rzemioso, nauka, sztuka - wydział transportu ......ergonomia rodków transportu - rzemioso, nauka,...

P R A C E N A U K O W E P O L I T E C H N I K I W A R S Z A W S K I E J z. 71 Transport 2009

Iwona Grabarek

Wydzia� Transportu Politechnika Warszawska

ERGONOMIA �RODKÓW TRANSPORTU - RZEMIOS�O, NAUKA, SZTUKA

R�kopis dostarczono, listopad 2009

Streszczenie: Artyku� dotyczy wykorzystania zasad ergonomii w projektowaniu �rodków transportu. Przedstawiono proces ewolucji ergonomii w projektowaniu oraz podstawowe zasady, na których bazuje projektowanie ergonomiczne, obejmuj�ce: proces pracy, przestrze� pracy, procesy informacyjno-sterownicze oraz �rodowisko pracy. Pokazano zwi�zek mi�dzy ergonomi� a bezpiecze�stwem, oraz ich znaczenie w konstruowaniu i eksploatacji bezpiecznych �rodków transportu. (Zagadnienia te zosta�y zaprezentowane w formie wyk�adu inauguracyjnego na uroczysto�ci rozpocz�cia roku akademickiego 2008/2009 na Wydziale Transportu PW). S�owa kluczowe: ergonomia, �rodki transportu, zasady projektowania

1. WST�P

Proces projektowania wspó�czesnych �rodków transportu wymaga interdyscyplinarnych bada�. Komfort u�ytkowania pojazdu uzyskuje si� nie tylko dzi�ki nowoczesnemu rozwi�zaniu technicznemu, ale tak�e dzi�ki uwzgl�dnieniu wymaga� jakie stawia cz�owiek. Mo�liwo� wykorzystania coraz dro�szych i bardziej z�o�onych konstrukcji �rodków transportu zale�y nie tylko od ich w�asno�ci technicznych i eksploatacyjnych, ale przede wszystkim od sposobów wspó�dzia�ania cz�owieka z tymi �rodkami. Cz�owiek, jako przysz�y u�ytkownik, doprojektowuje urz�dzenie do swoich mo�liwo�ci i ogranicze�. Taki sposób projektowania mo�liwy jest dzi�ki uwzgl�dnieniu zasad ergonomii, które w bezpo�redni sposób wynikaj� z istoty tej nauki. Definicja sformu�owana przez IEA i u�ywana w Polsce okre�la ergonomi� jako to nauk� stosowan� zmierzaj�c� do optymalnego dostosowania narz�dzi, maszyn, urz�dze�, technologii, organizacji i materialnego �rodowiska pracy oraz przedmiotów codziennego u�ytku do wymaga� i potrzeb fizjologicznych, psychicznych i spo�ecznych cz�owieka. Z definicji tej wynika, �e jest to nauka interdyscyplinarna, wykorzystuj�ca wiedz� wielu dyscyplin naukowych, zarówno nauk technicznych jak i nauk o cz�owieku i �rodowisku. Niew�tpliwie posiada ona aspekt humanocentryczny.

58 Iwona Grabarek

Jeden z brytyjskich badaczy (S. Pheasent) okre�li� ergonomi� jako nauk� stosowan�, w której zarówno dane, jak i metodologia skoncentrowane s� na cz�owieku i tak formu�owane, aby mo�na by�o ich u�y w projektowaniu. Analizuj�c obiekt projektowania, tzn. �rodki transportu, mo�na przyj� jedn� z istniej�cych klasyfikacji, dokonanych ze wzgl�du na �rodowisko, w którym nast�puje przemieszczanie osób i rozró�ni transport:

� L�dowy: o Naziemny (szynowy, drogowy, specjalny – dla osób niepe�nosprawnych) o Podziemny (np. metro) o Nadziemny (np. napowietrzna kolej linowa lub szynowa)

� Wodny: o Morski o �ródl�dowy

� Powietrzny (lotniczy) Niezale�nie od rodzaju �rodka transportu, w ka�dym przypadku jego konstrukcja musi

by przystosowana do u�ytkownika (operatora, pasa�era).

