Wykorzystanie symulatora drogowego w procesie sprawdzenia umiejętności przyszłych kierowców

Transkrypt

1 MERKISZ Jerzy 1 ORSZULAK Bartosz 2 Wykorzystanie symulatora drogowego w procesie sprawdzenia umiejętności przyszłych kierowców WSTĘP Symulatory środków transportu rozkwitły na dobre w XX wieku, kiedy podczas Drugiej Wojny Światowej zaczęto wykorzystywać pierwsze nieskomplikowane maszyny do symulacji podstawowych przyrządów wchodzących w skład wojskowych samolotów. Kolejnym wielkim momentem dla rozwoju symulatorów był program kosmiczny NASA. W którym ówczesne symulatory były wykorzystywane do ćwiczeń przyszłych załóg statków kosmicznych na wszelkie prawdopodobne sytuacje oraz rozwiązywania problemów w warunkach zbliżonych do stanu nieważkości. Obecnie wraz z rozwojem elektroniki, mechaniki, informatyki i innych powiązanych dziedzin z transportem symulatory kabinowe można spotkać coraz częściej jako obowiązkowy punkt w szkoleniach przyszłych i obecnych załóg obsługujących samoloty oraz wodne jednostki wielkogabarytowe, jak również motorniczych, maszynistów czy kierowców specjalistycznych pojazdów drogowych. Niestety na terenie kraju jest niewiele ośrodków posiadających zaawansowane symulatory pojazdów drogowych kategorii B i C, czego przyczyną prawdopodobnie jest wysoki koszt zakupu certyfikowanego zestawu spełniającego odpowiednie wymagania zgodne z dyrektywą Wspólnoty Europejskiej 2003/59. Pomimo niewielkiej liczby, coraz częściej są one doceniane ze względu na swoje możliwości kreacji mających na celu przetestowania osoby badanej pod wieloma różnymi uwarunkowaniami w powtarzalnych warunkach. Przewiduje się rozwój tego segmentu wraz z podnoszeniem jakości programów szkoleń kierowców w następnych latach. 1. STAN OBECNY SZKOLEŃ I UMIEJĘTNOŚCI KIEROWCÓW Kursy na uprawnienie kierowania pojazdami z kategorii B w ośrodkach szkolenia kierowców na terenie Polski ograniczają się do 30 godzin zagadnień teoretycznych, 30 godzin zajęć praktycznych. Po czym przystępuje się do egzaminów teoretycznych i praktycznych w Wojewódzkich Ośrodkach Ruchu Drogowego zgodnie z Dz.U. z 2012 nr 0 poz rozporządzenia Ministra Transportu, Budownictwa i Gospodarki Morskiej z dnia 13 lipca 2012 roku w sprawie szkolenia osób ubiegających się o uprawnienia do kierowania pojazdami, instruktorów i wykładowców. Osoba taka w założeniu posiada niezbędne umiejętności do bezpiecznego prowadzenia pojazdu osobowego. Niestety w praktyce nie do końca tak jest, ponieważ można odnotować w statystykach policji, firm ubezpieczeniowych oraz UE wyraźny wzrost wypadków śmiertelnych w grupie osób młodych. Prawdopodobnie są to osoby posiadające od niedawna uprawnienia do prowadzenia pojazdów osobowych (rys. 1). Sama świadomość kierowców w Polsce podczas przeprowadzonych badań związanych z postawami społecznymi względem bezpieczeństwa ruchu drogowego przez Krajową Radę bezpieczeństwa Ruchu Drogowego pokazuje jasno, że mniej niż połowa ankietowanych uważa podróżowanie po polskich drogach za niebezpieczne. Ponadto jedna piąta kierowców twierdzi, że kwestie bezpieczeństwa ruchu drogowego podczas ich własnych kursów szkoleniowych były poruszane zaledwie w niewielkim stopniu lub nawet wcale. 1 Politechnika Poznańska, Wydział Maszyn Roboczych i Transportu, Instytut Silników Spalinowych i Transportu; Poznań, ul. Piotrowo 3. Tel: , Fax: , jerzy.merkisz@put.poznan.pl 2 Politechnika Poznańska, Wydział Maszyn Roboczych i Transportu, Instytut Silników Spalinowych i Transportu; Poznań, ul. Piotrowo 3. Tel: , Fax: ; bartosz.w.orszulak@doctorate.put.poznan.pl 3215

