Содержание к диссертации
Введение
1. Состояние вопроса и задачи исследования 12
1.1. Социально-экономические аспекты улучшения условий труда и снижения травматизма операторов мобильных колесных машин сельскохозяйственного назначения 12
1.2. Основные источники травмирования операторов при выполнении технологического процесса 16
1.3. Влияние опасных и вредных производственных факторов на функционирование системы «О-М-С» 24
1.4. Современные методы оценки технологической безопасности труда оператора мобильных колесных машин сельскохозяйст венного назначения 26
1.5. Пути и средства повышения безопасности труда операторов мо бильных колесных машин сельскохозяйственного назначения... 32
1.5.1. Предпосылки использования тренажерных устройств и учебно-тренировочных полигонов для повышения безопасности труда оператора 32
1.5.2. Применение средств и устройств, повышающих проходимость колесной машины 33
1.6. Выводы и задачи исследования 35
2. Теоретическое обоснование методов и средств повышения безопасности операторов мобильных колесных машин сельскохозяйственного назначения 36
2.1. Теоретическое обоснование критерия оценки безопасности мо бильных колесных машин сельскохозяйственного назначения при выполнении ими технологического процесса 36
2.2. Теоретическое обоснование критерия риска травмирования оператора при выполнении им управленческих воздействий в производственном процессе 42
2.3. Обоснование показателя для оценки профессиональной пригодности операторов мобильных сельскохозяйственных машин по индивидуально-типологическим особенностям личности 44
2.4. Теоретическое обоснование показателя уровня квалификации оператора мобильной сельскохозяйственной машины 49
2.5. Обоснование влияния параметров и режимов тренажа на уровень безопасности операторов 55
2.6. Обоснование практической отработки навыков на учебно-тренировочных полигонах при управлении мобильной сельско хозяйственной техникой 60
2.7. Теоретическое обоснование способов повышения проходимости
мобильной колесной машины сельскохозяйственного назначения... 64
2.7.1. Самоочищаемость колесных движителей технологических машин сельскохозяйственного назначения как фактор активной безопасности 64
2.7.2. Обоснование способа автоматической блокировки простого шестеренчатого дифференциала ограничителем угловых ускорений ведущих колес 70
2.8. Выводы по главе 79
3. Методика экспериментальных исследований 80
3.1. Цель, программа и задачи экспериментальных исследований 80
3.2. Условия проведения лабораторных экспериментальных исследований ... 82
3.3. Оборудование для проведения экспериментальных исследований. Частные методики 82
3.3.1. Приборы, измерительная аппаратура и оборудование для проведения полевых и лабораторных экспериментальных исследований 83
3.4. Методика исследования утомляемости операторов в зависимости от процесса буксования мобильной колесной машины сельскохозяйственного назначения 88
3.5. Методика исследования процесса буксования колесной машины 89
3.6. Комбайновый тренажер - физическая модель системы «О-М» 92
3.7. Методика исследования профессиональной пригодности оператора мобильной сельскохозяйственной машины тестированием и анкетированием 96
3.8. Методика исследования подсистемы «оператор» в модельных
условиях 97
3.8.1. Методика исследования работы оператора в системе «О-М»... 99
3.9. Выводы по главе 104
4. Результаты экспериментальных исследований 105
4.1. Результаты определения показателя профессиональной пригодности тестированием и анкетированием операторов 105
4.2. Результаты тренажа и установление закономерности влияния функциональной возможности подсистемы «оператор» на показатель уровня квалификации 106
4.3. Результат оценки функциональной возможности подсистемы «оператор» 108
4.4. Результаты экспериментальных исследований взаимосвязи показателя квалификации оператора мобильной колесной машины сельскохозяйственного назначения и характера изменения функциональной возможности подсистемы «оператор» 111
4.5. Результаты экспериментальных исследований утомляемости оператора в процессе буксования зерноуборочной машины 117
4.6. Выводы по главе 121
5. Экономическая эффективность 122
5.1. Исходные данные для определения эффективности 122
5.2. Расчет экономической эффективности 124
Общие выводы 129
Литература
- Основные источники травмирования операторов при выполнении технологического процесса
- Теоретическое обоснование критерия риска травмирования оператора при выполнении им управленческих воздействий в производственном процессе
- Условия проведения лабораторных экспериментальных исследований
- Результаты тренажа и установление закономерности влияния функциональной возможности подсистемы «оператор» на показатель уровня квалификации
Введение к работе
Актуальность темы. Развитие агропромышленного комплекса Российской Федерации предусматривает устойчивый рост сельскохозяйственного производства за счет повышения производительности и безопасности труда на предприятиях всех форм собственности, которые непосредственно зависят от ускорения научно-технического прогресса, улучшения условий труда и снижения травматизма операторов мобильных колесных машин сельскохозяйственного назначения при выполнении ими основных технологических процессов в агропромышленном комплексе (АПК) России.
