Совершенствование подготовки водителей автомобильного транспорта с целью повышения безопасности дорожного движения

Во введении обоснована актуальность темы исследования, определены
цель и задачи, объект, предмет и методы исследования, изложена научная
новизна и практическая значимость работы, а также приведены основные
положения, выносимые на защиту.
В первой главе выполнен анализ теоретических исследований в области
первоначальной подготовки кандидатов в водителей, который позволил
установить, что большинство из них направлено на моделирование работы
«Человек-оператор» в системе ВАДС (Водитель-Автомобиль-Дорога-Среда).
Авторы ищут возможные способы интенсификации процесса обучения
вождению и определения направления по изменению содержания программ и
методов подготовки. Существующие методы обучения не позволяют оценивать
уровень готовности водителя к безопасному управлению автомобилем в
реальных дорожных условиях, а так же отсутствуют обоснованные рекомендации
по повышению уровня квалификации. Отсутствие методической оснащенности
процесса обучения водителей навыкам безопасного управления автомобилем
оказывает существенное влияние на «Надежность» профессиональных качеств.
Во второй главе обоснована модель динамики изменений в системе
подготовки водительских кадров. Определены основы для анализа процессов
формирования операторской деятельности поэтапного формирования
практических действий.
В диссертации разработан комплекс функциональной структуры и
математических моделей операции на различных этапах подготовки курсантов.
Сложные операторские действия могут быть сведены к последовательности
рабочих операций. Представленные модели позволяют идентифицировать
уровень деятельности оператора при выполнении любого нормативного
алгоритма информационной деятельности в системе «ВАДС» (рисунок 1).

Рисунок 1 – Модель информационной деятельности водителя
Информационная деятельность водителя определяет основные этапы
восприятия дорожной ситуации:
− первый этап «прием информации» (обнаружение и выделение
необходимых сигналов из окружающей среды);
− второй этап «переработка информации» (поступающая информация
воспринимается и перерабатывается с помощью психолого-физиологических
качеств);
− третий этап «принятие решения» (оценка ситуации позволяет определить
правильные варианты решения в сложной дорожной ситуации);
− четвертый этап «выполнение решения» (характеризуется действиями
воздействия на органы управления автомобилем);
− пятый этап «контроль» выполняемых действий (определяется обратной
связью о результатах выполненных действий).
В соответствии с определением надежности системы «ВАДС», выделим
уровни деятельности водителей, которые характеризуются основными
параметрами оказывающие влияние на безопасность дорожного движения:
быстродействие, точность, надежность выполняемых действий, характером
ориентировочных и контрольных операций.
Критерий быстродействия зависит от времени реакции и определяется
выражением (1).

по = а + ,(1)

где a − время реакции;
b – скорость анализа поступающей информации;
I – объем поступающей информации.
Быстродействие реакции водителя определяется временем воздействия на
органы управления (2).

р = по + ∑ni=1 i ,(2)

где Тр – время воздействия;
ti – время опоздания сигнала;
n – объем входящих сигналов.
При выполнении расчетов Тp,ti необходимовыполнятьусловие
быстродействия операторской деятельности (3)

по ≤ Т − ∑ =1 ,(3)

Время анализа поступающих сигналов tоп определяется (4)

оп = 1 + 2 + 3 ,(4)

где t1 – прием информации;
t2 – принятие решения;
t3 – выполнение действия.
Профессиональная деятельность водителя, оказывает влияние на
надежность системы «ВАДС» в целом, и определяется анализом правильно
принятого решения в дорожной ситуации в течение заданного времени t (5)

н ( ) = ∙ ( ≤ ),(5)

где Pb – безошибочно выполненное действие;
P(Ta≤t) – своевременность выполнения действий.
Безошибочность выполняемых действий Pb и своевременности P(Ta≤t)
определяет следующие закономерности:
− время выполнения операторской деятельности тем меньше, чем выше ее
безошибочностьPb;
− время t выполнения тем меньше, чем меньше число выполняемых
операций в составе операторской деятельности.
Описанные закономерности позволяют представить процесс изменений
рабочих операций и процесс оценки уровня деятельности в виде концептуальной
модели, системы «Курсант-Автомобиль-Дорога-Среда Движения» (КАДС)
(рисунок 2), в котором осуществляется деятельность, связанная с управлением
транспортным средством, и включает в себя работу курсанта, взаимодействие
автомобиля со средой, механическое воздействие на дорогу.

