СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТЕПЕНИ ИНДИВИДУАЛЬНОЙ ЗАВИСИМОСТИ ВОДИТЕЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА ОТ ГЕОФИЗИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ Российский патент 2013 года по МПК A61B5/18 

Способ относится к области автомобильного транспорта, а именно к способам определения соответствия психофизиологического состояния водителя транспортного средства требованиям безопасности дорожного движения.

Известно, что основной причиной дорожно-транспортных происшествий примерно на 80% являются ошибки, совершаемые водителем при приеме и переработке дорожной информации, принятии решения и в управляющих действиях [1].

Известно, что при таких неблагоприятных условиях внешней физической среды, как повышенный или пониженный уровень электромагнитного фона, вызванный геофизическими факторами (ГФВ) или факторами космического характера (например, повышенной солнечной активностью или «магнитными бурями»), наблюдается рост числа дорожно-транспортных происшествий [2].

Известен способ проведения предрейсового медицинского осмотра водителя, когда врач (фельдшер) по результатам измерения артериального давления, частоты сердечных сокращений, температуры тела и внешнего осмотра водителя дает заключение о возможности безопасного управления транспортным средством.

Недостатком медицинского осмотра является субъективность заключения о возможности безопасного управления транспортным средством при неблагоприятных гелиогеофизических условиях внешней физической среды, поскольку состояние параметров внимания внешне не выражено.

Известны способы тестирования параметров внимания водителя как основного психофизиологического свойства человека, обеспечивающего безопасное управление транспортным средством. Например, способ тестирования внимания человека с помощью таблицы Шульте - Платонова и приборного тестирования реакции водителя [3, 4].

Недостатком указанных способов является невозможность заключения о зависимости показателей внимания водителя от геофизических условий внешней физической среды.

Известна методика определения зависимости артериального давления человека от геомагнитной активности и метеорологических факторов [5]. Однако зависимости параметров внимания от ГФВ она не дает.

Целью изобретения является выявление зависимости показателей внимания водителя от уровня гелиофизического фона внешней среды для принятия решения об ограничении или полном исключении управления транспортным средством.

Сущность способа заключается в следующем.

1. Тестируются параметры внимания и реакции водителя. В основу первого теста на параметры внимания положена методика исследования психофизиологических свойств человека Шульте - Платонова. Содержание теста представлено в таблице 1.

Таблица 1 Содержание теста на параметры внимания водителя (используется специальный прибор «Внимание» [4] или компьютер с соответствующим программным обеспечением) Этап Тест Содержание I На объем внимания Последовательно нажимать на клавиши с цифрами красного цвета от 1 до 25 в восходящем порядке. II На объем внимания Последовательно нажимать на клавиши с цифрами зеленого цвета в нисходящем порядке от 24 до 1. III На скорость переключения внимания Нажимать на клавиши с цифрами красного и зеленого цветов попеременно, причем красного цвета в восходящем порядке с 1 до 24, а зеленого цвета в нисходящем порядке с 24 до 1.

Второй тест предназначен для исследования сложных реакций человека. Он представляет собой ситуацию, когда на попеременно загорающиеся в случайном порядке световые сигналы, имитирующие сигналы светофора, необходимо отреагировать нажатием на одну из трех клавиш соответственно красного, желтого или зеленого цвета.

На основании законов теории вероятностей и математической статистики для заданной достоверности результатов теста определяется объем выборки (число повторов теста). Например, при использовании месячного прогноза геофизического воздействия внешней среды с достоверностью 0,85 число повторов составит 87 опытов. То есть водитель тестируется в течение 87 дней. Данные по уровню интегрального показателя геофизического воздействия (ИП ГФВ) на день тестирования, совершенным ошибкам и времени реакции фиксируются.

2. По результатам тестирования строятся гистограммы зависимости вероятности распределения ошибок P_ERR, совершенных испытуемыми (при приеме информации, ее переработке и во время моторного периода реакции) от интегрального показателя геофизического воздействия (ИП ГФВ). Для чего диапазон значений интегрального показателя геофизического воздействия разбивается на 7 интервалов, от минимального значения 0,42 до максимального значения 12 (фиг.1).

