соединена с группой входов устройства отображения визуальной информации, отличающийся тем, что он дополнительно содержит привод руля, устройство согласования, модуль калибровки и модуль управления программой, первая и вторая группы выходов которого соответственно соединены с первой группой входов модуля калибровки и со второй группой блока имитации визуальной обстановки, третья группа входов которого соединена с первой группой выходов модуля калибровки, вторая группа выходов которого соединена с первой группой входов модуля моделирования движения машины, вторая группа входов которого соединена с первой группой выходов устройства согласования, вторая группа выходов которого соединена с группой входов привода руля, механически связанного с рулем автомобиля, выходы датчиков педалей и руля соединены с группой аналоговых входов устройства согласования, цифровая группа входов последнего соединена с выходами дискретных датчиков, а третья группа выходов устройства согласования соединена со второй группой входов модуля калибровки, вторая группа выходов блока имитации визуальной обстановки соединена с третьей группой входов модуля моделирования машины, третья группа выходов которого соединена с группой программных входов устройства согласования. Инструктор включает тренажер, проводит тестирование работы датчиков органов управления и заносит данные обучаемых. Обучаемый водитель, находящийся на рабочем месте, наблюдает на устройстве отображения визуальной информации изображение дороги на местности и воздействует на органы управления тренажера [1].
Известно устройство для обучения вождению автомобиля, содержащее установленный на неподвижной опоре автомобиль и имитатор фона дорог и перекрестков, состоящий из кинопроекционного аппарата и экрана и выполненный с возможностью демонстрации перед автомобилем определенными дозами времени разных дорог и перекрестков в сложных дорожно-транспортных ситуациях, разных климатических зонах, разных погодных условиях и разные периоды времени, отличающееся тем, что в него введены шаговый искатель, орган звуковой сигнализации нарушений правил дорожного движения и световое табло с сигнальными шкалами, на которых выполнены надписи запрещенных и рекомендованных маневров автомобиля, и лампами, предназначенными для освещения сигнальных шкал, при этом шаговый искатель связан электрическими цепями с сигналом поворота и стоп-сигналом автомобиля, с микропереключателями, взаимодействующими с жестко закрепленным на рулевом колесе зацепом, педалями сцепления, газа и тормоза, а также с упомянутым органом звуковой сигнализации и лампами светового табло с возможностью передачи на него информации о реакции обучаемого и намерении его к изменению движения автомобиля. Преподаватель на кинопроекционном экране при помощи кинопроекционного аппарата перед автомобилем демонстрирует изображения разных дорог или перекрестков с различными ситуациями, при помощи микрофона дает указания курсанту, ставит цели и задачи курсанту и дает оценку качества запоминания правил, навыков и мастерства вождения, точности и скорости принимаемых решений [2].
Недостатком известных тренажера и устройства для обучения вождению автомобиля является отсутствие оценки времени реакции водителя транспортного средства на опасные ситуации.
Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой установке является установка для измерения времени реакции водителя транспортного средства на опасные ситуации, содержащая автотренажер с сиденьем, рулевым колесом, рычагом переключения передач, педалью тормоза, оснащенной концевым выключателем, педалью подачи топлива, оснащенной концевым переключателем, блоком питания центрального процессорного блока и акустической колонкой, видеомонитор и центральный процессорный блок; первые входы центрального процессорного блока соединены с выходами блока питания центрального процессорного блока, второй вход - с выходом концевого выключателя педали тормоза, первый выход - с входом последнего, вторые выходы - с входами видеомонитора, входы концевого переключателя педали подачи топлива соединены с выходами видеомонитора, выходы - с входами акустической колонки. В момент появления на экране видеомонитора опасной дорожной ситуации начинается отсчет времени реакции водителя, водитель нажимает на педаль тормоза автотренажера, при прикосновении ноги водителя к педали тормоза отсчет времени прекращается. В качестве видеомонитора используется LCD телевизор со встроенным видеоплеером, который дает возможность воспроизводить с DVD диска тестовую видеопрограмму. Видеомонитор совместно с центральным процессорным блоком установлены на верхней полке основания автотренажера, последний может быть вынесен за пределы видимости испытуемого водителя. В нише для ног установлены акустическая колонка и блок питания центрального процессорного блока [3].
