Эргономические характеристики тренажеров вождения как показатели оценки эффективности тренажеров

УДК 159.9; 62

ЭРГОНОМИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРЕНАЖЕРОВ ВОЖДЕНИЯ КАК ПОКАЗАТЕЛИ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ

ТРЕНАЖЕРОВ

Б.Б. Колосков, С.А. Курочкин

Рассматриваются эргономические характеристики тренажеров вождения объектов бронетанковой техники как показатели оценки эффективности тренажеров. Приведены рекомендации по расчету эргономических параметров тренажеров вождения, которые целесообразно учитывать в методике оценки эффективности тренажеров вождения.

Ключевые слова: эргономические характеристики, тренажер вождения, обучение, система «человек-машина» оценка эффективности.

Повышение квалификации механика-водителя (МВ), который управляет тем или иным объектом бронетанковой техники (БТТ) в современных условиях, требует совершенствования методических и технических средств профессионального отбора и подготовки личного состава, используемых в Вооруженных силах Российской Федерации. Одним из наиболее эффективных средств формирования и развития знаний и профессиональных навыков, необходимых МВ в реальных условиях деятельности, являются тренажеры вождения объектов БТТ. Тренажер вождения в общем виде представляет собой модель реального объекта управления и условий его применения, используемую в целях обучения [1].

При этом эффективность тренажера вождения объекта БТТ необходимо рассматривать с учетом эргономической адекватности тренажера, которая означает близкое соответствие между всеми элементами рабочей среды, характеризующими взаимодействие МВ с объектом через систему управления.

Система «МВ-объект БТТ-Среда» представляет собой совокупность МВ и объекта БТТ во взаимосвязи между собой и с внешней средой.

Функционирование данной системы определяется действиями МВ, который, находясь на рабочем месте обучаемого (РМО), воздействует на органы управления, воспринимает информацию о состоянии объекта (частоту вращения вала двигателя по показаниям тахометра и шуму, давление масла в двигателе, температуру охлаждающей жидкости двигателя по соответствующим приборам и т.д.). Сопоставляя значения параметров с допустимыми, МВ воздействует на органы управления объекта таким образом, чтобы привести значения этих параметров в соответствие с требуемыми по условиям начала движения.

В процессе разработки современных тренажеров вождения большое внимание уделяется изучению эргономических параметров, которые определяют степень соответствия восприятия информационной среды (в том

310

числе восприятие МВ отказов и возмущений) при выполнении упражнения на тренажере действиям МВ при решении задачи на РМО, а также учитывают:

- соответствие расположения оборудования на тренажере расположению рычагов, аппаратуры и приборов на объекте БТТ;

- соответствие внешнего вида имитаторов приборов внешнему виду реального оборудования;

- соответствие методов управления оборудованием, которые показывают, позволяет ли тренажер использовать те же манипуляции с имитаторами, которые МВ в реальности применяет при управлении реальными устройствами.

Учитывая близкое соответствие между всеми элементами рабочей среды, характеризующими взаимодействие МВ с объектом БТТ через систему управления, а также близкое (по точности и времени) восприятие МВ отказов и возмущений, действующих на объекте БТТ и на тренажере, и принимая во внимание тот факт, что тренажер вождения является имитатором объекта БТТ как технической системы, не рассматриваются подгруппы эргономических параметров, относящиеся непосредственно к самому объекту, такие, как:

- антропометрические, используемые при определении соответствия конструкции изделия размерам тела человека и его отдельных частей, соответствия конструкции изделия форме тела и его отдельных частей, входящих в контакт с изделием, и соответствия конструкции изделия распределению массы человека;

- физиологические и психофизиологические, характеризующие соответствие конструкции изделия силовым и скоростным возможностям человека, соответствие конструкции изделия (размера, формы, яркости, контраста, цвета и пространственного положения объекта наблюдения) зрительным психофизиологическим возможностям человека, соответствие конструкции изделия, содержащего источник звуковой информации, слуховым психофизиологическим возможностям человека и соответствие изделия (формы и расположения изделия и его элементов) осязательным возможностям человека [2].

