3205

Для этого требуется проведение работ по оценке технологий получения заготовок, выбор способов и методов технологической подготовки производства, собственно технологии производственных процессов, не говоря уже об эксплуатации.

Существуют сложные и долговременные процессы взаимовлияний элементов, деталей, улов, агрегатов и подсистем ЖЦИ. Так, литературе [1] отмечено, что работоспособность трущихся деталей во многом зависят от качества поверхности сопрягаемых деталей, например, многие характеристики качества поверхности (микрогеометрия, волнистость, наклеп, остаточные напряжения и др.), влияющие на износостойкость, зависят от технологических методов и условий изготовления деталей. Обычно, исходя из величины износостойкости детали, назначают конкретные условия процессов физи- ко-механической обработки (выбранный технологический метод съема припуска, определенные режимы обработки и т. д.), обеспечивающие получение поверхностей деталей с заданными характеристиками качества и эксплуатационными свойствами, зависящими от МТН.

К настоящему времени накоплено достаточно экспериментальных данных необходимых для установления частных зависимостей отдельных характеристик качества поверхности от элементов режимов обработки с учетом МТН, а в ряде случаев получены полные зависимости, отражающие в комплексе процессы обработки. На всех этапах исследований было затруднено получение всеобъемлющих сведений при постановке больших экспериментов и результатов их математической обработки [1].Использование математических методов, метода декомпозиции систем и метода динамических систем позволяет значительно упростить решение поставленных задач, а также решить еще более сложные, например, установить связь показателей износостойкости детали I, р с технологическими методами и режимами ее обработки включая учет явления МТН. Отдельные проблемы моделирования ТС может решаться с помощью метода декомпозиции систем [2]. Разложения ТС(I) на ряд более простых подсистем и элементов (U, Z) в виде:

I UV ,UF I1 UV , Z I2 Z,UF , (4)

где UV ,U F ,...,U i - простые подсистемы i с элементами

Z.

Один из рациональных методов моделирования процессов утраты работоспособности узлов трения связан с разработкой дина-

21

мических моделей исследуемых объектов, параметры которых изменяются во времени. Подобная задача решается методом динамических систем. Этот метод предлагает использовать для описания системы дифференциальных уравнений [2]:

гдеА, В – матрицы коэффициентов, характеризующие систему; х – вектор переменных состояний; х, u – вектор выходных и входных переменных.

Вычисление подобных теоретических и экспериментальных зависимостей позволит решить задачи о технологическом обеспечении качества поверхности (износостойкости, долговечности) деталей с учетом МТН, используя различные методы, например, с помощью графов и на представлении его в вид математической многомерной модели [3].

Вывод. Управление технологической и эксплуатационной наследственностью машин следует проводить на стадиях проектирования, изготовления и эксплуатации. Эта идеология может быть реализована на базе моделирования технологических процессов утраты работоспособности как отдельных деталей, узлов, так и механизмов. Указанное подлежит учету при модернизации хорошо зарекомендовавших себя в эксплуатации систем.

Литература

1.Ящерицын П.И. Технологическая наследственность в машиностроении / П.И. Ящерицын, Э.В. Рыжов, В.И. Аверченков.– Мн.: Наука и техника, 1977. – 256 с.

2.Давнис В.В. Адаптивное прогнозирование: Модели и методы / В.В. Давнис. – Воронеж: Издательство государственного уни-

верситета, 1997. – 196 с.

3.Старов В.Н. Моделирование технических систем с учетом технологической наследственности объектов машин и оборудования / В.Н. Старов, М.Н. Краснова.- Воронеж: ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет», 2010. – 140 с.