2 Osobną kwestią w polskim społeczeństwie, ale nie mniej istotną, jest odpowiedzialność za siebie oraz innych uczestników ruchu drogowego w postaci przestrzegania przepisów drogowych. Niestety zdecydowana większość kierowców jeździ przekraczając ograniczenia prędkości. Jako jedną z głównych przyczyn wypadków śmiertelnych w Polsce od wielu lat podaje się nadmierną prędkość oraz brawurę kierowców. Jedną z niezaprzeczalnych metod zapobiegania potencjalnych niebezpiecznych sytuacji drogowych jest ciągła na coraz lepszym poziomie edukacja właściwych zachowań wśród uczestników ruchu drogowego, na którą to wskazuje w swym raporcie Najwyższa Izba Kontroli [8]. Rys. 1. Wykres liczby ofiar śmiertelnych na mieszkańca w podziale na płeć i wiek [1] 2. MOŻLIWY STAN PRZYSZŁYCH SZKOLEŃ I UMIEJĘTNOŚCI KIEROWCÓW Rozwój nowoczesnych technologii oraz metod szkoleniowych coraz bardziej skłaniają do zmian metodologii prowadzenia kursów oraz egzaminów państwowych mających na celu uzyskanie uprawnień do prowadzenia danej kategorii pojazdów. Najlepszym tego przykładem może być znacząca w ostatnich latach zmiana formy egzaminowania zagadnień teoretycznych. Prawdopodobnie wraz z dalsza poprawą jakości szkolenia i zwiększenia nakładów finansowych na edukację z wykorzystaniem zaawansowanych symulatorów kabinowych (takiego jak AS1200-6), staną się one będą obowiązkowym elementem kursów i egzaminów przyszłych kierowców. Funkcjonalność oraz możliwości kreacji świata wirtualnego stanowią idealny sposób przetestowania osoby badanej w zakresie podstawowych umiejętności eksploatacyjnych, znajomości przepisów o ruchu drogowym oraz kultury jazdy w ujęciu zachowawczym i ekonomicznym (eco-driving). Dodatkowo będzie istniała sposobność dodania obiektywnej matematycznej analizy (patrz rys. 2) oceniającej kursanta lub osoby weryfikowanej czy posiada odpowiednią wiedzę, umiejętność oraz czy jego stan psychofizyczny nadaje się do prowadzenia bezpiecznej jazdy pojazdem w ruchu drogowym. Rys. 2. Przykładowy wykres profilu prędkości pojazdu z chwilowego zużycia paliwa 3216

3 3. ZALETY I WADY WYKORZTYWANIA SYMULATORÓW KABINOWYCH Wspomniane zaawansowane symulatory kabinowe, które mają posłużyć do edukacji, badań czy do celów weryfikacyjnych posiadają liczne zalety jak i pewne wady. Znajomość tematyki oraz konieczność wiarygodnego przedstawienia pewnych problemów symulacyjnych jest niezbędna po stronie twórców jak i osób obsługujących oraz częściowego wytłumaczenia tych zagadnień osobom badanym. Jednymi z najważniejszych wad symulatorów kabinowych pojazdów drogowych są następujące kwestie : Choroba symulatorowa przypominająca swoimi objawami chorobę lokomocyjną, mogąca zrazić istotnie osoby korzystające z symulatora do dalszych prac na tym sprzęcie. Wysokie koszty zakupu sprzętu symulatory ze względu na niewielką ilość produkcyjną oraz złożoność modułową osiągają przeważnie cenny przewyższające zakup rzeczywistego obiektu w postaci pojazdu osobowego czy ciężarowego. Brak oddziaływania sił większość symulatorów zaawansowanych ogranicza zdolność do poruszania się ze względu na koszty oraz powierzchnie zajmowaną przez stanowisko. Brak dobrych metod symulacji przestrzeni jednym z poważniejszych wad symulatorów pojazdów drogowych jest sposób realizacji wizualizacji otoczenia, który realizowany przez rzutniki lub ekrany, jest ciągle obrazem 2D, a nie 3D z tego powodu kierowcy mogą odczuwać istotny dyskomfort. Warto zwrócić uwagę na powiązane zagadnienie jakim jest różnica luminescencji pomiędzy wirtualnym otoczeniem a wnętrzem kabiny symulatora. Ograniczenia kreacji nowoczesne