Следует отметить, что в отрасли сельского хозяйства удельный вес травматизма с летальным исходом среди операторов мобильных сельскохозяйственных машин составляет около 13 % от всех погибших на производстве [1, 3], а из общего числа травмированных водителей, в среднем, в 78 % случаев совершения ими опасных действий происходили по вине самих водителей (приложение А). Одной из причин такого положения является недостаточная изученность факторов опасности при выполнении технологических процессов (предпосевная обработка почвы, уборка урожая, транспортировка грузов и пассажиров и др.).
Известно также, что безопасность системы «оператор-машина-среда» зависит от факторов опасности, заложенных в каждой из ее подсистем, то есть -операторе, машине, среде. Каждая из подсистем охватывает большое количество факторов опасности, которые в определенной мере отображены в ГОСТах и ОСТах системы стандартов безопасности труда. Однако, до настоящего времени алгоритм поиска факторов опасности, вызываемых функционированием системы «оператор-машина-среда» при выполнении технологического процесса весьма мало изучен.
Процесс трудовой деятельности механизатора, с позиции безопасности его труда, можно рассматривать как систему «оператор-машина-среда», то есть - как сложную кибернетическую систему со многими прямыми и обратными связями.
Улучшение условий труда и снижения травматизма операторов мобильных колесных сельскохозяйственных машин при выполнении технологических процессов в АПК является сложной проблемой, так как ее решение находится на стыке технических, экономических, биологических, психологических и целого рядя других наук. Проблема обеспечения операторов безопасными безвредными условиями труда с целью снижения травматизма в технологическом процессе сельскохозяйственного производства, требует учета совместного функционирования биологического (человека) и технического (машины) объектов.
Усиление роли человеческого фактора предполагает решение ряда социально-экономических задач. Одна из задач - повышение эффективности использования высокопроизводительной сельскохозяйственной техники путем улучшения условий труда при ее эксплуатации.
Особенностью сельскохозяйственного производства является условие его проведения при постоянно изменяющихся параметрах производственной среды, которая, в свою очередь, является продуктом природных процессов и производственной деятельности человека. Подавляющее большинство из сельскохозяйственных технологических машин являются мобильными — снабженными пневматическими колесными движителями. Использование этих машин происходит в различных условиях:
на поверхности с малой несущей способностью (поле, пахота, заболоченная луговина, размытые грунтовые и полевые дороги, глубокий снег и др.);
на поверхности с высокой несущей способностью (автомобильные асфальтобетонные дороги, дороги с щебеночным и гравийным покрытием, сухие укатанные грунтовые дороги и др.).
При этом одни и те же машины эксплуатируются как на опорных поверхностях с малой несущей способностью, так и на твердых дорогах. Соотношение поверхностей качения для колесных машин различно. Так, до 95 % технологических машин (зерноуборочные и кормоуборочные комбайны и др.) работают в условиях поля, и только 5 % - в условиях дорог с твердым покрытием. Транс-
портные машины, используемые на перевозе выращенного урожая и других грузов по поверхностям с малой несущей способностью, распределяются следующим образом: тракторы - 60...65 %, автомобили - 35...40 %, а на опорных поверхностях с высокой несущей способностью это соотношение выглядит иначе: тракторы 40...35 %, автомобили - до 60 % [2, 27,28].
