infoMALS / 12)Эргономика

10.Обеспечение безопасности жизнедеятельности.

10.1.Обеспечение безопасных условий труда дежурного по станции (пользователя УВК).

Система МАЛС построена как интегрированная человеко-машинная система, функционирующая в темпе технологического процесса (реальном времени), и включает в себя оперативный технологический и обслуживающий персонал и комплекс программно-технических средств. Дежурный по станции на протяжении всей рабочей смены работает с управляющим вычислительным комплексом (УВК), состоящим из системного блока, адаптера, монитора, клавиатуры, манипулятора типа «мышь», осуществляет организацию и руководство за маневровыми передвижениями на станции. От него зависит производительность работы станции, безопасность маневровых работ. Крайне важно, чтобы рабочее место дежурного по станции (пользователя УВК) было удобным.

При проектировании и реализации систем взаимодействия человека с управляемой машиной или технологическим процессом определяющую роль играет знание физических и психофизиологических возможностей человека в трудовых процессах, а также закономерностей и требований к техническим системам и работоспособности человека.

Проектирование различных пультов управления необходимо выполнять с максимальным учетом антропометрических данных с тем, чтобы для максимального количества людей они были наиболее удобными при работе и в обслуживании.

Для эргономического проектирования всегда необходимо знать предельные очертания рабочего пространства, в котором человек будет осуществлять постоянные трудовые операции. Особенно это относится к профессиям операторского труда, представители которого основную часть рабочего времени тратят на наблюдение за различного рода сигналами, показаниями приборов и приведение в действие органов управления (кнопок, тумблеров, рычагов ручного управления, педалей). Диапазоны досягаемости органов управления для человека должны, как правило, быть в пределах пространства, определяемого антропометрическими признаками низкорослого человека. Органы ручного управления частого пользования, как правило, располагаются на горизонтальной и вертикальной плоскостях (панелях), размерные соотношения которых в рабочем помещении показаны на рисунке 10.1.

Схема и размерные соотношения плоскостей рационального размещения органов управления частого пользования.

Рисунок 10.1.

Учитывая, что большинство людей работают преимущественно правой рукой, их следует располагать справа.

При размещении органов управления рекомендуется использовать два принципа группировки: функциональный или последовательный. По функциональному принципу группируются следующие органы управления: идентичные по выполняемым функциям; используемые совместно при выполнении специальных задач; относящиеся к одному компоненту оборудования. При последовательном использовании органов управления их следует располагать: по горизонтали, преимущественно слева направо; по вертикали сверху вниз; в рядах сверху вниз слева направо в пределах ряда.

Органы управления одинакового типа следует располагать так, чтобы они обеспечивали один и тот же эффект (стоп, пуск и т.д.) управления, если совпадает направление манипулирования (исключением являются ручные и ножные тормоза на транспортных средствах).

Органы управления одинаковыми системами или объектами должны располагаться на пульте соответственно реальному расположению этих же систем или объектов по отношению к его осям симметрии. Пусковую кнопку следует помещать выше кнопки выключения или справа от нее.

При расчете расстояний между соседними краями приводных элементов необходимо принимать во внимание: одновременность или последовательность использования органов управления; способ захвата приводного элемента; прилагаемые усилия; величину перемещения; необходимость оперирования органом управления «вслепую» или отсутствие таковой; возможность ошибочного воздействия на орган управления; наличие спецодежды и спецобуви; наличие или отсутствие вибрации; стационарность или подвижность рабочего места.

Расстояние между различными органами управления в зависимости от способа приведения их в действие

Таблица 10.1.

Орган управления	Способ приведения в действие	Рекомендуемое расстояние, мм
Нажимные кнопки, клавиши	Одним пальцем в случайном порядке Одним пальцем последовательно Разными пальцами в случайном порядке Большим пальцем	15 10 15 25

Расположение органов управления относительно средств отображения информации и управляемых элементов должно отвечать ряду требований.

Ручные органы управления следует размещать так, чтобы ни орган управления, ни рука работающего в любом положении не закрывали рядом расположенных средств отображения информации. Органы управления, приводимые в действие левой рукой, нужно располагать ниже или слева от соответствующих им индикаторов, если при этом не нарушается соотношение движений органа управления и стрелки индикатора. Органы управления, приводимые в движение правой рукой, необходимо располагать ниже или справа от соответствующих им индикаторов.

