Как бороться водителю с усталостью и переутомлением? Усталость за рулем так же опасна, как и алкоголь Система распознавания усталости водителя

Ни для кого нее секрет, что засыпание за рулём является причиной множества серьёзных аварий. Если длительность поездки превышает 4 часа, то время реакции водителя увеличивается в несколько раз, также тёмное время суток может сыграть свою роль. Давайте рассмотрим какие решения этого вопроса предлагают авто производители.

Одно из самых простых устройств, контролирующих состояние водителя (не уснул ли он), крепится на ушной раковине и внешне выглядит как bluetooth гарнитура. Если Вы когда-нибудь засыпали стоя или сидя, то Вы знаете, что при засыпании голова немного наклоняется вперёд. Если устройство фиксирует, что угол наклона вперёд изменился на определённый градус, то оно подаёт звуковой сигнал. Громкость сигнала ограничена, чтобы не испугать, спящего водителя, и в то же время заставить его проснуться. Угол при котором устройство будет будить водителя можно настроить и на то есть некоторые причины, например, чтобы устройство не срабатывало если водителю нравится покачивать головой в такт песне, звучащей из радио, или голова водителя, когда он засыпает отклоняется совсем незначительно.
Мы рассмотрели самую примитивную систему антисон, думаю многим будет интересно как решают эту задачу передовые авто производители.
У Mercedes-Benz такая система называется Attention Assist , она используя блок управления двигателем автомобиля, и датчик угла поворота рулевого колеса, определяет манеру езды водителя и соответственно если она изменяется, подаёт звуковой и световой сигнал.
Давайте перечислим какую именно информацию анализирует система:

• время суток;
• длительность поездки;
• частоту использования кнопок на панели управления;
• скорость и ускорение вращения рулевого колеса;
• использование педали тормоза;

Это не весь список параметров, которые анализирует система, но достаточный, чтобы понять как она работает.
Lexus монтируют камеру в приборную панель, которая отслеживает не поведение, а лицо водителя и предупреждает его если он засыпает.
Volvo - система Driver Alert Control , с помощью камеры следит за тем, чтобы машина двигалась строго по полосе движения и в случае виляния, корректирует курс автомобиля и предупреждает водителя.
Saab использует две камеры, которые отслеживают движение глаз водителя и предупреждает его сообщением на панели приборов, если водитель не реагирует подаётся звуковой сигнал.
Несмотря на то что цена на перечисленные системы высока, особенно в тех системах где применяются видеокамеры, польза от них затмевают их цену. В принципе подобная система будет полезна каждому водителю, совершающему длительную поездку, будь-то дальнобойщик, водитель междугороднего автобуса или просто автолюбитель, решивший поехать в соседний город. Кстати, в некоторых системах где используется камера, отслеживающая поведение водителя, можно взглянув на камеру включить дальний свет например, или какое-то другое устройство, функциональность зависит от производителя.

Как показывает статистика, около четверти всех аварий происходят из-за переутомления водителя во время длительной поездки. Проведенные исследования дали не слишком утешительные результаты: после четырех часов непрерывной езды, реакции водителя замедляются вдвое, а через восемь – в шесть раз. Каждый автопроизводитель стремится сделать свои машины как можно более безопасными, отсюда впервые и появилась идея разработать датчик усталости водителя, который мог бы распознавать степень утомления и подавать сигнал о необходимости сделать остановку для отдыха.

Как появилась система контроля усталости водителя

Первой компанией, всерьез принявшейся за реализацию системы контроля усталости водителя, стала японская фирма Nissan. Свои изыскания она начала в 70-х годах прошлого века, а в 1977 году фирма запатентовала результаты работы своих инженеров. Временным препятствием для дальнейшей работы стал интерес к более простым, но не менее важным системам безопасности, а именно ABS, ESP и EBD. В результате первая система контроля усталости водителя, на автомобиле появилась почти тридцать с лишним лет спустя, когда работу прочих систем осталось только совершенствовать.

