Повышение надежности и управляющей деятельности операторов транспортных средств

УДК 658.322 И.А. Худоногов

ПОВЫШЕНИЕ НАДЕЖНОСТИ И УПРАВЛЯЮЩЕЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ОПЕРАТОРОВ ТРАНСПОРТНЫХ СРЕДСТВ

В статье рассмотрено обеспечение безопасности движения на железнодорожном транспорте путем повышения управляющей деятельности локомотивных бригад. Предлагаются меры по повышению надежности и эффективности операторов транспортных средств.

Одной из важных характеристик любой системы является надежность, которая оценивается вероятностью безотказной работы в течение заданного времени. При этом эффективность и надежность системы «человек - машина» часто зависят не только от каждого компонента системы, но и в значительной степени от взаимодействия этих элементов [1, 2].

Проблеме повышения надежности и управляющей деятельности операторов транспортных средств посвящены многочисленные публикации. Среди этих публикаций наиболее близкими нам по роду профессиональной деятельности являются работы В.Г. Козубенко [3, 4]. В данных работах рассмотрены методы обеспечения безопасности движения на железнодорожном транспорте путем повышения управляющей деятельности локомотивных бригад. Приведены сведения о психофизиологических возможностях организма человека и ошибочных действиях машинистов и поездных диспетчеров в зависимости от различных факторов.

Из ежегодных анализов проездов запрещающих сигналов, аварий и крушений в железнодорожной отрасли следует, что более 90% этих чрезвычайных происшествий происходило и происходит по вине машинистов, т.е. по вине «человеческого фактора». «Человеческий фактор» всегда выступал в роли главной производительной силы. Он является решающим фактором в любом прогрессе. Именно от него зависит использование всех материальных ценностей. Самые совершенные транспортные средства (локомотивы, самолеты, автомобили и т.п.) в действительности будут бездействовать или работать неэффективно, если не будет задействован «человеческий фактор».

Понятие «человеческий фактор» появилось в 40-е годы в инженерной психологии в связи с обостряющейся потребностью интегрирования человека и усложняющихся транспортных и технологических процессов. Человеческий фактор - «своеобразное обозначение функционирования человека в системах социальных, экономических, производственных, научно-технических и прочих отношений, всего того, что относится к нему как субъекту деятельности» [5].

Основными оценочными параметрами эффективности функционирования человеко-машинных систем являются их надежность и работоспособность. Теоретические положения по надежности локомотивов, разработанные отечественными и зарубежными учеными, наиболее полно отражены в работе [6]. Теоретические положения по надежности и работоспособности операторов транспортных средств изучены недостаточно. Определение надежности человеко-машинных систем приведено в работах [7, 8]. При этом использованы вероятностные характеристики с учетом надежности оператора, полученные хронометражным способом или методом экспертных оценок. Следует заметить, что надежность систем с участием человека носит свои специфические особенности. Формализовать работу оператора чрезвычайно сложно (если не сказать - невозможно). Тем не менее, существуют приближенные вероятностные модели (методики) определения надежности как оператора, так и системы в целом.

Известно несколько методик определения надежности систем «человек - машина». Одним из первых эту задачу решал Б.Ф. Ломов. Им предложено надежность системы «человек - машина» Рчм^) определять по формуле

Р„

где Рт^) - вероятность безотказной работы технических средств;

Коп - коэффициент готовности оператора;

Роп - вероятность безотказной работы оператора;

Рсв - вероятность своевременного выполнения оператором требуемых действий;

РиспП - вероятность исправления ошибочных действий.

Эффективность функционирования системы «человек - машина» может быть определена с помощью целевой функции

Е=ах+ а2Х2+...+ апХп,,

где Х1, Х2, ..., Хп - частные критерии эффективности, например, надежность, быстродействие, стоимость и

др.;

а1, а2,..., ап - коэффициенты веса, которые определяются экспериментально, например, хронометрированием или методом экспертных оценок.

Надежность функционирования системы «человек - машина» в целом и отдельно оператора оценивается в процессе контроля управления, точностью считывания показаний, быстродействием, скоростью переработки информации. Показатели эффективности работы системы являются сложными функциями многих переменных.

В.Г. Козубенко привел упрощенную модель приема и обработки информации машинистом (рис.).