symulatory wykorzystujące wyspecjalizowane jednostki komputerowe narzucają ograniczenia pod względem obliczeniowym i ilościowym elementów składowych scenariuszy symulacyjnych. Innym aspektem jest struktura oprogramowania, która zależnie od producenta może być odmienna i uniemożliwiać na wprowadzenie istotnych zmian w wąskich aspektach tematycznych zakupionego stanowiska. Złożoność stanowiska efekt finalny, jakim ma być dobre odwzorowanie pewnych sytuacji i późniejsza analiza, wymaga utrzymywania stanowiska w dobrym stanie eksploatacyjnym, na który składa się bardzo duża ilość modułów współzależnych. W przypadku awarii któregokolwiek modułu staje się przeważnie niemożliwe prowadzenia dalszych prac, a usunięcie usterki bez odpowiedniej złożonej wiedzy i systemu diagnostycznego skutecznie utrudnia tego typu zadania. Pomimo licznych większych i mniejszych wad technologia symulacyjna przeżywa rozkwit w obecnych czasach dzięki szybkiemu rozwojowi technologii informatycznych. Redukują one w sposób istotny koszty eksploatacyjne oraz przede wszystkim zapewniają wysoki poziom bezpieczeństwa podczas testów w przeciwieństwie do odpowiednika w rzeczywistości. Innymi ważnymi zaletami stanowisk symulacyjnych są takie elementy jak: Kreacja elementów i scenariuszy symulacyjnych poprzez odpowiednie gospodarowanie zasobami symulatorów można stworzyć dowolny obiekt mający zastosowanie w trakcie symulacji. Same plany działania można dostosowywać w zależności od pożądanych celów. Pełna kontrola realizowanego scenariusza załoga instruktorska może w pełni kontrolować otoczenie wirtualne poruszającego się kursanta i odpowiednio oddziaływać na niego. Testowanie skrajnie niebezpiecznych sytuacji o niskim poziomie prawdopodobieństwa większość pierwszych symulacji bazowało na nauce radzenia sobie z sytuacjami krytycznymi poprzez obserwacje wskaźników i odpowiedniego zareagowania osoby testowanej. Możliwość testowania nielegalnych sytuacji i rozwiązań w sposób kontrolowany jednym z ważniejszych powodów stosowania sytuacja jest lepsze zrozumienie sytuacji, których nie powinno dojść a dochodzi. Przykładem może być prowadzenie pod wpływem alkoholu lub używek psychoaktywnych. Powtarzalność warunków symulacji niezależnie od warunków atmosferycznych lub pory roku można powtórzyć badanie z danym scenariuszem, mającym bardzo istotny wpływ na wyciąganie właściwych wniosków odnośnie przedmiotu badań. 3217

4 Interdyscyplinarność stanowiska całe zagadnienie jest tematycznie powiązane z wieloma różnymi dziedzinami nauk inżyniersko-humanistycznych, co przekłada się na istotne problemy z życia codziennego społeczeństw. Testowanie modeli i ich weryfikowanie tworzenie dobrych modeli modułów jest sprawą trudną. Jedną z metod skutecznie przetestowanych są rozwiązania symulacyjne powiązane z systemem antropotechnicznym jakim jest kierowca z pojazdem. Badanie aspektów antropotechnicznych systemu umożliwia badanie na przykład aspekty biologiczne przydatne dla rozwoju takich dziedzin naukowych jak medycyna pracy czy wprowadzania przyszłych zmian legislacyjnych. Weryfikacja zdolności, wiedzy i stanu psychofizycznego kierowców w sposób obiektywny poprzez kontrole nad akcjami i reakcjami systemu kierowca pojazd otoczenie. Symulator jako narzędzie łączące teorię i praktykę tego typu sprzęt może w nie dalekiej przyszłości stanowić obowiązkowy element szkoleniowy poprzedzający przystąpienie do praktyki związanej z prowadzeniem rzeczywistych pojazdów drogowych. WNIOSKI Wszystkie przedstawione argumenty pozytywne pomimo pewnych wad wskazują jednoznacznie, że zaawansowane symulatory