НОВОСТИ    БИБЛИОТЕКА    ССЫЛКИ    О САЙТЕ




предыдущая главасодержаниеследующая глава

3. Экспериментально-психологическая оптимизация кабины локомотива

Приборные шкалы локомотива. В данном разделе излагаются результаты цикла экспериментальных исследований по оценке некоторых принципов организации информационных каналов в кабине машиниста локомотива [47, 48, 63].

Условия, определяющие скорость и точность оперативного восприятия приборной информации, рассматриваются рядом авторов [9, 29, 30, 50, 90, 105, 106, 116, 117, 126, 127].

Одним из основных, используемых инженерной психологией путей достижения быстрого и точного приема зрительной информации является конструирование лицевых частей приборов с учетом психофизиологических особенностей человека, играющих роль в процессе восприятия. При этом некоторые требования к конструкции приборов вытекают из особенностей контролируемых параметров, их значения в работе всей системы и т. д., т. е. выступают как заранее заданные требования. В описываемом эксперименте прибор должен был давать точную количественную информацию о параметpax, уровень которых монотонно менялся в значительных пределах. Поэтому испытывался прибор с цифровой шкалой и стрелкой.

Однако в ряде случаев полезной и нужной для оператора информацией является не только отдельное конкретное значение какого-то регулируемого параметра, но и данные о тенденции его изменения [15, 24, 28, 90, 106]. Поскольку это положение справедливо для работы машиниста, то был сделан выбор в пользу приборов с неподвижной шкалой и перемещающейся по ней стрелкой. Такой выбор основывался на предположении, что перемещение стрелки, соответствующее изменению какого-то показателя, создает более благоприятные условия для восприятия динамики процесса, чем подвижная шкала в сочетании с неподвижной стрелкой, т. е. при постоянной пространственной точке считывания показателей. Кроме того, для приема информации от прибора с неподвижной стрелкой требуется обязательное точное прочтение цифры, что противоречит условию максимальной скорости восприятия показаний прибора.

Итак, отмеченные особенности работы машиниста определили предварительный выбор в пользу прибора с неподвижной цифровой шкалой и с подвижной стрелкой.

Дальнейшее определение типа лицевой части приборов исходило из того, чтобы прибор не требовал от человека обязательного отчетливого прочтения цифры, а способствовал бы в первую очередь отчетливому восприятию положения стрелки на циферблате прибора. Понятно, что при восприятии лишь положения стрелки необходимо, чтобы машинист отлично знал расположение цифр на шкале, чтобы "пространственно-цифровая" структура шкалы была ему возможно лучше знакома. В этом случае восприятие положения стрелки практически уже содержит и нужную количественную информацию о контролируемом параметре, так как происходит моментальное, иногда даже неосознаваемое перекодирование образа стрелки на циферблате в цифровое значение соответствующего показателя.

Таким образом, конструкция шкалы прибора должна способствовать отчетливому восприятию положения стрелки в рамках "пространственно-цифровой" структуры циферблата, а последняя должна быть хорошо известна или достаточно проста для создания ее зрительного пространственного образа.

Цель эксперимента заключалась в том, чтобы оценить практическую значимость некоторых общих принципов конструирования приборных шкал. Естественно, что сделать это можно было лишь на примере нескольких конкретных шкал, отвечающих изложенным выше требованиям. Для сравнительной оценки эффективности экспериментальных шкал относительно уже имеющихся они создавались как новые варианты определенных, ныне существующих на пульте машиниста приборов. В качестве "старых" были взяты используемые на пультах машинистов шкалы с десятью и шестнадцатью основными делениями (рис. 15, а, б).

15. Варианты шкал: а, б - старая форма индикации (шкалы № 1 и № 2), в, г, д - новая форма индикации (шкалы № 3, 4 и 5)
15. Варианты шкал: а, б - старая форма индикации (шкалы № 1 и № 2), в, г, д - новая форма индикации (шкалы № 3, 4 и 5)

Для "новой" шкалы с десятью делениями было использовано расположение цифр, существующее на часовой шкале, так как она является, пожалуй, самой "заученной" из всех шкал, имеющих значительное число делений. Зона между 10 и нулем выделена из шкалы и четко разделяет начальную и конечную точки отсчета. Чтобы облегчить восприятие положения стрелки, циферблат был разделен линиями на четверти (рис. 15, в).

При построении шкалы с шестнадцатью делениями часовой циферблат, естественно, нельзя было использовать, так как он не может вместить 16 делений.