В то же время, в силу физиологических и экономических причин, возможности адаптации человека и машины к естественным колебаниям параметров производственной среды весьма ограничены. Возникающие в связи с этим рассогласования между отдельными элементами системы «оператор-машина-среда» приводят к резкому возрастанию числа технических и технологических отказов, которые ухудшают условия труда оператора, тем самым, подвергая его травмированию в период технологического процесса сельскохозяйственного производства.
Известно также, что центральное место при изучении вопроса вероятности травмирования людей системы «оператор-машина-среда» занимает подсистема «оператор», то есть конкретный исполнитель, участвующий в процессах управления машиной, выполнения технологических операций в конкретной производственной среде. Это подтверждается статистическими данными о травматизме на сельскохозяйственном производстве, которые свидетельствуют о том, что около 30 % всех несчастных случаев происходят по причине ошибочных действий оператора при выполнении операций в течение всего технологического процесса [2].
Низкий уровень безопасности технологического процесса в АПК усугубляется еще и тем, что средства безопасности, устанавливаемые на сельскохозяйственные машинах, разрабатываются без учета физиологически предопределенной вероятности принятия оператором ошибочных действий. Кроме того, отсутствует возможность отключения указанных средств безопасности в случае увеличения трудоемкости обслуживания системы или узла.
Уровень безопасности технологических процессов в АПК формируется многими ведомствами страны, однако, целостной научной концепции данной
проблемы не разработано, а системные исследования этой проблемы требуют развития, что в итоге приводит к огромному социальному и материальному ущербу от травматизма и профессиональной заболеваемости. Это связано с тем, что до настоящего времени недостаточно полно разработаны методики интегральных количественных оценок безопасности мобильных сельскохозяйственных машин на стадии их разработки, испытании и эксплуатации. Это в полной мере относится и к операторам мобильных машин на стадии их начальной профессиональной подготовки в государственных образовательных учреждения, а также к производственной среде в реальных условиях сельскохозяйственного производства. Отсюда следует, что исследование и совершенствование методов и средств повышения условий труда операторов системы «оператор-машина-среда», обеспечивающих безопасность технологических процессов в АПК, является актуальной проблемой, имеющей важное народнохозяйственное значение.
Цель работы. Улучшение условий труда и снижение травматизма операторов мобильных колесных машин сельскохозяйственного назначения.
Объект исследования. Процесс формирования безопасности оператора мобильной колесной машины сельскохозяйственного назначения.
Предмет исследования. Установление закономерностей влияния организационно-технических мероприятий на уровень риска травмирования оператора мобильной колесной машины сельскохозяйственного назначения.
Методика исследования. В качестве основных методик применялись: логика научных исследований, элементы методов инженерно-психологических и эргономических исследований, методы оптимизации, математического и физического моделирования, хронометражные работы и т.д. В результате были разработаны частные методики лабораторных исследований с использованием планирования эксперимента, производственных испытаний машин, устройств и приспособлений. Все расчеты выполнены с использованием ЭВМ.
Научная новизна:
- теоретически и экспериментально обоснован критерий вероятности
технологического риска травмирования оператора мобильных колесных машин сельскохозяйственного назначения с учетом показателя его профессиональной квалификации;
впервые экспериментально определен показатель для оценки профессиональной пригодности операторов мобильных колесных машин сельскохозяйственного назначения по индивидуально-типологическим особенностям личности;
предложены способ и конструкция автоматической блокировки простого шестеренчатого дифференциала.
