REGUŁY ERGONOMICZNE W PROJEKTOWANIU PULPITÓW STEROWNICZYCH W LOKOMOTYWACH ELEKTRYCZNYCH

2010-10-24

PROJEKTOWANIE ERGONOMICZNE PULPITU

STEROWNICZEGO

PLAN WYKŁADU:

 Wprowadzenie
 Pulpit sterowniczy - wymagania ergonomiczne
 Pole pracy
 Pole widzenia
 Urządzenia sygnalizacyjne (USyg) i sterownicze (US)
 Zasady rozmieszczenia urządzeo sygnalizacyjnych i sterowniczych
 Kształt pulpitu
 Projekt EUDD ( European Driver Desk )
 Interfejs MMI (Man Machine Interface) – program ERTMS
 Podsumowanie

WPROWADZENIE

Projektowanie ergonomiczne

Projektowanie stwarzające

największe szanse uzyskania systemu

człowiek – obiekt techniczny o pożądanym

poziomie ergonomicznym.

PULPIT STEROWNICZY - wymagania ergonomiczne

Pulpit sterowniczy powinien umożliwiad operatorowi:

◊ zmianę pozycji przy pracy
◊ efektywne wykonanie czynności sterowniczych
◊ niezawodny odbiór sygnałów wewnętrznych i zewnętrznych

Wielkośd i kształt pulpitu oraz rozmieszczenie na nim USyg i US

uwarunkowane są wymiarami antropometrycznymi człowieka i jego polem
widzenia.

2010-10-24

Pulpit sterowniczy – wymagania ergonomiczne

Urządzenia sygnalizacyjne

Rodzaje urządzeo sygnalizacyjnych

Rozróżniamy :

Wskaźniki wychyłowe

ilościowe

Wskaźniki cyfrowe

Sygnalizatory

dźwiękowe

Sygnalizatory

świetlne

Monitory

ekranowe

Wskaźniki wychyłowe

jakościowe

Pulpit sterowniczy – wymagania ergonomiczne

Urządzenia sygnalizacyjne i sterownicze

Wg kryterium złożoności informacji zawartej w sygnale wyróżniamy:

Sygnalizację ilościową

Sygnalizację jakościową

Sygnalizację kontrolną

Pulpit sterowniczy – wymagania ergonomiczne

Cechy urządzeo sygnalizacyjnych

Wskaźniki wychyłowe

Wymagania ergonomiczne :

•

Wielkośd i kształt tarczy

•

Podziałka

•

Kształt i wielkośd cyfr i liter

•

Długośd wskazówek i ich odległośd od tarczy

pionowe

poziome

półokrągłe

okrągłe

okienkowe

Pulpit sterowniczy – wymagania ergonomiczne

Cechy wskaźników wychyłowych

Kształt tarczy

Dokładnośd odczytu podziałki:
a) tarcza liniowo-pionowa,
b) tarcza liniowo-pozioma,
c) tarcza półokrągła,
d) tarcza okrągła
e) tarcza okienkowa
(wg R.B. Sleighta)

2010-10-24

Pulpit sterowniczy – wymagania ergonomiczne

Cechy wskaźników wychyłowych

Wielkośd tarczy

Zasada ergonomiczna

Średnica tarczy ≥ 2,5 cm

Uwarunkowania:

• odległośd obserwacji
• liczba działek ( jaką musi zawierać skala tarczy ze względu na jej funkcję)

Pulpit sterowniczy – wymagania ergonomiczne

Cechy wskaźników wychyłowych

Podziałka

Podstawowe wymagania ergonomiczne czytelności podziałki:

 grubośd i odstęp między kreskami podziałki

 zróżnicowanie długości kresek oznaczających określone interwały
 moduł dziesiętny
 kąt obserwacji
 oświetlenie
 kontrast kresek podziałki i tła

Pulpit sterowniczy – wymagania ergonomiczne

Cechy wskaźników wychyłowych

Rozwiązania ergonomiczne:

a) Wymiary minimalne podziałki

tarczy oddalonej od operatora o
71 cm

b) Wymiary optymalne dla

podziałek na tarczach w kabinie
pilota

(wg E. Woodsona)

Pulpit sterowniczy – wymagania ergonomiczne

Cechy wskaźników wychyłowych

Kształt oraz wielkośd cyfr i liter

Według E.J. Grandjean’a:

h = 0,005 L

h - wysokośd liter i cyfr *mm+
L - odległośd od oczu *mm+

Ponadto,

• Szerokośd litery lub cyfry - 2/3 wysokości
• Grubośd linii - 1/6 wysokości
• Odległośd między dwiema liniami - 1/5 wysokości
• Odległośd między słowami i literami - 2/3 wysokości

