Кабина и рабочее место машиниста по эргономическим требованиям

КАБИНА И РАБОЧЕЕ  МЕСТО МАШИНИСТА ПО ЭРГОНОМИЧЕСКИМ ТРЕБОВАНИЯМ

КАБИНА  И РАБОЧЕЕ МЕСТО МАШИНИСТА ПО ЭРГОНОМИЧЕСКИМ ТРЕБОВАНИЯМ

Основные  трудности проектирования новой транспортной техники связаны с поиском путей и средств оптимального взаимодействия ее с человеком. Отсюда вытекает необходимость всестороннего учета возможностей человека, его физиологических, эстетических и психологических факторов как при конструировании рабочего места, так и при проектировании трудовой деятельности в целом.

Поездная  работа предъявляет высокие требования к работоспособности различных анализаторов систем организма машиниста, прежде всего зрительной, двигательной, слуховой. Разработка кабины локомотива относится к особо сложной работе, т.к. она включает в себя много функционально-конструкторских объектов проектирования (пульт управления, кресло водителя, цветовой интерьер и т.д.).

Необходимо отметить, что  попытки специалистов рационально  спроектировать рабочее место управления во многих отраслях техники оканчивались неудачно. Причинами следует считать  следующие три основных недостатка:

• недостаточно учитывались антропологические, физиологические, психологические и гигиенические факторы, недооценивалась роль дизайна в проектировании;
• предпринимались неправильные и противоречащие самому характеру техники попытки разработать "стандартное", раз и навсегда (или по крайней мере на длительный срок) зафиксированное расположение определенных рычагов, приборов и оборудования. Такие "стандарты" опровергались самой жизнью, так как они вступали в противоречие с развивающейся и непрерывно изменяющейся техникой и во многих случаях устаревали к моменту их создания;
• делались попытки спроектировать наилучшее рабочее место, но это выдвигало перед конструкторами весьма трудную задачу сочетания большого числа самых разнообразных требований, начиная с чисто технических и кончая требованиями тактического порядка. В результате пришли к выводу, что от попыток "стандартизировать" рабочее место следует отказаться, а необходимо установить основные принципы его рационального проектирования.

В существующих локомотивах  кабины машинистов не вполне соответствуют  эстетическим и эргономическим требованиям (рис.7.38). Однако в последние годы большой вклад в проектирование современных кабин магистральных  маневрово-промышленных локомотивов, отвечающих требованиям дизайна и эргономики, внесли УФ ВНИИТЭ, БФ ВНИИТЭ, ПГУПС.

В настоящее  время дизайнер объединяет усилия многих специалистов, участвующих в создании кабины. Слабым местом кабины является комплектующее оборудование, которое на заводах, как правило, не изготавливается (кресло машиниста, контроллер, скоростемер, приборы и т.д.). Излишняя многопредметность в интерьере кабины локомотива утомляет человека-оператора; приборы отопления, электроосвещения и разное оборудование сами по себе машинисту не нужны; для него имеют значение определенная температура, влажность и чистота воздуха, освещение. Отдельные предметы и оборудование должны формировать в кабине определенное рабочее место, создавая общее художественно-конструкторское решение, т.е. стилевое единство форм интерьера.

Пульты  управления отечественных локомотивов ТЭ 136, ВЛ 15, ВЛ 85, ТЭМ 7 и др. укомплектованы в основном приборами контроля и управления, для которых характерны разнообразные, не согласованные между собой приемы стилизации и формообразования. Это относится к форме стрелок и наличников приборов, начертанию приборов и цифр, способу нанесения надписей, символов и др.

Комплектующее оборудование локомотивов должно быть не только функциональным, но и эстетичным, способствующим оптимальной реализации психических свойств машиниста. При этом должны в полной мере учитываться факторы положительного эмоционального и инженерно-психологического воздействия среды на машиниста. Установлено, что оператор-машинист при гармонично организованном оборудовании рабочего места испытывает ощущение порядка, надежности и удобства, что способствует снижению утомляемости и предотвращает ошибки в управлении локомотивом. Учитывая вышеперечисленное, в настоящее время следует рассматривать перспективный пульт, приборы и оборудование, комплектующие кабину машиниста, с позиции композиционной и стилистической целостности, отвечающей оптимизации деятельности машиниста. К этому уровню близки пульты португальской электрички и французского поезда TGV (рис. 7.39). При изготовлении отечественных локомотивов наметилось стремление к упорядочению приборов, но в общем композиционно пульты еще не организованы.