Практическая значимость:
использование предложенной методики оценки профессиональной пригодности операторов по индивидуально-типологическим особенностям личности позволило снизить их травматизм на 10... 11 %;
разработанное тренажерное устройство позволяет активизировать процесс формирования безопасности операторов мобильных колесных машин сельскохозяйственного назначения в условиях приближенных к реальным условиям их эксплуатации;
предложенный критерий оценки вероятности технологического риска травмирования оператора с учетом показателя его профессиональной квалификации позволяет оценить эффективность процесса профессиональной подготовки при тренаже и сократить его время на 20...30 %;
обоснованы и предложены инженерные решения: модернизированное тренажерное устройство и автоматический самоблокирующийся простой шестеренчатый дифференциал, направленные на повышение производительности и безопасности труда операторов мобильных колесных машин сельскохозяйственного назначения.
Реализация результатов исследования:
- результаты исследования по обоснованию методики оценки профессио
нальной пригодности по индивидуально-типологическим особенностям лично
сти при допуске к работе операторов мобильных колесных машин сельскохо-
зяйственного назначения используются в процессе обучения студентов Челябинского государственного агроинженерного университета на кафедре «Эксплуатация автомобилей и производственное обучение», рабочих и специалистов факультета повышения квалификации при ЧГАУ;
- разработанный метод тренажа, применяемый в процессе профессио
нальной подготовки и включающий в себя использование тренажерного уст
ройства, а также техническое решение - механизма автоматической блокировки
простого шестеренчатого дифференциала, повышающего проходимость колес
ных машин, - внедрены в АОЗТ «Чесменское» - с. Чесма, Чесменский р-н, Че
лябинская обл.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и одобрены на ежегодных международных научных конференциях: ЧГАУ (г. Челябинск 2002-2004 гг.), КазНТУ (г. Алматы 2002 г.), КГСХА (г. Курган 2004 г.), ВНИИ ОТ (г. Орел 2004 г.).
Публикации. Основные результаты исследований по теме диссертации опубликованы в 15 работах. На защиту выносятся:
критерий вероятности технологического риска травмирования операто-, ра мобильных колесных машин сельскохозяйственного назначения в технологическом процессе с учетом показателя профессиональной квалификации;
показатель для оценки профессиональной пригодности операторов мобильных колесных машин сельскохозяйственного назначения по индивидуально-типологическим особенностям личности;
критерий вероятности технологического риска травмирования оператора мобильных колесных машин сельскохозяйственного назначения от правильности и времени выполнения оператором управленческих воздействий;
- обоснование и конструкция механизма автоматической блокировки
простого шестеренчатого дифференциала, повышающего проходимость мо
бильных колесных машин.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов и рекомендаций, списка литературы из 159 наименований и содержит 130 страниц машинописного текста, включая 62 рисунка, 9 таблиц, 7 приложений.
Основные источники травмирования операторов при выполнении технологического процесса
Основные механизированные работы в сельскохозяйственном производстве выполняются мобильными колесными машинами сельскохозяйственного назначения (тракторы, комбайны, грузовые и легковые автомобили, мелиоративные, поливальные машины и др.). Преимущество колесной техники заключается в ее высокой маневренности и производительности, возможности транспортировки пассажиров и грузов на большие расстояния. Учитывая это, сельскохозяйственное производство снабжено колесными машинами значительно в большей степени, чем мобильными машинами с другими типами движителей. Скоростные возможности колесных машин, их высокая маневренность и, в определенных условиях, несоответствие окружающей среды условиям движения, нарушение правил техники безопасности, отсутствие достаточного навыка в управлении машиной (особенно при выполнении технологического процесса) приводит не только к повышенной утомляемости операторов, но и к их травмированию. Количество травмированных операторов колесных машин в значительной мере больше, чем вместе взятых операторов другой сельскохозяйственной техники.
В процессе производственной деятельности при функционировании системы «О-М-С» оператору сопутствуют следующие основные источники опасности [12, 13]: - мобильные сельскохозяйственные машины и окружающая производственная среда (схема, рис. 1.3); - опасности, возникающие при ведении технологического процесса (схе ма, рис. 1.4).