Рисунок 2−Схематическое изображение системы «КАДС» и ее основные
элементы

Система «КАДС» включает в себя следующие компоненты: Ау – органы
управления автомобилем, ОА-СД – занимаемое положение автомобиля на дороге,
И,U – информационные связи, связанные с получением информации курсантом:
ИА, – информация, поступающая от автомобиля, ИСД – информация,
поступающая от окружающей среды, ИО – положение автомобиля в окружающей
среде, Uа – техническое состоянии автомобиля и органов управления, Uу –
воздействие на органы управления, Б – информационные связи реализующие
передачу информации курсанту: БА’, БА”, БАО – воздействие на органы управления,
контроль работоспособности автомобиля, положение автомобиля на дороге,
среде движения, БСД, БСД-О – информация, поступающая со среды движения,
информация, поступающая от взаимодействия автомобиля со средой движения.
Критерии оценки надежности системы «КАДС» представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Основные критерии надежности системы «КАДС»
Критерии надежности системы «КАДС»
АвтомобильКурсантПодсистема «Курсант-
Автомобиль»
ВероятностьВероятностьбезошибочной Вероятность
безотказной работы в операторской деятельности Ропвыполнениязадачи
течениерабочегосистемы «КАДС»
времени t-Pт (t)
КоэффициентКоэффициентготовности
готовности автомобиля курсанта Коп
Кг
ВероятностьВероятностьсвоевременного
восстановления отказов выполненияоператорской
автомобиля Рвосдеятельности Рсв
Вероятность исправления ошибок
Рисп

Степень непрерывности участия курсантов в процессе управления
системой «КАДС» характеризуется тремя уровнями:
− система первого уровня надежности комплекса К-А характеризуется
непрерывностью процесса управления транспортным средством (тренажерная
подготовка) и определяется выражением (6).

КА1 = ( ) + [1 − ( )] оп [ оп св + (1 − оп ) и ],(6)

где Pt(t) – вероятность безошибочной работы тренажерного комплекса в течение
учебного времени t;
Kоп – коэффициент готовности курсанта к операторской деятельности;
Pоп – вероятность безошибочной работы курсанта при анализе аварийной
ситуации;
Pсв – вероятность своевременного выполнения курсантом операторских
действий;
Ри – вероятность исправления ошибок.
− система второго уровня надежности комплекса К-А носит непрерывный
характер, при этом деятельность заключается в периодическом решении ряда
дискретных задач непрерывно следующих друг за другом (автодромная
подготовка) и определяется выражением (7).
КА2 = оп [ т оп св + (1 − т ) вос оп св + (1 − оп ) т и ],(7)

где Pвос – вероятность своевременного восстановления требуемый действия,
связанные с управлением автомобилем и курсанта;
Pт – вероятность работы транспортного средства в течение учебного
времени.
− система третьего уровня надежности комплекса К-А характеризуется
явно выраженной дискретностью решением операторских задач (управление
автомобилем в режиме реального времени) и определяется выражением (8).

КА3 = г т оп св + (1 − т г ) вос оп св + (1 − оп ) т и(8)

где Kг – коэффициент эксплуатационных характеристик транспортного средства;
Рвос – вероятность восстановления эксплуатационных характеристик
транспортного средства.
Анализ этапов формирования деятельности курсанта позволили сделать
следующие выводы:
1. Действия курсанта включает набор ориентировочных и контрольных
операций, а также выполнение трудовых операций связанных с управлением
транспортным средством и характеризуются действиями, организация, которых
обеспечивают безошибочность.
2. Характеристика деятельности кандидата в водители определяются
уровнем восприятия информации, анализом, принятием решения, реализацией
решения, контролем выполняемых действий, которые формируются на этапе
профессиональной подготовки.
3. Определены различия этапов формирования деятельности,
проявляющиеся в содержании ориентировочных контрольных операций.
Содержание рабочей операции неизменно и соответствует нормативному
алгоритму деятельности.
4. В период освоения нового вида деятельности курсанта отличается от
нормативного алгоритма и является вариативной частью.
В третьей главе отражены требования, предъявляемые к системе
профессиональной подготовки водительских кадров. Представленный в работе
метод программированного обучения позволяет управлять процессом усвоения
теоретических и практических разделов программы подготовки, который
характеризуется рациональным распределением изучаемого материала, включая
контрольные задания, осуществлять контроль качества подготовки.
Для выбора оптимального ресурса образовательной программы в учебном
центре предложена модель процесса подготовки (9):

