Некоторые аспекты оптимизации условий труда механизаторов при управлении трактором в различных условиях

Рост технической оснащенности агропромышленного комплекса предполагает увеличение тракторного парка и, соответственно, числа механизаторов.

Качество современных сельскохозяйственных машин в техникоэкономическом и физиолого-гигиеническом отношениях улучшается, однако труд механизаторов остается нелегким.

Проектируемые тракторы еще содержат недостатки, которые в процессе управления способствуют быстрому развитию утомления, связанного с динамической и статической нагрузкой на различные группы мышц, монотонностью выполняемых операций, вынужденной рабочей позой, шумом, вибрацией и т.д., что приводит к снижению производительности и ухудшению условий труда механизаторов.

Создание благоприятных условий труда предусматривает оптимизацию физической нагрузки механизатора, а также условия их взаимодействий с индикаторно-сигнализирующими приборами трактора. Последнее имеет большое практическое значение, т.к. индикаторно-сигнализирующие приборы на тракторах не обеспечивают получения полноценной обратной информации о результатах совершенного действия по управлению трактором. В связи с тем, что не в полной мере реализуется принцип прямой и обратной связи, оператор лишен возможности оценивать не только качество 138

результата отдельных производственных действий, но и качество управляющего эффекта в сложной взаимосвязи технологического процесса и реальных условий эксплуатации трактора. [1]

Наличие системы сигналов в тракторе, обеспечивающей оператору получение информации не только о результате каждого действия, но и его роли в системе управления, способствует не только качественному выполнению операций технологического процесса и улучшению условий труда, в аспекте снижения его монотонности, но и придает управлению трактором характер монолитного системного процесса.[2,3]

В связи с этим, исследования посвященные изучению роли обратной афферентации о результате действия при адаптации к физической нагрузке в рамках функциональной системы поведенческого акта, обеспечивающего управление трактором, являются актуальными.

Нами выполнены экспериментальные исследования адаптивных свойств организма человека, возникающих под влиянием физической нагрузки при управлении трактором в условиях получения и исключения зрительной информации о результатах управляющего действий.

Проведено 2 группы стендовых наблюдений. В одной из них изучалась система длительного непрерывного использования органов управления в системе зрительного слежения. При этом требовалось точное выполнение заданной функции ¥_зад . (0 (при у/у_зад . :=1,0), что обусловливало необходимость непрерывно согласовывать движения рычага с данными информации о рассогласовании ^ y(t)=y(t)-y_зад . (t), поступающими на сенсорный вход человека-оператора. В другой изучалась система дискретного использования рычагов управления. Сводилось это к простому перемещению рычага управления от упора до упора, что требовало от человека-оператора координированных с сенсорным входом усилий и движений передних конечностей в заданном ритме.

В обеих группах наблюдений изменением силы сопротивления органов управления задавались различные физические нагрузки, характерные для деятельности операторов при управлении трактором в реальных условиях его эксплуатации.

Учитывая, что сердечно-сосудистый аппарат является наиболее чувствительным к действию различных факторов изучались показатели центральной гемодинамики.[4,5]

Для формализации функциональных взаимоотношений в сердечно-сосудистой системе в состоянии относительного покоя и при различных условиях выполнения операторских функций был применен корреляционно-матричный метод. Описание всей совокупности значений величин, определяющих поведение сердечнососудистой системы, представлено в форме корреляционных матриц. Внутренняя структура матриц отражала взаимосвязи показателей сердечно-сосудистых функций, точности вождения и скорости перемещения органов управления трактором.

Для оценки адаптации сердечно-сосудистой системы к процессу управления использовались некоторые методы обработки данных с применением критериев, разработанных на основе теории автоматического регулирования.

Первая группа наблюдений включала три серии опытов, в которых излучались реакции сердечно-сосудистых функций в процессе достижения человеком полезного результата деятельности по имитации управления трактором при различной физической нагрузке. В условиях эксперимента на тренажере испытуемый получал зрительную информацию о достигаемом результате при имитации управления трактором. На экране телевизора по горизонтальному уровню изменял свое расположение световой сигнал в виде точки. Он отражал изменение траектории движения трактора в реальных условиях эксплуатации. Испытуемый получал команду, используя органы управления, совмещать другую светящуюся точку с заданным движение первого светового сигнала. Этим обеспечивалась реализация двигательной активности, приближенной к той, которая имела место в реальных условиях управления трактором. При этом испытуемый зрительно воспринимал величину рассогласования между заданной траекторией движения светового сигнала и реализуемой им при имитации управления. Отличительным для каждой серии опытов этой группы явился уровень физической нагрузки, величина которой регламентировалась силой сопротивления органов управления.