Технологические факторы опасности в системе «О-М-С» можно подразделить на следующие группы (схема, рис. 1.5): - факторы опасности в подсистеме «машина» - сюда следует отнести гидроскольжение, неисправность органов управления, буксование, превышение скоростных режимов и др.; - факторы производственной среды - загазованность, запыленность, высокая и низкая температура и др.; - социально-личностные факторы - опыт работы, квалификация, семейное положение, образование, возраст.
Процесс буксования движителей колесных машин является одним из отрицательных явлений, проявляющихся при выполнении технологического процесса в системе «оператор-машина-среда». При буксовании колесных машин проявляются факторы опасности (схема, рис. 1.6), которые усложняют деятельность и снижают уровень безопасности оператора, нарушают технологический процесс и экологический баланс, кроме того, образуются колеи, выбоины, смятие грунта со срывом верхнего слоя, усложняется движение машин по полю и др., что приводит к появлению новых факторов опасности. Буксование
вызывает такие явления как вибрация, шум. Они влияют на характеристики функционального состояния оператора мобильных колесных машин и, как следствие, приводят к его утомлению и ошибочным действиям. Хотя это явление встречается повсеместно, однако исследования по влиянию буксования на утомляемость оператора в литературе отсутствуют. Это в значительной степени является большим пробелом при решении проблемы повышения безопасности труда оператора при функционировании системы «О-М-С» [14].
Кроме вышеописанных факторов опасностей, возникающих при выполнении технологических операций, безопасность труда оператора зависит и от сложности управления мобильной сельскохозяйственной техникой.
Для различных технологических мобильных колесных машин сельскохозяйственного назначения, кроме основных операций и действий, которые производит оператор при управлении машиной, ему приходится выполнять и ряд дополнительных операций и действий, значительно усложняющих управление машиной, а, следовательно, и снижающих безопасность.
Таким образом рассмотренные схемы основных источников и факторов опасностей, сопровождающих оператора мобильных колесных сельскохозяйственных машин, позволяют судить о их значимости в технологическом процессе выполнения различных сельскохозяйственных операций, возможности сниже 20
ния этих опасностей и целесообразности разработки критерия технологической безопасности для оценки работы оператора.
Анализ условий и охраны труда операторов мобильных колесных машин сельскохозяйственного назначения показывает, что эти условия не в полной мере соответствуют действующим нормативным документам, в результате чего уровень производственных травм и профессиональных заболеваний остаются относительно высокими и изношенное состояние старой техники тоже приводит к этому.
По данным основными источниками травмирования с временной потерей трудоспособности в период возделывания зерновых культур являются тракторы - около 50 % (рис. 1.7), и, например, зерноуборочные комбайны - 12 % , транспортные средства- 18...23 % [15].
Теоретическое обоснование критерия риска травмирования оператора при выполнении им управленческих воздействий в производственном процессе
Обозначим критерий риска травмирования оператора при выполнении им управленческих воздействий в производственном процессе через Rp, который выражается функцией RP = f(n,m,p) и нормируется в пределах: 0 RP 1 при R =о - наименьший риск (абсолютная безопасность), ПРИ R р = 1 - наивысший риск (неизбежное травмирование). Примем, что общее количество операций (п), количество безопасных операций управления (т),учитывающих конструктивные особенности машины, количество безопасных операций управления (р), учитывающих индивидуаль ные особенности оператора, а критерий риска травмирования оператора при выполнении им управленческих воздействий в производственном процессе R= 1 —S, причем критерий S, характеризует безопасность оператора и нормиру ется на множестве [0;1]. При этом структура должна быть линейной относи тельно величин: m/n;p/n; p/(m+l), где 0 m n; 0 p m; n 1.
С учетом того, что р/(т+1) не имеет неопределенности вида - (0/0) определим критерий безопасности оператора из формулы (6) S: где а2, [}2, у2 - безразмерные параметры модели критерия безопасности S оператора. Определив параметры а.2, (32, у2 и подставив значения их величин в выше указанные выражения и преобразуя их, с учетом зависимости (2.18), получим формулу:
При равном количестве управленческих и безопасных операций критерий риска Rp=0 - управление машиной теоретически абсолютно безопасно.