N = {К, P, V},(9)

где N – показатель выбора оптимального ресурса образовательной программы;
К – категории кандидатов в водителей ТС (А, А1, В, В1, С, С1…);
Р – объем знаний, умений, навыков, необходимых для водителей
соответствующей категории (профессиональных компетенций);
V – показатель значимости профессиональных компетенций водителей
соответствующей категории.
Разработанная методика «Оценка уровня профессиональной готовности»
курсантов предназначена для контроля сформированности знаний, умений,
навыков операторской деятельности и представляет собой числовые значения
Х1,Х2,…Хn, выражающие оцениваемые показатели готовности, и коэффициенты
а1,а2,…аn, определяющие значимость параметров и выражается (10).

= 1 1 2 2 … ,(10)

где Y– показатель уровня готовности;
n– общий объем изучаемых элементов.
Значения коэффициентов а1,а2,…аn=1, т.к. все модули программы
равнозначны между собой. Для каждого параметра Х1…n составляют
таксономические таблицы (таблица 2) с определенным уровнем компетенций с
присвоением баллов для каждого уровня.

Таблица 2− Уровни освоения компетенции Х1…n
Уровень подготовки курсантаЗнания, умения, навыкибалл Х1…n
1Знает…n блока1–2
2Знает…n+ уровень блока3–4
3Знает…n+ уровень блока5–6
4Знает…n+ уровень блока7–8
5Знает…n+ уровень блока9–10
Примечание: n − уровень знаний, умений и навыков, сформированных для
каждого блока

Уровень сформированности компетенции определяется за счет выполнения
контрольных заданий, в соответствии с коэффициентом успешности (11).