Необходимо отметить, что учет вышеперечисленных эргономических параметров целесообразно производить на этапе проектирования объекта БТТ.

В результате анализа эргономических требований [3] для расчета показателя эргономической эффективности тренажера вождения целесообразно рассматривать:

- гигиенические показатели, используемые при определении соответствия изделия гигиеническим условиям жизнедеятельности и работоспособности человека при взаимодействии его с изделием (уровень осве-

311

щенности, температуры, влажности, давления, напряженности магнитного и электрических полей, запыленности, излучения, токсичности, шума, вибрации, перегрузки (ускорений));

- психологические, характеризующие соответствие изделия возможностям восприятия и переработки информации и соответствие изделия закрепленным и вновь формируемым навыкам человека (с учетом легкости и быстроты их формирования) при пользовании изделием.

При оценке тренажера вождения объекта БТТ с учетом эргономических параметров необходимо выделять элементы, влияющие на работоспособность, производительность и утомляемость обучаемых МВ:

- кабина и ее оборудование (люки, окна, осветительные устройства, вентиляционные устройства, коммуникации и т.п.);

- индикаторные и сигнальные устройства (панель, сигнальные лампы, приборы со шкалами, указатели, звуковая сигнализация, табло, мнемосхемы и т.п.);

- ручные и ножные органы управления (рычаги, рукоятки, маховики, переключатели, тумблеры, кнопки, клавиши, педали и т.п.).

Необходимо отметить также, что основными орудиями труда МВ объекта БТТ являются органы управления движением, его оборудованием и механизмами, штатный инструмент и специальные приспособления для монтажа, демонтажа и технического обслуживания объекта.

Далее произведем расчет эргономических параметров на примере тренажера вождения БТР-82А.

Так, параметр соответствия расположения оборудования в имитируемом отделении управления тренажера (рисунок) целесообразно определять путем измерения расстояний до имитируемого оборудования (от средней точки сидения МВ до ближайшей точки прибора).

Оборудование, расположенное в отделении управления БТР-82А

312

Параметр соответствия внешнего вида имитаторов приборов целесообразно определять с учетом того, что состав имитируемого оборудования отделения управления БТР-82А в тренажере вождения БТР-82А включает в себя приборы, изготовленные по конструкторской документации реального объекта, а также имитаторы приборов, изготовленные по конструкторской документации тренажера, предназначенные для использования исключительно в тренажере вождения, но при этом имеющие незначительные изменения внешнего вида.

Параметр соответствия методов управления оборудованием необходимо определять путем проведения операций по нормативам, приведенным в сборнике нормативов по боевой подготовке сухопутных войск для конкретного объекта БТТ как на объекте, так и на тренажере с замером и сравнением времени проведения конкретной операции.

Параметр соответствия восприятия МВ визуальной информации целесообразно рассчитывать путем определения обзорности МВ в тренажере, учитывая, что при управлении БТР-82А необходимо не только воспринимать различные объекты, но и оценивать место их расположения, расстояние до них и между ними, что обеспечивается пространственным восприятием МВ, которое характеризуется остротой зрения, обзорностью и глубинным зрением. В качестве исходной точки отсчета параметров обзорности для тренажера вождения БТР-82А принимается точка, имитирующая положение глаз МВ. При этом следует отметить, что обзорность -это конструктивное свойство, характеризующее объективную возможность и условия восприятия МВ визуальной информации из ОУ МВ, которая является важным эргономическим показателем [4]. Известно, что в условиях полигонов основными объектами внимания МВ являются элементы дороги. Большую часть времени (43,2 %) внимание МВ сосредоточено в той части поля зрения, куда проецируется изображение перспективы дороги, около трети всего времени тратится на осмотр и оценку дороги перед объектом БТТ на расстоянии от 25 до 120 м, около 14 % времени - на ориентацию на дороге. В общей сложности только элементы дороги занимают внимание МВ в течение 86 % всего времени. Воспроизводимое на экране монитора, встроенного в прибор наблюдения МВ, изображение построено в трехмерном пространстве, а разноудаленные объекты создают иллюзию реальности движения, что в большей степени способствует погружению МВ в процесс движения объекта. Анализ показывает, что более точной характеристикой обзорности является площадь поля концентрации МВ. Очертания границ этого поля довольно условны и почти всегда неправильной формы. Условно это поле можно представить в виде прямоугольника, горизонтальная сторона которого равна ширине поля в средней части, а размер вертикальной стороны определяется как частное от деления площади поля концентрации внимания на его ширину [5]. Результаты исследований представлены в табл. 1.