2. ERGONOMIA – RZEMIOS�O, NAUKA, SZTUKA

Technika, a zatem i �rodki transportu, towarzysz� cz�owiekowi od dawnych czasów. Poszukiwanie ergonomii w wytwórczo�ci ludzkiej sprzed wieków jest zagadnieniem dyskusyjnym, ale i interesuj�cym. Oczywistym jest, �e poj�cie ergonomii takie jak przyjmujemy dzi�, nie mo�e mie zastosowania do kontaktów cz�owieka z jego wytworami technicznymi a� do ko�ca XIX w. Poj�cie to, tak naprawd� funkcjonuje w �wiadomo�ci spo�ecznej dopiero od 50 lat – i to wcale nie powszechnie. W odniesieniu do wcze�niejszych okresów, lepiej u�ywa poj�cia „praergonomii” lub „ergonomii intuicyjnej”[7]. Pocz�tkowo ludzie wytwarzali artefakty (tzn. narz�dzia, maszyny, pojazdy) na osobiste potrzeby, a dopiero od czasów staro�ytnych rzemie�lników – tak�e dla innych u�ytkowników. Rozwój cywilizacji technicznej wygenerowa� u�ytkownika anonimowego. Przyjmowano, �e wszyscy ludzie maj� te same cechy, zarówno fizyczne jak i psychiczne, te same oczekiwania. W rzeczywisto�ci zró�nicowanie jest bardzo du�e i uwzgl�dnienie ich jest bardzo trudne lub wr�cz niemo�liwe do osi�gni�cia. Mo�na za�o�y, �e w dawnych czasach, ludzie zwracali uwag� – cho zapewne w ró�nym stopniu (w zale�no�ci od tego kto i dla kogo produkowa�) – na takie cechy wyrobów, jak porczno��, funkcjonalno��, przydatno��, odpowiednio��, u�yteczno��, wygoda, skuteczno�� i oceniali je na podstawie prób i b��dów podczas ich u�ytkowania. Systematyczne badania ergonomiczne zacz�to prowadzi dopiero w okresie II wojny �wiatowej, w USA i w Wielkiej Brytanii. Dotyczy�y one wojskowych �rodków transportu takich m.in. jak czo�gi, samoloty bojowe, okr�ty. Szybki rozwój techniczny okaza� si� barier� dla obs�uguj�cych. Praca cz�owieka-operatora wymaga�a sprostania nowym, trudnym zadaniom i obci��eniom. Wtedy okaza�o si�, �e nie mo�na projektowa maszyn i �rodków transportu nie uwzgl�dniaj�c ogranicze�, wynikaj�cych z mo�liwo�ci

Ergonomia �rodków transportu - rzemios�o, nauka, sztuka 59

psychofizycznych cz�owieka, czyli g�ównego u�ytkownika. Obiekty te by�y zawodne a ich eksploatacja niebezpieczna.

�rodki transportu rozwija�y si� wraz z rozwojem cywilizacyjnym. Potwierdza to mi�dzy innymi przyk�ad ewolucji w projektowaniu samochodów (rys.1,2)

a) b)

Rys. 1. a) Samochód Siegfrieda Marcusa 1888, b) Patent-Motorwagen Nr.1 Benz 1 1886

a) b)

c) d)

Rys.2. a) Producent Ford - okres produkcji 1908-1927 , b) Ford, model 1941 , c) Syrena 102 d) Toyota Prius 2004 (NHW20)

W artykule wst�pnym w New York Times z roku 1889 pisano: „Te nowomodne

pojazdy s� koszmarne i brzydkie”. Bo te� rzeczywi�cie nie by�y �adne. Nie da si� ju� tego powiedzie o pojazdach nowej generacji. Cz�� powstaj�cych wzorów samochodów zosta�a zapomniana. Jest jednak jeden model, który sta� si� najpopularniejszym

60 Iwona Grabarek

samochodem w historii motoryzacji. Jest to model firmy Volkswagen zwany „garbusem”, zaprojektowany przez „geniusza na ��danie wariata”. Tym geniuszem by� Ferdynand Porsche a wariatem Hitler.

Wraz z rozwojem �rodków transportu zmienia�y si� potrzeby cz�owieka. Cz�owiek zawsze mia� w sobie „p�d do szybko�ci”. Realizacja tej potrzeby wymaga�a i wymaga zapewnienia bezpiecze�stwa, a gdy to wymaganie (na danym poziomie wiedzy) jest spe�nione, rodzi si� potrzeba podró�owania komfortowymi i zgodnymi z obowi�zuj�cymi trendami mody �rodkami transportu. Aby spe�ni oczekiwania i potrzeby u�ytkowników, m.in. �rodków transportu powsta�a nowa grupa projektantów zajmuj�cych si� sztuk� u�ytkow�, czyli tzw. wzornictwem przemys�owym. „Design jest tym, co pojawia si�, gdy sztuka spotyka przemys�, gdy ludzie zaczynaj� podejmowa decyzje o tym, jak powinny wygl�da masowo produkowane produkty”.[5] Designerzy (z j. ang.) dzia�aj� na styku sztuki, nauki i techniki. Sztuka rozumiana jest jako wra�liwo� na proporcje, zestawy barwne, zdolno� okre�lania cech formy, itd. Nie bez znaczenia s� uwarunkowania kulturowe i moda. Wspó�czesne wzornictwo charakteryzuje si� pomys�owo�ci� twórców, niech�ci� powielania starych pomys�ów. Proces projektowania �rodków transportu przez designerów nie jest prosty i obecnie obwarowany ró�nymi wst�pnymi za�o�eniami technicznymi a przede wszystkim wymaganiami bezpiecze�stwa. Nie zawsze designer mo�e pu�ci wodze fantazji, ale cz�sto szuka inspiracji obserwuj�c otaczaj�c� nas przyrod�. Rezultaty tych bada� mo�na zobaczy w modelowaniu nowych kszta�tów pojazdów (rys.3) [6].

Rys.3. Bionic Car (samochód w fazie koncepcji) - na podstawie[6]

Na kolejnych etapach historycznego rozwoju procesu kszta�towania �rodków transportu udzia� ergonomii zwi�ksza� si�, zmieniaj�c charakter ca�ego procesu projektowania, co przedstawiono na rys.4.