Предложенная "новая" шкала представляет окружность, описанную вокруг пятиугольника. Четыре пятых (288°) окружности составляли рабочую часть шкалы, а одна пятая (нижняя часть) была "нерабочей". Соответствующий ей сектор (72°) использовался лишь как зона, отделяющая начальную и конечную точки отсчета. Цифровые значения располагались на циферблате в точках касания углов пятиугольника с окружностью и на окружности в середине дуг, стягиваемых "рабочими" сторонами пятиугольника (рис. 15, г).

Благодаря пересечению стрелки с одной из сторон пятиугольника ее пространственное положение при мгновенном восприятии легко локализовалось относительно цифровой шкалы. Восприятие же величины угла пересечения позволяло осуществлять такую локализацию достаточно точно.

Кроме того, была испытана еще одна Шкала, которая, Не давая точной количественной информации, должна была осведомлять лишь о том, находится ли контролируемый показатель в пределах допустимой нормы. Для этого был использован бесцифровой стрелочный индикатор с рабочим сектором 35° (рис. 15, д). Именно в эту зону (35°) на некоторых применяющихся индикаторах входят допустимые "нормальные" значения контролируемого параметра. Нахождение стрелки в пределах сектора свидетельствует о нормальном режиме работы, выход стрелки влево или вправо за границы сектора информирует о выходе параметра за допустимые пределы.

Бесцифровой индикатор испытывался с целью определения возможного его преимущества в сравнении с цифровыми шкалами. Ведь прием информации от цифровой шкалы связан с потенциально высокой степенью неопределенности событий, т. е. с большим числом конкретных значений параметра, в то время как работа с "секторным" индикатором сводится к простому альтернативному выбору (по типу "да" - "нет").

Были проведены три серии экспериментов: две - основные и одна - проверочная.

В двух первых сериях участвовало по две группы одних и тех же испытуемых: первую группу составляли 14 машинистов с профессиональным стажем от 4 до 23 лет. Вторая группа состояла из 14 человек, не знакомых с водительскими профессиями.

Основную группу испытуемых составляли достаточно опытные машинисты, обладающие хорошо сложившейся структурой профессиональных навыков, в том числе, конечно, и навыков, связанных с получением приборной осведомительной информации. Привлечение же к эксперименту испытуемых, не знакомых с вождением локомотивов, позволило выйти за рамки конкретно-профессионального критерия оценки принципов, использованных при построении шкал. При этом учитывалась возможность получения в этих группах не совпадающих между собой данных.

Испытуемыми третьей серии были машинисты: 24 человека со стажем работы от 5 до 23 лет. Из них 10 человек приняли участие в проверке результатов первой серии, а 14 остальных работали в опытах, проверяющих данные второй серии. В этой серии работали машинисты, не участвовавшие в первых двух.

Все серии проводились с помощью проекционного тахистоскопа при освещенности экспозиционного поля в 100 лк. Данные исследований А. Черчилля [107] достаточно четко показали, что чтение шкал при их проекции на экран хорошо согласуется с результатами чтения приборной информации в реальных условиях производственного труда.

По сигналу "внимание" испытуемый фиксировал взгляд на точке, соответствующей центру экспозиционного экрана. Он должен был максимально точно считывать цифровые показания предъявляемых ему индикаторов и записывать их на специальном бланке.

В первой серии испытывалась эффективность отобранных для эксперимента шкал при их одиночном предъявлении. В ходе эксперимента последовательно экспонировались все пять шкал. Каждая из них предъявлялась девять раз, причем в ходе этих предъявлений экспозиция сокращалась. Первые три предъявления осуществлялись с экспозицией в 1\5 сек, следующие три - с экспозицией в 1\10 сек, а три последних - при экспозиции в 1\25 сек. В каждом конкретном предъявлении данной шкалы положение стрелки менялось.

Во второй серии эффективность шкал испытывалась в условиях их группового предъявления. Экспонируемая группа состояла из расположенных квадратом четырех шкал: двух "старых" и двух "новых".

Данная серия позволяла оценить относительную эффективность "старых" и "новых" индикаторов в условиях их одновременного восприятия. При этом выявлялись преимущества отдельных шкал, так как дефицит времени восприятия практически лишал испытуемых возможности точного приема информации со всех четырех приборов. Кроме того, при одновременном предъявлении "старых" и "новых" шкал каждое их восприятие осуществлялось в условиях одного и того же уровня факторов, меняющихся в ходе эксперимента и определяющих результат отдельных актов восприятия (натренированность, утомление, напряженность, внимание и т. д.).

