• Дубинин Александр Александрович , бакалавр, студент
• Волжский Политехнический институт
• Моисеев Юрий Игоревич , кандидат наук, заведующий кафедрой
• Волгоградский государственный технический университет, Волжский политехнический институт (филиал)

• СИГНАЛ
• УСТАЛОСТЬ
• ВОДИТЕЛЬ
• СИСТЕМА ОПРЕДЕЛЕНИЯ УСТАЛОСТИ

В данной статье рассмотрена система определения усталости водителя. Предложено решение по модернизации оборудования, способное устранить существующую проблему.

• Особенности применения тахографов в системе управления пассажирским автотранспортом
• Разработка методов адаптации рабочего процесса дизельного двигателя для работы на сжатом газе
• Возможность установки турбонаддува на двигатель легкового автомобиля
• Разработка системы передачи данных о неисправностях автобуса с помощью тахографа с целью сокращения времени ремонта

Мы все прекрасно знаем, что на дороге водитель является главной фигурой дорожного движения, сопоставляю такие составляющие как «дорога» и «автомобиль», по большей части по вине водителя совершаются аварии, а именно две трети всех автокатастроф. Одно из причин является психофизиологическое состояние человека за рулем. Конечно же опытные водители знают бытовые приемы как взбодрить себя перед поездкой на далекое расстояние и во время своего пути. Но зачастую все эти приемы работаю не больше 4 часов, а если ты едешь в машине ещё и в одиночку, например, куда-нибудь в другой город, где приходится находиться за рулём больше 12 часов. Зная по себе, монотонная дорога, мелькающее деревья, всё это влияет на внимание, реакцию водителя. Стоит отметить, что уснувшие за рулем водители являются причиной 25% автомобильных аварий . Конечно, все не может сводиться на одном только водителе и его состоянии. Состояния дорог, неисправности автотранспортное средство, поломки светофора. Но все, же мне хотелось бы вернуться к состоянию водителя.

Проанализировав рынок машин и идущих в ногу с ними технологий, существуют специальные системы определения усталости водителя. Система контроля усталости водителя следит за его психофизиологическим и физическим состоянием водителя, при выявлении отклонения от нормы заданной системой при анализе движения, СОУВ сообщает водителю, что нужно остановиться или отдохнуть. Различают три основных системы распознавания усталости: система определения усталости водителя, система контроля биометрических параметров организма, система отслеживания обострений хронических заболеваний.

Их предназначение заключается в том, что бы сообщить водителю о его усталости. Таких приборов много и все они работают по-разному. Есть приборы СОУВ которые при отклонении от норм водителя, сообщают ему звуковыми и световыми сигналами, физическими, а именно после выявления опасности например начинает вибрировать сидения. Есть системы, которые, опять же при отклонении от норм водителя, принимают управления автомобиля на себя и работают в автономном режиме. Работа системы определения усталости водителя указана на «рис. 1».

Рисунок 1. Работа системы определения усталости водителя

Большинство приборов системы определения устаости водителя, работают автономно и не связаны с БМУ автомобиля.

Приборы эти легко подключаются к автомобиля. Есть системы, которые устанавливаются перед водителем, подавая сенсорные сигналы, контролируя состояния человека, его положения головы, его век и зрачков, так и системы видео наблюдения.

Существуют СОУВ которые имеют контакт непосредственно с самим человеком, а именно браслет который одевается на руку и контролирует его состояния с помощью частоты биения сердца и температуры тела.

Прибор под названием Stopsleep ., который контролирует состояния человека при помощи датчиков, которые считывают информацию по проводимости кожи.

Все эти приборы при отклонения от нормы водителя сообщают ему об этом, но кроме сигналов и света прибор не каких действий по отношения к автомобилю не применяет.

В связи с этой проблемой хотелось бы внести изменения, которые бы повлияли на работу приборов, которые не связаны с БСУ автомобиля.

Рассмотрим на примере тахогрофа, Атол Drive 5.

Данное устройство поддерживает как проводную так и беспроводную технологию передачи данных на модули обработки и управления.

«ТЦА-02НК» производство ЗАО «Измеритель-Авто».

Фиксируются нарушения и выводятся предупреждения о различных нарушениях (скоростной режим, превышение времени труда, суммарное время вождения за сутки, работа чип-карт и многое другое). Встроенный принтер позволяет распечатать все параметры на термобумаге, а информационный дисплей выведет ту же информацию для ознакомления. «Drive 5» производство АТОЛ.