Rys.4. Ewolucja udzia�u ergonomii w projektowaniu �rodków transportu

3. ERGONOMICZNE ZASADY PROJEKTOWANIA

Kszta�towanie zgodne z wymaganiami psychofizjologicznymi cz�owieka decyduje o jako�ci ergonomicznej �rodków transportu. Specyfika �rodków transportu sprawia, �e proces projektowania ergonomicznego odbywa si� dwutorowo. Z jednej strony realizujemy wymagania zwi�zane ze stanowiskiem pracy operatora (tzn. kierowcy, maszynisty, pilota) a z drugiej strony wymagania dotycz�ce przestrzeni pasa�erskiej. Oczekiwania obu grup u�ytkowników nie zawsze s� jednakowe, jednak�e spotykaj� si� na wspólnej p�aszczynie jak� jest „bezpiecze�stwo �rodków transportu”. Zagadnienie bezpiecze�stwa zostanie omówione w dalszej cz��ci artyku�u.

Wed�ug PN-81/N-08010 „Ergonomiczne zasady projektowania systemów pracy” projektowanie uk�adu cz�owiek – maszyna (�rodek transportu) powinno obejmowa nast�puj�ce zadania:

a) Projektowanie przestrzeni pracy i �rodków pracy z uwzgl�dnieniem: � Wymiarów cia�a ludzkiego � Postawy cia�a � Si�y mi��ni � Ruchów cia�a i jego cz��ci � Specyfiki odbioru sygna�ów i wykonywania czynno�ci sterowniczych

b) Projektowanie �rodowiska pracy c) Projektowanie procesu pracy.

Aby uzyska w�a�ciw� kolejno� zagadnie�, zgodn� z logik� procesu projektowania ergonomicznego, nale�y porz�dek rozwi�zywania zagadnie� merytorycznych zmieni w nast�puj�cy sposób:

1. Proces pracy 2. Przestrze� pracy

62 Iwona Grabarek

3. Procesy informacyjno-sterownicze 4. �rodowisko pracy.

3.1. ERGONOMICZNE KRYTERIA PROJEKTOWE PROCESU PRACY

Ergonomiczne kryteria projektowe w stosunku do procesu pracy dotycz� m.in.[2,7]: � zada� cz�owieka � zada� maszyny � optymalizacji fizycznego i psychicznego obci��enia cz�owieka � wymaganych kwalifikacji cz�owieka � metod pracy ( np. przerwy wypoczynkowe)

Stanowisko pracy operatora �rodka transportu sk�ada si� zawsze z dwóch rodzajów elementów: ludzkiego i technicznego. Aby mog�y one ze sob� wspó�pracowa w sposób optymalny, ka�dy z nich powinien wype�nia te zadania i funkcje, w których ma przewag� nad „partnerem”. Optymalny rozdzia� zada� pomi�dzy cz�owieka i urz�dzenie techniczne jest strategicznym problemem projektowania ergonomicznego. Nale�y przy tym uwzgl�dni do�wiadczenie, zdolno�ci i umiej�tno�ci istniej�cej lub przewidywanej populacji operatorów. Przyporz�dkowanie zada� cz�owiekowi powinno zapobiega zarówno przeci��eniu, jak i niedoci��eniu operatora, które mo�e doprowadzi do zb�dnego lub nadmiernego napi�cia, zm�czenia lub do b��dów. Przy czym nale�y przeanalizowa prac� w warunkach normalnych jak i w odbiegaj�cych od normy. Obecne rozwi�zania techniczne �rodków transportu uwolni�y operatorów od nadmiernego wysi�ku fizycznego, zw�aszcza o charakterze dynamicznym. Niestety pojawiaj� si� znaczne obci��enia: statyczne – cz�sto wynikaj�ce z konstrukcji fotela czy czasu pracy, hipokinetyczne, a tak�e monotonia lub przeci��enia psychiczne. W pewnych sytuacjach obci��enie hipokinetyczne i monotonia mog� sta si� czynnikami powoduj�cymi zagro�enie zdrowia, a nawet �ycia, np. przypadki za�ni�cia kierowców podczas d�ugotrwa�ej jazdy samochodem po autostradzie, czy dolegliwo�ci zdrowotne wyst�puj�ce u pasa�erów podró�uj�cych samolotami lub autobusami. Projektuj�c proces pracy ( w przypadku operatorów) a proces podró�y (w przypadku pasa�erów) trzeba pami�ta o organizacji czasu pracy i ewentualnych dodatkowych czynno�ciach niweluj�cych niedostatek obci��e� dynamicznych. Wprowadzaj�c powy�sze �rodki w odniesieniu do operatorów, nale�y mie na uwadze: zmian� stopnia czujno�ci i zdolno�ci do pracy w ci�gu dania i nocy, zró�nicowanie zdolno�ci do pracy poszczególnych operatorów i jej zmian�, indywidualny rozwój wraz z wiekiem [5]. Obci��enia, które potencjalnie mog� wyst�pi w procesie pracy nale�y analizowa ca�o�ciowo, poniewa� ka�dy wysi�ek fizyczny ma wp�yw na stany psychiczne, a obci��enie psychiczne wywo�uje zmiany czysto fizjologiczne. Zatem zdecydowane rozgraniczenie ró�nych rodzajów obci��e� prowadzi to mylnej analizy dzia�ania niezwykle istotnego elementu ca�ego systemu jakim jest cz�owiek.