Недостатком установки является отсутствие оценки времени реакции водителя транспортного средства на опасные ситуации, учитывающей результат экстренного торможения, заключающийся в отсутствии или наличии столкновения транспортного средства с объектом опасной ситуации или наезда на него.
Технический результат заявляемой установки заключается в получении оценки времени реакции водителя транспортного средства на опасные ситуации, учитывающей результат экстренного торможения, заключающийся в отсутствии или наличии столкновения транспортного средства с объектом опасной ситуации или наезда на него.
Технический результат достигается тем, что установка для оценки времени реакции водителя транспортного средства на опасные ситуации содержит автотренажер с сиденьем, рулевым колесом, рычагом переключения передач, педалью тормоза, оснащенной концевым выключателем, педалью подачи топлива, акустической колонкой; центральный процессорный блок, блок питания центрального процессорного блока, видеомонитор; первые входы центрального процессорного блока соединены с выходами блока питания центрального процессорного блока, второй вход - с выходом концевого выключателя педали тормоза, первый выход - с входом концевого выключателя педали тормоза, вторые выходы - с входами видеомонитора, причем новым является то, что в автотренажер дополнительно введен второй концевой выключатель и пульт испытуемого, причем педаль подачи топлива оснащена вторым концевым выключателем, третий вход центрального процессорного блока соединен с выходом второго концевого выключателя педали подачи топлива, первый выход дополнительно соединен с входом второго концевого выключателя педали подачи топлива, четвертые входы - с выходами пульта испытуемого, третьи выходы - с входами акустической колонки.
Заявляемая установка благодаря введению второго концевого выключателя и пульта испытуемого позволяет получить оценку времени реакции водителя транспортного средства на опасные ситуации, учитывающей результат экстренного торможения, заключающийся в отсутствии или наличии столкновения транспортного средства с объектом опасной ситуации или наезда на него.
min
max
min
max
пр
ТП
На фиг.1 схематично представлены путь движения и транспортное средство, предъявляемые испытуемому, где 1 - препятствие, предъявляемое случайным образом на заданном участке пути от R до R (например, в точке Б), используемое в качестве объекта опасной дорожной ситуации; R - расстояние от начала пути до точки, ограничивающей начало заданного участка пути; R - расстояние от начала пути до точки, ограничивающей конец заданного участка пути; 2 - транспортное средство (ТС), движущееся с заданной скоростью V по пути; R - расстояние от начала пути до точки Б положения предъявляемого препятствия 1; R - расстояние от начала пути до точки А положения ТС 2 в момент предъявления препятствия 1; S - длина тормозного пути при заданных скорости V движения ТС 2 и состояния пути; t - время зрительномоторной реакции, необходимое испытуемому для восприятия появившегося препятствия 1 и нажатия на педаль тормоза; на фиг.2 - структурная схема заявляемой установки.
Заявляемая установка содержит автотренажер 3 с сиденьем 4, рулевым колесом 5, рычагом переключения передач 6, педалью тормоза 7, оснащенной первым концевым выключателем 8, педалью подачи топлива 9, оснащенной вторым концевым выключателем 10, акустической колонкой 11, пультом испытуемого 12; центральный процессорный блок 13, блок питания центрального процессорного блока 14 и видеомонитор 15.