Прогноз ГФВ по данным Центра прогнозов геофизической обстановки Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В.Пушкова Российской Академии наук ежедневно размещается на официальном сайте forecast.izmiran.ru. Прогноз неблагоприятных геофизических воздействий с достоверностью 0,85 может разрабатываться на месяц [6]. Он учитывает следующие факторы (фиг 2):

1. Солнечную активность. Числа Вольфа.

2. Интенсивность солнечных вспышек.

3. Возмущения геомагнитного поля Земли, магнитные бури.

4. Состояние ионосферы.

5. Планетарные, солнечные и лунные воздействия.

6. Метеорные потоки и их интенсивность.

7. Вариации скорости вращения Земли.

8. Возмущения полей давления и теплового (вариации погоды).

Перечисленные выше факторы зависимы, в основном, от солнечной активности, но для оценки их воздействия учитываются независимо с присвоением им весовых коэффициентов k_i, определяемых эмпирическим путем.

Интегральный показатель в общем виде описывается выражением:

где V_об - интегральное воздействие;

v_i - воздействие i-го фактора;

ki - весовой коэффициент i-го фактора.

3. Определяется закон распределения количества совершенных ошибок в одном из семи интервалов ИП ГФВ (фиг.3).

4. Производится аппроксимация результатов тестирования и в зависимости от коэффициента интенсивности совершения ошибок определяется тангенс угла наклона прямой относительно ИП ГФВ (фиг.4).

5. Выявляется корреляция между уровнем ИП ГФВ и числом совершенных ошибок и делается вывод о зависимости либо независимости числа совершенных водителем ошибок от уровня ГФВ. Вывод о зависимости от ГФВ проверяется по критерию Стьюдента и тангенсу угла наклона аппроксимирующих прямых (фиг.4):

а - для водителей, зависимых от ГФВ; б - для водителей, не зависимых от ГФВ.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на:

- фиг.1 изображена гистограмма зависимости вероятности распределения ошибок (P_ERR), совершенных водителем при тестировании от ИП ГФВ;

- фиг.2 - месячный прогноз неблагоприятных геофизических воздействий;

- фиг.3 - диаграмма зависимости вероятности распределения ошибок, совершенных водителем при тестировании, от уровня ИП ГФВ;

- фиг.4 - диаграммы интенсивности совершения ошибок водителем;

- фиг.5 - общая блок-схема компьютерной программы тестирования водителя;

- фиг.6 - блок-схема компьютерной программы 1-го этапа теста на внимание «Числа»;

- фиг.7 - блок-схема компьютерной программы 2-го этапа теста на внимание «Числа»;

- фиг.8 - блок-схема компьютерной программы 3-го этапа теста на внимание «Числа»;

- фиг.9 - блок-схема компьютерной программы тестирования сложной реакции водителя «Светофор»;

- фиг.10 - интерфейс программы тестирования с окном для регистрации испытуемого;

- фиг.11 - таблица для хранения результатов тестирования;

- фиг.12 - матрица с общими результатами тестирования;

- фиг.13 - матрица с отсортированными по ИП ГФВ результатами тестирования;

- фиг.14 - диаграмма попадания ошибок в один из интервалов ГФВ;

- фиг.15 - матрица коэффициентов распределения ошибок по закону Пуассона в зависимости от порядкового номера испытуемого и интервала ГФВ;

- фиг.16 - диаграмма коэффициентов распределения ошибок по закону Пуассона в зависимости от порядкового номера испытуемого и интервала ГФВ;

- фиг.17 - диаграмма зависимости коэффициентов распределения ошибок от уровня ГФВ для водителей, у которых показатели внимания с ростом ИП ГФВ улучшаются;

- фиг.18 - диаграмма зависимости коэффициентов распределения ошибок от уровня ГФВ для водителей, у которых показатели внимания с ростом ИП ГФВ ухудшаются;

- фиг.19 - диаграмма зависимости коэффициентов распределения ошибок от уровня ГФВ для водителей, у которых показатели внимания с ростом ИП ГФВ не изменяются.