= ,(11)
общ
гдеKk – выполненные контрольные задания;
Kобщ – общий показатель заданий.
При решении контрольных задач коэффициент успешности К<0,7 низкий уровень; 0,81≥К≥0,7 средний уровень (допущены ошибки); К≥0,82 высокий уровень готовности. Усовершенствованный процесс подготовки кандидатов в водители представлен на схеме (рисунок 3). Рисунок 3 – Схема усовершенствованного процесса подготовки кандидатов в водители Выполненное исследование с использованием системного подхода позволяет определить на этапе входного контроля профессиональные качества курсантов (рисунки 4 и 5) путем тестирования на аппаратно-программном комплексе. Рисунок 4 − Аппаратно-программныйРисунок 5 − Макет диаграммы комплекс тестированияпрофессиональных качеств психофизиологических качествкурсантов. водителя УПДК-МК Ранжирование курсантов осуществляется, с учетом индивидуально личностных качеств: Х1-внимание, Х2-восприятие, Х3-память, Х4-умение к прогнозированию, Х5-эмоциональная устойчивость, Х6-самообладание, Х7- реакция, Xn представленной в блок-схеме проверки профессиональной готовности кандидатов в водители (рисунок 6). Рисунок 6 − Блок-схема проверки готовности курсантов к допуску управлению транспортным средством на первоначальном этапе подготовки По результатам проведенной диагностики осуществляется подбор групп с учетом рейтинговой оценки критерия профессиональной пригодности курсанта. Первичный профессиональный отбор являются основой, формирования индивидуальной траектории обучения управлению транспортным средством. Обосновано, что надежный способ повысить уровень подготовки состоит в применении тренажерных комплексов оказывающих влияние на формирование профессиональных качеств. Выполненное исследование с использованием цифровых тренажерных комплексов позволяет осуществлять контроль выполнения курсантами учебных упражнений, связанных с ознакомлением с психофизиологическими основами труда водителя и определения основных функций организма. Разработанная электронная программа ЭВМ упражнений по теме «Психофизиологические основы деятельности операторов транспортных средств» модуля «Основы безопасности движения», позволяет сформировать «Профессионально важные качества» необходимые для будущей трудовой деятельности (рисунок 7). Рисунок 7 − Фрагменты обучающих цифровых тренажерных комплексов Результаты выполненного исследования определяют динамику изменения профессиональных качеств, которые формируются в процессе подготовки в учебном центре (рисунки 8 и 9). Рисунок 8 − Динамика измененияРисунок 9−Динамика изменения профессиональных качеств (тренажернаяпрофессиональных качеств (традиционный подготовка)метод подготовки) В настоящее время наибольшую сложность в восприятии дорожной ситуации наблюдается у курсантов на практическом этапе подготовке. В основу модели экспериментального обучения вождению в условиях закрытой учебной площадки, легли разработанные маршрутные карты (таблица 3). Таблица 3 – Модель маршрутной карты экспериментального обучения выполнения учебных упражнений автодромной подготовки Маршрутная карта экспериментального обучения Объектвзаимодействия: автомобиль-среда движения. Выполняемые действия: оценка положения и движения автомобиля надороге,корректировка выполняемых действий с помощью рулевого колеса. Задание: обучение выдерживанию заданного направления движения автомобиляспомощью вспомогательных ориентиров. Последовательность выполняемых действий. При управлении автомобилем курсантом установлена зависимость выполняемых действий от загрузки внимания в момент выполнения упражнений, когда внимание сосредоточенно на большом числе объектов допускаются ошибки. Для оптимизации восприятия дорожных ориентиров расположенных на учебной площадке используются технические средства визуального контроля представленных в виде камер расположенных на внешней части кузова транспортного средства (рисунок 10), позволяющие оценивать положение автомобиля в каждый момент времени. Рисунок 10 – Панорамная камера восприятия дорожной ситуации водителем Исследования показали, что курсанты прошедшие профессиональную подготовку по данной методике, затрачивают меньше времени при выполнении контрольных упражнений на автодроме по сравнению с контрольной группой, t>t0,05, и является статистически значимым показателем на уровне значимости
t0,05=1,984 (вероятность ошибки P<0,05) (таблица 4). Таблица 4 – Сравнительный показатель средних значений времени выполнения упражнений по t-критерию Стьюдента Выполняемые упражненияКонтрольная группа nk=100Экспериментальная группа nэ=109 SDmr SDmrt-критерий Стьюдента Эстакада29,665,390,5327,205,530,543,247 Поворот на 90градусов22,614,270,4220,463,910,373,764 Разворот в ограниченном59,495,740,5755,785,900,564,589 пространстве Змейка20,784,140,4118,513,600,344,196 Заезд в гараж задним ходом107,859,540,95103,739,300,893,150 Параллельная парковка84,025,490,5480,515,160,494,744 Основу усовершенствованной методики проведения практических занятий с курсантами и определения безопасного маршрута обучения был принят метод навигационного мониторинга. Сущность метода определения навигационных параметров транспортных потоков посредством спутникового наблюдения улично-дорожной сети в получении данных, которые позволяют определить плотность транспортного потока, и составления оптимальных маршрутов движения при выполнении комплекса упражнений для дорог с малой, средней и большой интенсивностью движения (рисунок 11). Рисунок 11 – Модель выбора учебных маршрутов подготовки курсантов Показателем