3.2. ERGONOMICZNE KRYTERIA PROJEKTOWE PRZESTRZENI PRACY

W przypadku „przestrzeni pracy” istotne s� m.in. [2,3]: � uwarunkowanie pozycji cia�a (zakres zmienno�ci pozycji cia�a, wysoko� pola

pracy sterowniczej, siedzisko wraz z dodatkowym wyposa�eniem) � przestrze� czynno�ci ruchowych i pracy wzroku (przestrze� r�k i nóg, warunki

widoczno�ci) � estetyka form i barw obiektu technicznego

Jedn� z podstawowych metod projektowania ergonomicznego przestrzeni pracy jest projektowanie z wykorzystaniem danych antropometrycznych. Zadaniem projektanta jest dostosowanie parametrów wymiarowych projektowanych przestrzeni do ekstremalnych cech wymiarowych u�ytkowników, wyra�onych centylami górnym C95 i dolnym C5 .

Rys. 5. Wp�yw wymiarów kierowcy na po�o�enie g�owy w samochodzie [8]

Projektuj�c okre�lone �rodki transportu nale�y bra pod uwag� wymiary przysz�ych u�ytkowników, korzystaj�c z atlasów antropometrycznych zawieraj�cych charakterystyki statystyczne obu p�ci dla danej populacji. Pozycja siedz�ca jest pozycj� typow� dla operatorów i u�ytkowników �rodków transportu. Nale�y zwróci uwag� na to, aby operator mia� mo�liwo� zmiany pozycji z siedz�cej na stoj�c�. Przyj�ta postawa i oparcie cia�a powinny pozwala na osi�gni�cie optymalnego rozk�adu si� wewn�trz cia�a w celu zmniejszenia wysi�ku. Pozycja cia�a nie powinna powodowa zm�czenia na skutek d�ugotrwa�ego napi�cia mi��ni.

Obiektywnymi parametrami zapewniaj�cymi ergonomiczne siedzenie s�: wysoko�, d�ugo�, szeroko� i pochylenie siedziska, oparcie dla pleców oraz przedramion. Wysoko� siedziska m.in. zale�y równie� od rodzaju pozycji siedz�cej przyjmowanej przy pracy. Przyk�adowo w zale�no�ci od rodzaju samochodu (jego przeznaczenia) kierowca przyjmuje ró�n� pozycj� siedz�c� (rys.6).

64 Iwona Grabarek

Rys.6. Ró�ne pozycje kierowcy: a – w samochodzie sportowym, b – w przeci�tnym samochodzie osobowym, c – w samochodzie wielofunkcyjnym [8]

Konstrukcja fotela operatora powinna umo�liwia jego dopasowanie do u�ytkownika.

Jest to mo�liwe dzi�ki wyposa�eniu fotela w odpowiednie regulacje. Regulacja wzd�u�na i pionowa zapewnia przestrze� pracy w�a�ciw� z punktu widzenia ergonomii. Pozosta�e regulacje fotela umo�liwiaj� przyj�cie dogodnej pozycji cia�a. Nowoczesny fotel mo�e by wyposa�ony w kilkana�cie niezale�nych regulacji wymiarów.

Fotel operatora (kierowcy, maszynisty, pilota), oprócz komfortu i bezpiecze�stwa musi zapewni widzenie zarówno sygna�ów zewn�trznych, jak i urz�dze� sygnalizacyjnych wewn�trz kabiny na pulpicie. W przypadku �rodków transportu ukszta�towanie pola widzenia jest jednym z zasadniczych dzia�a� przy projektowaniu stanowisk pracy. Od tego zale�y prawid�owe sterowanie obiektem i w efekcie bezpiecze�stwo ruchu. O prawid�owym polu widzenia operatora decyduje konstrukcja kabiny �rodka transportu, oraz m.in. wzrost operatora, po�o�enie fotela, mo�liwo� regulacji i zmian k�ta oparcia. Na poni�szym rysunku przedstawiono przyk�ady foteli operatorów �rodków transportu.

Rys.7. Ró�ne typy foteli w �rodkach transportu - miejsce pracy operatora


Rys.8. Przyk�ady foteli dla pasa�erów (wg kolejno�ci zdj�: w tramwaju, w wagonie metra, w kabinie samochodu osobowego, w wagonie kolejowym)

Fotel pasa�era powinien zapewnia komfort i bezpiecze�stwo podczas podró�y.

Ró�norodno� w konstrukcji foteli pasa�erskich wynika z ich przeznaczenia, a konkretnie – �rodka transportu, dla którego stanowi� wyposa�enie. Pod poj�ciem komfortu nale�y rozumie wygod� podczas jazdy i postoju oraz utrzymanie w�a�ciwej pozycji w czasie jazdy, w tym równie� w czasie jazdy po krzywej. Rys.8 przedstawia przyk�ady foteli pasa�erskich.

3.3. ERGONOMICZNE KRYTERIA PROJEKTOWE PROCESÓW INFORMACYJNO-STEROWNICZYCH

Projektuj�c elementy informacyjne, sygnalizacyjne i sterownicze bierzemy pod uwag� m.in.:

� dobór no�ników informacyjnych � dobór urz�dze� sygnalizacyjnych i informacyjnych � rozmieszczenie tych urz�dze� � dobór typów urz�dze� sterowniczych � rozmieszczenie urz�dze� sterowniczych � powi�zanie elementów sterowniczych z elementami informacyjnymi i

sygnalizacyjnymi

66 Iwona Grabarek

Poprawno� decyzji podejmowanych przez operatora zale�y od mo�liwo�ci spostrzegania sygna�ów i zrozumienia zawartych w nich informacji. Najwa�niejszym niew�tpliwie zmys�em jest wzrok, dzi�ki któremu cz�owiek odbiera ok. 80% wszystkich sygna�ów informacyjnych o �wiecie zewn�trznym. Sygna�y, które operator odbiera podczas procesu sterowania s� podstaw� podj�cia decyzji i wykonania celowego dzia�ania. Poszczególne rodzaje urz�dze� sygnalizacyjnych, informacyjnych i kontrolnych ró�ni� si� pod wzgl�dem budowy, zastosowania oraz przeznaczenia. Z konstrukcyjnego punktu widzenia rozró�nia si� urz�dzenia: wychy�owe jako�ciowe, cyfrowe, monitory ekranowe, sygnalizatory dwi�kowe oraz �wietlne. Urz�dzenia te powinny by zaprojektowane w sposób zgodny z mo�liwo�ciami percepcyjnymi operatora. Jest to szczególnie istotne w przypadku sygna�ów ostrzegaj�cych przed niebezpiecze�stwem. Nale�y uwzgl�dni np. intensywno�, kszta�t, rozmiar, wyrazisto� i kontrast sygna�u w stosunku do t�a optycznego lub akustycznego.

Stanowiska operatorów wyposa�one s� niejednokrotnie w znaczn� liczb� ró�norodnych urz�dze� sygnalizacyjnych. Rozmieszczenie danego urz�dzenia ma du�y wp�yw na liczb� pope�nianych b��dów odczytu oraz na zm�czenie cz�owieka. Urz�dzenia powinny by wkomponowane w pulpit sterowniczy, tak aby by�y dobrze widoczne i umo�liwia�y prawid�owe odczytywanie wskaza�.

Rol� urz�dze� sterowniczych jest umo�liwi operatorowi sprawne, bezpieczne i poprawne wykonanie procesu sterowania obiektem transportowym.

Podobnie jak urz�dzenia sygnalizacyjne maj� one zró�nicowan� konstrukcj�, zale�n� od rodzaju spe�nianej funkcji technicznej [7]. Istniej� okre�lone powi�zania natury technicznej i funkcjonalnej pomi�dzy urz�dzeniami sygnalizacyjnymi i sterowniczymi. Uwzgl�dnienie powi�za� natury psychologicznej, maj�cych swe ród�a w specyfice skojarze� i nawyków cz�owieka, w projektowaniu uk�adów sygnalizacyjno-sterowniczych u�atwi wykonywanie prac operatorowi i wydatnie obni�y prawdopodobie�stwo pope�nienia przez niego b��dów. Przy projektowaniu tych powi�za� wykorzystywane s� zasady opracowane przez McCormicka:

� funkcjonalno�ci � wa�no�ci � kolejno�ci u�ycia � cz�stotliwo�ci u�ywania � optymalnego umiejscowienia

Jednoczesne uwzgl�dnienie wszystkich zasad jest raczej rzadko mo�liwe. Najcz��ciej istnieje konieczno� stosowania rozwi�za� kompromisowych lub arbitralnego nadania okre�lonej zasadzie rangi dominuj�cej w danych warunkach. Analiza zastosowa� praktycznych wykazuje, �e szczególnie wa�n� rol� odgrywaj� zasady cz�sto�ci oraz kolejno�ci u�ywania.

Wa�no� i cz�sto� czynno�ci kontrolno-steruj�cych jest ró�na, wi�c ich wykonanie wymaga przyj�cia odpowiedniej pozycji. Np. w samochodach czy lokomotywach, zgodnie z normami ISO 4040 i PN-90/K-11001, przestrze� sygnalizacyjno-sterownicz� podzielono na trzy strefy zwi�zane z wygod� obs�ugi. Ich rozmiary uzale�nione s� od mo�liwo�ci zasi�gowych ko�czyn górnych kierowcy. Poni�szy rysunek przedstawia ró�nic� pola zasi�gu wyci�gni�tej r�ki dla dwóch skrajnych modeli przy po�o�eniu fotela dostosowanym do danego modelu.


Rys. 9. Ró�nica pola zasi�gu wyci�gni�tej r�ki dla najmniejszej kobiety i najwi�kszego m��czyzny Na rysunku 10 pokazano przyk�adowe pulpity w �rodkach transportu, wyposa�one zarówno w urz�dzenia sygnalizacyjne, wskanikowe, jak i sterownicze. Ich wzajemne rozmieszczenie na pulpitach zaprojektowano zgodnie z wymienionymi zasadami. Warto podkre�li wyran� separacj� bloków informacyjnych i sterowniczych oraz nowe sposoby przekazywania informacji, proponuj�c wskaniki integruj�ce istotne dla operatora informacje.

Rys.10. Przyk�ady pulpitów sterowniczych (kolejno) w kabinie motorniczego tramwaju Citadis – Alstom - Konstal, w kabinie lokomotywy Euro-Sprinter, w kabinie samolotu Airbus 340

3.4. ERGONOMICZNE KRYTERIA PROJEKTOWE �RODOWISKA PRACY

Procesy fizjologiczne decyduj�ce o sprawno�ci organizmu cz�owieka przebiegaj� w �cis�ym zwi�zku z warunkami materialnego �rodowiska pracy (otoczenia). Okre�lenie i analiza tych warunków umo�liwia ustalenie kiedy s� one optymalne dla prawid�owego

68 Iwona Grabarek

przebiegu procesów pracy. Z punktu widzenia �rodków transportu istotne jest spe�nienie norm higienicznych z zakresu ha�asu, drga�, mikroklimatu, o�wietlenia, promieniowanie elektromagnetyczne oraz zanieczyszczenia i zapylenia powietrza [10,12,13]. Szkodliwe oddzia�ywanie tych czynników na organizm ludzki zale�y od ilo�ciowej lub jako�ciowej ich charakterystyki na stanowisku pracy. Decyduj�ce znaczenie ma czas ich dzia�ania oraz nat��enie [1].