2010-10-24

Pulpit sterowniczy – wymagania ergonomiczne

Cechy wskaźników wychyłowych

Wskazówka:

długość nie zasłaniająca kreski podziałki

szerokość zakończenia wskazówki równa

najmniejszej kresce podziałki

przeciwwaga wskazówki w

innym kolorze, najlepiej tła

kolor zgodny z kolorem kresek i cyfr

Pulpit sterowniczy – wymagania ergonomiczne

Cechy wskaźników cyfrowych (liczniki)

Wymagania

ergonomiczne

warunkujące czytelnośd wskaźników
cyfrowych :

kształt, wielkośd liter, kontrast z tłem,

podziałka

Zalecenia specyficzne:

Pulpit sterowniczy – wymagania ergonomiczne

Wskaźniki cyfrowe (liczniki)

• Rodzaje:

liczniki elektroniczne, liczniki z ruchomym bębnem

• Zalety:

 uniwersalnośd
 niewielkie wymiary
 możliwośd dodatkowej sygnalizacji stanów krytycznych za pomocą migotania
 wielkośd cyfr > od cyfr na tarczach, możliwośd odczytywania wskazao nawet z

odległości 10 – 20 m

• Wady:

 ograniczona przydatnośd do sygnalizowania procesów czy zjawisk o zbyt dużej

szybkości zmian

Pulpit sterowniczy – wymagania ergonomiczne

Cechy przyrządów wychyłowo-cyfrowych

Przyrządy te łączą zalety wskaźników wychyłowych (mierzenie szybkich
zmian o dużej amplitudzie) i wskaźników cyfrowych (łatwiejsze
odczytywanie wartości m.in. z powodu większych cyfr)

pierwsze cyfry

ostatnie cyfry

2010-10-24

Pulpit sterowniczy – wymagania ergonomiczne

Rozmieszczenie USyg na pulpicie

Częstotliwośd zatrzymywania wzroku

człowieka w różnych strefach pola
obserwacji.

Pulpit sterowniczy – wymagania ergonomiczne

Rozmieszczenie USyg na pulpicie

Płaszczyzna

tarczy

wskaźnika

prostopadła do linii wzroku.

Powyższy

warunek

decyduje

również o kształcie pulpitu.

Pulpit sterowniczy – wymagania ergonomiczne

Rozmieszczenie USyg na pulpicie

Punkty normalne

- punkty określone przez położenie

wskazówki, odpowiadające normalnemu stanowi
kontrolowanego procesu.

Punkty normalne

we wskaźnikach umieszczonych:

• w rzędzie obok siebie - położenie godziny 9

• w kolumnie jeden nad drugim - położenie godziny 12

Pulpit sterowniczy – wymagania ergonomiczne

Cechy urządzeo sterowniczych US

Każde US powinno byd:

dostępne

rozpoznawalne

operatywne

bezpieczne w użyciu

2010-10-24

Pulpit sterowniczy – wymagania ergonomiczne

Cechy urządzeo sterowniczych US

Dostępność US

 Usytuowanie

uchwytu

wewnątrz

przestrzeni

ograniczonej

funkcjonalnym

zasięgiem kończyn człowieka

 Uchwyty

najczęściej używanych US powinny być usytuowane

wewnątrz strefy wokół stawu łokciowego ( przy normalnym
położeniu kończyny) określonej promieniem wynoszącym 30 cm dla
kobiet i 35 cm dla

mężczyzn



Zasięg ten może być modyfikowany przez dopuszczalne ruchy
łokcia w granicach 5 cm

 Maksymalne uniesienie

łokcia nie powinno przekraczać 8 cm

Pulpit sterowniczy – wymagania ergonomiczne

Cechy urządzeo sterowniczych US

Rozróżnialność

Rozmieszczenie przestrzenne US

• uwzględnienie danych antropometrycznych (maksymalne i normalne

zasięgi kończyn człowieka o 5 – centylowej charakterystyce
wymiarowej)

• zbyt bliskie umiejscowienie US utrudnia manipulowanie (w pionie

odległość min. 12,5 cm, w poziomie min. 20 cm)