Пример приведен на «рис. 2»

Рисунок 2. Тахограф Атол «DRIVA 5»

Преимущества: наличие крышки на устройстве для быстрой замены СКЗИ и элемента питания; позволяет минимизировать простои техники во время обслуживания; 10 цветов и яркость подсветки которые могут настраиваться самим водителем; оптимальная конструкция печатающего механизма – принтер имеет самую высокую скорость печати среди представленных на рынке устройств; поддержка работы с 2-мя симкартами; слот расширение, универсальное решение для сопряжения с другими бортовыми устройствами.

Главная цель тахографа заключается в предотвращении опасных аварийных ситуаций, возникающих по вине водителя. Благодаря такому аппарату водитель не будет превышать скоростной режим и не сядет за руль в уставшем состоянии.

Мы решили, что нужно усовершенствовать тахограф а именно алгоритм его работы. Рассмотрим алгоритм системы.

Опишем как работает модернизированная модель тахогрофа подключенная совместно с инфракрасным датчиком который считывает размер зрачка водителя. Принцип действия изображен на рис.3

Рисунок 3. Алгоритм работы тахаграфа.

После включения зажигания электронный блок управления передает тахогрофу, что бы началась проверка системы. После проверки системы и начало движении автомобиля, включается система определения усталости, а именно инфракрасный датчик.

При выявлении датчиком, что водитель отклонился от нормы, он передает сигнал диспетчеру, о том что водитель засыпает. После чего диспетчер принимает меры, для устранение этой проблемы.

Мы разобрали Алгоритм работы стандартного тахогрофа и внесли в него изменения, что впоследствии повысить безопасность на дороге, самого водителя, пассажиров и участников всего дорожного движения.

Исходя, из собранной мной информации по СОУВ можно отметить, что развитие в этой отрасли не стоит на месте. Ученые разработчики пытаются обезопасить водителя различными системами, но не будем забывать, что все-таки человек управляет машиной и от него зависит безопасность на дороге. Мне бы хотелось, что бы каждый водитель с ответственностью относился к своей профессии и чётко понимал, что садясь за руль в его руках находится не только его жизнь, а ещё жизнь пассажиров.

Список литературы

1. Системы определения усталости водителя. Суслинников А.[Электроный ресурс].
2. http://systemsauto.ru/active/drowsiness_detection_system.html
3. Прибор под названием Stopsleep [Электронный ресурс].- http://savepearlharbor.com/ (дата обращения 6.02.2017).
4. Тахограф: марки и модели [Электронный ресурс]. – URL: http:postebor.ru/taxografy/cifrovye-taxografy/taxograf-continental-vdo-dtco-3283/ (дата обращения 6.02.2017).
5. Моисеев Ю.И., Попов А.В., Рыбанов А.А., Суркаев А.Л. // Повышения безопасности дорожного движения за счет внедрения на транспортное средство самообучающейся системы определения усталости водителя // статья в журнале // Автотранспортное предприятие. – 2016 С. 5-8
6. Изусткин А.Е, Полуэктов М.В, Моисеев Ю.И. // Повышения эффективности эксплуатации автомобилей, оснащенных тахографами // статься в сборнике трудов конференции.- 2016 С 171-172

Системы контроля усталости DAC и Attention Assist следят за физическим состоянием водителя и в случае необходимости подают сигнал, что водителю пора остановиться и отдохнуть. Осуществляется такая проверка тремя вариантами контроля:

Attention Assist и DAC – системы контроля усталости, выполняют функцию слежения за возможностью водителя физически управлять транспортным средством и при необходимости подают сигнал о прекращении движения для отдыха. Проверка осуществляется тремя видами контроля, которые зависят от следующих поведенческих факторов:
1. Оценивается поведение водителя;
2. Фиксируется взгляд водителя;
3. Контролируется движение транспортного средства.

Устройство Attention Assist, которое наблюдает за поведением водителя, компания Mercedes-Benz выпускает с 2011 года. Данное устройство руководствуется следующими мотивациями: способом управления автомобилем, управление рулем, действиями водителя во время движения и некоторыми другими параметрами.
Схематически система контроля усталости состоит из датчика руля, контрольного индикатора и звукового оповещения, которое предупреждает водителя.