Экспонировалось два групповых сочетания шкал. Первое составляли лишь цифровые индикаторы (№1, 2, 3 и 4), второе сочетание состояло из трех цифровых (№ 1, 3, 4) и бесцифрового (№ 5) индикаторов. В последовательных предъявлениях расположение приборов в группе менялось по часовой стрелке, за счет чего в каждой группе получалось четыре варианта расположения.

На всех одновременно предъявляемых цифровых шкалах положение стрелок было различным. В опыте последовательно использовались экспозиции в 1\2, 1\5 и 1\10 сек*. Каждая из групп шкал (в четырех вариантах расположения) предъявлялась последовательно при всех трех экспозициях в порядке сокращения последних. Таким образом, каждому испытуемому давалось 24 групповых предъявления (2 группы х 4 варианта х 3 разных времени экспозиции). Задача испытуемого состояла в том чтобы точно считать показания с максимально возможного числа шкал и записать их на бланке.

* (Увеличение числа объектов восприятия до четырех потребовало удлинения экспозиций в сравнении с предъявлениями единичных шкал.)

Третья серия была направлена на проверку результатов, полученных в первых двух сериях в группе испытуемых машинистов Известно, что реально существующие преимущества одних шкал перед другими особенно отчетливо сказываются на результатах считывания, когда испытуемый находится в состоянии утомления.

Поэтому был проведен эксперимент, предусматривающий специальное утомление испытуемых.

При условиях, аналогичных условиям первой и второй серий единичное и групповое предъявление шкал осуществлялось после проделанной испытуемым работы, которая играла роль утомляющей деятельности. Она состояла в том, что испытуемый в течение 3 ч без перерыва должен был по специальной инструкции подсчитывать определенные знаки на ленте, движущейся с постоянной скоростью.

Эта деятельность требовала от испытуемого неослабного внимания и постоянной готовности к определенным действиям. Исходя из этих условий можно было предположить, что развивающееся в ходе эксперимента утомление будет по своей специфике близко к профессиональному утомлению машинистов.

Для каждого испытуемого число предъявлений одиночных шкал после "утомления" (90) было вдвое большим, чем в первой серии (45).

Количество соответствующих групповых предъявлении шкал каждому испытуемому было в третьей серии также увеличено (36) по сравнению с их количеством во второй серии (24) в полутора раза. Во всем остальном условия экспериментов третьей серии оставались неизменными относительно первой и второй серий.

Поскольку во всех сериях считывание осуществлялось при постоянном дефиците времени, то основным показателем эффективности шкал служила степень точности приема предъявляемой информации. Показание испытуемого считалось ошибочным, если оно отличалось от фактического положения стрелки более чем на ±9°. Предварительная оценка эффективности каждого варианта приборов делалась на основе подсчета процентного количества правильных и ошибочных показаний. В дальнейшем значимость выявленных различий оценивалась на основании t-критерия Стьюдента. Естественно, что в первой серии каждая из "новых" шкал сравнивалась с соответствующей ей "старой" шкалой. "Новая" шкала с десятью делениями (см. рис. 15, в) сравнивалась со "старой" шкалой, имеющей 10 делений (№ 1). А "новая" шкала с шестнадцатью делениями (№ 4) сравнивалась с имеющей тоже 16 делений "старой" шкалой (№ 2).

16. Диаграммы первой серии экспериментов: а - основная группа; б - контрольная группа
16. Диаграммы первой серии экспериментов: а - основная группа; б - контрольная группа

При оценке цифровых шкал в условиях группового предъявления сравнивались суммарные показатели обеих "новых" с суммарными показателями обеих "старых" шкал. Что касается "секторной" шкалы (№ 5), то она во всех сериях сравнивалась с эффективностью всех остальных шкал.

В случаях одиночного предъявления шкал (серии первая и третья) сопоставление их эффективности основывалось на сравнении числа ошибок, допущенных при считывании данных от отдельных приборов. В случаях группового предъявления шкал (серия вторая и третья) такой путь их оценки был нецелесообразным, так как в условиях кратковременного предъявления группы шкал понятие "ошибки" перестало быть однозначным. Испытуемый мог вообще не успеть воспринять данной шкалы и потому отказаться давать связанные с нею показания или ошибался при считывании данных, т. е. совершал ошибку, аналогичную тем, которые встречались в первой серии. Поэтому при анализе соответствующих данных из второй серии оценка эффективности шкал основывалась на сравнении количества правильных считываний.