Rozs�dek nakazuje tworzenie takich �rodków transportu, aby minimalizowa negatywne, a maksymalizowa pozytywne skutki ich eksploatacji – zarówno w odniesieniu do ludzi jak i do �rodowiska przyrodniczego, którego sami jeste�my cz��ci�.

4. ERGONOMIA A BEZPIECZESTWO

Cz�sto pojawia si� pytanie dotycz�ce relacji mi�dzy ergonomi� i bezpiecze�stwem (pracy). Najprostsza odpowied brzmi: bezpiecze�stwo zapewnia ochron� �ycia cz�owieka a ergonomia ochron� jego zdrowia. Zapewnienie bezpiecze�stwa w transporcie jest zagadnieniem priorytetowym. Specyfika transportu sprawia, �e bezpiecze�stwo dotyczy zarówno operatora jak i pasa�erów. W du�ej mierze bezpiecze�stwo pasa�erów zale�y od prawid�owego sterowania pojazdem przez operatora. Dlatego tak istotne jest zapewnienie ergonomicznych warunków pracy, zmniejszaj�cych prawdopodobie�stwo pope�niania b��dów, skutkuj�cych utrat� �ycia nie tylko operatora.

Zak�adaj�c, zreszt� s�usznie, �e cz�owiek jest elementem bardziej zawodnym ni� maszyna, obecnie projektowane �rodki transportu posiadaj� dodatkowe systemy elektroniczne, dbaj�ce o bezpiecze�stwo, wspomagaj�c podejmowanie decyzji przez operatora i naprawiaj�c jego b��dy. Ich obecno� w �rodkach transportu ma celu zmniejszenie ryzyka wyst�pienia wypadku.

W samolotach, miejsce tradycyjnych przyrz�dów pok�adowych zast�pi�y monitory komputerów (tzw. wskaniki wielofunkcyjne) [4]. Pozostawiono kilka podstawowych przyrz�dów mechanicznych jako wyposa�enie awaryjne lub ze wzgl�du na przyzwyczajenie pilotów. W nowoczesnej kabinie samolotu pasa�erskiego ka�dy pilot dysponuje na ogó� trzema ciek�okrystalicznymi wskanikami wielofunkcyjnymi:

1. informacje pilota�owe (po�o�enie samolotu wzgl�dem ziemi, pr�dko�, wysoko�), 2. informacje nawigacyjne oraz obraz z radaru pogodowego, 3. informacje o pracy silników i instrukcjach pok�adowych oraz niesprawno�ci

urz�dze� pok�adowych, a tak�e podpowiedzi sugeruj�ce post�powanie za�ogi w przypadku sytuacji awaryjnych.

Ponadto, w samolotach wdro�ono lub planuje si� wdro�y takie systemy zabezpieczaj�ce i wspomagaj�ce pilota jak:

� HUD (Head Up Display) – wskanik przezierny � SGS (Surface Guidance System) – system prowadzenia naziemnego � EPAM (Electronic Pilot Activity and Alertness Monitor) – elektroniczny system

monitoruj�cy poziom aktywno�ci i czujno�ci pilota podczas lotu � GPWS (Ground Proxinity System) – uk�ad ostrzegania o blisko�ci ziemi


� TCAS (Traffic Collision Avoidance System) – urz�dzenia antykolizyjne.

Rys.11. Head-up display (informacje wy�wietlane na wysoko�ci poziomej linii wzroku pilota)

Rysunek 11 przedstawia wskanik przezierny (Head-up display), który po raz pierwszy

wykorzystany zosta� w samolotach bojowych. Na specjalnym ekranie przeziernym zamontowanym nad tablic� przyrz�dów, wy�wietlane s� symbole informuj�ce o podstawowych parametrach lotu i sytuacji w powietrzu. Obserwacja przestrzeni przed samolotem mo�e odbywa si� jednocze�nie z obserwacj� symboli na wskaniku. Nie jest konieczne „przestawianie” ostro�ci widzenia z du�ych odleg�o�ci na ma�e. Wskanik HUD ma zastosowanie szczególnie podczas podej�cia do l�dowania. Pilot mo�e na nim obserwowa obraz pasa startowego oraz wa�niejsze parametry lotu. Równie� System Prowadzenia Naziemnego (SGS) wykorzystuje wskanik HUD. Niezwykle istotny jest System EPAM, szczególnie w lotach dalekodystansowych. System ten wykorzystuje dzia�anie detektora, który dokonuje pomiarów wielu ró�nych czynników, takich jak: ruchy ga�ek ocznych czy interakcja pilota z innymi systemami i urz�dzeniami na pok�adzie. EPAM skutecznie wykrywa u pilota stan obni�onej koncentracji i okre�la czy powinien on uda si� na spoczynek lub te� wykonuje pewne dzia�ania podnosz�ce aktywno� cz�owieka do odpowiedniego poziomu.