На основе приема и анализа информации о состоянии подсистем «машина», «среда» и «человек» у оператора мобильной колесной машины формируется определенное психофизиологическое состояние, которое в изменяющихся условиях производственного процесса постоянно изменяется. Изменение психофизиологического состояния оператора приводит к изменению его функционального состояния и как следствие работоспособности, которая обуславливает уровень его надежности и безопасности в технологическом процессе.
Оценка условий труда оператора мобильной машины по показателям тяжести и напряженности трудового процесса показывает, что класс условий труда для данной категории лиц соответствует 2 степени тяжести и напряженности труду.
Сложная производственная обстановка и внештатные ситуации, возникающие в технологическом процессе, требуют от оператора достаточных знаний, навыков и умений для безопасного управления техникой. Чем опасней внештатная ситуация, тем сильнее нервно-психическое напряжение оператора, тем предусмотрительнее и внимательнее он должен быть при управлении мобильной машиной, тем больше требуется от него эмоциональная устойчивость, своевременные и точные решения и безошибочные действия. Чем сложнее, мощнее и подвижнее мобильная сельскохозяйственная техника, тем меньше устойчивость режимов его работы и хуже управляемость, выше нервно-психическое напряжение и эмоциональное возбуждение оператора, тем опаснее его ошибки.
Анализ множества ошибок операторов мобильных машин, приводящих к авариям, показал, что 50 % из них происходит в связи с отсутствием учета психологического группового показателя, 22 % - психофизического, 6 % - физиологического, 19 % - гигиенического и 3 % - антропометрического [85...87, 142...152].
В связи с выше изложенным, проблема повышения надежности и безопасности работы оператора в технологическом процессе имеет актуальное значение. Повышение надежности и безопасности операторов предполагает совершенствование его психических процессов, развития и учета личностных качеств, например, путем оценки его профессиональной пригодности к управлению мобильной техникой и тренажа с учетом опасных внештатных ситуаций перед его допуском к самостоятельной работе.
Решение о профессиональной пригодности оператора к управлению мобильной колесной машиной может, в частности, быть принято по результатам проведения анкетирования. Так, например, основными задачами предлагаемого анкетирования операторов зерноуборочных комбайнов являются:
- предотвратить поступление человека на работу в качестве оператора зерноуборочного комбайна, к которому он не способен по возрасту, состоянию здоровья, образованию или по каким-либо другим причинам;
- отобрать для работы в качестве оператора зерноуборочного комбайна наиболее работоспособных людей, которые могут наиболее успешно выполнять трудовые обязанности без ущерба для своего здоровья и с надлежащей производительностью труда;
- своевременно отстранять от работы операторов, по каким-либо причинам оказавшихся неспособными к безопасному управлению зерноуборочным комбайном.
Профессиональная подготовка операторов включает профессиональный отбор, обучение, дальнейшее совершенствование профессионального мастерства с учетом психологических особенностей личности, ее мотивов и интересов (тренировка), а также формирование производственных коллективов для их совместной деятельности.
Проведенный обзор литературных источников [88...102] показал, что низкая профессиональная пригодность препятствует овладению специальностью, причем «отсев» на стадии обучения достигает 40...60 %. Производственный травматизм у лиц с низкой профессиональной пригодностью на 40..50 % выше, чем у лиц, соответствующих профессиональным требованиям. Производительность труда у таких лиц значительно ниже и может поддерживаться на высоком уровне лишь, ценой значительного напряжения организма, что способствует увеличению заболеваемости и более ранней смене профессий. В связи с этим проблема повышения безопасности оператора путем оценки его профессиональной пригодности имеет актуальное значение.
Повышение безопасности оператора мобильных машин предполагает в частности учет его личностных качеств в выборе профессии, например, путем оценки его профессиональной пригодности к управлению мобильной машиной.
Известно, что профессиональная пригодность человека к операторской деятельности обусловливается индивидуально-типологическими особенностями личности и может быть оценена по результатам анкетирования.
