Транспортная светотехника: риски здоровью персонала и пассажиров

представлены судами, лифтами, автомобилями, автобусами, трамваями, троллейбусами, поездами, метрополитеном и самолетами.

Эта сложная система нуждается в оптимальном управлении, под которым понимается контроль сигналов светофоров, стрелок на железнодорожных путях, управления полетами, а также диспетчеризации движения. Управление транспортной системой – совокупность мероприятий, направленных на эффективное функционирование посредством координации, организации, упорядочения элементов системы как между собой, так и с внешней средой.

Обобщенная схема транспортной системы приведена на рис. 1.

Настоящее исследование посвящено общей проблеме практически всех транспортных средств – как добиться того, чтобы современные инновационные источники света при их широком использовании не оказывали негативного влияния на пассажиров и персонал транспортных предприятий. Его актуальность обусловлена и тем, что в рамках традиционной транспортной светотехники основное внимание уделяется влиянию света сигнальных приборов и осветительных фар на зрительные анализаторы [14, 15, 18, 22], на риски аварийности работы на транспорте [16, 17, 20, 21], на здоровье (в частности стюардесс) [19].

Транспортная светотехника включает в себя систему освещения вагонов и салонов для пассажиров всех видов транспорта, а также фары, сигнальные приборы и светофоры. Сегодня транспортная светотехника формируется в условиях:

• ♦    применения высокоинтенсивных светодиодных источников света [10];

• ♦    снижения высоты потолков вагонов и салонов (светильники расположены рядом с головой пассажира и, как следствие, близко к сетчатке его глаза);

• ♦    увеличения продолжительности нахождения пассажира в условиях искусственного освещения (увеличивается время негативного воздействия);

• ♦    возрастания напряженности труда (операторов транспортных средств, операторов управления транспортной системой и обслуживающего персонала);

• ♦    обеспечения возрастающих требований по безопасности (распознавание сигналов в условиях светодиодной световой среды).

Важное место в транспортной системе занимает диспетчерская служба, сотрудники которой круглосуточно (посменно) управляют потоками подвижных объектов. Ранее уже были изложены вопросы влияния светодиодного

Рис. 1. Обобщенная схема транспортной системы

освещения и светодиодной подсветки мониторов устройств отображения информации на работоспособность операторов [8].

Среди городского транспорта одно из первых мест занимает метрополитен.

Идеология светотехники метрополитенов была заложена еще в далекие 30-е гг. прошлого века архитектором первой станции метро С.М. Кравецом. В своей статье [9] он писал: «На оформление внутренней планировки вагона кроме повышенных к нему требований, вытекающих из статического характера пребывания в нем пассажиров, неизбежно должно оказать известное влияние и то, что пассажир метро в пути лишен заоконного пейзажа и все его внимание … невольно сосредоточивается на оценке этого внутреннего оформления. Это накладывает особую ответственность как на композиционную часть всех деталей, так и на качественную сторону материалов, а в особенности работы. Здесь нет надобности в «шике» вагонов-ресторанов и «международных» вагонов, но в то же время недопустим убогий подход к разрешению внутреннего оформления, подобный тому, какой имеет место в вагонах электрифицированных ж.д. Намечаемые архитектурные детали и членения необходимо осуществить из полированного дерева, все металлические части должны быть никелированы, стекло должно быть обязательно зеркальным, диваны, если будут жесткими, лучше всего сделать из дуба, чтобы избежать соблазна окраски (что всегда дешевит впечатление) и для меньшей амортизации. Освещение вагона намечается весьма обильным и решается дифференцированно для сидячих и стоячих мест. Первые получают ряды бракетов над окнами, на боковых стенках, вторые же – 2 ряда ламп на потолке вагона. Все источники освещения защищены от непосредственного слепящего действия, и лишь на первое время намечайте из имеющихся в распоряжении ВЭО образцов, в дальнейшем же вся осветительная арматура вагонов будет изготовляться по специальным для метро моделям» [9].

Но проходит время, и на смену профессиональным метростроевцам пришли люди с опытом работы на железной дороге. При этом изменилась и концепция освещения метрополитена.

Достаточно полно изучен вопрос современных требований к освещению объектов метрополитенов [2–5].