Rys.12. Kokpit przysz�o�ci

70 Iwona Grabarek

W dyskusji dotycz�cej nadrz�dno�ci decyzji (cz�owieka czy maszyny) �cieraj� si� obecnie dwie koncepcje. Firma AIRBUS ho�duje zasadzie, �e komputer jest mniej omylny ni� cz�owiek, natomiast firma BOEING daje pilotowi mo�liwo� wy��czenia komputera i sterowania ca�kowicie r�cznego. Rysunek 12 przedstawia wizj� kokpitu przysz�o�ci, w którym dominuj� wskaniki wielofunkcyjne, graficznie wizualizuj�ce przestrze� przed samolotem w ró�nych etapach lotu.

Systemy zwi�kszaj�ce bezpiecze�stwo jazdy instalowane s� równie� w samochodach. S� nimi na przyk�ad: uk�ad zapobiegaj�cy blokowaniu kó�, uk�ady stabilizacji toru jazdy, czy uk�ady zapobiegaj�ce po�lizgowi kó�. Najlepszym przyk�adem jest tu samochód przysz�o�ci, który sam b�dzie regulowa� pr�dko� jazdy, ostrze�e przed zbli�aj�c� si� przeszkod�, a mo�e nawet zast�pi kieruj�cego, gdy ten si� zagapi. „Anio� Stró�” na kó�kach b�dzie wyposa�ony m.in. w:

1. Tempomat (Active Criuse Control) 2. Ruchome reflektory 3. Kamer� umieszczon� w lusterku, monitoruj�c� tzw. martwy k�t (Blind Spot

Information System) 4. Kamery kontrolne monitoruj�ce ruchy powiek kierowcy 5. System automatycznego parkowania równoleg�ego 6. System pilnuj�cy poruszanie si� samochodu pomi�dzy liniami wyznaczaj�cymi

pas ruchu (Lane Keeping System) 7. Noktowizor (wykrywaj�cy i wy�wietlaj�cy na monitorze sylwetki obiektów

znajduj�cych si� na drodze, zanim kierowca dostrze�e ich go�ym okiem) 8. Alkomat ( zamontowany w stacyjce nie pozwala na uruchomienie silnika, je�li

kierowca jest pod wp�ywem alkoholu). Interesuj�ce s� równie� systemy dokonuj�ce pomiarów parametrów fizjologicznych

operatora (np. system Senso Car) [6] i na ich podstawie analizuj�ce stopie� jego agresywno�ci. Pomiarów dokonuje si� na bie��co i poprzez zadbanie o odpowiedni nastrój (zmiana barwy wn�trza, muzyka, zapach) zmniejsza si� negatywny stosunek kierowcy do otoczenia. (rys.13).

Rys.13. System Senso Car (na podstawie)[6]


Wed�ug bada� prowadzonych w krajach Unii Europejskiej - agresywno� kierowców to jedna z g�ównych przyczyn wypadków drogowych.

W sposób naturalny nasuwa si� pytanie: i co dalej? Jak daleko producenci samochodów mog� posun� si� w zapewnianiu kierowcy komfortu i poczucia bezpiecze�stwa pozostaje jednak niewiadom�. Czy d�uga jazda w wygodnym fotelu i ze �wiadomo�ci�, �e odpowiednie systemy dbaj� o zachowanie bezpiecznego odst�pu i trzymanie si� wyznaczonego pasa ruchu, nie spowoduje zupe�nego u�pienia kierowcy? A wtedy z ot�pienia nie wyrw� go �adne brz�czyki czy lampki, tylko dopiero uderzenie w przydro�n� barier�.

Od pewnego czasu prowadzone s� prace nad samochodem sterowanym bez udzia�u kierowcy. Dla wielu osób jazda i kierowanie samochodem jest cz�sto elementem stylu �ycia. Czy b�d� zatem zadowoleni, je�li konstruktorzy dbaj�c o ich bezpiecze�stwo, wymusz� zmian� tego stylu?

W tym miejscu powraca problem optymalnego podzia�u zada� mi�dzy operatora i �rodek transportu. Niestety na pytanie: na ile mo�na ograniczy udzia� cz�owieka w procesie sterowania poprzez przekazanie funkcji sterowniczych maszynie - nie ma jeszcze jednoznacznej odpowiedzi.

5. KOMFORT A EKONOMIA

Prawid�owo rozwi�zane, z punktu widzenia ergonomii, �rodki transportu daj� u�ytkownikom, a szczególnie pasa�erom, nie tylko poczucie bezpiecze�stwa jazdy, ale i komfortu. Poziom ergonomiczny jest ró�ny w poszczególnych klasach �rodków transportu. Niew�tpliwie istotn� rol� odgrywa tu aspekt ekonomiczny. Nowe, innowacyjne systemy zabezpieczaj�ce i wspomagaj�ce prac� operatorów, w przypadku indywidualnych �rodków transportu, instalowane by�y i s� w luksusowych klasach pojazdów. Takie wyposa�enie generuje wysok� cen� pojazdu. Dopiero w nast�pnej kolejno�ci pojawiaj� si� w samochodach dost�pnych wi�kszej rzeszy u�ytkowników. Ilo� miejsca przeznaczona dla jednego pasa�era jest równie� wyznacznikiem komfortu, czego najlepszym przyk�adem s� ró�ne klasy pasa�erskie w samolotach (economic, buisness, first) (rys.14). Niestety komfort podró�owania ma �cis�y zwi�zek z mo�liwo�ciami finansowymi.