В настоящее время для определения типа темперамента используются метод тестирования по Айзенку [18, 51]. Такое тестирование при подготовке one раторов зерноуборочных комбайнов целесообразно проводить перед медицинским осмотром и допускать к обучению лиц только с сильным типом нервной системы. Качества, присущие каждому типу темперамента приведены в табл. 2.1.
Условия проведения лабораторных экспериментальных исследований
Целью экспериментальных исследований являлось: - подтверждение теоретических предпосылок обоснования влияния пара метров и режимов тренажа на показатель уровня квалификации оператора мо бильной сельскохозяйственной машины; - установление закономерностей влияния возраста и нервно эмоциональных нагрузок оператора на утомляемость в процессе буксования зерноуборочной машины.
Для реализации поставленной цели исследований были поставлены задачи: - выявление экспериментальных зависимостей между показателем уровня квалификации оператора и параметрами и режимами тренажа; - получение экспериментальных зависимостей между первичным показателем уровня квалификации оператора и стажем его работы; - получение экспериментальных зависимостей между критерием риска травмирования и параметрами и режимами тренажа; - выявить зависимость влияния возраста оператора на его утомляемость в процессе буксования машины. - выявить зависимость влияния нервно-эмоциональной нагрузки на простую условно-двигательную реакцию оператора на свет в процессе буксования машины. - выявить зависимость влияния нервно-эмоциональных нагрузок на изменение силы мышц кисти рук у операторов в процессе буксования машины.
Методика экспериментальных исследований основана на РДМУ 109-77, РТМ 37.001.039 - 77 «Типовая программа и методы испытаний автомобилей на проходимость», ГОСТ В 26442-85 «Автомобили многоцелевого назначения. Параметры проходимости и методы их определения» [132... 137].
В соответствии с поставленными задачами была определена следующая программа экспериментальных исследований: - выбор и обоснование количественных показателей для оценки функциональных возможностей оператора мобильной машины; - разработку методик проведения полевых и лабораторных экспериментальных исследований; - подготовку приборов, измерительной аппаратуры и оборудования для полевых и лабораторных экспериментальных исследований; - определение экспериментальных зависимостей между показателем уровня квалификации оператора, травмирования, параметрами и режимами тре нажа; - определение экспериментальных зависимостей между первичным показателем уровня квалификации оператора и стажем его работы; - построение и сравнение теоретических и экспериментальных зависимостей влияния количественных показателей тренажа на величину критерия риска травмирования; - определение первичного показателя квалификации оператора в зависимости от стажа работы на мобильной сельскохозяйственной машине и требуемое количество циклов тренажа с учетом первичного показателя квалификации; - разработка методики исследования буксования колесной машины (автомобиля ЗИЛ-4331) влияния его на утомляемость оператора.
Для проведения исследования по определению профессиональной пригодности операторов мобильных колесных машин с помощью тренажерной установки была определена группа из сорока человек (количество испытуемых устанавливалось с учетом репрезентативности). Группа была подобрана однородной по своему составу: - по возрастному и квалификационному критерию, используя профессио нальный опрос методом анкетирования; - по критерию профессиональной пригодности с помощью психофизио логической методики тестирования по Айзенку. На модернизированном комбайновом тренажере была проведена первичная профессиональная оценка механизаторов группы. Соответственно каждому индивиду по правильности и быстродействию выполнения предложенной программы тренажирования был присвоен рядом экспертов первичный показатель квалификации, соответствующий степени подготовленности человека к управлению технологическим процессом мобильной колесной машины [132]. Далее было дополнительно проведено тренажирование по специально разработанной методике с целью повышения показателя квалификации каждого оператора [106, 107].
Для оценки уровня работоспособности предложенного технического решения - самоблокирующего механизма, были отобраны идентичные автомобили (с измененной и неизмененной конструкцией шестеренчатого дифференциала главной передачи), управляемые водителями высшей квалификации. Методика экспериментальных исследований основана на РТМ 37.001.039-77 и ГОСТ В 26442-85, предполагающая решение поставленных задач путем проведения теоретических, лабораторных и экспериментальных исследований.