Сегодня невозможно представить автомобильный транспорт без светодиодов. Если раньше они устанавливались лишь в сигналы торможения и задние фонари, то сейчас используются практически везде: в указателях поворота, в освещении приборной панели, в подсветке радио, во внутреннем освещении автомобиля и в передних фарах. С ежегодным средним темпом роста приблизительно в 16,2 % автомобильный рынок светодиодов вырос с $542 млн в 2008 г. до $1,2 млрд в 2013 (рис. 2).

В настоящее время для внутреннего освещения салонов все чаще применяют белые светодиоды [10]. Рынок светодиодов внутреннего освещения салонов автомобилей небольшой, но существенным образом влияет на здоровье водителей и пассажиров.

Об этом влиянии хорошо известно, но в салонах автотранспорта, особенно в современных маршрутках, оно усиливается из-за небольшого расстояния до светильников и их спектра. В частности, для внутренней подсветки применяются синие светодиоды (рис. 3). Это обусловлено

Рис. 2. Распределение применения светодиодов в автомобильной электронике [10]

Рис . 3. Варианты внутреннего освещения пассажирского транспорта: а – подсветка салонов маршрутки в г. Минске¹; б – светодиодное освещение салона автобуса²; в – московский экскурсионный автобус с синей светодиодной подсветкой³; г – экскурсионный автобус Mercedes-Benz Sprinter с синей светодиодной подсветкой⁴

тем, что водители маршруток и руководители транспортных предприятий не знают про «синюю» опасность для детских глаз, а санитарные врачи при сертификации транспортных средств не обращают внимание руководителей этих предприятий на синий свет внутри салона маршруток.

Автобусы с синей светодиодной подсветкой курсируют по всем дорогам России, в частности, по дорогам г. Москвы, в курортных зонах Крыма (г. Севастополь и Ялта) и Краснодарского края.

Белые и синие светодиоды (СД) имеют выраженную полосу излучения в сине-голубой полосе 440–470 нм, полностью приходящуюся на спектр действия фотохимического повреждения сетчатки глаза и ее пигментного эпителия. Такое излучение представляет повышенную опасность для глаз детей и подростков, так как их хрусталики вдвое прозрачнее в синеголубой области, чем глаза взрослых. А желтое пятно, которое должно защищать клетки сетчатки от негативного воздействия снего света (460 нм), еще не всегда сформировано. Фотохимическое повреждение сетчатки развивается в отдаленные сроки и может вызвать постепенные необратимые нарушения зрения. Использование светильников с СД может иметь непредсказуемые негативные и необратимые последствия для детского зрения и требует серьезного профессионального офтальмо-физиологического обоснования [6]. У новорожденных область желтого пятна светло-желтого цвета, имеет нечеткие контуры. С 3-месячного возраста появляется макулярный рефлекс и уменьшается интенсивность желтого цвета. К 1 году определяется фовеолярный рефлекс, центр становится более темным. К 3–5-летнему возрасту желтоватый тон макулярной области почти сливается с розовым или красным тоном центральной зоны сетчатки.

Область желтого пятна у детей в возрасте 7–10 лет и старше, как и у взрослых, определяется по бессосудистой центральной зоне сетчатки и световым рефлексам.

Для ускоренной оценки влияния синего света на глаза человека в отделе фотохимии и фотобиологии ФГБУН «Институт биохимической физики им. Н.М. Эммануэля» РАН были проведены исследования влияния синего света на глаза японских перепелов Сoturnix japonica. Глаза этих птиц являются биологическим аналогом человеческих глаз и имеют желтое пятно для защиты сетчатки [7, 12]. В ходе исследований перепелов Сoturnix japonica поместили в клетки, освещаемые лампами накаливания, синими светодиодами и желтым светом (рис. 4).

В ходе проведенных исследований было установлено, что под воздействием света от синих светодиодов происходят:

• ♦    изменения в сосудистой оболочке глаза [12];

• ♦    фотоиндуцированные изменения субклеточных структур ретинального пигментного эпителия [7].

