Водители выбирают режим движения на основании анализа информации о дорожных условиях. Ее объем (геометрические параметры дороги, средства регулирования, интенсивность движения, придорожное пространство) в процессе движения изменяется в широких пределах. Надежность работы человека и его работоспособность могут поддерживаться на необходимом уровне лишь при условии, если объем поступающей к нему информации находится в оптимальных пределах. Оптимальное количество информации определяет эмоциональное состояние водителей, от которого во многом зависит безопасность движения. Из данных, полученных Исследователями [8] следует, что около 80% ДТП происходит из-за эмоциональной неустойчивости водителей (сильное волнение, раздражение, гнев), приводящей к ошибкам.

При избыточном объеме информации водитель не успевает ее перерабатывать, допускает ошибки в решениях и пропуски важнейших сигналов. Не менее опасна и недостаточная информация (сенсорное голодание), приводящая к заторможенному состоянию центральной нервной системы, вследствие чего расслабляется внимание водителя, увеличивается время его реакции и резко снижается надежность работы.

При разработке мероприятий по безопасности дорожного движения роль водителя, его возможности в восприятии и оценке дорожных условии учитываются недостаточно. Предпочтение отдается одному показателю времени реакции. Его принимают постоянным для любых дорожных обстановок, в то время как наблюдения указывают, что время реакции изменяется в широких пределах и зависит от дорожных условий, продолжительности нахождения водителя за рулем, его возраста, физического состояния и т.д. Большая часть исследований в области влияния человеческого фактора на безопасность движения была направлена на регистрацию и оценку действий водителя, что проявляется в изменениях скорости или траектории движения. Между тем, изменение скорости или траектории движения - это последняя фаза в сложном процессе восприятия окружающей обстановки при движении по дороге.

Очень часто реакция водителя на какой-либо элемент дорожной обстановки направлена не на изменение скорости, как того требует дорожно-транспортная ситуация, а на увеличение нервного возбуждения, влияние которого сказывается не в момент его появления, а через некоторое время, по мере распространения процесса возбуждения в коре головного мозга. Данное обстоятельство указывает на то, что водители допускают ошибки не только в момент возникновения аварийной ситуации, но через некоторое время, после, казалось бы, благополучного выхода из нее. Этим объясняется тот факт, что часть дорожно-транспортных происшествий происходит не на самом опасном участке дороги, а на некотором удалении от него.

Эффективность использования средств регулирования дорожного движения во многом зависит от того, насколько правильно были учтены условия, при которых эти средства должны применяться и насколько они соответствуют психофизиологическим особенностям водителя. Исследования показывают, что любое средство регулирования позволяет снизить аварийность и улучшить условия работы, если оно выбрано с учетом особенностей восприятия водителя. Подтверждением этого являются проведенные в МАДИ исследования, которые позволили установить, что при движении по дороге взгляд водителя в течение 95% всего времени находится в определенной зоне. Эту зону называют полем концентрации внимания. Размеры ее изменяется в соответствии с ростом скорости движения. В целях обеспечения своевременного и правильного восприятия элементов дорожной обстановки (дорожные знаки, разметка, указатели направлений, ограждения) время, необходимое для их восприятия (распознавание, расшифровка, осмысливание), должно соответствовать времени нахождения этих элементов в поле концентрации внимания водителя. Так, например, для распознавания знака «Ограничение максимальной скорости», при хорошей контрастности символа относительно фона знака, требуется около 0,1 с., при плохой контрастности - 0,5 с, в сумерках - 0,7-0,8 с. Знак начинает распознаваться с расстояния, при котором угловые размеры его символа превышают при освещенности 1000 лк немногим более 1° (сумерки), днем при 5000 лк - около 40°. Это означает, что знак стандартных размеров должен находиться в поле концентрации внимания водителя в течение всего времени с момента достижения его угловых размеров, необходимых для распознавания и осмысливания. Для освещенности знака 2000 лк это время составляет 1,3 с. Для расчетной скорости 60 км/ч расстояние до знака за это время сокращается с 80 до 58 м. Для дороги с двумя полосами движения это означает, что знак за время его восприятия будет находиться в поле зрения водителя с горизонтальной координатой от 2°40' до 5°45', что соответствует угловым размерам поля сосредоточенного внимания при скорости движения 60 км/ч. При установке знака на обочине дороги с четырьмя полосами движения его угловой размер от центрального луча зрения при скорости движения 60 км/ч за время восприятия знака изменяется от 5°50' до 10°45'. Учитывая, что для скорости движения 60 км/ч предельные угловые размеры поля концентрации в горизонтальной плоскости составляют от 5°30'до 6°-7°30'. При таком расположении знаков возможны их "пропуски" или ошибки в восприятии, что и подтверждается наблюдениями. Если какой-либо элемент дорожной обстановки не будет расшифрован, пока он находится в поле концентрации внимания, то водитель либо не замечает его, вследствие неудачного расположения, либо игнорирует, что имеет место в отношении предметов дорожной обстановки не несущих в себе информацию о транспортном потоке или дорожных условиях.