Способ осуществляется с помощью персонального (бортового автомобильного) компьютера со специальным программным обеспечением либо устройства обеспечения безопасности движения транспортного средства [7].

В качестве примера реализации способа приводится тестирование группы водителей при помощи персонального компьютера с разработанным программным обеспечением и известного пакета прикладных программ MathCAD.

Разработанное программное обеспечение представляет собой программу, общая блок-схема которой представлена на фиг.5. Блок-схемы каждого из этапов первого теста представлены на фиг.6, 7 и 8 соответственно, а блок-схема теста на реакцию - на фиг.9.

1. Каждый из водителей группы испытуемых регистрируется и выполняет тесты на внимание «Числа» и реакцию «Светофор», используя мышь компьютера и его монитор (фиг.10).

2. Результаты теста сохраняются в специальной таблице для их последующей обработки программой (фиг.11).

3. Данные с результатами тестирования - по ошибкам (Е_RR), совершенным в тестах, из таблицы (фиг.11) импортируются в MathCAD, где они преобразуются в матрицу, в строках которой отображается порядковый номер испытуемого, а в столбцах - выбранные интервалы ИП ГФВ. Элементами матрицы являются: в нулевом столбце - порядковый номер тестируемого водителя, в нулевой строке - уровень ИП ГФВ на день, когда проводится тест (фиг.12).

4. Производится сортировка (Sort) данных по уровню ГФВ (фиг.13), где Dep

- водители, параметры внимания которых ухудшаются при увеличении ГФВ; Indep

- водители, параметры внимания которых не ухудшаются при увеличении ГФВ;

EMR - уровень ИП ГФВ.

5. Матрица данных преобразуется в вектор значений с удалением дополнительных данных (уровень ИП ГФВ и номер тестируемого водителя).

Число диапазонов ГФВ

Количество экспериментов

В каждом интервале ИП ГФВ производится одинаковое количество измерений

Находятся векторы координат начала и конца каждого из интервалов ИП ГФВ

Определяется среднее значение ИП ГФВ в интервалах.

Строится диаграмма попадания ошибок в один из интервалов ИП ГФВ (фиг.14).

6. Строятся матрицы гистограммы распределения, в первом столбце которых значения, а во втором - относительные частоты попаданий в интервал.

Входные данные разделяются на диапазоны

Матрицы преобразуются в векторы

Строятся матрицы гистограмм

7. Данные аппроксимируются законом распределения Пуассона. Находятся коэффициенты для данных соответствующего водителя и диапазона ИП ГФВ

8. По закону Пуассона определяются коэффициенты распределения ошибок в зависимости от порядкового номера испытуемого и интервала ГФВ.

№ колонки - № испытуемого; № столбца - № интервала ГФВ (фиг.14).

Строится диаграмма коэффициентов распределения ошибок по закону Пуассона в зависимости от порядкового номера испытуемого и интервала ИП ГФВ (фиг.16).

9. Полученные коэффициенты аппроксимируются прямой.

Строятся диаграммы зависимости коэффициентов распределения ошибок, совершенных водителями при тестировании, от уровня ИП ГФВ (фиг.17, 18, 19).

Man=2

10. В зависимости от полученных результатов (фиг.17, 18, 19) делается вывод о зависимости либо независимости числа совершенных водителем ошибок от уровня ИП ГФВ. Вывод о зависимости от ГФВ проверяется известными методами по критерию Стьюдента и тангенсу угла наклона аппроксимирующих прямых (расчеты не приводятся). Ошибка составляет для водителей, зависящих от ГФВ, - 0,06, для водителей, не зависящих от ГФВ, - 0,005:

- на фиг.17 диаграмма зависимости коэффициентов распределения ошибок от уровня ГФВ для водителей, у которых показатели внимания с ростом ИП ГФВ улучшаются (отнесены к «не зависимым»);

- на фиг.18 - диаграмма зависимости коэффициентов распределения ошибок от уровня ГФВ для водителей, у которых показатели внимания с ростом ИП ГФВ ухудшаются (отнесены к «зависимым»);

- на фиг.19 - диаграмма зависимости коэффициентов распределения ошибок от уровня ГФВ для водителей, у которых показатели внимания с ростом ИП ГФВ не изменяются (отнесены к « не зависимым»).