Установленный на руле датчик следит за изменением усилия, которое оказывается на руль при его вращении. Также система учитывает и информацию, полученную с других контрольных датчиков: устойчивости при движении, тормозной системы, ограничения видимости и параметров двигателя.
Поступающие на прибор сигналы обрабатываются, определяя следующие параметры:
а) в течении получаса с начала движения анализируется скорость и боковое ускорения автомобиля (стиль вождения);
б) условие, при котором происходит движение (здесь учитывается и время суток, и длительность поездки);
в) анализируется управление следующими узлами: кнопками, расположенными на рулевом колесе и под ним переключателями и тормозной системы;
г) анализируется сила воздействия на руль;
д) состояние дорожного покрытия и поведение автомобиля во время движения (ускорение боковое и продольное).
Анализируя все эти параметры, система устанавливает нарушения в действиях водителя и изменения направления движения автомобиля. После чего на расположенный, на панели приборов экран посылается сигнал со звуковым сопровождением, чтобы водитель остановился для отдыха. Если водитель в сонном состоянии игнорирует сигнал и продолжает движение, система продолжает напоминать ему об этом каждые 15 минут. Так же следует напомнить, что контроль за состоянием водителя, начинает работать на скорости более 80 км/час.

У Вольво контроль за состоянием водителя Driver Alert Control (или DAC) отличается от Attention Assist, тем, что мониторит, только траекторию движения по трассе, а видеоконтроль, следящий в направлении пути следования автомобиля определяет его нахождение в полосе дорожного полотна. Если вдруг автомобиль начинает уходить от установленных границ, система реагирует на это как на усталость водителя и выдает два предупреждающих сигнала: «мягкий» и «жесткий» Оба этих сигнала зависят от общего самочувствия водителя и отличаются друг от друга громкостью и тональностью. Активируется система DAC, работающая совместно с системными элементами Lane Departure Warning, когда скорость автомобиля достигла 60 км/час.

Специальный встроенный блок, который устанавливает компания General Motors, где базовой является уже испытанная методика Seeing Machines, оценивающая состояние взгляда водителя, устанавливается не только на авто, но и на железнодорожном транспорте. Задача блока контролировать открытость глаз водителя и их сосредоточенность и при обнаружении признаков усталости или потери внимательности и близкого ко сну состояния, система сразу же дает команду на остановку транспортного средства.
Также система слежения за усталостью водителя может управлять и другими функциями автомобиля, например, направлением взгляда можно включать или отключать те или иные опции на приборном щитке. Или при совершении, какого либо маневра оповещать водителя о том, что он забыл посмотреть в зеркало.

Одним из факторов аварийности на дорогах является переутомление водителя. Статистические данные говорят о том, что порядка 25% ДТП происходит именно по причине чрезмерной утомленности водителя. Усталость является крайне опасным состоянием - накапливается она медленно, ослабляя внимание постепенно, незаметно для самого человека. Достаточно провести за баранкой около четырех часов, чтобы скорость реакции снизилась на половину, а уже через восемь часов управления ТС замедление реакции фиксируется в шесть раз.

Естественно, что редкий водитель может самостоятельно и адекватно оценивать свое состояние, и продолжая движение, рискует попасть в ДТП. Проблема переутомления настолько серьезна, что большинство ведущих автопроизводителей уделяют этому вопросу огромное внимание, разрабатывая различные системы контроля за состоянием водителя. Первый прототип системы контроля усталости появился более 30-ти лет назад, но лишь в последнее время автопроизводители стали широко оснащать ими свои авто.

Как устроена система контроля усталости

Для наиболее полного контроля за состоянием человека за рулем недостаточно одного лишь визуального наблюдения, осуществляемого при помощи анализа изображения с видеокамеры. Система контроля усталости водителя использует анализ множества данных:

• стиль управления;
• условия движения - время суток, длительность непрерывной езды;
• анализ использования переключателей, кнопок управления на панели/руле, использования тормоза;
• характер движения рулем, состояние дорожного покрытия;
• оптические данные от видеокамер.

Разными производителями авто могут вноситься собственные корректировки в систему контроля усталости - могут отличаться алгоритмы обработки данных, скорость, при которой активируется система, видеокамеры могут отсутствовать. В некоторых авто используется и технология Seeing Machines, применяемая в авиации, и грузопассажирских перевозках. Она позволяет анализировать степень открытия глаз и направление взгляда. Такой датчик усталости, кроме основного предназначения, часто используется для управления некоторыми функциями, активировать которые можно простым взглядом.

Основные принципы работы датчика усталости

Датчик усталости активируется на скорости 60 или 80 км/ч - все зависит от марки автомобиля. Во избежание ложных срабатываний, при котором подается достаточно громкий звуковой сигнал, система постоянно анализирует показания массы датчиков, поступающих от основных систем автомобиля. Время, за которое собирается необходимая информация также различна - от 15 до 30 минут, в зависимости от автопроизводителя.