Центральный процессорный блок (ЦПБ) 13 предназначен для управления процессами тестирования испытуемого с целью получения оценки времени его реакции на опасные ситуации, состоящего из последовательных серий с изменением времени t, необходимого для восприятия предъявляемого препятствия 1 и нажатия на педаль тормоза 7, и просмотра архива результатов оценок различных испытуемых. ЦПБ 13 представляет собой настольный прибор, на задней панели которого установлены разъемы для подключения блока питания центрального процессорного блока (БП ЦПБ) 14, пульта испытуемого 12, входов и выходов первого и второго концевых выключателей 8 и 10, видеомонитора 15 и акустической колонки 11. Для подключения внешних устройств ЦПБ 13 содержит блок согласования с первым и вторым концевыми выключателями 8 и 10 (контроллер ввода-вывода общего назначения), блок согласования с акустической колонкой 11 (стандартную звуковую карту), блок согласования с видеомонитором 15 (стандартную видеокарту), блок согласования с пультом испытуемого 12 (стандартный контроллер клавиатуры), а для хранения результатов тестирования испытуемых - накопитель информации. ЦПБ 13 может быть построен на основе стандартной ПЭВМ; размещен под верхней полкой основания автотренажера 3. Программное обеспечение ЦПБ 13 занесено во внутренний накопитель информации в составе ЦПБ 13, алгоритм работы ЦПБ 13 приведен в приложении.
БП ЦПБ 14 предназначен для обеспечения питания ЦПБ 13 и представляет собой стандартный компьютерный блок питания, подключенный к соответствующему разъему ЦПБ 13. Для предотвращения поражения испытуемого электрическим током и уменьшения длины соединительных линий БП ЦПБ 14 вынесен из ниши для ног и размещен совместно с ЦПБ 13. Цепи питания остальных устройств (акустической колонки 11, пульта испытуемого 12, видеомонитора 15) установки на фиг.2 условно не показаны.
min
max
Пульт испытуемого 12 предназначен для регистрации данных испытуемого - ФИО, возраста и пола; задания вида ТС 2 - легкового автомобиля, легкового автомобиля с прицепом, автобуса маломестного или междугороднего, автобуса другого вида, грузового автомобиля с разрешенной максимальной массой до 3,5 т, грузового автомобиля с разрешенной максимальной массой более 3,5 т, грузового автомобиля, перевозящего людей в кузове, ТС, буксирующего механическое ТС [4]; местности движения ТС 2 - населенного пункта, вне населенного пункта, автомагистрали [4]; состояния дорожного покрытия - сухого, мокрого, покрытого укатанным снегом, обледенелого [5]; скорости движения V, не превышающей максимальной допустимой для заданных вида ТС 2 и местности движения ТС 2 и обусловленной состоянием дорожного покрытия; длину полного участка пути; расстояний R и R от начала пути до точек, ограничивающих соответственно начало и конец задаваемого участка пути, на котором случайным образом предъявляется препятствие 1; количества попыток экстренного торможения в серии тестирования при заданном времени t; наличия звуковых уведомлений об ошибке испытуемого, о предъявлении препятствия 1, о столкновении ТС 2 с препятствием 1, об окончании серии тестирования; громкости звука и представляет собой стандартную компьютерную клавиатуру, подключенную к соответствующему разъему ЦПБ 13.
Педали тормоза 7 и подачи топлива 9 предназначены для управления ТС 2.
Первый концевой выключатель 8 при нажатии на педаль тормоза 7 размыкает нормально замкнутую электрическую цепь между первым выходом и вторым входом ЦПБ 13, а второй концевой выключатель 10 при нажатии на педаль подачи топлива 9 - цепь между первым выходом и третьим входом ЦПБ 13.
Сиденье 4, рулевое колесо 5 и рычаг переключения передач 6 не соединены с ЦПБ 13 и предназначены для имитации обстановки, приближенной к реальной, при управлении ТС 2.
Видеомонитор 15 предназначен для отображения испытуемому вводимой текстовой и цифровой информации о данных испытуемого и параметрах тестирования; графической информации при тестировании испытуемого: движения ТС 2 по пути и препятствия 1, как показано на фиг.1; текстовой и цифровой информации о результатах тестирования, и представляет собой стандартный компьютерный монитор, подключенный к соответствующему разъему ЦПБ 13.