Поскольку для испытуемых обеих групп наиболее "удобным" оказались одни и те же шкалы, то приведенные ниже таблицы составлялись на основе данных, средних для всех испытуемых.

Результаты экспериментов первой серии приведены на рис. 16 и в табл. 8.

Как видно из табл. 8, новые варианты шкал в условиях одиночного предъявления отдельных приборов оказались эффективнее их исходных вариантов. Оценка этих различий по t-критерию во всех случаях сравнения "старых" и "новых" шкал свидетельствует о достаточно высоком уровне значимости зарегистрированных различий. Иная картина имеет место при сопоставлении секторной шкалы (№ 5) с новыми цифровыми шкалами (№ 3, 4). Здесь значимых различий нет.

Таким образом, в условиях, когда время восприятия ограничено, а задача восприятия сводится лишь к считыванию показаний с одиночной шкалы и не включает в себя компонент поиска, выбора нужного прибора, реализуется преимущество шкал, обеспечивающих воссоздание количественных показателей на основе восприятия положения стрелки.

Преимущество "новых" вариантов шкал проявилось и в эксперименте второй серии (рис. 17).

Новые варианты цифровых шкал оказались более предпочтительными в условиях, когда в течение строго ограниченного времени требуется снять показания с возможно большего числа приборов.

Тот факт, что взаимное расположение отдельных шкал в пределах зрительного поля постоянно менялось, позволяет исключить предположение об обусловленности полученных различий фактором пространственного положения отдельных шкал на экспозиционном поле. Отмеченные различия получены при достаточно высоком уровне значимости.

Таблица 8
Таблица 8

Таблица 9
Таблица 9

Эффективность шкал в условиях их группового предъявления показана в табл. 9. Сравнение осуществлялось на основе правильных считываний.

Испытание во второй серии "секторной" шкалы (№ 5) обнаружило ее значительные преимущества перед старым вариантом цифровой шкалы с десятью делениями (№ 1) и новым вариантом шкалы с шестнадцатью делениями (№4). Что касается сравнения между секторной шкалой и новым вариантом шкалы с десятью делениями (№ 3), то проявившиеся в первой серии преимущества секторной шкалы в условиях второй серии значительно снизились.

17. Диаграммы второй серии экспериментов: а - основная группа при групповом предъявлении; б - контрольная группа
17. Диаграммы второй серии экспериментов: а - основная группа при групповом предъявлении; б - контрольная группа

Результаты третьей серии (табл. 10) играют по отношению к данным первой и второй серий роль контрольных. Напомним, что испытуемые считывали показания с одиночных и с объединенных в группу шкал после предварительной трехчасовой работы. Результатом такого предварительного утомления испытуемых явилось снижение преимущества "новых" шкал при одиночных предъявлениях и, наоборот, рост относительной (в сравнении с исходными вариантами шкал) эффективности при групповом предъявлении приборов.

Более детальный анализ при групповом восприятии индикаторов показал неодинаковую информативность в зависимости от места расположения каждого прибора в квадрате.

Интересно отметить, что восприятие сигналов в левой верхней части поля зрения количественно характеризуется большей эффективностью. Это преимущество достоверно установлено.

Обобщая полученные данные, можно сказать, что испытанные новые варианты шкал оказались в условиях проведенного эксперимента эффективнее соответствующих им исходных вариантов. Ни в одной из серий результаты считывания показаний с "новых" шкал не были ниже результатов, полученных при использовании старых вариантов приборов. В большинстве же случаев предложенные "новые" шкалы оказались эффективнее "старых", причем во многих случаях их преимущество проявилось с высокой степенью достоверности.

Таблица 10
Таблица 10

Если при этом учесть, что группы испытуемых, участвовавших в экспериментах, были невелики и что в опытах с отдельными испытуемыми число проб было также относительно небольшим, то можно считать, что различия в эффективности "старых" и "новых" шкал проявилось достаточно отчетливо.

Следовательно, принципы, использованные при построении новых вариантов шкал, являются действительно значимыми и заслуживающими внимания при конструировании приборов, предназначенных для максимально быстрого считывания данных.

Кодирование органов управления. Известно, что современные отечественные модели локомотивов оборудованы пультами управления, на которых многие органы управления выполнены в форме кнопок или переключателей, расположенных в непосредственной близости друг от друга и имеющих одинаковый внешний вид.