Существует пять этапов прохождения входного сигнала информации:

1. Ощущение. Для того чтобы сигнал был увиден или услышан машинистом, он должен быть воспринят соответствующим органом чувств. Таким образом, на фоне общего шума выделяется (фильтруется) значимый сигнал.

2. Восприятие. Тот факт, что сигнал получен, еще не гарантирует однозначного «прочтения» сообщения. Результат восприятия будет зависеть от предыдущего опыта и обстановки, в которой происходит движение, от характера информации, которую машинист ожидает, от силы раздражителя, от утомления организма и т.д.

После выделения на выходе фильтра сигналы поступают в блок кратковременной памяти и в зависимости от важности обрабатывается в определенной последовательности за доли секунд, а затем стираются или подаются в долг долговременной памяти.

3. Внимание. Входные сообщения поступают не через удобные для нас интервалы времени, а нерегулярно, часто в неподходящее время. Особенно это относится к случаям возникновения неисправности при недостатке времени. Очень часто информация поступает одновременно от двух источников, и один из них остается без внимания, пока не обработается информация от другого. Практически человек на уровне сознания может делать в определенный момент только одно действие, поэтому аварийный сигнал должен быть необычным, отличным от привычных раздражителей, чтобы он получил первоочередность перед другими.

При большом объеме информации возможны сбои в ее переработке. В зависимости от темперамента и способностей человек может либо обрабатывать любое сообщение быстро и недоброкачественно, либо сосредоточиться на одном источнике информации, не обращая внимания на другие, либо путать информацию, полученную от двух и более источников.

Для предотвращения неправильных действий машинист должен выработать способность переключать внимание в условиях стресса или недостатка времени. Конечно, это достигается нелегко.

4. Принятие решения. Когда машинист ясно понимает, чего от него требует обстановка, то принять решение несложно. Принятое решение запоминается в блоке долговременной памяти. Навыки, доведенные до автоматизма (выполнение типовых действий), освобождают сознание человека для принятия нетиповых решений. Но в некоторых ситуациях машинист, прежде чем принять решение, должен обдумать последствия, например, при выборе приема троганиия поезда, остановившегося на подъеме. Здесь машинист должен увязать уклон профиля пути, вес поезда и его сопротивление движению с тяговыми характеристиками локомотива, а затем принять решение, трогать ли состав в растянутом состоянии или с осаживанием, или затребовать вспомогательный локомотив.

5. Действие. Управляющее воздействие, осуществляемое машинистом, т.е. простейший акт управления (разгон, торможение и т.д.) - заключительная часть процесса обработки информации, тоже может стать источником ошибок, так как включает время реакции машиниста на опасность.

Умение машиниста предусмотреть опасную обстановку и не попадать в нее гораздо более ценнее, чем быстрая реакция. В жизни именно это выручает опытных машинистов и отличает их от неопытных, допускающих основное количество браков, хотя они моложе и скорость реакции у них выше.

Упрощенная модель приема и обработки информации машинистом

Надежность системы контроля Рск определяют с учетом надежности оператора Ро по следующей формуле:

к к

Рск = Ро • П Рр • П Ротк,1,

где Рр/ - вероятность безотказной работы системы с учетом способности оператора избежать /-е отказы, возникающие в к звеньях;

Ротк, I - вероятность /-го отказа к-го звена за время ^

Б.Ф. Ломов предложил определять надежность оператора как отношение правильно решенных задач к общему их числу. Требуемая надежность оператора определяется надежностью всей системы, а последняя - как произведение вероятностей безотказной работы всех ее элементов. Показателем оценки деятельности оператора также может служить его утомляемость (напряженность), которая определяется косвенным путем по динамике физиологических показателей: затратам энергии, ритму сердечной деятельности и др., а также через внешние факторы условий труда. Подобными исследованиями выявляются человеческие возможности и его реакция, определяются режим и продолжительность отдыха оператора, его недогрузка и перегрузка.

В работе [9] предлагается надежность и эффективность операторов транспортных средств определять по показателю эргономичности

Н, 1------------------------------------------------------------------;-^ ,

М.

№ +Ы + М )•

ро \ р шах ро /

(

1 V

1 - е іос

где 'Мрты, - максимально возможный реализуемый и начальный уровни эффективности системы;

^ - постоянная времени освоения системы.