Важно, что работа датчика осуществляется не по заранее запрограммированному шаблону, а по индивидуальным параметрам конкретного водителя. Именно поэтому датчику усталости требуется до получаса для сбора информации о водителе. В отличии от европейских производителей, японские автоконцерны строят работу датчика усталости по-другому принципу. По их мнению, первоначально следует определять психоэмоциональное состояние.

Поэтому в японских авто основным элементом системы контроля выступает видеокамера. В ее задачу входит контроль мимики и движений человека, и в первую очередь датчик усталости обращает внимание на закрытые глаза автовладельца, подавая звуковой сигнал. Во избежание ложных срабатываний, анализу подлежат и другие данные - частота моргания, глубина дыхания, определяемая по движениям грудной клетки, мимика и движения самих глаз.

Так ли необходим автомобилю датчик усталости водителя

Конечно, при движении исключительно на небольшие расстояния в городской черте, датчик усталости не является столь необходимым. Но в условиях загородных магистралей, при длительных поездках на высоких скоростях, даже небольшое ослабление внимания вследствие переутомления, может закончиться фатально. Современные системы контроля становятся все более совершенными.

Для более адекватной оценки текущего состояния, датчик усталости первоначально собирает информацию о манере управления, поэтому анализирует всегда лишь конкретного водителя, не используя шаблонов. К примеру, помимо анализа взгляда, происходит попутная оценка степени усилия, при сжимании рулевого колеса. При ослаблении хвата, датчик может подать предупреждающий сигнал, расценив это как проявление утомления.

Система контроля состояния является логичным дополнением к системам активной и пассивной безопасности, которая может оказаться полезной и в условиях города. К примеру, поездка после бессонной ночи может закончится аварией, даже если она непродолжительная. Предупреждающий сигнал датчика усталости позволит уставшему водителю более адекватно оценивать свое состояние, что в итоге может сохранить здоровье и сам автомобиль. Немного о том, как работает такая система - на видео:

Attention Assist и DAC – системы контроля усталости, выполняют функцию слежения за возможностью водителя физически управлять транспортным средством и при необходимости подает сигнал о прекращении движения для отдыха. Проверка осуществляется тремя видами контроля, которые зависят от следующих поведенческих факторов:

1. Производится оценка поведения водителя.
2. Контролируется движение автомобиля.
3. Фиксируется взгляд водителя транспортного средства.

Компания Mercedes-Benz начиная с 2011 года выпускает свои автомобили с устройством Attention Assist, которое осуществляет наблюдение за поведением водителя автомобиля, руководствуясь следующими мотивациями: действием водителя во время езды, управлением рулем, способом управления машиной, и некоторые другие параметры. Схематически система состоит из датчика руля, контрольной лампочки и звукового предупреждения водителя. Датчик руля определяет изменение усилия, оказываемого на руль при его вращении. Кроме этого, система учитывает сигналы от других контрольных датчиков автомобиля: тормозной системы, устойчивости при движении, параметров двигателя и ограничения видимости.

Во время подачи сигналов на прибор управления обрабатываются и определяются следующие параметры:

• а) анализируется скорость и боковое ускорение автомобиля впродолжении 30 минут с начала движения (стиль вождения);
• б) условие, при котором происходит движение: длительность поездки и время суток;
• в) анализ управления некоторыми узлами автомобиля: тормозной системы, кнопок, находящихся на щитке управления, а также переключателями, расположенными под рулем;
• г) определяет силу воздействия на рулевое колесо;
• д) состояние дорожного покрытия и поведение автомобиля во время движения (ускорение боковое и продольное).

Итог определяется методом установки нарушений в действиях водителя и изменения направления движения автомобиля. На экран приборного щитка посылается сигнал в звуковом сопровождении о требовании остановиться для отдыха. В случае игнорирования предупреждения, когда водитель в сонном состоянии не прекращает движение, система продолжает сигнализировать через каждые 15 минут. Следует заметить, что контроль начинает осуществляться при скорости выше 80 км/час.

Контроль Driver Alert Control (или DAC) от Вольво отличается от контроля Attention Assist тем, что мониторит только лишь траекторию движения авто по дороге, а видеоконтроль, установленный в направлении пути следования автомобиля, определяет его нахождение на полосе дорожного покрытия. Если происходит уход от установленных границ, система реагирует на это как на признаки усталости водителя. Выдается два вида предупреждающих сигналов: «жесткий» и «мягкий», которые зависят от общего самочувствия водителя. Сигналы отличаются друг от друга тональностью и громкостью звука. Активация системы DAC, которая функционирует вместе с системными элементами Lane Departure Warning, начинается с момента, когда скорость движения автомобиля достигает 60 км/час.