Интересны решения пультов  с панелями приборов контроля и управления в виде блоков-модулей, обеспечивающих быструю их взаимозаменяемость в  условиях депо. 
На рис. 7.40 показан зарубежный пульт, в котором решены вопросы единства композиции пульта и панелей.

Функциональная, инженерно-психологическая и эргономическая согласованность новых приборов требует стилистического единства пульта. Во все приборы должен быть заложен единый принцип формообразования стрелок и наличников, элементов отображения информации. Шкалы приборов должны иметь единый тип шрифта и оцифровки, экраны - единое тональное решение. Для обозначения приборов контроля и управления целесообразно применять систему символов в едином графическом стиле.

В последние  годы службы дизайна страны провели ряд разработок локомотивов и пультов для них. На рис. 7.41 и 7.42 показаны разработки БФ ВНИИТЭ, ПГУПС и УФ ВНИИТЭ кабины магистрального грузового локомотива для Ворошиловградского тепловозостроительного завода. Разработки выполнены с новым комплектующим оборудованием; для управления используется бортовая микроЭВМ, функционирующая в зависимости от выбранного режима. Все органы управления и средства отображения информации размещены по функциональным зонам на отдельных панелях информации и управления.

Отдельно следует отметить пульт, внедренный на маневровых машинах  Людиновского тепловозостроительного завода. Пульт в новом функциональном решении, блочный, как первый этап внедрения с существующим комплектующим оборудованием. Получил положительный отзыв на международной выставке "Железнодорожный транспорт-89" (рис. 7.43).

На рис. 7.44 рассмотрен конкурсный проект рабочего места машиниста-оператора  для транспорта метро. В решении  пульта выделены функциональные панели, большое внимание уделено креслу машиниста. При проектировании кресла первоочередной задачей являлось обеспечение  оптимального рабочего положения машиниста  перед пультом управления независимо от его роста и массы. Удобная  посадка с опиранием позвоночника на спинку кресла достигается соответствующим расположением элементов обивки и регулировкой положения кресла относительно пульта.

Кабина

Эргономически правильная организация деятельности машиниста и его помощника предполагает рациональную планировку оборудования, рабочего места и кабины с учетом психофизических, физиологических и антропометрических характеристик человека, а также обеспечение безопасности работы в нормальных окружающих условиях.

Эргономический анализ пультов  управления различных типов локомотивов  позволил определить возможные пути унификации и типизации рабочего места машиниста для нового поколения  локомотивов.

Кабина для локомотивов  всех типов, в том числе и скоростных, должна решаться как упорядоченная  система объемов, организующих деятельность машиниста по управлению локомотивом  в одно лицо и его кратковременный  отдых. Пространство кабины должно оборудоваться в соответствии с делением ее на три функциональные зоны: рабочую зону машиниста, рабочую зону помощника (зону кратковременного отдыха), санитарно-гигиеническую зону.

Исходя из функционального  деления рабочего пространства передняя часть кабины делится на рабочую зону машиниста и рабочую зону помощника с выделенной в качестве основной, рабочей зоной машиниста.

Следовательно, пространство кабины должно оборудоваться в соответствии с ее унифицированным делением на три функциональные зоны.

Пульт управления

Пульт управления локомотивом  с расположенными на нем контрольно-измерительными приборами и органами управления является основной частью рабочего места  машиниста. Формирование пульта управления диктуется потребностями основного  рабочего режима ведения поезда.

Оборудование на пульте управления должно компоноваться в зоне работы машиниста исходя из трех этапов деятельности машиниста (запуск двигателя, поездная работа и маневровая работа) по трем самостоятельным зонам:

• зона запуска;
• зона движения;
• зона маневровой работы.

Часть органов управления, связанных с маневровой работой, может располагаться у окна.

Для размещения оборудования и органов управления в оптимальных  зонах досягаемости и хороших  условиях обзорности в качестве модуля для унификации предлагается полуовальная форма пульта управления в рабочей  зоне машиниста. Полуовальная форма  пульта обеспечивает оптимальность  восприятия машинистом информационного  поля и досягаемости рабочих органов  при работе в положении стоя у  окна в зоне маневровой работы.