takie jak np. typu AS (patrz rys.3) wyprodukowanego przez firmę AutoSim mogą być skutecznym narzędziem służącym do poprawy jakościowej szkoleń kierowców czy zweryfikowania stanu i wiedzy osób posiadających uprawnienia do kierowania pojazdami i jednocześnie mogące stać się podstawą do unieważnienia nabytych praw w przypadku obiektywnej dyskwalifikacji np. zdrowotnej. Prawdopodobnie w niedalekiej przyszłości symulatory pojazdów drogowych będą obowiązkowe dla każdej kategorii pojazdów i będą w coraz to lepszy sposób weryfikowały osoby badane. Głównymi elementami, które mogą przyspieszyć ten proces będą prawdopodobnie obniżki cen gotowych do zakupienia zestawów oraz zmiany legislacyjne poprawiające program szkoleń na wzór programów szkoleń pilotów lub załóg wielkogabarytowych statków wodnych. Rys. 3. Symulator AS z Instytut Siników Spalinowych i Transportu Streszczenie Artykuł porusza kwestię szkolenia obecnych i przyszłych kierowców pojazdów drogowych. Jednym z głównych powodów do podjęcia tego typu rozważań są statystyki Wspólnoty Europejskiej dotyczącej ilości ofiar śmiertelnych względem na mieszkańców danego kraju. Jednym z podstawowych elementów takiego stanu rzeczy jest niewystarczająca edukacja obecnych kierowców. Z tego względu rozwiązania techniczne wykorzystujące urządzenia jakimi są zaawansowane symulatory drogowe mogą być zastosowane do celów szkoleniowych, badawczych oraz weryfikacyjnych. 3218

5 Kolejnym elementem składowym pracy jest opisanie skrótowe najważniejszych wad i zalet stosowanie z wcześniej wspomnianych urządzeń, które posiadają bardzo poważny zasób możliwości, które w przypadku tradycyjnego programu szkoleń są nie do osiągnięcia. Jednym z takich zaprezentowanych elementów może być obiektywna ocena kursanta poddanego odpowiednim wymuszeniem, wynikającego z realizacji scenariusza symulacji za pomocą odpowiedniego modelu identyfikacyjnego sposobu prowadzenia pojazdu. Słowa kluczowe: symulacja, szkolenie kierowców, styl jazdy, identyfikacja umiejętności, badania symulacyjne Using of road simulator in the process to check the ability of future drivers Abstract The article focuses on the question of training current and future drivers of road vehicles. One of the main reasons to take this type of discussion are the European Community statistics on the amount of fatalities relative to the population of the country. One of the basic elements of such a state is not enough education of current drivers. Therefore, presented technical solution based on advanced road simulators can be used for training, testing and verification. Another component of the study is to describe the shortcut key advantages and disadvantages of the use of the aforementioned devices, which have a very serious resource opportunities that relative to traditional training programs are beyond reach. One of these components may be presented objective assessment of the student with the appropriate identification model of how to conduct a suitable vehicle subjected to extortion, resulting from the scenario simulation. Keywords: simulation, driver training, driving style, identification of skills, simulation studies BIBLIOGRAFIA 1. dostęp z dnia dostęp z dnia dostęp z dnia dostęp z dnia r dostęp z dnia dostęp z dnia dostęp z dnia dostęp z dnia Lozia Z., Symulator jazdy samochodem. WKŁ, Warszawa Midtgård E., User manuals, instructions and tutorials for AS symulator. AutoSim, Norwegia Szczepański C., Antropocentryczne systemy sterowania ruchem symulatorów. Wydawnictwo Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych, Warszawa