• duża liczba US – zróżnicowanie wielkości i kształtów uchwytów lub

ujednolicenie ich

położeń zerowych

• różnica między gałką większą i mniejszą – nie mniejsza niż 20%

• dostosowanie kształtów uchwytów do anatomicznych kształtów dłoni

Pulpit sterowniczy – wymagania ergonomiczne

Cechy urządzeo sterowniczych US

Rozróżnialność US

Środki wzrokowe

Środki pozawzrokowe

Dobre warunki

oświetleniowe na

stanowisku pracy

Ciemności

•Zróżnicowanie
kolorystyczne uchwytów

•Oznaczenia cyfrowe, literowe
•Tabliczki z napisami
informującymi o przeznaczeniu

•Przestrzenne rozmieszczenie US
•Zróżnicowanie wielkości i

kształtu uchwytów

Pulpit sterowniczy – wymagania ergonomiczne

Cechy urządzeo sterowniczych US

Operatywność US

Wartość przełożenia

Stawiany opór

Stopień zgodności

z realizowaną

funkcją

= F(dokładność,

szybkość)

=F (czucie kinestetyczne

kończyn, możliwości
energetyczne mięśni

zaangażowanych w

procesie sterowania)

Zgodność między
kierunkiem ruchu US
a kierunkiem ruchu
elementu maszyny
sterowanego tym
urządzeniem

2010-10-24

Pulpit sterowniczy – wymagania ergonomiczne

Cechy urządzeo sterowniczych US

Bezpieczeństwo działania US

(

wybrane przykłady

)

 Umieszczenie US w specjalnym

zagłębieniu

 Otoczenie

specjalną barierą

 Oddalenie US od siebie lub rozmieszczenie ich zgodnie z

kolejnością użycia

 Przykrywy nad elementami manipulacyjnymi
 Mechaniczna blokada w

poszczególnych położeniach elementów

manipulacyjnych

Staranny dobór zabezpieczeń dla

danych warunków

Pulpit sterowniczy – wymagania ergonomiczne

Rodzaje

urządzeo sterowniczych US

• Przyciski ręczne
• Przyciski nożne
• Przełączniki obrotowe (strzałkowe, gałkowe)
• Wyłączniki uchylne
• Gałki obrotowe
• Dźwignie (drążki)
• Korby
• Kierownice (koła sterowe)
• Pedały

Pulpit sterowniczy – wymagania ergonomiczne

Zasady projektowania powiązao pomiędzy USyg i US

Według E. McCormicka:

Zasada funkcjonalności

Zasada ważności

Zasada kolejności

Zasada częstotliwości

używania

Zasada optymalnego

rozmieszczenia

Pulpit sterowniczy – wymagania ergonomiczne

Kształty pulpitów

Ukształtowanie i rozmieszczenie
pionowych płyt sterowniczych

(wg McCormicka)

2010-10-24

Pulpit sterowniczy – wymagania ergonomiczne

Kształty pulpitów

Pulpit maszynisty w lokomotywie EU-07

Pulpit sterowniczy – wymagania ergonomiczne

Kształty pulpitów

Pulpit sterowniczy w kabinie ICE 3

Pulpit sterowniczy – wymagania ergonomiczne

Kształty pulpitów

Pulpit maszynisty w lokomotywie EP-09

2010-10-24

Komputer współpracy z maszynistą– program ERTMS

Ekran monitora

150

2000

1000

4000

500

138

500

400

300

200

100

Komputer współpracy z maszynistą– program ERTMS (Europejski System

Zarządzania Ruchem pociągów)

Podział monitora na 6 pól:
A -

dane dotyczące hamowania

B -

prędkościomierz

C -

wartość prędkości dopuszczalnej

Obszary te dotyczą systemu ETCS (Europejski System Sterowania
Pociągiem)

D -

planowanie

E -

nadzór

F -

klawiatura maszynisty

Obszary te użytkowane są zarówno przez system ETCS jak i system

GSM-R (System łączności radiowej między pociągiem i centralą
sterowania)

Podsumowanie

Warunkiem optymalizacji układu operator – maszyna jest integracja
procesu projektowania technicznego z wymaganiami projektowania
ergonomicznego

Wymagania te dotyczą zarówno kształtu pulpitu, jak i cech oraz
rozmieszczenia USyg i US

W następstwie realizacji zasad projektowania ergonomicznego
uzyskujemy:

•

Zwiększoną funkcjonalnośd USyg i US

•

Zmniejszenie obciążenia systemu nerwowego operatora (stres )

•

Większą niezawodnośd podejmowanych decyzji przez operatora , czyli

Wyższy poziom czynników warunkujących bezpieczeostwo jazdy