В соответствии с современным  техническим оснащением пульт управления может состоять из двух взаимосвязанных  панелей: информационной и органов  управления, но лучшим эргономическим решением было бы совмещение получаемой информации с управляемым органом.

Для динамических объектов психологически более приемлемым следует считать соотношение между информационной панелью и панелью управления в сторону увеличения последней.

При наличии рабочей зоны помощника рабочее место машиниста  следует располагать с правой стороны кабины.

Для магистральных  тепловозов и электровозов с введением новейших достижений техники (дисплеев микроЭВМ, компьютеризации) предполагается размещение пульта управления машиниста по центру передней части кабины.

С возрастанием скоростных характеристик, которые требуют  более выраженной обтекаемости передней части локомотива, соответственно должно улучшаться эргономическое решение  пульта, его формы: без острых углов, с улучшением обзорности.

Таким образом, предлагается полуовальный модуль пульта с унифицированным  делением на информационную панель и  панель управления и размещением  его в правой стороне кабины или  по центру.

Контрольно-измерительные  приборы

Для обеспечения наиболее оптимального (под углом в 90°) считывания информации со скоростемера, контрольно-измерительных приборов и дисплея при рабочей позе сидя и стоя средства отображения информации следует располагать на унифицированной вертикальной информационной панели пульта.

Угол наклона информационной панели должен быть унифицирован и  в соответствии с требованиями эргономики составлять не более 25° - 36° по отношению  к перпендикулярной плоскости кабины.

Размеры информационного  поля должны определяться по размерам угла зрения в горизонтальной плоскости  при повороте головы на 45° от линии  взора, что составляет угол зрения, равный 120°.

С учетом блочного размещения основных средств отображения информации и их компоновки по смысловым группам  информационная панель как бы делится  на три части. В центре информационной панели, непосредственно перед машинистом, предполагается установить скоростемер в виде электронного цифрового индикатора или дисплея оперативного управления параметрами движения.

Блок информационной панели с контрольными лампами предпочтительнее представлять в виде обобщенной мнемосхемы контроля технического состояния локомотива или состава в целом. Для большей  наглядности и быстроты чтения, а  также уменьшения числа ошибок при  восприятии информации унифицированную  мнемосхему локомотива следует представлять в виде бокового силуэта.

В правой части информационной панели следует располагать измерительные  приборы, контролирующие работу основных систем локомотива в режиме тяги и  торможения. Тормозные манометры  и средства отображения информации, представленные стрелочными индикаторами или дисплеем, должны группироваться по соответствующим функциональным панелям.

Такое расположение и вид  отображаемой информации должны соответствовать  задачам машиниста по управлению движением во времени и пространстве в режиме тяги и торможения. Информационная модель на дисплеях должна быть построена таким образом, чтобы обеспечить машинисту как целостную одномоментную оценку ситуации, так и немедленное получение информации.

Для обеспечения безопасности движения и ведения поезда предельные значения особо важных показателей (превышения скорости, перегрева масла  и др.), кроме стрелочной или графической  индикации, рекомендуется обозначать унифицированной световой или звуковой индикацией, срабатывающей при приближении  к предельному значению параметра.

Для более быстрого и правильного  опознавания нужного сигнала  контрольных индикаторов следует  применять унифицированную систему  символов.

Таким образом, в соответствии с функциональным группированием средств  отображения информации для быстроты ее восприятия информационная панель разделяется на три унифицированных  блока:

- по центру располагается  наиболее значимый и часто  наблюдаемый прибор - дисплей-скоростемер; 
- слева - унифицированная мнемосхема контроля технического и аварийного состояния; 
- справа - дисплей контроля работы основных систем локомотива в режиме тяги и торможения.

Средства  управления

Перспективные скоростные локомотивы по сравнению с эксплуатирующимися поездами будут иметь не только более  высокие мощность и скорость, но в них также будет широко использоваться электроника, включая микропроцессоры  в цепях управления и регулирования.

Для обеспечения эргономически обоснованного расположения, компоновки, количества и формы органов управления их типизируют и поэлементно унифицируют.

Расположение средств  управления (СУ) на панели управления производят по унифицированным функциональным зонам: запуска, движения и маневровой работы. Все органы управления на пульте должны находиться в зоне досягаемости, хорошей обзорности и иметь удобный  доступ для управления ими как  в положении стоя, так и сидя, а также при маневровой работе, стоя у окна.

Контроллер  и тормозные краны

Контроллер является основным постоянно используемым органом управления, поэтому его форма и место расположения имеют первостепенное значение.

В качестве модуля для унификации приводного элемента контроллера применяют  рычаг с горизонтально расположенной  рукояткой. Перемещение рукоятки контроллера  вперед и назад , соответствующее увеличению и уменьшению скорости, следует признать для машиниста наиболее приемлемым, так как такое движение обеспечивает логическое соответствие между органом управления и управляемым объектом. Форма рукоятки и координаты ее перемещения не должны требовать значительных усилий и создавать неудобное положение кисти в крайних позициях контроллера, но должны позволять машинисту длительное время держать ладонь на рукоятке.

С учетом зарубежного опыта  по совмещению функций управления контроллером и торможения поезда наиболее целесообразно  располагать такой кот роллер под правой рукой с преимущественным расположением рычага управления в  центральной зоне. Такое размещение дает возможность более равномерно распределить нагрузку между левой  и правой рукой, а также высвобождает левую руку для удобного пользования  рацией.

Рация располагается с  левой стороны на панели управления, что обеспечивает хорошую обзорность и удобство пользования переговорным устройством.

Центральное расположение контроллера  позволяет управлять им как правой, так и левой рукой и обеспечивает наиболее оптимальные условия для  получения зрительной информации и  ответного действия (расположение на одной линии взгляда пути следования, АЛНС, скоростемера и контроллера).

Органы  управления

Для обеспечения наиболее оптимальной обзорности и досягаемости органов управления (ОУ) унифицированная  панель управления должна располагаться  под небольшим наклоном в сторону  машиниста. Угол наклона рекомендуется  не более 15° - 20° от горизонтальной плоскости  кабины.

Размещение органов управления на пульте должно выполняться с учетом их блочного компонования по трем функциональным группам. Органы управления запуском и движением располагаются на панели управления, а ОУ, связанные с маневровой работой, размещаются у окна. Такое распределение ОУ обосновано не только деятельностью машиниста, по и его рабочей позой (сидя или стоя у окна при маневровой работе).

Для более рационального  размещения органов управления и  уменьшения загруженности панели менее  значимые, эпизодически используемые ОУ предполагается вынести за пределы  пульта с автоматическим их включением при подготовительной работе.

При расположении контроллера  по центру пульта эргономически рациональным является размещение ОУ запуска и движения слева от контроллера, а дисплея-советчика - с правой стороны. Органы управления, связанные с маневровой работой, предполагается разместить на пульте управления также справа от контроллера. Такая последовательность размещения групп ОУ позволяет управлять контроллером в основном правой рукой, а левой - работать с кнопками и клавишами.

Место расположения такого редко используемого органа управления, как аварийный останов, предполагается в зоне нормального видения, на границе  зоны досягаемости. Наиболее рациональным местом для его размещения следует  считать зону стыка информационной панели и панели управления по центру пульта. Для обеспечения быстрого нахождения клавиша аварийного останова поезда должна иметь форму, выделяющую се среди других органов управления на панели.

Для поддержания постоянной бдительности на всех локомотивах следует  оборудовать устройства безопасности с одним алгоритмом действия, в  перспективе перейти на проверку состояния бдительности машиниста  по физиологическим параметрам.

В систему поддержания  бдительности должны входить не менее  двух кнопок бдительности, педаль, световой сигнал, выведенный на экран дисплея  и появляющийся через каждые 30-40 секунд.

Звуковой сигнал можно  подавать только в случае крайней  опасности. Одну из кнопок бдительности рекомендуется располагать на панели управления в зоне управления движением, другую кнопку следует разместить на стыке информационной панели и панели управления в левой стороне пульта.

Для обозначения функционального  назначения органов управления должна применяться унифицированная система  символов.

Считая сидячую позу машиниста  его основной рабочей позой, наиболее важные органы управления движением  следует располагать на границе  оптимальной зоны досягаемости моторного  поля человека.

Таким образом, на панели управления должны размещаться основные ОУ в  соответствии с функциональным группированием их в зоны запуска и управления движением.

Функция ОУ должна обозначаться унифицированной системой символов, а основным типом ОУ должны быть унифицированные кнопки и клавиши.