Ориентировка на пространственное расположение того или иного органа управления в ряду ему подобных - недостаточная гарантия от ошибок. И машинист, особенно малостажированный, либо переходящий на локомотив другого типа, нередко ориентируется на надписи. В случаях, когда имеется достаточно времени для считывания этих надписей, словесное обозначение функций органов управления можно считать удовлетворительным. Однако, машинист отнюдь не всегда располагает такой возможностью. При вождении поездов на высоких скоростях время от времени возникают ситуации, когда необходимо осуществить срочное управляющее воздействие на определенный орган управления. В подобных случаях машинист вынужден ориентироваться на положение нужной кнопки или переключателя среди других, схватывая при этом лишь общий рисунок, образ надписи.

Поскольку обстановка, требующая экстренных действий, часто связана с возможностью возникновения аварийной ситуации, то управляющее действие осуществляется на фоне высокого нервнопсихического напряжения. Это в свою очередь повышает вероятность ошибочного действия.

Такие моменты присущи в той или иной форме не только профессии машиниста. Имеется ряд исследований по вопросам эффективности кодирования визуальной информации при решении различных оперативных задач [9, 24, 32, 35, 80, 84, 110, 115, 123, 129]. Излагаемые в настоящей книге положения являются результатом непосредственного изучения деятельности машинистов с целью оптимизации пульта управления локомотива.

Качественные и количественные характеристики управляемых объектов обычно кодируются цветом, цифрами, буквами, простыми геометрическими фигурами, мнемознаками и т. п. Однако, в условиях острого дефицита времени, затрудняющего отчетливое считывание надписей, представлялось, что более эффективным средством при управлении могут явиться специальные мнемознаки. Для научного обоснования этой гипотезы необходимо было осуществить выбор соответствующих мнемознаков и сравнительную оценку их эффективности относительно используемых в практике словесных обозначений.

Для эксперимента были взяты шесть надписей из числа имеющихся на пульте управления локомотива: "свисток", "электроплитка", "двигатель", "компрессор", "пантограф", "тифон". Как уже говорилось, эти надписи играют роль опознавательных знаков, сигнализирующих функциональное назначение органов управления.

В качестве сигналов, альтернативных этим словесным обозначениям, были использованы соответствующие им по смыслу мнемознаки-рисунки. Рисунки в наглядной форме изображали те же технические узлы, агрегаты, подсистемы локомотива, что и словесные надписи. Образцы использованных в эксперименте словесных обозначений и соответствующих им мнемознаков приведены на рис. 18. Каждая из пар "слово-рисунок" имела кодовое цифровое обозначение от 1 до 6.

Участвующие в опытах испытуемые работали на специально сконструированном пульте, на котором в качестве органов управления были расположены 6 кнопок, одинаковых по величине и цвету. Над кнопками имелись рамки, в которые в зависимости от цели эксперимента помещались карточки со словесными, cимволическими или цифровыми обозначениями. Экспериментальная установка позволяла фиксировать время реакции испытуемого (выбор нужного органа управления) на предъявляемые с помощью проекционного тахистоскопа объекты. Сигналом к определенному действию служила подача на экран тест-объекта, в ответ на предъявление которого испытуемый должен был максимально быстро декодировать воспринятый сигнал и отреагировать нажимом на кнопку, соответствующую данному значению.

Были проведены три серии экспериментов.

В первый и второй сериях при одиночных предъявлениях время экспозиции составляло 1\25 сек, а в третьей серии при групповом предъявлении - 1\10 сек. Освещенность объектов во всех опытах равнялась 100 лк. В качестве испытуемых в экспериментах участвовала группа машинистов локомотивов из 30 человек со стажем работы от 5 до 25 лет и контрольная группа из 11 человек, не знакомых с водительскими профессиями. Прежде чем приступить к работе в отдельных сериях, все испытуемые заучивали кодовые цифры, обозначающие отдельные пары "слово-рисунок". Во всех сериях основным экспериментам предшествовали тренировочные опыты, в которых испытуемые твердо усваивали инструкцию и получали необходимые навыки работы на экспериментальном пульте.

Цель первой серии заключалась в том, чтобы сравнить эффективность выбора нужных органов управления, имеющих словесные либо наглядные обозначения при заданном направлении поиска. Это соответствует тем типичным случаям профессиональной деятельности, когда машинист, восприняв какое-то событие (будь то дорожный сигнал или показание прибора), осуществляет поиск необходимого органа управления. В экспериментах первой серии направление поиска задавалось тахистоскопическим предъявлением цифрового знака. Испытуемый при созданном дефиците времени должен был опознать его значение и перекодировать ответ в действие. В одной половине эксперимента (60 предъявлений цифр) кнопки имели словесные обозначения, в другой половине опыта использовались наглядные обозначения кнопок - мнемознаки. Часть, испытуемых сначала работала со словесными обозначениями, а затем с наглядными, другие наоборот: переходили от наглядных изображений к словесным. Через каждые 10 замеров последовательность карточек над кнопками менялась. Показателями эффективности поиска служило время, затраченное на нахождение заданной кнопки и количество совершенных при этом ошибок.

