Method of biocontrol of vehicle driver fatigue

Full Text

Введение В настоящее время люди стали чаще задумываться над безопасностью передвижения в таком общественном транспорте, как такси. У всех горожан нашей страны на слуху такие вопиющие истории, как ситуации с уставшим водителем, который провел за рулем 14-16 часов, были случаи летальных исходов в дорожно-транспортных происшествиях с заснувшим водителем такси за рулем. В настоящее время в сфере пассажироперевозок есть варианты почасовой оплаты труда, как у водителей автобусов, водителей скорой помощи и т.д., а также сдельной, как у водителей такси. Следовательно, они и «гонятся» за большим количеством заказов. Стоимость заказа для клиента определена заранее и не зависит от скорости прибытия на место [1]. Это значит, что чем быстрее водитель завершит один заказ, тем быстрее есть шанс получить следующий и больше заработать. Тем более время нахождения водителя на линии сложно контролировать. Если это делать в одном конкретном приложении, то таксист будет брать заказы в другом приложении или «от руки». Соответственно, появилась необходимость осуществления контроля за этой сферой услуг, потому что фраза «Не нравится или боишься - не пользуйся», здесь не подходит [2]. Это создает прямую угрозу жизни других участников дорожного движения, пассажиров и самого водителя такси. Различают следующие виды утомления: - естественное, когда благодаря отдыху работоспособность восстанавливается на следующий день; - длительное, когда восстановление работоспособности требует более продолжительного отдыха. - переутомление, когда интенсивность труда и нагрузки не компенсируется отдыхом, а последствия накапливаются, вызывая физиологические и психоэмоциональные нарушения. 1. Постановка задачи Переутомление является одной из частых причин дорожно-транспортных происшествий, в таком случае нарушение ПДД не становится следствием небрежности или недисциплинированности водителя. В результате переутомления истощается нервная система, что приводит к нарушению сложных психических процессов, то есть ухудшается скорость проведения нервных импульсов, что приводит к снижению внимания и восприятия, а также реакции организма в целом. Мыслительный процесс водителя при этом ограничивается простыми решениями вместо полного анализа вероятностной модели дорожной ситуации, человек реагирует ограниченным числом возможных разрешений ожидаемых событий [3-4]. То есть, когда на дороге сложится непредвиденная ситуация, отличная от упрощенной, которую предполагает водитель, вероятность дорожно-транспортного происшествия значительно возрастает. На начальной стадии утомления водитель еще волевым образом, сосредоточившись, способен поддерживать работоспособность и уберечься от неверных шагов. В случае нарушения режима труда и отдыха, когда даже после ночного сна чувство усталости не исчезает, мы можем наблюдать признаки хронического утомления, то есть переутомления. Основными причинами переутомления могут быть длительная, выше физиологических возможностей организма работа, тяжесть труда, ненормированная нагрузка на организм в совокупности с непродолжительным отдыхом и суровыми бытовыми условиями. Когда человек чувствует, что устал, тело реагирует на истощение от повышенной трудовой деятельности, переходя к скорейшему уменьшению расхода сил для последующего необходимого организму отдыха. Вместе с тем уверенность в надежном и сохранном поведении человека на дороге полностью зависит от его работоспособности [5]. Признаками переутомления являются сонливость днем и бессонница ночью, общая слабость, головные боли, повышение артериального давления, ухудшение памяти, снижение аппетита, психоэмоциональная нестабильность. Само утомление или его синоним усталость - есть физиологическая реакция организма, вследствие потери энергии, при обеспечении трудовой деятельности. В норме усталость должна проходить после грамотно организованного отдыха. Ученые, занимающиеся мониторингом состояния здоровья водителей, выявили, что если водитель долго находится за рулем без отдыха, - то шансы попасть в аварию увеличиваются в разы в зависимости от времени на линии сверх положенной нормы в 8 часов. За рулем человек много думает и устает физически и эмоционально. Особенно водители эмоционально напрягаются из-за непрерывного наблюдения за дорожной ситуацией, чтобы постоянно контролировать возможность аварий, иногда на максимуме своих психоэмоциональных возможностей. Этот процесс приводит к скорому утомлению. Однообразная поза человека за рулем и монотонные действия вызывают физическое переутомление. Подвижность на рабочем месте или смена деятельности помогают мышцам расслабиться, так как волокна мышц приходят в норму при разнообразных нагрузках. У водителя работа сопровождается постоянной напряженностью в области поясницы и конечностей, появляется физическая боль в этих местах. Каждые 2 часа необходимы перерывы, включающие в себя зарядку или разминку. Моральное утомление проявляется в умственных процессах по оценке дорожной ситуации. Факторы, которые вызывают переутомление человека за рулем: - продолжительность нахождения на линии; - моральное состояние водителя; - поездки в ночное время; - монотонность труда; - условия труда. Признаки раннего утомления: - зевота; - заторможенность. Признаки развившегося состояние переутомления: - кивки головой («клюет носом»); - засыпание за рулем с открытыми глазами. Рис. 1. Обзор изображения с камеры Figure 1. Overview of the camera image Источник / Source: Bosch Mobility Solutions. URL: https://www.bosch-mobility-solutions.com/en/solutions/interior/interior-monitoring-systems/ (accessed: 25.04.2020). Поэтому нами предложены варианты контроля за состоянием водителя, работающего на линии. Самые известные из существующих: камера видеофиксации на приборной панели; акселерометр - отвечает за ускорения и замедления, мониторинг кровяного давления с помощью электронных наручных часов; контроль времени нахождения транспортного средства на смене с помощью бортового компьютера (рис. 1). Понятно, что