Предлагаемый способ определения зависимости параметров внимания водителей транспортных средств от уровня геофизического воздействия внешней физической среды, в которой осуществляется дорожное движение, позволяет руководителям автотранспортных предприятий и лицам, отвечающим за безопасность движения, правильно организовывать работу водителей в неблагоприятные дни (ограничивать или запрещать выезд в рейс водителям, безопасность управления транспортным средством которых зависит от геофизического воздействия среды).

Список использованной литературы

1. Ротенберг Р.В. Основы надежности системы "водитель - автомобиль - дорога - среда". - М.: Машиностроение, 1996. - 216 с.

2. Рагульская М.В. Влияние солнечных возмущений на человеческий организм / М.В.Рагульская, О.В.Хабарова // Биомедицинская радиоэлектроника. - М.: Наука, - 2001. - №2. С.5-15.

3. Романов А.Н. Автотранспортная психология: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений / А.Н.Романов. - М.: Издательский центр «Академия», 2002. - 224 с.

4. Илларионов В.А. Правила дорожного движения и основы безопасного управления автомобилем. - 5-е изд., перераб. - М.: Транспорт, 1998. - 448 с.

5. Мерзлый A.M., Зенченко Т.А., Поскотинова Л.В. Методика оценки индивидуальной метео- и магниточувствительности организма и ее применение в условиях высоких широт // Экология человека». 2009, №5.

6. Полушковский Ю.А. Прогноз неблагоприятных геофизических воздействий, ухудшающих работоспособность, реакции и самочувствие человека, вызывающих сбои и аварии механизмов и технических систем. - М.: ФГУП «Центр космических наблюдений», sonm@cpi.space.ru

7. Пат.РФ №84795 МПК B60R 25/00. Устройство обеспечения безопасности движения транспортного средства/ Анистратенко В.Е., Матвеев О.А. (РФ). - №2008146102/22; Заявл. 20.11.2008; Опубл. 20.04.2009, Бюл. №20; Приоритет 20.11.2008. - КПИ ФСБ РФ - Заявка №2008146102, опубл. 20.07.2009.

Способ относится к области автотранспорта, а именно к способам определения соответствия психофизиологического состояния водителя транспортного средства требованиям безопасности дорожного движения. Ежедневно, на протяжении трех месяцев для определения месячного прогноза индивидуальной зависимости водителя транспортного средства от геофизического воздействия внешней среды, проводят тестирование параметров внимания и реакции водителя. Строят гистограммы зависимости вероятности распределения ошибок, совершенных тестируемым, от известного уровня геофизического воздействия в дни, когда проводилось тестирование. Определяют закон распределения количества ошибок, совершенных тестируемым, аппроксимируют результаты тестирования прямой и определяют тангенс угла наклона прямой относительно интегрального показателя геофизического воздействия. Выявляют корреляцию между числом совершенных ошибок и уровнем геофизического воздействия. Делают вывод о зависимости либо независимости числа совершенных водителем ошибок от уровня геофизического воздействия. Способ позволяет выявить зависимость показателей внимания от уровня геофизического фона внешней среды для принятия решения об ограничении или полном исключении управления транспортным средством. 1 табл., 19 ил.

Способ определения степени индивидуальной зависимости водителя транспортного средства от геофизического воздействия внешней среды, заключающийся в ежедневном, на протяжении трех месяцев для определения месячного прогноза, тестировании параметров внимания и реакции водителя, построении гистограммы зависимости вероятности распределения ошибок, совершенных тестируемым, от известного уровня геофизического воздействия в дни, когда проводилось тестирование, определении закона распределения количества ошибок, совершенных тестируемым, аппроксимации результатов тестирования прямой и определении тангенса угла наклона прямой относительно интегрального показателя геофизического воздействия, выявлении корреляции между числом совершенных ошибок и уровнем геофизического воздействия, выводе о зависимости либо независимости числа совершенных водителем ошибок от уровня геофизического воздействия.