Результаты первой серии показали, что в условиях заданного поиска наглядные мнемознаки обладают существенным преимуществом перед словесными обозначениями. Время поиска при мнемознаках оказалось более коротким в обеих экспериментальных группах. Проведенная методом парных сравнений оценка различий во времени поиска показала их высокую статистическую значимость (р<0,01).

18. Образцы словесных обозначений и мнемознаков
18. Образцы словесных обозначений и мнемознаков

Что касается точности поиска, то она также оказалась более высокой при использовании мнемознаков. Если при мнемознаках испытуемые делали 1,7% ошибок от общего числа поисковых действий, то количество ошибочных действий при словесных обозначениях составляло 3,7%.

Во второй серии опытов сравнивались время и точность перекодирования словесных и наглядных обозначений. Подобные операции входят составным компонентом в действия выбора нужного органа управления.

В экспериментах второй серии испытуемому тахистоскопически предъявлялись в случайном порядке все словесные и наглядные обозначения вперемежку. Всего каждому испытуемому предъявлялось 60 словесных и 60 наглядных обозначений. В ответ на предъявление любого обозначения испытуемый должен был нажать на кнопку, обозначенную цифрой, которая по условному коду соответствовала значению предъявленного сигнала. Цифровое обозначение кнопок в данной серии оставалось постоянным.

Результаты второй серии эксперимента подтвердили данные, полученные в первой серии, показав преимущество наглядных обозначений.

Различие в скорости перекодирования обозначений оказалось статистически значимым (р<0,05). Точность работы также была различной. В случае словесных обозначений число ошибок составило в среднем 1,14%, а при наглядных обозначениях - 0,67%. Аналогичная закономерность наблюдается в контрольной группе испытуемых.

Третья серия была направлена на сравнительную оценку словесных и наглядных обозначений в плане их перцептивных качеств, определяющих их "броскость", при симультанном (одномоментном) восприятии. В ходе эксперимента при экспозиции 0,10 сек испытуемому предъявлялись группы, составленные из четырех случайно выбранных обозначений. Среди них могли быть как словесные обозначения, так и мнемознаки, расположенные в одном квадрате.

Состав групп и расположение в них отдельных обозначений варьировались в случайном порядке исходя из равновероятного предъявления каждого. Всем испытуемым предъявлялось по 24 таких групповых сочетания. После каждой экспозиции обозначений испытуемый на специальном бланке воспроизводил те из них, которые успел воспринять. Поскольку время предъявления было недостаточным для последовательного, отчетливого восприятия отдельных обозначений, то испытуемые обычно воспроизводили лишь часть предъявляемой группы. Отказ от воспроизведения или неверные воспроизведения считались ошибками.

Таким образом, в третьей серии основным показателем эффективности обозначений служили ошибки воспроизведения. Результаты данной серии показывают, что наглядные обозначения (мнемознаки) воспринимаются надежней, чем идентичные по смыслу словесные обозначения.

Число ошибок, совершаемых в условиях дефицита времени, при восприятии наглядных обозначений статистически достоверно отличается от числа ошибок при восприятии словесных обозначений (p<0,01). Если принять за 100% общее число ошибок, совершенных в третьей серии, то из их числа на долю словесных обозначений приходится 67% в группе машинистов и 64% - в контрольной группе, т. е. в среднем около 2/3 общего числа ошибок. Результаты всех трех серий экспериментов проведены в табл. 11.

Таблица 11
Таблица 11

С точки зрения субъективной оценки сравнительных достоинств обеих систем индикации все испытуемые машинисты в конце работы оценивали систему мнемознаков как более удобную и эффективную (рис. 19).

Таким образом, анализ результатов исследования показал, что на уровне высокой степени тренированности испытуемого в условиях стабилизировавшегося времени реакции время выбора двух видов сигналов и количество совершенных при этом ошибок оказались различными. Эксперимент, моделирующий некоторые существенные компоненты профессиональной деятельности машинистов локомотивов, показал явное преимущество мнемознаков перед словесными обозначениями. Это преимущество проявляется как в скорости, так и в точности выполнения рабочих операций и является значимым как для профессиональных машинистов, так и для лиц, не имеющих каких-либо водительских навыков. Следовательно, переход от словесных обозначений к мнемознакам целесообразен не только при обучении, но не противоречит и уже сложившимся навыкам работы со словесными обозначениями. Есть основания считать, что при значительном числе внешне сходных органов управления (кнопки, переключатели и т. д.), расположенных на пульте в непосредственной близости друг от друга, использование для обозначения отдельных органов управления наглядных мнемонических знаков может способствовать повышению надежности работы машиниста.