Таблица 1

Размеры площади концентрации внимания МВ

Скорость движения, км/ч 20 40 60

Площадь поля концентрации внимания, град2 400 210 132

Условный размер прямоугольника, равный по площади полю концентрации внимания, град 40х10 30х7 22х6

Условный размер прямоугольника, находящийся на расстоянии 500 мм от глаз МВ, равный по площади полю концентрации внимания, мм 364х87,5 268х61 194х52

В табл. 2 представлены размеры видимой площади экрана монитора, используемого в имитаторе прибора наблюдения тренажера ТВК-59104-Д-Э.

Таблица 2

Размеры видимой площади экрана монитора

Диагональ монитора, дюйм 14

Размер области вывода изображения, мм 272х202

После сравнения значений табл. 1 и 2 можно сделать вывод о возможности отображения объектов, находящихся в площади концентрации внимания МВ на мониторе.

Параметр соответствия восприятия МВ отказов имитируемого оборудования предлагается определять путем ввода инструктором неисправностей в ходе выполнения упражнения МВ по Курсу вождения боевых машин и специальных машин сухопутных войск для конкретного объекта БТТ.

Таким образом, использование эргономических показателей при оценке эффективности тренажеров вождения по методике оценки эффективности тренажеров вождения объектов БТТ наравне с другими показателями (технического уровня, обучающих возможностей, экономических и т.д.) позволяет получить полноценную и всестороннюю оценку эффективности тренажеров вождения объектов БТТ.

Список литературы

1. ГОСТ 21036-75. Система «Человек-машина». Тренажеры. Термины и определения. М.: Изд-во стандартов, 1976.

2. Минько Э.В., Минько А.Э., Смирнов В.П. Качество и конкурентоспособность продукции и процессов. СПб.: ГУАП, 2005. 240 с.

314

3. ГОСТ В 29.08.002-84 Система стандартов и эргономических требований и эргономического обеспечения. Показатели качества деятельности операторов. М., 1984. 9 с.

4. Венцель Е.С. Эргономические характеристики технологических машин как факторы оценки эффективности системы «человек-машина-среда» // Вестник ХНАДУ. 2013. Вып. 63. С. 26.

5. Дыгало В.Г. Визуализация процесса торможения на имитационном стенде-тренажере, для проведения виртуальных испытаний движения колесной машины в критических режимах // Известия ВолгГТУ. 2011. № 4. Т. 12. С. 20.

Колосков Борис Борисович, нач. отдела, koloskov hamail.ru, Россия, Тула, АО «Тренажерные системы»

Курочкин Сергей Александрович, д-р техн. наук, зам. ген. директора, ts@traisyst.ru, Россия, Тула, АО «Центральное конструкторское бюро аппарато-строения»

ERGONOMIC CHARACTERISTICS OF DRIVING SIMULATORS AS AN INDICATORS OF ESTIMA TION OF EFFICIENCY OF SIMULA TORS

B.B. Koloskov, S.A. Kurochkin

The ergonomic characteristics of driving armored vehicles simulators as indicators for assessing the effectiveness of simulators. Recommendations are given for the calculation of ergonomic parameters of driving simulators, which should he taken into account in the methodology for evaluating the effectiveness of driving simulators.

Key words: ergonomic characteristics, driving simulator, training, man-machine system, estimation of efficiency.

Koloskov Boris Borisovich, head of department of development of information technologies, koloskov hamail.ru, Russia, Tula, JSC «Training systems»

Kurochkin Sergey Alexandrovich, doctor of technical sciences, deputy general director, ts@traisyst.ru, Russia, Tula, JSC «Central design bureau of apparatus engineering»