Испытания мобильной колесной машины проводились в эксплуатационных условиях на дорогах с различным коэффициентом сцепления при разных погодных условиях в груженом и не груженом состоянии на протяжении двух лет. Показания величин пробуксовки постоянно регистрировались запатентованным электронным устройством - дифференциальным режимомером [155]. Испытания проводилось в соответствии с требованиями РТМ 37.001.039-77, ГОСТ В 26442-85 и другими нормативными документами [49, 133, 134].
Исследования утомляемости оператора от фактора буксования проводились прибором «Минитест-2».
Результаты тренажа и установление закономерности влияния функциональной возможности подсистемы «оператор» на показатель уровня квалификации
Как было отмечено в гл. 4.4, по экспериментальным данным (табл. 4.2) сорока операторов, используя методику экспертных оценок, получена экспоненциальная зависимость (4.3): PK3=v-exp -4,62-10-4.t , по которой проводится оценка функциональных возможностей подсистемы «оператор» и присваивается соответствующий показатель квалификации оператору (см. табл. 3.1). Как видно из рис. 4.2 показатель квалификации Рк обратно пропорционально связан со временем тренажирования /ф. Наилучшее значение Рк =Рв- определяется временным интервалом /я є(0...10), соответствующим эталонному времени выполнения полного цикла тренажирования при v =1. С увеличением времени тренажирования при той же правильности v значение Рк падает. При увеличении v и неизменном t p показатель квалификации возрастает.
По результатам начального, цикла тренажирования комбайнеру присваивается первичный показатель квалификации Р0 . Статистический материал (табл. 2, 3, прил. Е) позволяет установить зависимость первичного коэффициент квалификации оператора от стажа Т его работы на мобильной сельскохозяйственной машине, полученной аналогичным методом аппроксимации экспериментальных данных:
Анализ графика показывает, что показатель квалификации Р0 с ростом стажа возрастает, приближаясь к своему ассимптотическому значению Ро=0,75. Наиболее, интенсивный рост уровня квалификации комбайнера происходит первые шесть лет работы; в период от шести до десяти лет рост квалификации существенно замедляется, а со стажа десять лет - практически не возрастает.
Показатель квалификации Ро после первой контрольной тренировки операторов с различным стажем имеет существенный разброс от 0,1 до 0,7 (см. рис. 4.6).
Для того, чтобы уменьшить этот разброс и повысить показатель квалификации операторов с малым стажем, проводятся повторные циклы тренажирования, причем после каждого из них определяется уровень квалификации. Результаты повторных циклов представлены на рис. 4.7, который показывает эффективность использования комбайнового тренажера. По мере увеличения повтор-ностей циклов тренажирования коэффициент квалификации возрастает, а его разброс для комбайнеров с различным стажем сокращается. После пятой по-вторности нижнее значение показатель квалификации Р0 составляет 0,92, а верхнее - 0,98. Эффективность дальнейших циклов тренажирования уже незначительна.
Как видно из графика, наибольший прирост уровня квалификации при тренажировании отмечен для операторов с малым начальным показателем квалификации Р0, т.е. с малым стажем работы. Этот факт и объясняет выравнивание коэффициента квалификации для комбайнеров с различным стажем при увеличении повторностей цикла тренажирования. Наибольшую пользу от по-вторностей цикла тренажирования получают молодые операторы, имеющие малый стаж работы на мобильной сельскохозяйственной машине.
На рис. 4.9. с использованием формулы (4.5) построена зависимость показателя уровня квалификации от повторностей цикла тренажирования для различных значений первичного показателя квалификации Р#. При сравнении графиков рис. 4.7 и рис. 4.9 видно, что кривые имеют тождественный характер. Статистический анализ опытных данных и расчетных результатов показывает, что среднее квадратическое отклонение составляет величину порядка а=0,028. Таким образом, модель процесса тренажирования, представлена множеством кривых на рис. 4.9, которые аппроксимированы зависимостью:
