Повышение надежности транспортных человеко-машинных систем управления на примере городских автобусов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.22.10, кандидат технических наук Григорьева, Татьяна Юрьевна

• Григорьева, Татьяна Юрьевна
• кандидат технических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат технических наук Григорьева, Татьяна Юрьевна

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

1.1. Транспортные ЧМСУ и их надежность. Основные определения.

1.2. Математическое определение надежности ЧМСУ.

1.3 Составляющие элементы транспортных ЧМСУ и их взаимосвязи.

1.4. Условия эксплуатации городских автобусов.

1.5. Факторы, влияющие на надежность водителя как элемента ЧМСУ.

1.6. Методы оценки надежности водителя.

1.6.1. Аттестация рабочих мест водителей.

1.6.2. Интегральные критерии оценки. Оценка безопасности маршрута.

1.6.3. Оценка рисков здоровью водителя.

1.6.4. Влияние на безопасность дорожного движения.

1.7. Методы и технические средства повышения надежности транспортных ЧМСУ и их элементов.

1.7.1. Применение интеллектуальных телематических систем для повышения надежности водителей.

1.7.2. Повышение надежности водителя с помощью установки ФКО.

1.8. Выводы по разделу. Цель и задачи диссертационного исследования.

2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ ВОДИТЕЛЯ В ТРАНСПОРТНОЙ ЧМСУ.

2.1. Общие положения.

2.2. Критерии и алгоритм оценки надежности водителя в транспортной ЧМСУ.

2.2.1. Влияние безопасности автобусных маршрутов на надежность водителя.

2.2.2. Анкетирование. Принципы разработки анкеты и алгоритм обработки результатов.

2.2.3. Методика оценки рисков заболеваемости.

2.3. Постановка задачи повышения надежности водителя в составе транспортной ЧМСУ.

2.4. Инженерная методика повышения надежности путем установки ФК0.

2.5. Выводы.

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ И МЕРОПРИЯТИЙ НА НАДЕЖНОСТЬ ВОДИТЕЛЯ КАК ЭЛЕМЕНТА ЧМСУ.

3.1. Оценка влияния различных факторов на надежность водителя при движении автобусов по конкретным маршрутам.

3.2. Методика и результаты испытаний макетного образца транспортного ФКО.

3.3. Результаты обработки статистических данных.

3.4. Выводы.

4. ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА НАДЕЖНОСТЬ ВОДИТЕЛЯ КАК ЭЛЕМЕНТА ЧМСУ. РЕЗУЛЬТАТЫ КОМПЛЕКСНОЙ ОЦЕНКИ НАДЕЖНОСТИ И МЕРЫ ПО ЕЕ ПОВЫШЕНИЮ.

4.1. Влияние возраста и стажа работы водителей на надежность.

4.2. Результаты комплексной оценки надежности.

4.2.1. Безопасность автобусных маршрутов.

4.2.2. Оценка рисков заболеваемости водителей.

4.3. Меры по повышению надежности водителей.

4.4. Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение надежности транспортных человеко-машинных систем управления на примере городских автобусов»

Актуальность работы. Ежегодно в Москве наземным городским транспортом перевозится около 4,2 млрд. пассажиров, из которых 2,5 млрд. пасс. приходится на городские автобусы общего пользования, сосредоточенные в основном в 18 автобусных парках ГУП «Мосгортранс». Профессиональная деятельность водителей городских автобусов (операторов в транспортных человеко-машинных (эргатических) системах управления (ЧМСУ)), определяющая надежность ЧМСУ, связана с работой в неблагоприятных условиях (напряженность, загазованность, шум, сложные условия движения по маршрутной сети), что негативно сказывается на состоянии их здоровья и является одной из причин повышенной текучести (до 80%) кадров. Большинство дорожно-транспортных происшествий (ДТП) происходят по причине ошибок водителей.

Диссертационная работа выполнялась в рамках проектов ведомственной научной программы «Развитие научного потенциала высшей школы» 2005, 2006 гг.

Целью работы является установление закономерностей влияния эксплуатационных (производственных) факторов на надежность водителей городских автобусов.

Объект исследования - автобусные парки ГУП «Мосгортранс», маршрутная сеть г. Москвы, автобусы и водители на маршрутах.

Достоверность регулы а гов исследования обеспечивалась применением современного программного обеспечения, использованием прикладных пакетов программ STATISTIC А 6.0, MATHCAD, Scientific Workplace 3.0 и пр. Достоверность результатов экспериментов обоснована соблюдением требований стандартов, использованием аттестованных средств измерения, повторяемостью результатов измерений.