Для наилучшего наблюдения за ходом контролируемого процесса визуальные индикаторы на рабочем месте рекомендуется размещать в средней части панели управления или табло.

Важнейшие из них следует располагать на уровне глаз. Приборы, за показаниями которых наблюдения ведутся только при выполнении каких-либо операций, могут быть расположены дальше от середины табло. Наилучшим является расположение приборов по горизонтали, так как восприятие показаний при движении головы и глаз в горизонтальном направлении (особенно слева направо) эффективнее, чем по вертикали. При этом надо иметь в виду, что нормальные зоны зрительного восприятия распределяются по следующей схеме (рисунок 10.2.)

3^о - зона центрального зрения, в которой обеспечивается наиболее четкое зрительное восприятие предметов и сигналов. Размеры этой зоны обусловлены угловой величиной центральной ямки (фовеа) внутренней поверхности глазного яблока, покрытой сетчаткой - наиболее чувствительной ее области;

18^о - зона мгновенного зрения определяется пространством, в пределах которого зрительное восприятие обусловлено временем одного скачка глаза в процессе его сканирующего движения;

30^о - зона эффективного зрительного восприятия, в которой обеспечивается четкое различение наблюдаемого объекта при необходимости концентрации внимания;

120^о - зона обзора по горизонтали на рабочем месте при фиксированном положении головы;

220^о - зона обзора по горизонтали при повороте головы.

Нормальные зоны зрительного восприятия в горизонтальной плоскости.

Рисунок 10.2.

Периферичность зрения, т.е. возможность обнаружения какого-либо предмета не центральным зрением, а его периферией для каждого глаза оценивается углами 140-160^о по горизонтали и порядка 130^о по вертикали. Отчетливость различения предметов или показаний приборов зависит от угла периферичности. Кроме того ощущение цвета различаемых предметов также зависит от этого максимального угла периферичности:

Таблица 10.2.

Цвет	По вертикали	По горизонтали
1	2	3
зеленый	40о	60о
Продолжение таблицы 10.2.
1	2	3
красный	45о	60о
синий	80о	100о
желтый	95о	120о
белый	130о	160о

При эргономическом проектировании пультов управления надо учитывать, что одновременно человек способен воспринимать 5-7 объектов, находящихся в поле зрения. Обычно зрительное утомление обуславливается утомлением двигательного аппарата глаз значительно раньше, чем утомление зрительного анализатора. Поэтому следует максимально сокращать маршруты движения глаз в процессе работы.

Для машинистов расположение приборов следует проектировать так, чтобы расстояние между главной осью визирования на путь и центрами главных приборов было минимальным. Это требование обусловлено необходимостью максимального сокращения времени для перемещения взора с пути на приборы и обратно, ибо во время такого перемещения из-за необходимой аккомодации зрения глаз почти ничего не видит. Среднее время аккомодации (перефокусировки хрусталика на новую точку, расположенную на ином расстоянии) составляет в среднем около 170 см.

При размещении пультов управления необходимо также учитывать, что сила мышц человека зависит от многих факторов. Основные из них можно классифицировать на биологические и факторы рода занятий.

К биологическим факторам относится в первую очередь возраст, который заметным образом влияет на изменение мускульных возможностей человека. С учетом этого органы управления, используемые относительно редко, необходимо конструировать так, чтобы усилия, развиваемые человеком при мышечном действии на них, не превышали следующих значений:

Кнопка легкого типа………………….5 Н

Тумблер легкого типа…………………4,5 Н

При частом пользовании органами управления (несколько раз в минуту) допускаемая нагрузка снижается в 2-3 раза.

Положение тела существенно влияет на мускульные возможности человека. Так например, мышечная сила, развиваемая кистью руки может оказаться значительно меньше от той, которая бывает в наиболее удобном положении, при различных углах сгиба локтя.

Если преимущественно используемая рука у человека - правая (примерно 90% населения), то усилия, развиваемые левой рукой, обычно на 10% меньше. Левая нога при этом также несколько слабее правой. Как правило, ведущая сторона у человека сильнее.

Ускорения подвижного состава, если они совпадают с направлением действия мышц, положительно влияют на увеличение развиваемых усилий. Ускорения до 5g, как правило, не оказывают заметного влияния на силу мышц. Вместе с тем, для перемещения рукояток органов управления усилия, развиваемые человеком при этом, увеличиваются уже при действии положительного ускорения от 1 до 3g.