Первой фирмой, сумевшей на практике реализовать все инженерные изыскания, стала шведская компания Вольво. Ее система получила название Driver Alert Control. Она включает в себя видеокамеру, которая отслеживает положение автомобиля на дороге и его траекторию, и датчик, регистрирующий частоту движений руля. Когда машина начинает сильно отклоняться от нормальной траектории, система «предлагает» остановиться и отдохнуть.

Позже аналогичная система распознавания усталости была разработана компанией Мерседес. Немцы решили не использовать камеру, оставив лишь датчик рулевого колеса и датчик, регистрирующий силу и частоту нажатий на педали. В блок управления системы занесена информация о том, какие усредненные показатели должны быть, если за рулем находится бодрый и внимательный водитель. Если текущие значения значительно отличаются от эталонных, значит, водитель утомился. Недостаток системы заключается в том, что работает она по предустановкам, т.е. не учитывает особенности конкретного человека. В более поздних версиях систем анализируется также частота нажатий кнопок управления климатом и магнитолой, а также внешние условия – сила бокового ветра и качество дорожного полотна. Это позволило системе адаптироваться под конкретного водителя.

Аналогичные системы применяются на автомобилях Фольксваген и Skoda. На автомобили Skoda Octavia она устанавливается только в качестве опции, независимо от комплектации, в то время как Пассат имеет ее штатно, начиная с комплектации Comfortline.

Способы реализации системы

Существует два способа реализовать подобную функцию. В первом случае специальный датчик регистрирует только параметры движения автомобиля, а именно частоту и амплитуду подруливающих движений, нажатия на педали газа и тормоза. Приверженцами данного варианта являются европейские производители: Мерседес, Фольксваген, Skoda, Volvo.

Японские фирмы стремятся реализовать контроль усталости водителя несколько иначе. Они убеждены, что в первую очередь необходимо анализировать психоэмоциональное состояние. Поэтому основным звеном такой системы является видеокамера, задача которой следить за мимикой и жестами того, кто сидит за рулем. Работает она следующим образом. В первую очередь система распознавания усталости водителя реагирует на закрытые глаза. Если водитель закрывает глаза, система немедленно подает предупреждающий сигнал. Перед инженерами стоит задача «научить» ее отличать, когда водитель просто моргает, а когда засыпает. Помимо этого анализируется частота морганий, движения глаз, мимика, жесты, частота и глубина дыхания (по движениям грудной клетки).

Как работает система контроля усталости водителя

В целом, независимо от способа реализации, контроль усталости водителя работает следующим образом. Первое время блок управления собирает и анализирует всю информацию, поступающую от датчиков и видеокамер. В результате система определяет стиль езды водителя и внешние условия (время суток, состояние дороги, ветер). Эти данные становятся эталонными, в дальнейшем поступающая информация сравнивается с имеющейся, для своевременного распознавания усталости водителя.

Разным автомобилям на первоначальный сбор данных требуется разное время, например, Мерседес SLK делает это за полчаса, Фольксваген Пассат и Skoda Octavia ограничиваются 15 минутами.

Такой подход в значительной мере расширяет возможности системы распознавания, поскольку контроль усталости водителя осуществляется не по какому-то шаблону, а в качестве исходных данных берутся показатели конкретного человека, сидящего за рулем.

По статистике, до трети происшествий на дорогах происходят из-за небрежности водителей, вызванной физической истощённостью или засыпанием за рулём. К наибольшей группе риска относятся те автомобилисты, которые профессионально занимаются грузовыми и пассажирскими перевозками на большие расстояния, длительное время непрерывно . Способствуют засыпанию за рулём монотонная дорожная разметка и тёмное время суток.

Необходимость системы распознавания усталости

При , для избегания дорожно-транспортного происшествия, время срабатывания тормозного механизма будет одним из факторов своевременной остановки транспорта. К другим подобным факторам можно причислить: скорость, с которой водитель отреагирует на изменившуюся обстановку, и время, которое ему понадобится для принятия решения и приведения в действие соответствующего исполнительного механизма.

В результате проведённых исследований было установлено, что постоянное управление транспортом на протяжении 4 часов понижает скорость реагирования автомобилиста на изменение дорожной обстановки в 2 раза, а в течение 8 часов - до 5–7 раз.