На основании анализа результатов проведенных экспериментов предлагается разработать "алфавит" мнемознаков для обозначения органов управления на основе принципа зависимого соответствия, т. е. отображая в мнемознаке существенно важную черту образа или действия данного органа управления.

Сравнительная оценка эффективности словесных и наглядных обозначений в условиях естественного дневного освещения показала значительное преимущество последних. Однако, в силу ряда причин наиболее тяжелыми являются ночные часы работы.

В водительских профессиях, требующих высокого и устойчивого уровня внимания, ночная работа предъявляет особые требования. Одна из специфических трудностей, возникающих при работе в ночное время, состоит в периодической переадаптации (перестройке) зрительного анализатора в результате въезда на ярко освещенные станции и т. п. Такое периодическое появление в поле зрения машиниста слепящих источников света резко снижает контрастную чувствительность. Особенно отрицательно это сказывается на различительной чувствительности глаза при низких освещенностях рабочего места, когда даже сравнительно слабые источники света обладают слепящей яркостью.

19. Диаграммы процента ошибок при словесных обозначениях и мнемознаках: а - группа   из четырех однородных обозначений; б - группа из четырех  разнородных обозначений
19. Диаграммы процента ошибок при словесных обозначениях и мнемознаках: а - группа из четырех однородных обозначений; б - группа из четырех разнородных обозначений

Естественно, что для рекомендации мнемознаков в качестве обозначений органов управления необходимо было оценить их эффективность при работе, связанной с периодической переадаптацией глаза. В такой оценке и состояла первая и основная задача одного из исследований.

Другая часть этого же исследования была направлена на изыскание простейших, легко применимых практических средств, облегчающих поиск наиболее важных органов ввода командной информации. Такая задача продиктована тем, что органы управления на пульте машиниста локомотива имеют, как правило, одинаковый внешний вид, располагаясь при этом в непосредственной близости друг к другу. Последнее обстоятельство затрудняет осуществление надежного выбора нужного органа управления, в основе которого лежала бы ориентировка на его пространственное расположение.

Кодирование информации посредством геометрических символов или мнемознаков целесообразно совмещать с цветовым кодированием, используя для выделения дополнительных признаков объекта цветовой контраст. Цветом обозначаются либо сами знаки, либо фон, соответствующий данной группе.

Имеется ряд исследований по вопросам цветового кодирования на индикаторах [11, 20, 39, 79, 87, 88, 109, 118, 120, 125].

Эффективность кодирования такого рода определяется тем, что оно обеспечивает хорошее зрительное различение отдельных элементов среди других. Особый интерес представляют экспериментальные данные, показывающие, что цветовое кодирование является хорошим дополнительным средством повышения различимости как в задачах зрительного поиска, так и в скорости и точности декодирования. Вторая задача настоящего исследования заключалась в оценке эффективности совместного использования цветового и символического кодирования на пульте управления в кабине машиниста локомотива.

Сформулированные задачи решались в специальном экспериментальном исследовании, проведенном на группе машинистов. Всего в исследовании участвовало 29 человек со стажем работы от 5 до 25 лет. Экспериментальная установка и условия эксперимента были теми же, что и в предыдущем исследовании.

Опыты проводились в защищенной от дневного света кабине с общей освещенностью 1-2 лк, что соответствует обычной освещенности кабины локомотива при ночной работе. В одной из экспериментальных серий применялся засвет глаз испытуемого, который имитировал засвет глаз машиниста прожектором.

Первая серия состояла из двух циклов опытов.

В экспериментах первого цикла испытуемые осуществляли выбор нужного органа управления без предварительного засвета глаз. В этих опытах были получены данные, которые служили необходимым "фоном" по отношению к данным опытов второго цикла. Кроме того, результаты этих опытов давали возможность оценить эффективность словесных и символических обозначений в условиях искусственного освещения (ночные условия работы).