человеку неприятен постоянный контроль за его действиями, но это необходимо в условиях современного трафика, особенно на дорогах крупных городов [6-8]. Идеальный вариант - это разрешение работать в приложении службы такси только специально переоборудованным автомобилям. Сейчас, чтобы работать в этом агрегаторе, необходимо иметь лицензию на право управления такси, хорошо знать русский язык, регулярно заполнять путевой лист и каждый день осуществлять фотофиксацию автомобиля и документов в освещенном месте. Также бывает, что медицинский контроль водителя перед выходом на смену осуществляется в недостаточном объеме или в спешке. Все это возможно фиксировать в приложении, даже тест на алкоголь, с помощью электронного алкотестера в режиме видеофиксации. Это сократит время перед началом выхода на линию. Тем более, что многие таксисты сейчас снимают на видеорегистратор не только происходящее на дороге, но и фиксируют поведение пассажиров в салоне. 2. Материалы и методы Дополнительно возможно внедрение и использование систем контроля удержания полосы и установки автомобильных радаров спереди и сзади автомобиля такси под бампером. Эти системы используются на более премиальных моделях автомобилей для контроля «слепых зон» позади автомобилей и использования «адаптивного круиз-контроля». Комплекс систем по поиску местоположения, времени за рулем и пройденному пути уже давно используются на грузоперевозках: тахографы и система «Платон» [9]. Помимо систем, установленных внутри и снаружи автомобиля, в Москве начинает действовать умная система фото-видеофиксации движения автомобилей по городу «Умный город». Уже 4-й год на все автомобили, выпущенные на территории нашей страны или завезенные в Россию, устанавливается система Эра-Глонасс, отвечающая за передачу данных о положении автомобиля и дающая возможность связаться с оператором для вызова экстренных служб [10]. С осени следующего года Рис. 2. План работы системы Figure 2. The plan of operation of the system Источник / Source: Аналитический центр при Правительстве РФ. Исследование рынка такси. URL: https://ac.gov.ru/files/content/24166/ rynok-taksi-2019-pdf.pdf (дата обращения / accessed: 29.04.2020). все автомобили, выпущенные в России, предлагается средних цен на устройства и их установку в табл. 1, дополнить видеокамерами и датчиками, которые будут чтобы не рекламировать определенных производителей следить за мимикой лица и жестами водителя, состо- систем, программного обеспечения (ПО) и услуги янием транспортного средства и соблюдением ПДД. различных предприятий по установке и настройке Система будет реагировать на частое зевание человека, этого оборудования. пользование мобильным устройством и положением Таблица 1 век глаз. Если есть подозрение, что водитель засыпает, Средние цены оборудования то раздается звуковой сигнал и водитель должен про- Table 1 снуться и подтвердить, что он бодрствует [11]. Average equipment prices На мобильном устройстве существует возможность передачи данных о результатах прохождения теста на алкоголь и замерах артериального давления в единую систему. Необходимо совместить эти системы в один комплекс по онлайн-мониторингу состояния водителей в диспетчерских (рис. 2). Если программа считает, что водитель устал или засыпает, то она должна информировать об этом водителя и экстренно отправить соответствующий сигнал диспетчеру таксопарка, а он уже должен разобраться в сложившейся ситуации [4]. 3. Расчет капиталовложений Мы провели анализ рынка, предлагаемых товаров по контролю/помощи водителю, и приводим данные Marking control camera Дополнительное ПО в бортовой компьютер автомобиля Additional software in the vehicle’s on-Board computer Радары за бамперами Radars behind the bumpers Наручные часы с функцией тонометра Hand watch with blood pressure measuring device 12000 11000 4х5000=20000 10000 4000 8000 10000 0 Камера контроля разметки Окончание табл. 1 / End of the table 1 «Алкозамок» / Breathalyzer locking engine of car 18000 3000 Итого 79000 26000 Total price Из данных таблицы видно, что дооборудование современного автомобиля данными системами обойдётся в среднем в 105 000 рублей. В динамике продаж просматривается постепенное снижение цен на эти устройства. Все больше и больше производителей предлагают данные товары, соответственно повышается качество изделия и снижается стоимость. Конкуренция в данной сфере неизбежна, что радует [13]. Выводы Системы, разработанные различными автопроизводителями, похожи между собой. Необходимо на законодательном уровне обеспечить автомобили такси данными устройствами. Таким образом сократится количество опасных ситуаций на дорогах общего пользования из-за усталости водителя. Системы с каждым годом становятся все доступнее, надежнее и проще в установке. Также с помощью этих систем будет возможно отслеживать техническое состояние автопарков в онлайн-режиме. Это поможет обеспечить оперативный ремонт и более эффективно использовать машины на линии, вести отчеты и прогнозировать прибыль [5]. Утомление и переутомление - обратимые процессы, но в особо запущенных случаях пренебрегать помощью врачей преступно. Строгое соблюдение правил режима труда и отдыха водителя является гарантированным средством в борьбе с утомлением и переутомлением. Также не стоит забывать, что работоспособность снижается в случае заболевания водителя, стрессов, низкого качества жизни. Употребление алкоголя или наркотических средств должно быть исключено. Мы предлагаем соединить уже установленные на автомобилях системы помощи водителю с исследуемыми нами дополнительными устройствами. Цены на эти устройства несопоставимы с ценой жизни человека. Компания «Яндекс» и ГУП «Мосгортранс» продолжают тестировать комплексы по контролю за усталостью водителя на добровольцах и добились сбора огромного количества данных. Анализируя результаты этих тестов, сотрудники предприятий говорят о том, что они уже помогают уменьшить количество происшествий на дорогах. Поэтому необходимо скорейшее появление этих комплексов на автомобилях такси.

About the authors

Kirill A. Ivanov

Peoples’ Friendship University of Russia (RUDN University)

Author for correspondence.
Email: 1042200034@rudn.ru

Graduate Student of the Department of Mechanical Engineering and Instrumentation, Engineering Academy

6 Miklukho-Maklaya St, Moscow, 117198, Russian Federation

Natalia V. Kamardina

Peoples’ Friendship University of Russia (RUDN University)

Email: 1042200025@rudn.ru

Graduate Student of the Department of Mechanical Engineering and Instrumentation, Engineering Academy

6 Miklukho-Maklaya St, Moscow, 117198, Russian Federation

Igor K. Danilov

Peoples’ Friendship University of Russia (RUDN University)

Email: danilov-ik@rudn.ru
ORCID iD: 0000-0002-7142-7461

Professor, Head of the Department of Mechanical Engineering and Instrumentation, Engineering Academy, Doctor of Technical Sciences

6 Miklukho-Maklaya St, Moscow, 117198, Russian Federation

Vladimir N. Konoplev

Peoples’ Friendship University of Russia (RUDN University)

Email: konoplev-vn@rudn.ru
ORCID iD: 0000-0003-1662-6254

Associate Professor of the Department of Mechanical Engineering and Instrumentation, Doctor of Technical Sciences

6 Miklukho-Maklaya St, Moscow, 117198, Russian Federation

References

Supplementary files