Оценку утомляемости взгляда водителя дает контролирующая схема, которую устанавливает компания General Motors, и где базой является испытанная методика Seeing Machines, используемая как на грузовом транспорте, так и железнодорожном, а также при карьерных разработках. Специально встроенный блок производит контроль открытости глаз водителя и их сосредоточенности. Обнаружив признаки усталости, состояние близкого ко сну и потерю внимательности водителем, система дает команду о прекращении движения транспортного средства.

К тому же система слежения за усталостью может быть применена для управления некоторыми функциями автомобиля: направление взгляда может включать или отключать отдельные опции на щитке приборов. И даже если водитель забыл посмотреть в зеркало при совершении какого-либо маневра, система вовремя напомнит ему о выполнении этого действия.

Врачи утверждают, что снижению работоспособности человека, а, следовательно, развитию утомления, способствует не только избыток поступающей извне информации, но и ее недостаток. Ведь усталость – субъективный процесс из области психической деятельности человека. Утомляются все одинаково, но вот устает, то есть переживает утомление каждый по-разному. Наверняка многим знаком парадокс – после длительной совместной езды в автомобиле пассажир устает больше, чем водитель, хотя длительное управление автомобилем, естественно, приводит к большему утомлению водителя, чем бездействующего пассажира. Человек в состоянии утомления может вовсе не чувствовать усталости под влиянием эмоционального возбуждения, что лишний раз подтверждает субъективный характер усталости. Если усталость порой легко снять разговором с пассажиром или громко включенной музыкой, то с утомляемостью дело обстоит сложнее. Прийти в норму поможет лишь полноценный отдых, а еще лучше – сон. Переутомление водителя чревато ДТП. В таком состоянии у человека возрастает время реакции, наступает расстройство внимания, ослабление воли, сонливость и другие психофизические нарушения. Крайне опасная стадия - сонливость. При ее первых признаках, а это, как правило – общая вялость, зевота, ослабленное внимание – следует немедленно припарковаться в безопасном месте, откинуть спинку и поспать пусть даже непродолжительное время. Ощутимый заряд бодрости вы получите уже после 20 минут сна. Человеку достаточно «не добрать» всего лишь один два часа ночного сна, чтобы с опаской садиться за руль. Повышенной утомляемости способствуют следующее факторы: физическое напряжение, курение, недосып, длительное пребывание в состоянии бодрствования, прием антидепрессантов и антигистаминных препаратов. Человек, не спавший 20 часов – особая группа риска. Способствует утомляемости и управление авто в ночное время - до восьми утра, а также в промежуток между 13.00 и 15.00. В эти часы внутренний ритм организма вызывает сигналы сонливости.

Врачи утверждают, что снижению работоспособности человека, а, следовательно, развитию утомления, способствует не только избыток поступающей извне информации, но и ее недостаток. Ведь усталость – субъективный процесс из области психической деятельности человека. Утомляются все одинаково, но вот устает, то есть переживает утомление каждый по-разному. Наверняка многим знаком парадокс – после длительной совместной езды в автомобиле пассажир устает больше, чем водитель, хотя длительное управление автомобилем, естественно, приводит к большему утомлению водителя, чем бездействующего пассажира. Человек в состоянии утомления может вовсе не чувствовать усталости под влиянием эмоционального возбуждения, что лишний раз подтверждает субъективный характер усталости. Если усталость порой легко снять разговором с пассажиром или громко включенной музыкой, то с утомляемостью дело обстоит сложнее. Прийти в норму поможет лишь полноценный отдых, а еще лучше – сон. Переутомление водителя чревато ДТП. В таком состоянии у человека возрастает время реакции, наступает расстройство внимания, ослабление воли, сонливость и другие психофизические нарушения. Крайне опасная стадия - сонливость. При ее первых признаках, а это, как правило – общая вялость, зевота, ослабленное внимание – следует немедленно припарковаться в безопасном месте, откинуть спинку и поспать пусть даже непродолжительное время. Ощутимый заряд бодрости вы получите уже после 20 минут сна. Человеку достаточно «не добрать» всего лишь один два часа ночного сна, чтобы с опаской садиться за руль. Повышенной утомляемости способствуют следующее факторы: физическое напряжение, курение, недосып, длительное пребывание в состоянии бодрствования, прием антидепрессантов и антигистаминных препаратов. Человек, не спавший 20 часов – особая группа риска. Способствует утомляемости и управление авто в ночное время - до восьми утра, а также в промежуток между 13.00 и 15.00. В эти часы внутренний ритм организма вызывает сигналы сонливости.