подготовленности курсантов является взаимодействие с другими участниками движения. Критерием оценки выступает контроль безошибочности соблюдения требований ПДД. В четвертой главе произведена оценка адекватности разработанных моделей и алгоритмов по результатам проведенных экспериментов. В соответствии с выбранными методами подготовки обучение проходили 209 человек из них 109 человек экспериментальная группа (ЭГ) обучались по предлагаемым методам с учетом применения диагностики профессиональных качеств, 100 человек контрольная группа (КГ) обучались по традиционной форме. По результатам были сформированы группы с низким, средним и высоким показателем готовности к профессиональной деятельности. В экспериментальной группе обучение осуществлялось с использованием цифровых тренажерных комплексов и отработки профессиональных навыков, связанных с управлением автомобилем по предлагаемым методам подготовки (рисунок 12). Итогом обучения в учебном центре является сдача внутреннего экзамена и получение возможности сдавать экзамен в ГИБДД. В данной работе, оценка сдачи экзамена прогнозируется, как критерий качества подготовки водителей ТС. Все выше изложенное легло в основу предлагаемых изменений программы профессиональной подготовки кандидатов в водители в раздел теоретического и практического обучения. Показатель сдавших 100% экзамен % 80% 60% КГ 40% ЭГ 20% 0% НизкийСреднийВысокий Критерий показателя профессиональной готовности Рисунок12 – Показатель результативности сдачи экзамена с первого раза На графике видно группа с низким показателем готовности после обучения по предлагаемым методикам сдали экзамен на право управления транспортным средством с первого раза 58%, контрольные группы, обучавшиеся по традиционной форме подготовки всего 10%. Исследования показали, что количество допущенных ошибок (рисунок 13) курсантами прошедших профессиональную подготовку по данным методикам ниже на 30%, по сравнению с контрольной группой, t>t0,05, и является
статистически значимым показателем на уровне значимости t0,05=1,984
(вероятность ошибки P<0,05) (таблица 6). Таблица 6 – Сравнительный показатель допущенных ошибок сдачи экзамена по t-критерию Стьюдента Общее количествоКонтрольная группаnk=100Экспериментальная группа nэ=109 SDmr SDmrt-критерий Стьюдента Допущенные ошибки3,711,7250,1722,8801,495 0,1433,698 Рисунок13 – Диаграмма допущенных ошибок контрольной (КГ) и экспериментальной группы (ЭГ) В результате проделанной работы существенно улучшилось степень усвоения материала, улучшились практические навыки, связанные с управлением транспортным средством, появилась возможность оценивать степень готовности к самостоятельной работе, что оказывает положительный эффект в области безопасности дорожного движения. ЗАКЛЮЧЕНИЕ В диссертационной работе на основании выполненных исследований изложены новые научно обоснованные технические и технологические решения, связанные с разработкой комплекса мероприятий, направленных на повышение безопасности дорожного движения, путем усовершенствования методов подготовки кандидатов в водители, внедрение которых вносит значительный вклад в эксплуатацию автомобильного транспорта и развитие страны в целом. На основе проведенных исследований разработан комплекс мероприятий, направленных на повышение безопасности дорожного движения, путем усовершенствования методов подготовки кандидатов в водители, позволивший сделать следующие выводы: 1. Отмечено, что надежность начинающих водителей в первые три года самостоятельной работы в три раза ниже, чем надежность опытных водителей. Следствием этого является необходимость совершенствования подготовки водительских кадров. Для этого усовершенствованы технологические приемы и технические средства обучения, включающие методику упражнений по формированию навыков профессиональной деятельности кандидата в водители на этапе теоретической подготовки и изменения конструкции учебного автомобиля по восприятию дорожной информации на этапе практической подготовки. 2. Формирование учебных групп до начала обучения с учетом индивидуальныхособенностейличности,используярезультаты психофизиологического обследования (отбора), позволило выявить кандидатов в водители, порядка 70 %, которым для получения первоначальных навыков управления ТС, необходима тренажерная подготовка. 3. Блок-схема алгоритма проверки профессиональной подготовки кандидатов в водители показывает, что необходимый уровень информации для безопасного управления транспортным средством может быть достигнута путем применениятренажерногокомплексасучетоминдивидуальных психофизиологических характеристик обучающихся. 4. Разработанная методика проведения занятий по практическому вождению позволяет учесть разный уровень подготовленности обучаемых и организовать занятия индивидуально с учетом индивидуального подхода, используя при этом систему тренажерной подготовки, возрастающей сложности. Это способствует более быстрому формированию устойчивых первоначальных навыков управления. 5. Оценка эффективности использования предлагаемых методик обучения курсантов, позволило увеличить на 30% количество сдавших экзамен с первого раза по сравнению с контрольной группой. Перспективы дальнейшего развития темы: полученные результаты исследования могут служить основой для совершенствования системы профессиональной подготовки кандидатов в водители. Для повышения безопасностидорожногодвижениярекомендуетсяиспользовать психофизиологические адаптивные компьютерно-обучающие программные тренажеры и цифровые технологии.