Ergonomiczno� i bezpiecze�stwo oraz nowoczesny „design” to cechy przyci�gaj�ce potencjalnych nabywców i u�ytkowników, poniewa� „przyjazny �rodek transportu” spe�nia ich oczekiwania. Tworzenie „techniki przyjaznej” dla cz�owieka wymaga niew�tpliwie wiedzy interdyscyplinarnej, w tym równie� g��bokiej wiedzy humanistycznej.

72 Iwona Grabarek

Rys.14. Rozmieszczenie foteli pasa�erskich w ró�nych typach klas (economy, business, first)

6.PODSUMOWANIE

Post�p techniczny, w technologii i w konstrukcji, stawia nowe wyzwanie zarówno przed projektantem jak i u�ytkownikiem. Dostosowanie cz�owieka i techniki do siebie w taki sposób, aby z jednej strony zachowa mo�liwo� rozwoju cz�owieka, a z drugiej zapewni niezawodne funkcjonowanie techniki, wymaga bada� interdyscyplinarnych. Niedotrzymanie tego warunku zagra�a brakiem wspó�dzia�ania mi�dzy cz�owiekiem a maszyn�, co najcz��ciej prowadzi do wypadków. Problem wspó�dzia�ania cz�owieka z maszyn� szczególnego znaczenia nabiera w transporcie pasa�erskim, gdzie skutki b��du cz�owieka decyduj� o bezpiecze�stwie wielu ludzi. Badania wykaza�y, �e np. w transporcie kolejowym przyczyn� 75-80% wypadków jest cz�owiek.

Warto podkre�li, �e warunkiem zwi�kszenia bezpiecze�stwa jazdy jest przede wszystkim dostosowanie pojazdu do cz�owieka. Wynika to z tego, �e cz�owiek poddaje si� próbom kszta�towania w ograniczonym stopniu, natomiast konstrukcj� pojazdu mo�na w wi�kszym zakresie przekszta�ca i przystosowywa do wymaga� cz�owieka.

Bibliografia

1. Bezpiecze�stwo pracy i ergonomia. (red. D. Koradeckiej), CIOP, Warszawa, 1999. 2. Grabarek I.: Zasady ergonomiczne w projektowaniu uk�adów operator-pojazd”. Wydawnictwo BEL

Studio Sp. z o.o. ISBN 83-89968-28-2. Tom I, Warszawa 2005, s. 281�292. 3. Grabarek I.: Diagnozowanie ergonomiczne uk�adu operator – pojazd szynowy – otoczenie”, rozprawa

habilitacyjna, Zeszyty Naukowe Wydzia�u Transportu Politechniki Warszawskiej, zeszyt 51, Warszawa 2003, s. 189.

4. Lewitowicz J.: Podstawy eksploatacji statków powietrznych. Wydawnictwo Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych, Warszawa, 2006.

5. Praca pod red. Jana Jab�o�skiego, Ergonomia produktu. Ergonomiczne zasady projektowania produktów. Wydawnictwo Politechniki Pozna�skiej, Pozna� 2006.

6. Schilperoord P.: Future Tech. Innovations In transportation, Block Dog Publishing, 2006.


7. Tytyk, E. Projektowanie ergonomiczne. Wydawnictwo naukowe PWN, Warszawa, 2001. 8. Zieli�ski A.: Konstrukcja nadwozi samochodów osobowych i pochodnych. Wydawnictwa Komunikacji

i ��czno�ci, Warszawa 2003. 9. Rozporz�dzenie Ministra Pracy i Polityki Spo�ecznej z dnia 16 czerwca 2009 r. zmieniaj�ce

rozporz�dzenie w sprawie najwy�szych dopuszczalnych st��e� i nat��e� czynników szkodliwych dla zdrowia w �rodowisku pracy. (Dz.U. 2009 nr 105 poz. 873)

10. Rozporz�dzenie Ministra Gospodarki i Pracy z dnia 5 sierpnia 2005 r. w sprawie bezpiecze�stwa i higieny pracy przy pracach zwi�zanych z nara�eniem na ha�as lub drgania mechaniczne. (Dz.U. 2005 nr 157 poz. 1318)

11. ISO 4040 – Passenger cars. Location of hand controls, indicators and tell-tales. 12. PN-80/Z-08052 Ochrona pracy. Niebezpieczne i szkodliwe czynniki wyst�puj�ce w procesie pracy.

Klasyfikacja. 13. PN-90/K-11001 Ochrona pracy. Kabina maszynisty lokomotywy elektrycznej dwukabinowej.

Podstawowe wymagania bezpiecze�stwa pracy i ergonomii.

ERGONOMICS OF TRANSPORT MEANS - CRAFT, SCIENCE, ART

Abstract: The article relates to the use of ergonomic rules in means of transport designing. The evolution of the role of ergonomics in designing and its main rules including: working process, workspace, information and controlling process, material work environment were presented. The relation between ergonomics and safety as well as their importance in construction and exploitation of safe means of transport were also discussed. (These problems have been presented as a lecture on the ceremony of the beginning of academic year at Faculty of Transport in 2008/2009). Keywords: ergonomics, means of transport, rules of design

Recenzent: Miros�aw Nader

rzemioso, nauka, sztuka - wydział transportu ......ergonomia rodków transportu - rzemioso, nauka,...

Documents