Психофизиологические возможности водителя в приеме и переработке поступающей информации велики, но не безграничны. Ошибки, наблюдающиеся в работе водителя, появляются вследствие превышения этих возможностей, то есть утомлении. Исследования, проведенные на автомагистралях [8], показали, что до 14% дорожно-транспортных происшествий происходит из-за утомления водителей.

Поскольку в любой момент можно ожидать от водителя ошибочных действий, то движение в автомобиле всегда связано с риском. Риск тем значительнее, чем выше скорость и интенсивнее и разнообразнее поток поступающей информации к водителю. Задача инженеров, проектирующих дорогу и занимающихся организацией или оптимизацией дорожного движения, - свести опасность такого риска к минимуму.

Повышение надежности работы водителя - как оператора системы «водитель – автомобиль – дорога - среда» - является приоритетным в области политики повышения безопасности движения. Водитель, с точки зрения кибернетики, является очень сложной вероятностной системой. Основным отличием вероятностных систем является то, что действия таких систем в любой ситуации можно предсказать лишь приблизительно с большей или меньшей степенью вероятности. Управляющий элемент в транспортной системе – водитель. Основным источником информации для него служит дорога. Воспринимая органами чувств (в первую очередь зрением) дорожную обстановку, водитель назначает определенный режим движения автомобиля. Сопоставляя затем характеристики этого режима и дорожной обстановки, водитель автомобиля получает дополнительную информацию о возможности безопасного проезда и в случае необходимости вносит коррективы в назначенный режим. Таким образом, подсистема «водитель» может рассматриваться как детерминированная и задача обеспечения надежной работы водителя сводится, в первую очередь, к организации дорожной обстановки с учетом его психофизиологических возможностей. Это достигается применением эффективных средств регулирования дорожного движения и рациональной установкой их в поле зрения водителя, исключение или ограничение размещения в полосе отвода предметов, отвлекающих внимание водителя и повышающих эмоциональное напряжение и т.д.

Из изложенного выше следует, что работоспособность водителя, а, следовательно, и его надежность при прочих равных условиях определяется характеристиками дорожной обстановки. При этом элементы дорожной обстановки, как и управляющие действия при их осуществлении в процессе маневра находят отражение в психике водителя, вызывая эмоциональное напряжение.

Психофизиология водителя

Управление современным автомобилем предъявляет высокие требования к психике водителя. Водитель обязан не только объективно и быстро воспринимать дорожные условия, оценивать и реагировать на их изменения, но и выполнять все необходимые для управления автомобилем действия.

Через зрительный анализатор к водителю поступает свыше 90% всей информации об условиях движения. От того, насколько точно и надежно работает зрительный анализатор, во многом зависит нормальное функционирование система «водитель – автомобиль – дорога - среда».

Различает несколько этапов зрительного восприятия объекта: обнаружение, различение, опознавание и осмысливание. На стадии обнаружения, например, дорожного знака водитель замечает его в поле зрения, но еще не может судить о каких-либо признаках. На стадии различения водитель определяет его форму и детали, на основании чего и происходит его дальнейшая расшифровка.

При управлении автомобилем, прежде всего, важны следующие характеристики зрения: острота, периферийное зрение, восстановление чувствительности после ослепления (например, светом фар встречного автомобиля, искусственным освещением дорожного знака или световых табло). Одной из наиболее важных характеристик глаза является острота зрения, т.е. угловой размер объекта, который глаз в состоянии различить. Острота зрения водителя зависит от освещенности объекта, его контрастности, формы и времени, в течение которого он способен его видеть. Расстояние, на котором опознается объект, называют расстоянием его видимости. Эта величина определяется угловыми размерами объекта, уровнем адаптирующей (приспособительной) яркости, контрастом между фоном и объектом, сложностью дорожной обстановки.

Для одного и того же знака или предмета дорожной обстановки расстояние видимости зависит, главным образом, от его освещенности и фона, а продолжительность восприятия изменяется в зависимости от места установки и количества предметов, одновременно воспринимаемых водителем. Таким образом, при обилии средств наружной рекламы в полосе отвода вероятность того, что водитель не заметит какой-либо дорожный знак или указатель возрастает.

Наиболее надежной способностью по опознанию объектов обладает зона сетчатки глаза человека, которая носит название "конус острого зрения". Конус острого зрения представляет собой небольшую окружность с диаметром 0,4 мм и угловым размером 1,3°. Основную долю всей поступающей к человеку информации от окружающих его объектов он получает из конуса острого зрения. С удалением от границ конуса острого зрения снижается не только надежность опознания объектов, но и количество воспринимаемой информации.

Способность глаза видеть объекты, находящиеся вне конуса острого зрения, называют периферийным зрением. Угол периферийного зрения водителя изменяется от 120 до 160°, уменьшаясь по мере увеличения скорости движения автомобиля. Оно служит для ориентирования водителя в пространстве.