Акустическая колонка 11 предназначена для воспроизведения звуковых сигналов, генерируемых ЦПБ 13 в ходе тестирования испытуемого: интершума, имитирующего реальную дорожную обстановку; шума работающего двигателя, формируемого при нажатии и удержании педали подачи топлива 9; уведомлений об ошибке испытуемого, предъявлении препятствия, столкновении ТС 2 с препятствием 1, окончании серии тестирования и представляет собой стандартную акустическую колонку, подключенную к соответствующему разъему ЦПБ 13.
Установка работает следующим образом.
Включают питание БП ЦПБ 14, ЦПБ 13 выводит на видеомонитор 15 поля для ввода текстовой и цифровой информации и поля для выбора одного из предложенных вариантов (перечислены ниже) - для регистрации данных испытуемого и задания параметров тестирования.
Испытуемому дают задание - остановить ТС 2, выполнив экстренное торможение при предъявлении препятствия 1, не допустив столкновения.
min
max
Испытуемый садится в автотренажер 3 на сиденье 4 и самостоятельно или с помощью инструктора с пульта испытуемого 12 регистрирует данные испытуемого - ФИО, возраст и пол; задает вид ТС 2 - легковой автомобиль, легковой автомобиль с прицепом, автобус маломестный или междугородний, автобус другого вида, грузовой автомобиль с разрешенной максимальной массой до 3,5 т, грузовой автомобиль с разрешенной максимальной массой более 3,5 т, грузовой автомобиль, перевозящий людей в кузове, ТС, буксирующее механическое ТС; местность движения ТС 2 - населенный пункт, вне населенного пункта, автомагистраль; состояние дорожного покрытия - сухое, мокрое, покрытое укатанным снегом, обледенелое; скорость движения V, не превышающую максимальной допустимой для заданных вида ТС 2 и местности движения, учитывая при этом состояние дорожного покрытия; длину полного участка пути; расстояния R и R от начала пути до точек, ограничивающих соответственно начало и конец задаваемого участка пути, на котором случайным образом предъявляется препятствие 1; количество попыток экстренного торможения в серии тестирования при заданном времени t; наличие звуковых уведомлений об ошибке испытуемого, о предъявлении препятствия 1, о столкновении ТС 2 с препятствием 1, об окончании серии тестирования; громкость звука. Параметры отображаются в ходе задания на видеомониторе 15.
Испытуемый нажимает клавишу «Enter» пульта 12, ЦПБ 13 инициализирует введенные параметры. Значение времени зрительномоторной реакции t, необходимого для восприятия появившегося препятствия 1 и нажатия педали тормоза 7, принимается равным 0,8 с, среднему значению интервала времени реакции водителя от 0,4 с до 1,2 с [3], значение шага Δt изменения времени t при проведении последующих серий тестирования принимается равным 0,1 с.
Испытуемому на экране видеомонитора 15 предъявляют заданное значение времени t, при котором будет проведена первая серия тестирования, на время, равное 2 с.
пр
min
max
По истечении 2 с ЦПБ 13 выбирает случайным образом расстояние R в первой попытке экстренного торможения первой серии тестирования от начала пути до точки положения Б (фиг.1) предъявляемого препятствия 1 из заданного интервала от R до R, после чего вычисляет и запоминает расстояние R от начала пути до точки А (фиг.1) положения ТС 2 в момент предъявления препятствия 1 по формуле:
пр
тп
где R - расстояние от начала пути до точки положения Б (фиг.1), м; S - длина тормозного пути при заданных скорости движения транспортного средства V и состояния дорожного покрытия, м; V - заданная скорость движения ТС 2, м/с; t - заданное значение времени зрительномоторной реакции в серии тестирования, с.