В первой серии опытов сила сопротивления органов управления при имитации управления трактором была ровна 0Н (ньютон),т.е.

силовая характеристика величины проприцептивного раздражителя, задаваемая силой сопротивления органов управления трактором, исключалась.

Во второй и третей сериях

силовая характеристика величины проприоцептивного раздражителя не исключалась и представляла собой усилие, необходимое для преодоления сил сопротивления рычагов управления в 20 и 50 ньютон.

Зрительный анализатор обеспечивал контроль адекватности действий по отношению к реализации цели, т.е. создавались условия для неритмической мышечной деятельности (ритм диктовался частотой корректировочных импульсов со стороны акцептора действия и представлял собой случайный процесс).

Вторая группа наблюдений включала так же 3 серии опытов. В отличие от первой группы наблюдений здесь оценка результата двигательного действия по перемещению рычагов управления на заданное расстояние производилась без участия зрительного анализатора (т.е. в процессах афферного синтеза не принимала участие обратная зрительная связь), а результатом деятельности по имитации управления трактором явилась величина выполненной работы.

Уровни физической нагрузки, характерные для деятельности механизаторов в естественных условиях эксплуатации трактора, задавались механической работой по перемещению органов управления на заданное расстояние, соответствующее рабочему ходу. Сила сопротивления органов управления, частота их использования и рабочий ход при целенаправленной деятельности по имитации управления трактором задавались. Рабочий ход соответствовал средней величине рабочего хода рычагов управления трактором при эксплуатации его в реальных условиях [6-9].

На основании проведенного сравнительного анализа эффективности адаптации к условиям имитации управления трактором при поступлении в ЦНС стабильной обратной зрительной афферентации и изменяющейся обратной проприоцептивной афферентации установлено, что наилучшая эффективность адаптации сердечно-сосудистых функций человека отмечается при достижении им качественных результатов по воспроизведению заданной точности управления, когда сила сопротивления рычагов составляет 50Н.

На основании сравнительного анализа эффективности адаптации к физической нагрузке в условиях ограничения обратной зрительной афферентации о результатах действий, имитирующих управление трактором, можно заключить, что изменение частотной характеристики обратной проприоцептивной афферентации, связанной с увеличением частоты использования органов управления со 100 до 600 раз в час при постоянном значении силовой характеристики, определяющейся прилагаемыми усилиями, необходимыми для преодоления сил сопротивления органов управления 50Н, значительно не изменяет физиологической стоимости адаптации к предлагаемой нагрузке по управлению.

Уменьшение силовой характеристики проприоцептивной обратной афферентации, связанной с изменением величин мышечных усилий, прилагаемых для преодоления сил сопротивления органов управления 20Н при сохранении частичной характеристики, определяющейся использованием органов управления 600 раз в час, значительно повышает эффективность адаптации к деятельности, имитирующей управление трактором.

Наиболее низкая эффективность адаптации сердечно- сосудистой системы к физической нагрузке при достижении полезного результата по имитации управления трактором в условиях зрительной оценки его параметров имела место при снижении сил сопротивления органов управления до 0Н.

При нагрузке, идентичной величине выполненной работе по имитации управления трактором, эффективность адаптации значительно возрастала в условиях зрительной оценки параметров результата деятельности.

Проведенные исследования дают основание утверждать, что в рационализации операторской деятельности механизаторов наряду с оптимальным сочетанием скоростного и силового параметров обратной проприоцептивной афферентации важную роль играет обратная зрительная связь, информирующая о результате действия, направленного на достижение управленческого эффекта.

НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ ОПТИМИЗАЦИИ УСЛОВИЙ ТРУДА МЕХАНИЗАТОРОВ ПРИ УПРАВЛЕНИИ ТРАКТОРОМ В РАЗЛИЧНЫХ УСЛОВИЯХ