А.Н. Губинский [10] считает, что эффективность оператора можно оценить по его надежности и временным характеристикам, рассматривает их как уровень операций контроля и управления, зависящий от вероятности сохранения им работоспособного состояния в процессе деятельности.

Следует отметить, что при функционировании системы «машинист - поезд - среда движения - диспетчер» из-за многообразия перекрещивающихся факторов практически не представляется возможным стандартизировать человеческую деятельность. Однако опыт показывает, что некоторые «человеческие факторы» вполне поддаются количественной оценке и могут применяться при исследованиях различных закономерностей. Во многих источниках, например, приводятся данные о влиянии уровня квалификации и стажа работы на эффективность управляющей деятельности операторов транспортных средств. А в работах академика Н.М. Амосова [11] исследуются модели общества и в этой связи влияние человеческого фактора на решение технико-экономических проблем. В этих моделях акцент сделан как раз на «человеческий фактор», чтобы как минимум замкнуть экономику на человека. В моделях воспроизводится обратная связь на экономику в виде стимулов к труду и тратам. Одновременно решаются и социальные задачи, определяемые уровнем душевного комфорта граждан разных социальных групп. И когда, в момент аварий и крушений на транспорте, мы из средствах массовой информации черпаем объяснения руководителей этих подразделений о том, что основной причиной произошедшей катастрофы является «человеческий фактор» без указания решения проблем по управлению состоянием физического и душевного комфорта оператора транспортного средства, становится ясным, что этот руководитель транспортного подразделения не понимает значимость проблемы.

Проблема управления состоянием здоровья локомотивных бригад по своей значимости в настоящее время занимает ведущее положение в ОАО «РЖД». Об этом свидетельствуют многочисленные материалы, представленные на страницах журнала «Локомотив» в разделе «Безопасность движения». Следует также признать, что проблема эта не является чисто медицинской. Тем более известно, что медицина в основном борется с болезнями, но не очень заботится о здоровье человека и его долголетии. Об этом неоднократно говорил Николай Михайлович Амосов [11]. В Московском государственном университете путей сообщения на Международной научно-практической конференции были обсуждены проблемы по охране здоровья локомотивных бригад (Локомотив. - № 8. - 2004). В конференции приняли участие специалисты различных направлений. По данным ВНИИЖГ, при анонимном анкетировании машинистов 29% признали, что сонливость у них наступает практически в каждой ночной поездке. Психические состояния, которые могут развиваться у машинистов при воздействии некоторых специфических присущих данному виду деятельности факторов, достаточно хорошо изучены медициной. Это связано с монотонностью обстановки, с пониженным притоком сигналов. Такие условия работы присущи для функционирования не только железнодорожного, но и всех других видов транспорта в ночное время, для операторов, имеющих дело со считыванием информации с моноэкранных установок при редкой переключаемости внимания на другие приборы и особенно в автоматизированных системах управления транспортным средством. При этом возникают условия для развития дремотных состояний. Начальной стадией развития дремотных состояний является общее снижение уровня бодрствования, сопровождающееся замедлением процессов восприятия и переработки приборной информации, а также снижением скорости двигательных реакций. За этим могут следовать моменты более или менее выраженного снижения бдительности, а иногда и кратковременное сонное состояние. Наличие этих условий в ночное время создает предпосылки для возникновения пространственных и других иллюзий. Развивающиеся в дремотных состояниях гипнотические фазы способствуют яркости и красочности иллюзорных и галлюцинаторных образов. У машинистов меняется эмоциональное состояние, появляются обманы чувств, нарушения в интерпретации явлений и событий. Состояния кратковременной психической оглушенности могут возникнуть при действии неожиданных одиночных сверхсильных раздражителей. В качестве последнего может оказаться неожиданный, непредвиденный сигнал осложнения операторской деятельности, таящий в себе угрозу для жизни окружающих или локомотивной бригады. Сами локомотивщики осознают острую необходимость поиска способов и средств борьбы с наступлением дремоты и утраты бдительности во время движения. ЗАО «Нейроком», в этой связи, предлагает разработать и внедрить бортовую систему для непрерывного контроля состояния машиниста. Система должна обнаруживать психофизиологические состояния, предшествующие сну, и вырабатывать предупредительную команду машинисту о необходимости мобилизации. Получив такую команду, машинист должен иметь набор способов и средств для устранения дремотного состояния. Использование противодремотного чая устранит явления перехода от бодрствования к дремотной стадии.

Производственная деятельность машиниста протекает в специфических условиях и сопровождается воздействием ряда неблагоприятных факторов, которые в настоящее время еще не могут быть полностью устранены. Она связана также с большим нервно-эмоциональным напряжением из-за повышенной бдительности при вождении поездов и строгого графика движения, с личным риском и высокой степенью персональной ответственности за безаварийное движение.

Напряженность труда локомотивных бригад во многом определяется постоянной и повышенной степенью готовности к принятию необходимых мер в экстренных случаях. Среди наиболее отрицательных санитарно-гигиенических факторов - шум и вибрация при движении поезда, наличие сильных электромагнитных полей различного спектрального состава, а также недостаточно оптимальный микроклимат на рабочих местах. Осложняют труд машиниста переработка большого объема поступающей визуальной и акустической информации, постоянный контроль за сигналами и показаниями приборов на пульте управления, постоянное наблюдение за состоянием рельсового пути и контактной сети.

Режим труда и отдыха у большинства машинистов и их помощников характеризуется неритмичным чередованием дневных и ночных смен, началом и окончанием работы в различное время суток, вынужденным отдыхом в пунктах оборота (продолжительность его может составлять 4-6 ч и более), наличием сверхурочной работы, неупорядоченным по времени режимом питания и т.д. В работе В.Г. Козубенко было установлено, что с ростом продолжительности непрерывной работы с 8 до 12 ч увеличиваются частота проездов запрещающих сигналов и длина пути, пройденного локомотивом или поездом до остановки за запрещающим сигналом. Если исходить из того, что 60% от общего числа проездов запрещающих сигналов произошло при скорости до 15 км/ч, 29% - при скорости 16-30 км/ч, 11% - при скорости более 30 км/ч, если принять время реакции отдохнувшего, физически здорового машиниста в пределах 2,5-3 с, как у водителя автомобиля на загородных дорогах (поскольку для машинистов таких данных нет), то оказывается, что время реакции уставшего машиниста возрастает в 4-8 раз. Подобные выводы сделаны советскими, английскими, немецкими и другими учеными для операторов иных профессий, работа которых по объему и скорости переработки информации и принятию решений соответствует требованиям, предъявляемым к машинистам.

Следует также отметить, что созданные медицинские комиссии (ведомство Департамента здравоохранения ОАО «РЖД») при локомотивных депо занимаются в основном отсевом или, грубо говоря, выбраковыванием персонала, а забота о профилактике и восстановлении утраченного на производстве здоровья сейчас вообще никого не интересуют. Но ведь трудовые ресурсы, пополняющие отсеянных, ограничены, и здесь вообще можно остаться без специалистов высокого уровня и профессионалов своего дела. Нами неоднократно предпринимались попытки по внедрению оздоровительного чая для экипировки локомотивных бригад с целью повышения их работоспособности и управляющей деятельности, но натолкнулись на необоснованный консерватизм. Лечебные учреждения, подведомственные ОАО «РЖД», оснащенные современнейшим оборудованием и аппаратурой, укомплектованные прекрасными специалистами, способны при правильном методологическом подходе справиться с обозначенной проблемой. Однако вопросы методологического подхода и использование препаратов в профилактике и лечении пациентов не обязательно должны быть по-современному традиционными и классическими. Редкий случай, когда в арсенале врачей имеют место препараты растительного происхождения: травы, овощи, фрукты. Чаще - различные витамины химического производства, успокоительные или возбуждающие препараты искусственного происхождения. Нами разработана электротехнология и электротехника получения оздоровительного чая из дикорастущих и культивируемых растений, позволяющая организовать производство профилактического чая с персонально заданным составом активно действующих веществ и использование его для повышения управляющей деятельности и работоспособности операторов транспортных средств.

Литература

1. Ломов, Б.Ф. Человек и техника / Б.Ф. Ломов. - М., 1966. - 67 с.

2. Ломов, Б.Ф. Человек в системах управления / Б.Ф. Ломов. - М.: Знание, 1967. - 47 с.

3. Козубенко, В.Г. Безопасное управление поездом: вопросы и ответы: учеб. пособие для образовательных учреждений ж.-д. транспорта, осуществляющих профессиональную подготовку / В.Г. Козубенко. - М.: Маршрут, 2005. - 320 с.

4. Козубенко, В.Г. Безопасное управление поездом: вопросы и ответы / В.Г. Козубенко. - М.: Транспорт, 1992. - 254 с.

5. Николаев, В.И. Инженерная психология / В.И. Николаев. - М.: Наука, 1977. - С. 231-251.

6. Четвергов, В.А. Надежность локомотивов: учеб. для вузов ж.-д. транспорта / В.А. Четвергов, А.Д. Пузанков; под ред. д-ра техн. наук, проф. В.А. Четвергова. - М.: Маршрут, 2003. - 415 с.

7. Волчкевич, Л.И. Надежность автоматических линий / Л.И. Волчкевич. - М.: Машиностроение, 1969. - 256 с.

8. Гнеденко, В.В. Надежность / В.В. Гнеденко, Я.В. Шор // Энциклопедия современной техники. - Т.2. - М., 1963. - 635 с.

9. Зараковский, В.М. Психофизиологический анализ трудовой деятельности / В.М. Зараковский. - М.: Наука, 1974. - 156 с.

10. Губинский, А.Н. Методы расчета надежности с учетом параметров системы контроля работоспособности / А.Н. Губинский. - Л.: Энергия, 1967. - 262 с.

11. Амосов, Н.М. Энциклопедия Амосова: Алгоритм здоровья. Человек и общество / Н.М. Амосов. - М.: ООО «Издательство АСТ»; Донецк: Сталкер, 2003. - 463 с.

УДК 636.083 С.И. Макаров, Ю.Н. Баранов

СОЗДАНИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ ЗАЩИТЫ ДЛЯ РАБОТНИКОВ ЖИВОТНОВОДСТВА

В статье описано формирование фактора травмирования и воздействие его на человека.

Доказывается необходимость использования различных методов предупреждения травматизма работников животноводства на стадиях исследования, проектирования и конструирования технических средств.

Трудовая деятельность в условиях современного животноводческого производства представляет собой сложную систему взаимодействия человека с машинами, оборудованием и животными.

В процессе труда происходит видоизменение и приспособление предметов природы к потребностям человека. Преобразование материалов и энергии в продукт, необходимый обществу, происходит при наличии системы следующих элементов: человека, предметов и орудий труда, производственной среды.

При определенных условиях взаимодействие элементов системы может привести к неблагоприятному воздействию на человека и привести к потере трудоспособности. Потеря трудоспособности может возникнуть в результате травмы или заболевания. Событие, в результате которого человек получил травму, называется несчастным случаем. Несчастный случай на производстве связан с воздействием опасного производственного фактора.

Несчастный случай на производстве (НС) проявляется как событие, имеющее конкретную фиксацию во времени и пространстве. НС, как правило, происходит в период рабочего времени в определенной области пространства, называемой опасной зоной [7].

Опасная зона - зона проявления опасного производственного фактора может быть:

1. Резко ограниченной и постоянной в пространстве (например, размер животного).

2. Переменной в пространстве и постоянной по размерам (например, пространство перед рогами коровы, быка).

3. Переменной в пространстве и непостоянной по размерам (например, выброс соломенной резки из дефлектора, измельчителя в ветреную погоду).

Время действия опасного производственного фактора или проявления опасной зоны может быть кратким, периодическим или постоянным.

Попадание человека или любой части его тела в опасную зону во время действия опасного производственного фактора приводит к несчастному случаю (травмированию). Также в производственной среде есть такие зоны, в которых появление человека может привести к его травмированию, но может обойтись и без последствий в зависимости от характера его действий и стечения обстоятельств. Например, захламленность проходов, скользкий пол, неогражденный узкий переход являются предпосылками травматизма [2, 6].

Таким образом, в производственной обстановке выделяются три зоны, в которые может попасть человек: А - опасная зона, Б - локально опасная зона и В - безопасная зона (рис. 1). Вход человека в зону А и превращение зоны В в зону А определяется целой системой условий, обстоятельств и причин.