Воронежский институт ГПС МЧС России, Воронеж Национальный авиационный институт. Украина, Киев

22

УДК 621.9

Г.Н.Климова, Ю.С. Хвостова

НАДЁЖНОСТЬ И ПСИХОЛОГИЧЕСКАЯ СТАБИЛЬНОСТЬ РАБОТЫ ВОДИТЕЛЕЙ В УСЛОВИЯХ ДЛИТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ НА ЗАГОРОДНЫХ ТРАССАХ

В работе представлены результаты исследования влияния человеческого фактора на условия качественной и безопасной дорожной ситуации

Развивающаяся экономика, с одной стороны, стимулирует развитие и расширение автомобильных перевозок, с другой – несет отрицательные последствия, приводя к росту числа дорожнотранспортных происшествий, численности погибших и раненых на дорогах, загрязнению окружающей среды, увеличению экономического ущерба.

В связи с этим перед государством стоит важнейшая задача – обеспечение эффективного транспортного процесса при гарантированном уровне дорожной безопасности, что требует разработки действенных и обоснованных мер для сдерживания уровня аварийности и начала устойчивого процесса повышения безопасности движения на российских дорогах

Пути повышения безопасности дорожного движения. Обеспечение безопасности движения на автомобильном

транспорте – комплексная задача, для решения которой необходим системный подход, обусловленный созданием эффективной государственной системы управления безопасностью дорожного движения. Внедрением в практику современных методов решения задач организации и управления дорожным движением, а также его безопасностью, внедрением отечественного и зарубежного опыта разработки автоматизированных и интеллектуальных систем управления дорожным движением, разработкой эффективного применения нормативных, информационных, технических, методических, экспертных, образовательных средств и технологий.

Влияние человеческого фактора.

Человеческие потери на автодорогах должны заставить нас задуматься и принять необходимые решения. Однако в первую очередь решения принимаются чисто технические - направленные на улучшение состояния дорог, совершенствование подвижного состава. При этом мы упускаем из виду еще один важный элемент до-

23

рожной ситуации - человеческий фактор, хотя в 80-90% аварий виноват человек.

Какая бы плохая дорога ни была, какие бы плохие водители ни окружали нас, всегда есть возможность выбрать безопасную скорость, безопасную траекторию движения и не попасть в аварию. Это известно хорошо. В России немало водителей с большим стажем, которые ни разу не оказывались в аварийной ситуации, потому, что они выбирают правильный режим движения. Очень хороших водителей - всего 10%, и они совершают всего 2% аварий. Но есть водители, которые очень часто попадают в аварии, их около 10%, и они являются виновниками 40% ДТП. Если исключить их из движения или убедить не садиться за руль, то аварийность снизится почти вдвое. Большинство же водителей - обыкновенные люди, и им надо помочь не попадать в аварии.

Применение технических средств для БДД Оснащение автомобилей эффективными системами монито-

ринга водителей позволит спасать несколько тысяч человеческих жизней ежегодно, а введение психофизиологического профессионального отбора водителей сократит аварийность на дорогах почти вдвое.

Для правильного подхода к решению этой задачи необходимо разработать концепцию безопасности движения транспорта, учитывающую человеческий фактор. Результатом разработки этой концепции, которая на сегодняшний день наиболее проработана для железнодорожного транспорта, являются мероприятия, которые приведут к снижению числа аварий.

Концепция эта, безусловно, является многофакторной задачей. Но одна из самых главных задач, сформулированных в концепции - повышение надежности работы водителя. В концепции принято, что надежность (безопасность) работы водителя обусловлена тремя основными факторами:

1.Степенью инженерно-психологической согласованности техники с психофизиологическими возможностями водителя для решения возникающих у него задач (задача эргономистов);

2.Уровнем обученности и тренированности водителя (задача преподавателей автошкол);

3.Психофизиологическими данными водителя - врожденными (природными) способностями и текущим психофизиологическим состоянием.

24

В нашей стране в 1970-х годах на транспортных предприятиях, прежде всего в железнодорожной отрасли, начала создаваться психологическая служба. Ее главной задачей стал профессиональный отбор. В профессию не должны были попадать потенциальные «аварийщики». Для этого были созданы методики, а на их основе промышленные автоматизированные системы для медикопсихологического отбора машинистов и водителей.

При этом, отобрав идеального с точки зрения психофизиологических параметров водителя и убедившись в его хорошем состоянии перед рейсом, мы, тем не менее, не можем гарантировать, что при длительной работе он все же не заснет или в его состоянии не наступят опасные изменения.

Над задачей аппаратного поддержания работоспособного состояния у человека, выполняющего важную работу, ученые и инженеры в России работают уже более 40 лет. Чрезвычайно важно, что разработчики таких систем поняли, что необходимо не диагностировать те состояния человека, которые опасны (например, потерю сознания, сон, дремоту, сужение функции внешнего внимания и т.п.), а определять, что человек находится в нормальном, активном состоянии. Если же у человека появляются признаки выхода за границу такого состояния, то его надо вернуть в безопасную зону.

Исследования показали, что задача диагностирования опасных состояний человека близка задаче постановки врачебного диагноза по достоверности определения (т. е. около 0,7-0,9). В то же время достоверность определения нахождения человека в зоне активного состояния может достигать величины 0,9999. Нам сегодня известен ряд физиологических и поведенческих параметров, пригодных для такой диагностики. К ним относятся стиль управления ТС, рациональные действия по управлению, частота сердечных сокращений, особенности речи, определенные особенности электродермальной активности, движения век и глаз, изменения сердечной деятельности, электрическая активность мозга и т.п. Но из них, как нам известно, верифицированы только два: особенности фонем при произнесении определенных команд (вероятность ошибки р=10:3) и электродермальная активность (р=10:4).

Время от времени в реестр этих показателей добавляются новые параметры. Однако главная проблема состоит не в описании всех этих показателей, а в их верификации. Необходимо проведение испытаний на сотнях и тысячах испытуемых, чтобы достоверно оп-

25

ределить вероятности ошибок при использовании того или иного параметра. И только после этого показатель может быть введен в

систему предотвращения определенного состояния с заданной величиной вероятности опасного отказа.

Вконце 1980-х годов появилась задача замены старых приборов контроля уровня бодрствования машинистов железнодорожных локомотивов на приборы, основанные на новых физических принципах измерения состояния машиниста. Самой главной проблемой при создании таких приборов было точное измерение физического параметра, коррелирующего с выбранным физиологическим показателем. На тот момент времени достаточно верифицированным был показатель «электродермальная активность». Его измерение и очистка от шумов, в частности от артефактов движения, оказались ключевой задачей для физиков. Они с ней справились путем использования методов распознавания образов. И с начала 1990-х годов началось оборудование железнодорожных локомотивов новыми приборами, пришедшими на замену «рукоятке бдительности», которую нужно было нажимать каждые 60 секунд в течение рабочей смены. Новый прибор непрерывно следил за состоянием машиниста

ив случае выхода машиниста из области заведомо активного бодрствования подавал сигнал на активацию.

Внастоящее время этими приборами оборудовано более 6000 локомотивов. Общая наработка машинистов под контролем таких систем превышает 45 млн. человеко-часов. За 15 лет не было ни одного случая аварии из-за засыпания машиниста.

Аналогичные системы уже разработаны и внедряются на автомобильном транспорте. Здесь есть определенные трудности, связанные с отсутствием нормативных актов по применению таких приборов. В настоящее время эта проблема решается путем внесения пункта о применении приборов в коллективный договор, т.е. приборы применяются по согласованию с профсоюзными организациями предприятий. При этом расчет показывает, что при оборудовании всех автомобилей эффективными системами мониторинга водителей только в России будет спасено до 4 тысяч жизней ежегодно, а введение на автомобильном транспорте профессионального отбора, почти вдвое сократит аварийность.

Всистеме обеспечения безопасности движения надежность водителя играет существенную, а в ряде случаев и ситуаций, основную роль, поэтому повышение профессиональной надежности води-

26

телей является одним из важнейших направлений деятельности по профилактике и снижению уровня аварийности на автомобильном транспорте.

Выводы. Рассмотрены пути повышения безопасности дорожного движения. Предложены методы управления безопасностью

Литература

1.Игнатов, Н. А. Инженерная психология, психология труда

иподготовка водителя автомобиля. [Текст] : учеб.пособие / Н.А. Игнатов, В.А. Илларионов, В.М. Мишурин. – М.: МАДИ, 1997. - 88 с. ; Ч. 2. - М., 1997. - 96 с.

2.Илларионов, В.А. Эксплуатационные свойства автомобилей [Текст] / В.А. Илларионов. - М. : Машиностроение, 1996, - 280 с.

3.Калужский, Я.А. Применение методов теории массового обслуживания для исследования движения автомобильных потоков [Текст] / Я.А. Калужский, В.В. Филиппов // Автомобильные дороги.

- 2004. - №12. - с. 4-5.

4.Скрыпников, А. В. Инженерная психология [Текст] : учеб.пособие / А.В. Скрыпников, Г.Н. Климова ; Фед. агентство по образованию, ГОУ ВПО «ВГЛТА». - Воронеж, 2010. - 247 с.

5.Крамаренко, Г.В. Техническая эксплуатация автомобилей [Текст] / Г.В. Крамаренко. - М. : Транспорт, 1972. - 439 с.

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

Воронежская государственная лесотехническая академия

УДК 303.1

В.Н. Старов, Н. М. Кременецкий, В.Ф. Лазукин, А.Н. Внуков

РАЗВИТИЕ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ С УЧЕТОМ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА ИЗДЕЛИЯ

Исследованы машины и технологическое специальное оборудование как явления и факторы в области понятий - техническая система и еѐ жизненный цикл.

При анализе технической системы (ТС), в том числе специального назначения (ССН): самолеты, вертолеты, суда и другие, еѐ

27

целесообразно рассматривать комплексно, а именно: с одной стороны как элемент в системе «сфера применения (эксплуатации)», а с другой – как элемент в системе «сфера производства», поскольку факторы, характеризующие системы, в достаточной степени независимо воздействуют. Подобный сложный объект назвали ТС ОСН. Воздействие, как правило, носит специфический характер. В то же время, через компоненты технической системы осуществляется связь указанных систем «сфера эксплуатации» и «сфера производства».

Выявление влияние различные внешних и внутренних факторов и взаимосвязей технико-экономического уровня является задачей системного анализа технических систем. Это свойственно всем техническим системам, таким как различные машины (автомобиль, самолет, вертолет и т. п.) и технологическое и специальное оборудование (пожарная техника, комплексы управления, станции слежения) специального назначения.или сокращенно – системы специального назначения – (ССН).

Теория систем рассматривает любую машину [1] как техническую систему, поскольку ей присущи первичные признаки, которые определяют ее как систему, относящуюся к области техники, имеющую технические параметры, связи между параметрами, выражаемые естественные законы и др. Экономические параметры той же системы определяются не только ее техническими свойствами, но и внешними экономическими факторами, например, принятые принципы ценообразования при изготовлении изделия и т. п, поэтому важно установить существующие и особые взаимосвязь между величинами входных и выходных базовых показателей, например, габариты и конструкция редуктора несущего винта вертолета будут однозначно определяться величиной его передаточного отношения, что не зависит от завода создателя редуктора.

Укажем, что экономические параметры, например, для редукторов одинаковой конструкции, с одинаковыми характеристиками, будут различны для различных стран-изготовителей, для разных заводов, типов и назначений вертолетов, поскольку их определяют не только технические параметры, но и такие факторы, как технологии производства, производственные отношения, организационнотехнический уровень и структура производства.

