Ритмы усталости
Ученые выяснили, когда вибрация за рулем становится опасной
Вибрация — неизбежный спутник любого транспорта, будь то автомобиль, поезд или самолет. Но мало кто задумывается, как эти постоянные колебания сказываются на организме человека, особенно на тех, кто проводит за рулем долгие часы. Ученые РТУ МИРЭА вместе с коллегами из Московского авиационного института и Института машиноведения РАН провели исследование, чтобы выяснить, как низкочастотная вибрация влияет на состояние водителей.
Фото: Алексей Смагин, Коммерсантъ
Фото: Алексей Смагин, Коммерсантъ
С помощью специализированной экспериментальной установки, создающей однонаправленное воздействие, ученые смогли детально изучить реакцию человеческого организма на вибрацию. Они обнаружили, что тело проходит через три последовательные фазы реагирования. Сначала наступает период адаптации, когда организм пытается приспособиться к новым условиям. Затем следует относительно стабильное состояние, когда системы тела частично компенсируют воздействие. Однако при длительном или интенсивном воздействии наступает фаза предпатологических изменений, когда ресурсы организма истощаются.
Особенно интересными оказались конкретные данные исследования. При слабых колебаниях частотой 1 Гц и амплитудой 1 мм организм успешно адаптируется без негативных последствий. Но уже при 2 Гц и амплитуде 4 мм перегрузка достигает критических значений, после чего резко возрастает риск для здоровья. Ученые отметили, что сердечно-сосудистая система и мышцы реагируют на вибрацию быстрее всего, в то время как мозг дольше сохраняет стабильность.
Эти открытия имеют огромное практическое значение. Андрей Брысин, кандидат технических наук, доцент кафедры защиты информации ИКБ РТУ МИРЭА, объясняет: "Полученные данные помогут создать интеллектуальные системы мониторинга, которые будут в реальном времени предупреждать водителей о переутомлении и рисках для здоровья". Исследование показало, что даже слабая, но продолжительная вибрация может со временем привести к серьезным профессиональным заболеваниям.
Работа ученых РТУ МИРЭА открывает новые перспективы для повышения безопасности на транспорте. Эти результаты могут стать основой для разработки новых стандартов комфорта и защиты здоровья водителей, что особенно важно в условиях роста продолжительности поездок и интенсивности транспортных потоков. Исследование демонстрирует, как современная наука может делать повседневную жизнь людей безопаснее и комфортнее. Результаты проекта отмечены дипломом первой степени и были опубликованы в сборнике докладов МИКМУС.
Андрей Брысин, кандидат технических наук, доцент кафедры защиты информации Института кибербезопасности и цифровых технологий РТУ МИРЭА, ответил на вопросы «Ъ-Науки»:
— Вы определили опасный порог вибрации (2 Гц / 4 мм) и три фазы реакции организма. Как водителю или работодателю на практике понять, что наступила критическая «фаза предпатологических изменений», и что делать?
Человеческий организм невозможно промоделировать. Все что мы знаем о человеке это его реакции на те или иные раздражающие факторы. Вибрационное воздействие имеет волновой характер, а значит обладает свойством накапливаться. Мы это называем усталостью или утомляемостью.
Современные комплексы позволяют собирать информацию об вибрационных воздействиях на прямую (акселерометры, датчики силы и другие) и оценивать изменения редакции человеческого организма (биометрические датчики). Прямые методы более понятны с точки зрения оценки, но не учитывают индивидуальных особенностей человека. Биометрические параметры сложнее в обработке, но более индивидуальны.
Ответ банален: понимать, что мы не винтики и заменить, и починить человека на несколько порядков сложнее чем машину. Водителю внимательнее прислушиваться к своим ощущениям. Планировать смену деятельности. Работодателю учитывать и требовать выполнение базовых норм рабочего времени. Стараться внедрять технические средства контроля состояния.
— Ваши данные показывают, что тело (сердце, мышцы) устает от вибрации раньше мозга. Значит ли это, что водитель, который еще «чувствует себя нормально», уже представляет угрозу для безопасности?
— — Да. В этом и есть большая проблема. Человек, особенно в процессе выполнения задач настолько замотивирован что часто не может самостоятельно оценить, что ему требуется смена деятельности. Профессионал понимает, что он приближается к критической точке, но уверенность иногда становится самоуверенностью, на основе неправильно воспринимаемой объективной информации. Задачи современных систем контроля в том чтобы помочь человеку услышать себя.
— Как будет работать «интеллектуальная система мониторинга» на основе вашего исследования? Это приложение в телефоне, датчик в сиденье или интеграция с бортовым компьютером автомобиля?
— Основной вопрос реализации вычислительных мощностей в максимально меньшие габариты без потери вычислительной мощности.
— Могут ли эти результаты изменить стандарты для автопрома — например, обязать производителей тестировать не только комфорт, но и «вибрационную безопасность» сидений и подвесок?
— Комфорт и вибрационная безопасность сильно связаны. Как раз обеспечение комфорта достичь сложнее чем вибрационной безопасности. Например, вы едите в транспорте скорее всего ситуации при которой возникнет вибрационная болезнь у вас не будет (требуются особые условия движения, большая длительность воздействия) однако работать также комфортно с ноут буком как в офисе у вас не получится. Считается что для обеспечения условий комфорта необходимо снизить вибрационные воздействия 2-3 раза по сравнению заложенными в существующих стандартах. Существующие технически решения позволяют это сделать, но это требует финансовых затрат. Влиять на требования нужно. Это позволит внедрять те инновационное технологии, которые разработаны и повысить качество жизни всех нас.
— Исследование однонаправленной вибрации — первый шаг. Планируете ли изучать комплексное воздействие, с которым сталкиваются машинисты поездов или пилоты, и можно ли уже экстраполировать на них ваши выводы?
— Да. Разрабатываются методики проведения замеров и их обработка, совершенствуется математический аппарат. Масштабные работы требуют заинтересованности в них руководства корпораций.
— Ваш проект получил высокую оценку. Что сейчас главное для его внедрения: интерес со стороны автопроизводителей, разработка прототипа системы или изменение трудового законодательства для водителей-профессионалов?
— Все это важно. Требуется комплексный подход. Повышение мобильности персонала, возможность быстро решать задачи без ущерба своему здоровью. Это уже проблема не узкой группы людей. Задумайтесь сколько времени вы проводите в транспорте в день. Ситуация, когда человек может сказать, что он находится средствах передвижения меньше 30 минут вызывает улыбку. Это воспринимается как что-то не возможное. По советским нормам человек был в праве отказаться от распределения после института если на дорогу он тратил больше чем час на общественном транспорте туда и обратно. Представьте, что будет если обязать законодательно обеспечить сотрудников жильем в получасовой доступности от работы. Думаю, главное это понимание что здоровье человека требует внедрения решений, которые не должны приносить финансовую прибыль.