Научная новизна:

• установлены закономерности влияния эксплуатационных (производственных) факторов на надежность водителей городских автобусов;

• разработана математическая модель оценки надежности водителя, в которой воздействующие на водителя факторы объединяются в три группы и оцениваются с помощью интегральных критериев: безопасности маршрута (факторы среды) и риска заболеваемости (учет протяженности воздействия факторов по времени);

• экспериментально определены значения производственных факторов на рабочем месте водителя непосредственно при движении автобуса по маршруту;

• разработана методика расчета геометрических размеров и определения эффективности запатентованной конструкции транспортного фотокаталитического очистителя воздуха (ФКО) с принудительным воздухообменом.

Практическая ценность работы заключается в разработке:

• методики оценки надежности транспортных ЧМСУ (городских автобусов) путем оценки надежности их управляющего элемента (водителя);

• рекомендаций по повышению надежности водителей городских автобусов;

• конструкции ФКО с принудительным воздухообменом и инженерной методики расчета его геометрических показателей и определения эффективности очистки воздуха от вредных веществ.

На защиту выносятся:

1. Установленные закономерности влияния эксплуатационных (производственных) факторов на надежность водителей городских автобусов.

2. Математическая модель оценки надежности водителя с помощью интегральных критериев: безопасности маршрута, характеризующего влияние на водителя производственных факторов на маршруте, и рисков заболеваемости, позволяющих оценить воздействие этих факюров во времени.

3. Методика и результаты экспериментальной оценки производственных факторов на рабочем месте водителя непосредственно при движении автобуса по маршруту.

4. Инженерно-технический метод повышения надежности водителей путем установки в кабину автобуса специально разработанного и запатентованного ФКО с принудительным воздухообменом.

5. Инженерная методика расчета геометрических параметров ФКО и определения эффективности очистки воздуха от вредных веществ.

Апробация работы. Основные положения диссертации обсуждены и одобрены на научно-технической конференции «2-е Луканинские чтения. Пути решения энергоэкологических проблем в автотранспортном комплексе» (г. Москва, 2005 г.), 64-й научно-методической и научно-исследовательской конференции МАДИ (ГТУ) (г. Москва, 2006 г.), III Российско-германской научно-практической конференции «Современные проблемы безопасности дорожного движения и их решение - дети и молодежь на дорогах» (г. Волгоград, 2006 г.), 7-й международной научно-практической конференции «Организация и безопасность дорожного движения в крупных городах» (г. Санкт-Петербург, 2006 г), выставке «Достижения МАДИ (ГТУ) - 75, 2005 г.

Реализация результатов работы. Основные результаты исследований предложены к использованию в ГУП «Мосгортранс» и внедрены в учебный процесс МАДИ (ГТУ).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 8 печатных работ, из которых 3 в центральных лицензированных изданиях ВАК, в их числе патент на изобретение РФ.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, четырех глав, общих выводов и рекомендаций и приложений. Текст диссертации изложен на 141 страницах, включая 60 рисунков, 22 таблицы и приложения. Список литературы включает 62 наименования отечественных и зарубежных авторов.

Заключение диссертации по теме «Эксплуатация автомобильного транспорта», Григорьева, Татьяна Юрьевна

Основные выводы и рекомендации

1. На основании выполненных исследований решена научно-практическая задача по установлению закономерностей влияния эксплуатационных (производственных) факторов на надежность водителей городских автобусов как основного элемента транспортной эргатической системы управления.

2. Теоретически обоснована и экспериментально апробирована разработанная методика оценки надежности водителя в составе транспортных ЧМСУ на примере городских автобусов. Алгоритм оценки надежности водителя отличался тем, что определяющие надежность факторы объединялись в три группы (внешние, внутренние и социальные) и оценивались с помощью интегральных критериев: безопасности маршрута и риска заболевания.

3. С помощью разработанного интегрального критерия безопасности маршрута, характеризующего влияние на надежность водителя 13 дорожных факторов (9 - сложность маршрута, 3 - загрязнение воздуха и 1 -аварийность), определенных по результатам натурных наблюдений и экспериментов, проводилась оценка безопасности городских автобусных маршрутов на примере г. Москвы с учетом их сложности, загрязненности воздуха и дорожной аварийности.

Экспериментальные измерения различных параметров на рабочем месте водителя во время движения автобуса на разных городских маршрутах показали существенные превышения на маршрутах ПДКмр оксида углерода (СО) - в 2,3. 12,6 раза, диоксида азота (N02) - в 5,5. 16,2 раза. На рабочем месте водителя замеренные значения концентрации СО составили 22.47,0 мг/м3 (1,1 .2,4 ПДКрз), уровня шума - 68,6. 78,2 дБ А.

Установлено, что из 161 обследованного автобусного маршрута 9% маршрутов могут быть отнесены к безопасным (уровень безопасности (УБ) менее 25 баллов), 41.64% - к маршрутам средней опасности (УБ 25.35 баллов) и 27.45% - к опасным (УБ более 35 баллов). При прочих равных условиях надежность водителя автобуса будет тем выше, чем меньшую опасность представляет для него маршрут движения.

4. Оценка влияния на надежность водителя внутренних и социальных факторов осуществлялась по методике, предусматривающей статистическую обработку 348 специально разработанных анкет, заполненных водителями автобусов 1, 3, 7, 9 и 12 автобусных парков ГУП «Мосгортранс», обслуживающих обследованные маршруты движения, и расчет рисков заболеваемости водителей на основании экспериментально определенных значений концентраций загрязняющих веществ в воздухе на рабочем месте при движении автобусов на маршрутах. Установлено, что более 60% опрошенных водителей в качестве наиболее значимых производственных факторов отмечали микроклиматический дискомфорт, 30.35% водителей -повышенный шум, вибрацию и запахи, 60% - отвлечение внимания. С помощью логико-графических методов анализа выявлены причинно-следственные связи между значимыми факторами и надежностью водителей.

5. Для повышения надежности водителей, работающих на опасных маршрутах, предлагается улучшать условия на рабочем месте путем установки системы повышения комфорта и очистки воздуха (ФКО) в кабине, а также системы АСКП в салоне автобуса. В диссертационной работе разработана, спроектирована, испытана и рассчитана конструкция ФКО воздуха для транспортных средств (патент РФ №2262455). Установлено, что для автобусов ЛИАЗ, эксплуатирующихся в городских условиях, оптимальное значение площади активной поверхности фотокатализатора составляет л л

1,1.2,1 м , расхода воздуха - 0,18.0,25 м/с при эффективности очистки воздуха от вредных веществ (СО, NOx, CnHm) до 96%. Исследования показали, что при установке ФКО в кабине возможно снижение рисков развития заболеваний водителей автобусов до 14,4%, при установке АСКП - на 8,4%.

6. Установка ФКО в кабине приведет к повышению уровня безопасности автобусных маршрутов для водителя: количество безопасных маршрутов увеличится на 23%, маршрутов средней опасности - на 4% за счет сокращения количества опасных для водителя маршрутов.

В результате установки транспортных ФКО в кабине автобусов можно ожидать повышения надежности водителя на 4,9.7,8% за счет снижения вероятности возникновения ДТП.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Григорьева, Татьяна Юрьевна, 2006 год

1. Кузнецов Е.С. Управление техническими системами: Учеб. пособие / МАДИ (ТУ). М., 2001. - 262 с.

2. Долгих Ю.В., Эйтингон В.Н. Надежность систем: основные понятия в приложении к организационному управлению // Вестник ВГУ. 2003. - № 1. -С. 56 - 62. - (Экономика и управление.)

3. Стрелков Ю.К. Инженерная и профессиональная психология. М.: Академия, 2001. - 360 с.

4. Широков А.П. Основы эргономики на железнодорожном транспорте.- Хабаровск: Изд-во ДВГУПС, 2000. 83 с.

5. Дружинин Г.В. Учет свойств человека в моделях технологий. М.: МАИК Наука/Интерпериодика, 2000. - 327 с.

6. Небылицын В.Д. Надежность работы оператора в сложной системе управления // Хрестоматия по инженерной психологии / Под ред. Б.А. Душкова. М.: Высш. Шк., 1991. - С. 238-249.

7. Надежность и быстродействие человеко-машинных систем. Ростов-на-Дону: Изд-во Ростовского университета, 1983. - 144 с.

8. Рогенберг Р.В. Основы надежности системы водитель автомобиль -дорога - среда. - М.: Машиностроение, 1986. -216 е.: ил.

9. Романов А. Н. Автотранспортная психология: Учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений. М.: Издательский центр "Академия", 2002. - 224 с.

10. Стрелков Ю., Поздняков В. О бедном шофере замолвите слово, или всегда ли виноват водитель // Международные автомобильные перевозки. -2001.-№№4-6,- 2002. -№№ 1-2.

11. Смагин В.А. Техническая синергетика. Вып.1. Вероятностные модели элеменюв сложных систем. - СПб.: ВИКУ им. А.Ф. Можайского, 2000. - 63 с.

12. Максимов В.А. Научные основы повышения эффективности использования городских автобусов средствами инженерно-технической службы: Автореф. дис. д-ра техн. наук: МГАДИ (ТУ). М., 2000. - 38 с.

13. Техническая эксплуатация автомобилей / Е.С. Кузнецов, А.П. Болдин, В.М. Власов и др; под общ. ред. д.т.н. проф. Е.С. Кузнецова: Учебник для вузов. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Наука, 2001. - С. 384-387.

14. Somerville W. The driver and his health / W. Somerville // Med Sci Law. -1962,-№3 (423).- P.7.

15. Коноплянко В.И. Организация и безопасность дорожного движения: Учеб. для вузов. М.: Транспорт, 1991. - 183 е.; ил.

16. Стасова И. Тюнинг автомобиля и здоровье водителя // Автомобили и цены. 2004. - №44.

17. Вайсман А.И. Здоровье водителя и безопасность дорожного движения. М.: Транспорт, 1979. -137 с.

18. Мишурин В. М., Романов А. Н. Надежность водителя и безопасность движения. -М.: «Транспорт», 1990 г. 167 с.

19. Седлов Л. М. Массаж ЭПС: здоровье водителя- безопасность движения. // Автомобильный транспорт. 1998. - №№ 11-12.

20. Шефтель В. О. Полимерные материалы: Токсичные свойства: Справочник. Л.: Химия, 1982. - 240 с.

21. Воздействие на организм человека опасных и вредных экологических факторов. Метрологические аспекты: в 2 т. / под ред. Л.К. Исаева. М., ПАИМС, 1997. - Т. 1. - 512 с.

22. Твердунов И. Дышите глубже. // За рулем. 1998. - №5. - С. 24-27.

23. Будкин А., Булычева 3. Фильтр противогаза не заменит // За рулем. -1998. -№10. С.37-39.

24. Гигиена, физиология, психология труда и состояние здоровья водителей автомобилей / Под ред. А.И. Вайсмана. — Горький: Волго-Вятское книжное изд-во, 1975. 156 с.

25. Ретнев В.М. Эргономическая оптимизация согласования звеньев системы «водитель транспортное средство - среда движения» / Ретнев В.М. // Эргономическая и медицинская профилактика дорожно-транспортных происшествий. — JI. -1976. - С. 10-12.

26. Проведение аттестации рабочих мест по условиям труда водителей автомобильного транспорта: Методические рекомендации. М.: «Альфа-Композит», 2002.-41 с.

27. Луканин В.Н., Трофименко Ю.В. Экологически чистая автомобильная энергоустановка: понятие и количественная оценка // Итоги науки и техн. ВИНИТИ. 1994. - Т18. - 140 с. - (Автомобильный транспорт).

28. Разработка теории экологических характеристик автомобильных двигателей: Отчет о НИР: Б551294/2/ МАДИ (ГТУ); рук. Луканин В.Н.; исполн.: Трофименко Ю.В., Зимин К.Б. и др. М., 1994. - 132 с.

29. Экологические аудирование управления рисками: Учебное пособие / Под ред. Л.М. Хурнова, Д.Х. Мамина. Пенза: ПГАСА, 2003. - 100 с.

30. Декларация Российского научного общества анализа риска «Об установлении предельно-допустимого уровня риска». (http://www.sra-russia.ru/russian/?type=7).

31. РД 03-418-01. Методические указания по проведению анализа риска опасных производственных объектов. М., 1999. 18 с.

32. Румянцев Г. И., Новиков С. М., Шашина Е. А. Современные проблемы оценки риска воздействия факторов окружающей среды на здоровье населения. (http://erh.ru/ri pub03.php).

33. Киселев А.В., Фридман К.Б. Оценка риска здоровью. Подходы к использованию в медико-экологических исследованиях и практике управления качеством окружающей среды. СПб.: Б.и., 1997. - 103 с.

34. Рунэ Эльвик, Аннэ Боргер Мюсен, Трулс Ваа. Справочник по безопасности дорожного движения / Пер. с норв. goд редакцией проф. В.В. Сильянова / МАДИ (ГТУ). М„ 2001. - 754 с.

35. Венда Б.Ф., Ротенберг Р.В., Улиханян Г.С. Психологические факторы надежности управления автомобилями и проблема общения между водителями // Психологический журнал. 1983. - Т.4, №4.

36. Gobbels Н. Traffic hazards caused by health defects of the driver, as an increased risk of the insurance// Medizinische. -1954 Nov 20; 47: 1584 6.

37. Вайсман А.И. Гигиена труда водителей автомобилей. М.: Медицина, 1988. - 192 е., ил.

38. Braess Н.Н. Das Automobil und Wissenschaft. Von Erkenntnis zur Realitaet, von Realitaet zur Erkenntnis. Teil 1,2// Automobiltechnische Zeitschrift. -2003. №1-2.

39. Яковлев Ю. Бортовые информационные системы // 12VoltMagazine. 2002. - №1. - flittp://www. 12voltsmagazine.com/indexr.php?id=412).

40. Wallentowitz H., Ehmanns D. und ua. Sicherheitsanalyse der Systeme zum Automatischen Fahren // Fahrzeugtechnik, Heft F35, 2001. 145 s.

41. Farber В., Farber Br. Telematik-Systeme und Verkehrssicherheit // Mensch und Sicherheit, Heft M 104, 1999. 96 s.

42. Hover N., Seubert T. Heutige Fahrer-assistenz-Systeme und ihr Potenzial fur die Zukunft // Automobiltechnische Zeitschrift. -2003. №10. S. 956-964.

43. Чертыковцев B.K. Логистика человеко-машинных систем: Учебник (электронная версия) / СамИИТ. Самара, 2001. - 252 с.

44. Final report of the eSafety Working Group on Road Safety. Nov, 2000.

45. Артемьев Ю.М. Введение в гетерогенный фотокатализ: Учеб. пособие / Ю.М.Артемьев, В.К.Рябчук. СПб.: Изд-во С.-Петерб. ун-та, 1999. -304 с.

46. Савинов Е. Н. Фотокаталитические методы очистки воды и воздуха // Соросовский образовательный журнал. 2000. - Том 6, №11. - С. 52-56.

47. Воронцов А. В. Фотокаталитическое окисление газообразных органических веществ на полупроводниковых оксидах: Автореф. дис. канд. техн. наук; Институт Катализа им. Г.К. Борескова СО РАН. Новосибирск, 1998.-22 с.

48. Техническая эксплуатация автомобилей / Е.С. Кузнецов, А.П. Болдин, В.М. Власов и др; под общ. ред. д.т.н. проф. Е.С. Кузнецова: Учебник для вузов. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Наука, 2001. - С. 270-272.

49. Волков Л.И. Управление эксплуатацией летательных комплексов: Учеб. пособие. М.: Высш. школа, 1981. - 368 е., ил.

50. Саркисян С.А., Акопов П.Л, Мельникова Г.В. Научно-техническое прогнозирование и программно-целевое планирование в машиностроении. -М.: Машиностроение, 1987. 304 с.

51. Петрухин В.А., Виженский В.А., Донченко В.В. Загрязнение городской атмосферы автотранспортом и экологический риск здоровью населения: методология и опыт оценок // Транспорт: наука, техника, управление / ВИНИТИ. 1996. - N 9. - С.33-35.

52. Бусленко Н.П., Калашников В.В., Коваленко И.Н. Лекции по теории сложных систем. М.: Советское радио, 1973. - 440 с.

53. Химическая энциклопедия: В 5 т. Гл. ред. И.Л. Кнунянц. М.: Сов. энцикл., 1988. - Т. 1. - 623 с. С. 39 - 42.

54. ГОСТ P 51206-2004. Автотранспортные средства. Содержание вредных веществ в воздухе салона и кабины. Нормы и методы определения. М.: Изд-во стандартов, 2005. 19 с.

55. ГОСТ Р 50993-96 «Автотранспортные средства. Системы отопления, вентиляции и кондиционирования. Требования к эффективности и безопасности. М.: Изд-во стандартов, 1997. 10 с.

56. Котик М.А., Емельянов A.M. Природа ошибок человека-оператора (на примерах управления транспортными средствами). М.: Транспорт, 1993. -252 с.