Было показано, что умеренное повседневное синее светодиодное освещение молодых животных оказывает 1,5-кратную перегрузку клеточного метаболизма сетчатки, приводящую к ее ускоренному старению и к понижению функциональной активности структур гематоретинального барьера. Гематоретинальный барьер – это часть гематооф-тальмологического барьера, которая предотвращает проникновение в ткань сетчатки крупных молекул из кровеносных сосудов . Существует внешний и внутренний гематоретинальный барьер:

• –    внутренний гематоретинальный барьер образуется плотными контактами эндотелиальных клеток сосудов сетчатки, подобно ГЭБ (для внутренних слоев сетчатки);

  – внешний гематоретинальный барьер поддерживается главным образом пигментным эпителием сетчатки (для наружных слоев сетчатки). Пигментный эпителий сетчатки является посредником между хориокапиллярами сосудистой оболочки и фоторецепторами.

На рис. 5 приведены обобщенные результаты воздействия света (ламп накаливания и синих светодиодов) на функциональную активность структур гематоретинального барьера.

Из рис. 5 видно, что пребывание испытуемых перепелов в низкоинтенсивной среде синего света, в отличие от световой среды лампы накаливания, приводит в отдаленном будущем к изменениям в функциональной активности структур гематоретинального барьера. Эти изменения могут инициировать быстрое развитие спектра глазных болезней.

Американские эпидемиологические исследования показали, что ежедневное дополнительное воздействие синего света на глаза молодого человека в подростковом возрасте к тридцати годам вызывает дегенерацию сетчатки (AMD) на 10 лет раньше, чем она возникает от естественного света.

Длительное пребывание человека в световой среде светодиодного освещения также повышает риски, связанные с распознаванием цвета предметов и цвета сигналов в частности. Специалисты лаборатории профессионального

а

• 1    – «Синее» освещение, 2 ⋅ 10^-3 Вт/см².

• 2    – «Желтое» освещение, 2 ⋅ 10^-3 Вт/см².

• 3    – Лампа накаливания, 2 ⋅ 10^-3 Вт/см² 200 лк.

б

Рис. 4. Общие данные об условиях проводимых исследований на базе ФГБУН «Институт биохимической физики им. Н.М. Эммануэля» РАН: а – подсветка клеток перепелов от лампы накаливания, желтым источником света и синими светодиодами; б – спектры света подсветки клеток и энергетические параметры освещения

Рис. 5. Функциональная активность структур гематоретинального барьера5

отбора, психофизиологии и реабилитации ФГУП ВНИИЖГ Роспотребнадзора провели исследования по влиянию светодиодного света и света от штатных ламповых светильников на психофизиологическое состояние человека (машиниста подвижного состава РЖД). Метрологическую оценку светильников и рабочего места проводили ведущие специалисты по охране труда ВНИИЖТ РЖД, которые реализуют программу по внедрению светодиодного освещения на объектах компании.

Обобщенные результаты представлены ВНИИЖГ (оценка проводилась по параметрам утвержденной методики):

• –    лампа накаливания с белым плафоном – +5;

• –    люминесцентный светильник – –2;

• –    светодиодный фонарь с микролинзовым рассеивателем – –5;

• –    светодиодная панель с микролинзовым рассеивателем – –9

• ( «+» – позитивные изменения; «–» – негативные изменения (тенденции));

В ходе проведенных исследований были выявлены случаи, когда испытуемые в условиях светодиодного освещения путали цвета сигналов [1, 5].

Итак, избыточная доза синего света в светодиодных осветительных системах транспортных систем увеличивает риски негативного его воздействия на глаза пассажиров, особенно детей [11].

В своем отчете 2016 г. Американская медицинская ассоциация (АМА) сообщает об опасности светодиодного освещения [13], а в европейских странах уже появился знак «Опасно – светодиодные лампы» (Danger ampoules a LEDs).

Выводы:

• 1.    Систематическое воздейтвие синим светом на глаза человека (и особенно ребенка) может иметь негативные последствия в ближайшем и отдаленном будущем.

• 2.    В транспортных системах в целях исключения рисков поражения глаз целесообразно исключить применение синего света для освещения пассажирских салонов.

• 3.    Для обеспечения безопасности в транспортных системах, профилактики визуальных и невизуальных негативных эффектов необходимо применять сертифицированные источники с биологически адекватным спектром света.