Проводимый системный анализ взаимосвязей ТС со сферами ее эксплуатации и производства важен еще и потому, что он являет-

28

ся обязательным этапом в прогнозировании техникоэкономического уровня изделия, предшествующим этапу разработки модели развития объекта. Именно на этом этапе выделяются наиболее существенные факторы и показатели самой ТС и прогнозного фона, оказывающие влияние на технико-экономический уровень, и устанавливаются обобщенные характеристики систем, на основе которых в дальнейшем могут быть сформированы критерии оптимальности технико-экономического уровня машины.

Система ССН является не изолированной системой, поскольку она вступает во взаимодействие с внешней средой, и в этом взаимодействии проявляется функция (или функции) системы, т.е. степень достижения той цели, для которой данная техническая система создана. При этом необходимо помнить, что взаимодействие многих технологических факторов имеет сложный характер на этапах жизненного цикла изделий (ЖЦИ), а не только на этапе изготовления деталей и узлов, где проявляется ярко выраженная технологическая наследственность процессов цепочки: проектированиеполучение заготовкисобственно производство-эксплуатация.

Всегда в технической системе существуют два основных фактора: вид компонентов (элементы) и их взаимосвязи. Принято, что подсистема – это такая часть системы, которая может быть подвергнута декомпозиции, т.е. расчленению на другие подсистемы и элементы, а элементом является относительно нерасчленимый компонент системы. Элементы (компоненты -Кi) - это множество вида {К1, К2, …, КN}. Взаимосвязи (Ci) - это множество вида {С1, С2, …,

СN}.

Для упрощенного анализа систему целесообразно расчленять только до уровня подсистем. Тогда эти подсистемы рассматриваются как элементы, хотя каждый этот элемент может быть в принципе расчленен на подсистемы более низкого уровня или элементы. Так, для анализа и прогнозирования развития конструкции ОСН целесообразно расчленять ее до уровня узлов, имеющих самостоятельное функциональное назначение. Сами границы расчленения системы устанавливаются, исходя из целей анализа и степени сложности системы и ее компонентов.

Считается, что каждая система – это не сумма или набор компонентов КN, а целостное образование с определенной внутренней организацией, называемой структурой объекта - STR(I).

При исследовании любой системы, включая оптимизацию,

29

большую важность приобретает ее структурный анализ, предметом которого являются отношения между компонентами системы структура объекта это выражение: STR(I). ={ (К1, К2, …, КN), (С1, С2, …,

СN)}.

Укажем, что в теории структурного анализа обычно различают три типа отношений [1]: интердепендия (взаимозависимость между подсистемами и элементами); детерминация - односторонняя зависимость, когда состояние одного компонента определяет состояние другого; консцелляция (компоненты не находятся в отношениях друг с другом, но совместимы в одной системе).

Установление структуры системы тесно связана с проблемой функции системы, т.е. ее способности осуществлять некоторые действия. При этом функция системы делится на подфункции, которые предписываются подсистемам и элементам. Функциональный аспект является одним из важнейших в системном анализе, поскольку изучает и определяет круг функций, которые должны выполнять система и ее компоненты [2].

Реализация функции и подфункций системы зависит от состояния системы, от того, как она взаимодействует с внешней средой.

Потенциальные возможности функционирования системы, присущие ей внутренне, ограничиваются воздействием на систему внешней среды. Это относится как к статическому состоянию системы, так и к ее динамике – потенциальные (возможные) направления и темпы изменений ТС ограничиваются (сужаются) направлениями и темпами изменений внешней среды, что должно учитываться при анализе и прогнозе развития ТС и прогнозного фона. В соответствии с этим исследуемое техническое изделие рассматриваем, как неизолированную техническую систему, которая характеризуется входом, внутренней структурой и выходом.

В общем случае вход системы может представлять собой вектор X x1 ,x2 ,...,xn , компоненты которого характеризуют

внешние факторы, действующие на систему, причем эти факторы могут быть не взаимосвязанными. Указанными компонентами могут быть параметры условий эксплуатации, параметры смежных систем, параметры условий производства (если рассматривать ТС как объект