Испытуемому на экране видеомонитора 15 предъявляют неподвижное ТС 2 заданного вида (легковой автомобиль на фиг.1), находящееся в начале пути. ЦПБ 13 подает на первый выход сигнал высокого уровня, поступающий на входы первого и второго концевых выключателей 8 и 10, и начинает генерировать звуковые сигналы, соответствующие интершуму, поступающие для воспроизведения в акустическую колонку 11.
Испытуемый начинает выполнение первой попытки экстренного торможения в первой серии тестирования, для чего нажимает и удерживает правой ногой педаль подачи топлива 9. Второй концевой выключатель 10 размыкает электрическую цепь, сигнал с его выхода снимается.
ЦПБ 13 фиксирует отсутствие сигнала на третьем входе и начинает генерировать сигналы, поступающие в видеомонитор 15 для отображения движения ТС 2 по пути с заданной скоростью V. Одновременно ЦПБ 13 генерирует звуковые сигналы, соответствующие шуму работающего двигателя, воспроизводимые акустической колонкой 11 совместно с интершумом. Кроме того, ЦПБ 13 запоминает время начала выполнения испытуемым серии тестирования, равное времени начала выполнения первой попытки экстренного торможения в серии.
ТС2
TC2
Процесс движения ТС 2 в ходе попытки экстренного торможения реализуется в ЦПБ 13 с помощью цикла, в котором внутреннее время выполнения попытки экстренного торможения разбивается на малые интервалы. В каждой итерации цикла, соответствующей одному интервалу внутреннего времени, ЦПБ 13 вычисляет мгновенное ускорение адвижения ТС 2 в зависимости от того, было ли предъявлено препятствие 1, и наличия сигналов на втором и третьем входах; обновляет мгновенное значение скорости V движения ТС 2 и пройденное им расстояние от начала пути; обновляет положение ТС 2 на видеомониторе 15; вычисляет, было ли допущено столкновение с препятствием 1, и произошел ли останов ТС 2. Эффект движения ТС 2 для испытуемого создается посредством последовательного включения и выключения соответствующих пикселей, формирующих изображение ТС 2 на видеомониторе 15.
TC2
Испытуемый следит за движением ТС 2 на видеомониторе 15, удерживая педаль подачи топлива 9. Скорость V до начала экстренного торможения сохраняется постоянной, равной заданной V.
При достижении ТС 2 точки А (фиг.1), находящейся на расстоянии R от начала пути, вычисленном по формуле (1), ЦПБ 13 предъявляет на видеомониторе 15 препятствие 1 в точке Б (фиг.1), акустическая колонка 11 воспроизводит уведомление о предъявлении препятствия 1, если такие уведомления были установлены в ходе задания параметров. Испытуемый, обнаружив препятствие 1, выполняет экстренное торможение, перенося ногу с педали подачи топлива 9 на педаль тормоза 7. Второй концевой выключатель 10 замыкает электрическую цепь, первый концевой выключатель 8 - размыкает. ЦПБ 13 фиксирует наличие сигнала на третьем входе и отсутствие - на втором, в результате чего акустическая колонка 11 прекращает воспроизведение звуковых сигналов работающего двигателя, а ЦПБ 13 предъявляет испытуемому на видеомониторе 15 равнозамедленное движение ТС 2 до его останова или столкновения с препятствием 1 с ускорением, вычисляемым по формуле
,
тп
где V - заданная скорость движения автотранспортного средства, м/с; S -длина тормозного пути при заданных скорости V движения ТС 2 и состоянии дорожного покрытия, м.
В случае столкновения акустическая колонка 11 воспроизводит уведомление о столкновении, если такие уведомления были установлены в ходе задания параметров. Результат выполненной первой попытки экстренного торможения, заключающийся в отсутствии или наличии столкновения ТС 2 с препятствием 1, запоминается в ЦПБ 13.
Если испытуемый нажимает одновременно педали тормоза 7 и подачи топлива 9, или отпускает педаль подачи топлива 9 до момента предъявления препятствия 1, или отпускает педаль тормоза 7 после начала экстренного торможения до полного останова ТС 2, ЦПБ 13 фиксирует ошибку испытуемого, акустическая колонка 11 воспроизводит звуковой сигнал, уведомляющий испытуемого об ошибке, если такие уведомления были установлены в ходе задания параметров. В этих случаях попытка экстренного торможения прекращается, ТС 2 устанавливается в исходное положение.
Испытуемый выполняет аналогичным образом вторую и последующие попытки экстренного торможения в первой серии тестирования. После завершения серии ЦПБ 13 снимает сигнал с первого выхода, запоминает время окончания серии тестирования и подсчитывает число допущенных столкновений ТС 2 с препятствием 1. Акустическая колонка 11 воспроизводит уведомление об окончании серии тестирования, если такие уведомления были установлены в ходе задания параметров, после чего прекращает воспроизведение звуковых сигналов интершума.
p
Если в первой серии тестирования испытуемым не было допущено столкновений ТС 2 с препятствием 1, то ЦПБ 13 уменьшает значение времени t на шаг Δt, испытуемый выполняет аналогичным образом вторую серию тестирования. Испытуемый продолжает выполнение серий тестирования с уменьшением времени t на шаг Δt до тех пор, пока не допустит в очередной серии столкновения ТС 2 с препятствием 1. Оценка t времени реакции испытуемого на опасные ситуации принимается равной значению времени t при проведении предыдущей серии тестирования.
p
Если в первой серии тестирования испытуемым были допущены столкновения ТС 2 с препятствием 1, то ЦПБ 13 увеличивает значение времени t на шаг Δt, испытуемый выполняет аналогичным образом вторую серию тестирования. Испытуемый продолжает выполнение серий тестирования с увеличением времени t на шаг Δt до тех пор, пока не выполнит очередную серию тестирования без столкновений ТС 2 с препятствием 1. Оценка t времени реакции испытуемого на опасные ситуации принимается равной значению времени t при проведении последней серии тестирования.
p
После завершения последней серии тестирования на видеомониторе 15 предъявляют оценку t времени реакции испытуемого на опасные ситуации и таблицу, содержащую информацию о количестве столкновений в выполненных испытуемым сериях тестирования и наличии столкновения в каждой выполненной попытке экстренного торможения. Результаты тестирования испытуемого совместно с данными испытуемого, параметрами тестирования и отметками времени начала и завершения серий тестирования запоминаются ЦПБ 13 во внутреннем накопителе информации.
Если испытуемый нажимает на клавишу «Esc» пульта 12 во время тестирования или после его окончания, установка переходит в начальное состояние.
Инструктор может перейти к просмотру архива результатов оценки времени реакции различных испытуемых, для чего нажимает клавишу «F1» пульта 12 и проходит стандартную процедуру авторизации, введя логин и пароль.
Учет количества столкновений ТС 2 с препятствием 1 после выполнения каждой серии тестирования позволяет получить оценку времени реакции испытуемого на опасные ситуации, учитывающую результат экстренного торможения, что устраняет недостаток прототипа.
Таким образом, заявляемая установка позволяет оценить время реакции водителя транспортного средства на опасные ситуации.
Источники информации
1. Патент 68744 РФ, МПК G09B 9/04. Тренажер для обучения водителя автомобиля / Мищенко В.Г. - Опубл. 27.11.2007.
2. Патент 2171501 РФ, МПК G09B 9/05. Устройство Сташевского И.И. для обучения вождению автомобиля / Сташевский И.И. - Опубл. 27.07.2001.
3. Технические особенности расследования и установления причин ДТП / Ермаков Ф.Х. - Казань: Изд-во «Отечество». - 2007. - 294 с.
4. Правила дорожного движения Российской Федерации. - М.: Мартин. - 2006. - 76 с.
5. Коэффициент сцепления: новая старая реальность / А.В. Кочетков, Ермаков М.Л., Деникин Э.И. и др. // Дорожная держава. - 2008. - №14. - с.36-43.