При проектировании рабочего места дежурного по станции обязательно надо учитывать способности человека по переработке информации.

Информацию из окружающей среды и от управляемых машин, механизмов, технологических процессов человек получает через свои органы чувств (рецепторы). Рецепторы, пути, по которым передаются нервные импульсы, соответствующие зоны коры головного мозга и "механизмы" обратных связей образуют системы, называемые анализаторами.

Основная масса информации, которую получает человек поступает через зрительный и слуховой анализаторы. Морфологическая структура зрительного анализатора такова, что условия, при которых выполняется та или иная зрительная задача зависят от очень многих факторов. Основные из них - место воздействия излучения на сетчатку, спектральный состав излучения, время предъявления объекта наблюдения, условия зрительной адаптации, размеры, форма и яркость объекта наблюдения, яркость фона, на котором рассматривается объект.

Зрительные сигналы, которые уверенно воспринимаются человеком, лежат во всем видимом участке спектра излучений с длиной волны от 380 до 770 нм и освещенностей от 10-2 до 105 лк. Работоспособность глаза такова, что в определенных условиях человек может различать мощность в 4-5 световых кванта и предметы с размерами не менее 0,5 угловых секунды.

Диапазоны частот, воспринимаемые человеком как звук, лежат в пределах от 16-20 Гц до 16-20 кГц. Человек способен надежно различать звуковые сигналы как по частоте, так и по звуковому давлению. Случаи неправильного приема и идентификации различных звуковых сигналов практически исключены. Что же касается речевых сигналов и сообщений, то их надежный прием человеком зависит в основном от скорости предъявляемой речи, величины превышения уровня звукового давления речевого сообщения над шумом и маскирующего характера его.

Также нельзя забывать, что реакция человека на различные сигналы воспринимается по-разному.

Информация от раздражителя (сигнала), поступающая на рецептор (орган чувств), преобразуется там и передается по нервным каналам в кору головного мозга. В результате этого в сознании человека создается какой-то образ сигнала, кодовое значение которого осмысливается и принимается решение.

Тип раздражителя существенным образом влияет на время реакции (рисунок 10.3.). Поэтому сигналы, действующие на слух и зрение, из-за их информативности и по наименьшему времени реакции выбираются основными. Сигналы, действующие через слуховой анализатор, способствуют ускорению времени реакции. Поэтому применяют дублирование световых сигналов звуковыми.

Относительные величины времени реакции на различные раздражители.

Рисунок 10.3.

С учетом вешеизложенного ниже приводится вариант размещения аппаратуры СФ МАЛС УВК ДСП (рисунок 10.4.).

Рисунок 10.4.

Системные блоки ВК, радиостанция и ее источник электропитания размещаются в столе или тумбе, которые должны быть закрыты, опломбированы .

Стол или тумба должны иметь вентиляционные отверстия.

Доступ к органам управления ВК, БП-Р/М, Приемопередатчику должны иметь работники обслуживающие данные устройства.

На столешне стола или тумбы рекомендуется размещать монитор, клавиатуру и мышь с ковриком.

Стол или тумба с аппаратурой могут размещаться с правой или левой стороны пульт-манипулятора ЭЦ.

Монитор УВК ДСП допускается размещать на подставках, полках, консолях при условии хорошей видимости.

Ограничением для различных вариантов размещения и установки аппаратуры СФ-МАЛС является допустимая длина соединительных кабелей и удобством пользования ДСП клавиатурой, мышью, монитором.

10.2.Обеспечение жизнедеятельности в чрезвычайных ситуациях.

Под устойчивостью функционирования (работы) объекта в чрезвычайных ситуациях (ЧС) понимается способность объекта бесперебойно выполнять производственную деятельность в условиях воздействия поражающих факторов источников ЧС, а также приспособленность этого объекта к быстрому восстановлению своей деятельности в случае нанесенных повреждений (разрушений) и иных потерь.

Устойчивость характеризует живучесть объекта в любых ЧС мирного и военного времени, т.е. его способность: предупреждать возникновение местной ЧС; противостоять воздействию поражающих факторов; снижать возможный материальный урон от ЧС; защищать обслуживающий персонал от поражающих воздействий; восстанавливать в короткие сроки свою деятельность.

Различают статическую (физическую) и технологическую устойчивость. В данной дипломной работе будет рассматриваться физическая устойчивость объекта.