Система распознавания усталости водителя следит за определёнными параметрами физической формы человека, которые стабильны, когда за рулём человек выспавшийся и бодрый. В случае когда механизм замечает отклонения от базовых нормативов, заложенных настройками, то различными типами сигналов и оповещений уведомляет о необходимости , сделав паузу на отдых.

Способы осуществления контроля

Контроль усталости водителя может осуществляться несколькими методиками. В основу прибора безопасности заложены три способа определить усталость управляющего транспортным средством человека:

1. Способ, базирующийся на оценке траектории движения транспорта.
2. Способ, базирующийся на оценке действий водителя дорожно-транспортного средства.
3. Способ, базирующийся на оценке траектории движения головы человека за рулём.

Существующие на сегодня , а также раннего обнаружения признаков усталости водителя транспортного средства функционируют, опираясь на несколько нюансов: стиль езды, манера поведения за рулём, применение механизмов управления, условия и обстановка движения. Конструктивно такие устройства могут объединять устройство управления, контроллер руля, световой и звуковой сигналы предупреждения.

Принцип действия

Как работает датчик усталости водителя: датчик поворотов рулевого колеса статистически оценивает интенсивность, периодичность поворотов колеса за прошедшие четыре часа от начала движения и в случае обнаружения статистической погрешности выше допустимого уровня передаёт сигнал на блок управления, который активирует элементы сигнализации об опасности.

В комплекс управления попадает большое количество сигналов, информирующих о разных параметрах:

1. Манера вождения - разного типа ускорения за полчаса после начала движения, оценка скорости.
2. Условия управления - продолжительность поездки, оценка времени суток.
3. Эксплуатация исполнительных механизмов - оценка интенсивности использования переключателей под рулём, тормозной системы, устройств на щитке управления.
4. Интенсивность поворотов рулевого колеса - оценка скорости и ускорения.
5. Состояние дорожного покрытия - контроль режимов ускорения.
6. Направление движения дорожно-транспортного средства - контроль различных видов ускорений.

Постоянно проводя комплексные расчёты по определённым алгоритмам, устройство обнаруживает отклонения в направлении движения транспортного средства и действиях человека. О чём сообщается на дисплее панели управления, сигнализируя звуком. Если водитель игнорирует сигналы, сонным продолжает управлять автомобилем, то с периодичностью четверть часа оповещение возобновляется. Активация системы безопасности происходит при достижении транспортным средством скорости в 80 км/час.

Новейшая Австралийская разработка в стадии тестирования - система контроля усталости водителя DAS - позволяет поддерживать безопасность дорожного движения транспортными средствами благодаря жёстким требованиям по соблюдению предписанных ограничений. Такой прибор способен читать установленные знаки, также следить за выполнением предписанных ними норм. Такое средство способно предоставить полиции детальные сведения о том, где транспортное средство было, какова была его скорость движения на определённых участках дорог.

Комплекс DAS оборудуется тремя видеокамерами, одна из которых смотрит вперёд, а остальные фокусируются на положении головы водителя. В записывающем устройстве компьютера фиксируется дорожная обстановка и положение головы, а интеллектуальное устройство, выделяя нужное, понимает назначение дорожных знаков.

Если транспортное средство приближается слишком быстро к дорожным знакам, например, ограничения скорости, система сигналом оповещает об этом водителя. В случае игнорирования предупреждения нарушение вносится в память компьютера. Такой же механизм предупреждения и фиксации нарушений предусмотрен и для остальных групп дорожных знаков.

Система контроля усталости водителя DAS - новейший прибор безопасности Вольво на рынке. Устройство оснащается видеосъёмкой, задача которой контролировать ровность бега транспортного средства относительно дорожной разметки. При обнаружении периодических отклонений от траектории движения и виляний, органами оповещения производится предупредительный сигнал. Для водителя это может символизировать своеобразную красную черту, за которую не стоит переходить, а нужно сделать остановку на отдых. Для подробного ознакомления с такой системой производителем предусмотрена инструкция по эксплуатации, написанная более чем на 400 страницах.

Если статья оказалась полезной, напишите нам.

• 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