Учитывая важность периферийного зрения для ориентировки водителя, следует отметить, что целый ряд операций в процессе зрительного восприятия может быть выполнен только при условии обязательного участия в них наиболее совершенной области сетчатки желтого пятна "конус острого зрения" - места наилучшего видения. К числу таких операций относятся: чтение надписей, определение цвета, опознавание символа знака, а главное - оценка расстояний.

В нормальных условиях работы предметы, находящиеся в конусе острого зрения, главным образом, поглощают внимание водителя. Это объясняется тем, что внимание водителя концентрируется на тех элементах дорожной обстановки, которые несут наиболее ценную информацию. При высокой интенсивности движения водитель, находясь в потоке автомобилей, сосредоточивает внимание на попутных автомобилях, а при ожидании возможности обгона - на оценке режима движения встречного транспорта. В этих условиях восприятие дорожных знаков затруднено. Наблюдения, проведенные Е.М. Лобановым (МАДИ) [8], показали, что при суммарной интенсивности движения на дороге более 600 авт./ч при дневном освещении (2000-4000 лк) практически все элементы дорожной обстановки, угловые размеры которых менее 8-10°, водителями не воспринимаются. Это означает, что, начиная с расстояния 30-35 м, водитель не расшифровывает дорожные знаки, находящиеся в 2 м от кромки проезжей части.

Данную особенность зрительного аппарата человека следует учитывать при разработке мероприятий по организации движения и, в первую очередь, при расстановке на дороге сооружений, несущих водителю информацию о рекомендуемом режиме движения или изменении дорожных условий. Очевидно, что восприятие дорожных знаков и указателей в более сложных дорожных условиях не должно быть затруднительно.

В конус острого зрения попадают лишь те элементы, которые находятся в поле концентрации внимания. Как показывает анализ графической регистрации движения глаз при управлении автомобилем, размеры этого поля у водителей зависят от скорости движения и от сложности дорожных условий.

Наблюдения за траекторией движения глаз водителя при различных скоростях движения автомобиля показали, что зона поля зрения водителя, в которой концентрируется его внимание, сокращается при увеличении скорости

При малой скорости движения или остановке внимание водителя практически распределено по всему полю зрения равномерно. С увеличением скорости движения внимание водителя сосредоточивается в центральной части поля. Так, например, при движении автомобиля по дороге с увеличением скорости с 20 до 100 км/ч продолжительность сосредоточения внимания в центральной части поля зрения возрастает с 45 до 88%.

С ростом скорости движения сокращается и продолжительность фиксации взгляда водителя, в течение которой происходит зрительное восприятие. При скорости свыше 80 км/ч продолжительность фиксации приближается к своему минимальному значению - порядка 0,15-0,2 с. Это приводит к тому, что водитель воспринимает лишь те объекты, угловые размеры которых достаточны для их расшифровки в течение времени фиксации взгляда. В этом случае щиты и другие крупногабаритные средства наружной рекламы воспринимаются интуитивно водителями прежде, чем знаки и указатели, установленные за 2 м от кромки проезжей части.

Продолжительность времени реакции является важнейшим показателем, характеризующим надежность работы водителя. В процессе движения по дороге водитель определяет свои действия по управлению автомобилем на основании информации, источником которой является дорожная обстановка. Отдельные элементы дорожной обстановки или их совокупности в данном случае выступают носителями информации и с позиций инженерной психологии определяются как сигналы (раздражители), вызывающие со стороны водителя определенную реакцию.

Время реакции зависит от яркости и положения сигнала в поле зрения водителя. Так, для светового сигнала (светофор, световые табло) продолжительность обнаружения почти вдвое меньше, чем для объектов, имеющих небольшое отличие по яркости от фона. К числу таких объектов относятся пешеходы, животные, автомобили, препятствия и разрушения покрытия. В темное время суток щиты с внутренней или наружной подсветкой препятствуют распознаванию водителем дорожных знаков.

Увеличение времени реакции при различении предметов, расположенных, к примеру, на обочине, объясняется тем, что они обнаруживаются не центральным, а периферийным зрением.

Таким образом, время реакции - это время от момента восприятия зрительного или звукового сигнала до начала ответных действий. Сила реакции на внешние раздражители, зависит, в частности, от величины раздражителя, от частоты (числа подкреплений) и продолжительности действия последнего. Раздражители четвертого класса, к которым принадлежат средства наружной рекламы, не требуют от водителя ответных действий, выраженных в частных операциях движения, но сказываются на эмоциональном напряжении, вызывая со временем утомление - снижение работоспособности и внимания.

Анализ дорожно-транспортных происшествий в США показал, что из-за невнимательности водителей происходит до 28% ДТП. Невнимательность - это отвлечение внимания на что-либо второстепенное. Щиты и транспаранты на дорогах, не связанные с деятельностью водителя, так же, как и обилие дорожных знаков, излишне часто информирующих об особенностях дороги, отвлекают внимание водителя, оказывая ему плохую услугу.