Говоря об устойчивости объекта в ЧС, выделяют в первую очередь устойчивость инженерно-технического комплекса (ИТК) объекта. Под ИТК объекта понимают ведущие элементы, от которых в решающей степени зависит производственный (перевозочный) процесс, а под его устойчивостью – способность его элементов противостоять воздействию поражающих факторов различных источников. В данном случае объектом является система МАЛС. ИТК объекта – станционная и локомотивная аппаратура.

Электромагнитный импульс (ЭМИ) ядерного взрыва способен навести в воздушных и кабельных линиях связи электродвижущую силу (Э.Д.С.) значительной величины. Под воздействием Э.Д.С. могут происходить различные повреждения. Такие повреждения могут иметь место на расстояниях, значительно превышающих радиусы действия ударной волны, светового излучения и проникающей радиации.

В нашем случае станционная и локомотивная аппаратура соединяются между собой цифровым радиоканалом. Кабель используется при непосредственном соединении блоков станционной аппаратуры между собой и локомотивной. Будем считать, что длина горизонтальной проекции составляет 20 м, а вертикальной 1 м.

Произведем оценку устойчивости аппаратуры МАЛС к воздействию электромагнитного импульса ядерного взрыва. Аппаратура имеет электрическую прочность по напряжению переменного тока 2-4 кВ. Учитывая, что электромагнитное излучение ядерного взрыва является кратковременным, предельную электрическую прочность МАЛС без средств защиты можно считать более высокой (8-10 кВ).

Для оценки устойчивости объекта к воздействию ЭМИ необходимо знать его параметры. Такими параметрами являются напряжение горизонтальной составляющей Э.Д.С. Ег (В/м), которую наводит ЭМИ в горизонтальных проводах, и напряжение вертикальной составляющей Э.Д.С. Ев, которую наводит ЭМИ в вертикальных проводах:

Ег = ((10+20*R)/R³) * lg 14,5*q,

где R – расстояние до центра ядерного взрыва, км;

q – мощность ядерного боеприпаса, кт.

Ев = 500*Ег.

Зная эти параметры, можно определить Э.Д.С., наводимую в проводниках (кабелях), проложенных горизонтально Uг и вертикально Uв:

Uг = Ег*lг;

Uв = Ев*lв,

где Uг и Uв расчетные напряжения, В;

lг и lв – длины горизонтальных и вертикальных проекций проводов, м.

lг=20 м; lв=1м.

При мощности ядерного боеприпаса q=1 килотонна

Таблица 10.3.

R, км	Ег, В/м	Ев, В/м	Uг, кВ	Uв, кВ
1	2	3	4	5
0,5	185,819	92902,402	3,716	92,902
1	34,841	17420,520	0,697	17,421
1,3	19,030	9515,077	0,381	9,515
1,5	13,764	6882,181	0,275	6,882
2	7,3	3629,3	0,146	3,629
3	3,0	1505,5	0,060	1,505
4	1,633	816,5	0,033	0,817
4,5	1,274	637	0,025	0,637
5	1,0	511,0	0,020	0,511
10	0,2	121,9	0,004	0,121
15	0,1	53,3	0,002	0,053

Э.Д.С., наводимая в горизонтальных Uг и вертикальных Uв проводниках при мощности ядерного боеприпаса q=1 кт.

Рисунок 10.5.

При мощности ядерного боеприпаса q=15 килотонн

Таблица 10.4.

R, км	Ег, В/м	Ев, В/м	Uг, кВ	Uв, кВ
1	2	3	4	5
0,5	2787,285	1393642,5	55,745	1393,642
1	522,615	261307,5	10,452	261,308
1,3	285,45	142725,0	5,709	142,725
1,5	206,46	103230	4,129	103,230
2	109,5	54750	2,190	54,750
3	45	22500	0,900	22,500
4	24,495	12247,5	0,490	12,248
4,5	19,11	9555	0,382	9,555
5	15	7500	0,300	7,500
10	3	1500	0,060	1,500
15	1,5	750	0,030	0,750

Э.Д.С., наводимая в горизонтальных Uг и вертикальных Uв проводниках при мощности ядерного боеприпаса q=15 кт.

Рисунок 10.6.

Из приведенных расчетов видно, что при мощности боеприпаса q=1кт объект будет устойчив к воздействию электромагнитного импульса, если взрыв произойдет на расстоянии не ближе 1,3 км. Если же мощность боеприпаса составит q=15кт, то на расстоянии не ближе 4,5 км.