Во втором цикле опытов использовался специальный засвет глаз испытуемого, имитирующий действия яркого источника света в ночное время. Испытуемый фиксировал взгляд на экране, ожидая предъявления сигнала (слово или мнемознак), определяющего поиск, или иного органа управления. Предъявлению каждого такого сигнала предшествовала 1-секундная вспышка прожектора, укрепленного в верхней части экрана и направленного в глаза испытуемого. Сигнал на экране предъявлялся в момент выключения прожектора. Таким образом, испытуемый осуществлял восприятие слова или мнемознака на экране и дальнейший поиск такого же изображения на пульте управления после дезадаптации глаз, вызванной вспышкой прожектора.

Как при работе в нормальных условиях, так и при условиях засвета глаз с каждым из испытуемых проводилось по два цикла опытов. В одном из них испытуемый имел дело только со словесными обозначениями, а в другом - с мнемознаками.

Испытуемые были разделены на две группы, первая из которых (15 человек) вначале работала со словесными обозначениями, а вторая - наоборот, вначале работала с мнемознаками, а потом переходила к опытам со словами.

Среднегрупповые результаты, отражающие скорость и точность работы с мнемознаками и со словами в нормальных и усложненных условиях, приведены в табл. 12.

Статистическая оценка эффективности словесных и символических обозначений органов управления, проведенная на ЭВМ, показала значительное превосходство мнемознаков как при обычном искусственном освещении (фон), так и после засвета. Различия в скорости нахождения органов управления, обозначенных мнемознаками и словами, оказались достоверными (р<5%).

Таблица 12
Таблица 12

Число ошибочных действий как при словесных, так и при символических обозначениях было слишком незначительным для того, чтобы использовать при их сравнении специальные статистические приемы. Однако, во всех случаях применения мнемознаков число единичных ошибочных действий было меньшим, чем при использовании словесных обозначений.

Таким образом, данные первой серии опытов убеждают в том, что символические обозначения на пульте управления эффективнее соответствующих словесных обозначений не только в условиях дневного освещения, но и при ночной работе.

В экспериментах второй серии оценивалась эффективность использования цвета в качестве дополнительного средства, облегчающего поиск нужного органа управления. Как и в первой серии эксперименты проводились двумя циклами: опыты с мнемознаками и опыты со словесными обозначениями.

Испытуемые делились на две группы, из которых одна начинала свою работу с опытов первого цикла, а другая группа - с опытов второго цикла.

Испытуемый располагал на своем пульте шестью органами управления, обозначаемыми с помощью слов или символов. В опытах второй серии в дополнение к словесным (в одном цикле) или к символическим (в другом цикле) обозначениям два органа управления выделялись специальными панелями зеленого цвета.

Панель помещалась непосредственно под той или иной кнопкой, создавая для данного органа управления локальный цветовой фон, отличный от общего цветового фона пульта.

Для всех испытуемых панелями выделялись одни и те же кнопки ("пантограф", "тифон"), и эти цветовые обозначения оставались неизменными на протяжении всего опыта. Испытуемый должен был в случайной последовательности находить как кнопки, снабженные лишь одним из основных обозначений, так и кнопки, имеющие дополнительный цветовой фон.

Среднегрупповые данные, характеризующие эффективность использования цветовых панелей, приведены в табл. 13.

Из таблиц видно, что органы управления, снабженные цветовыми панелями, находились быстрее, чем кнопки без такого дополнительного обозначения. Цветовые панели оказались эффективным средством как при словесных, так и при символических обозначениях. В обоих случаях время поиска необходимого органа управления сокращалось.

Естественно, что цветовое кодирование следует применять лишь к отдельным, наиболее важным органам управления.

Полученный экспериментальный материал позволяет сделать вывод о том, что обозначение органов управления с помощью мнемознаков обеспечивает более быстрый и точный поиск, чем словесные обозначения; мнемознаки оказываются эффективней словесных обозначений и в специфических условиях ночной работы машиниста; ускорение процесса поиска наиболее важных органов управления может быть достигнуто за счет выделения на пульте с помощью дополнительного (к словесному или символическому обозначению) цветового кодирования.

Индикаторы смешанного типа. Одним из путей обеспечения надежности работы машиниста и снижения ее психической напряженности является оптимизация процессов приема полезной информации от индикационных устройств.

В настоящее время инженерно-психологический анализ позволяет не только выявлять нерациональные элементы в конструктивном решении пульта управления, но и рекомендовать более приемлемые варианты их исполнения. В этих целях приборы, с которых считываются точные количественные данные, рекомендуется располагать по возможности ближе к зоне центрального зрения [13, 52, 66].

Таблица 13
Таблица 13

Есть индикаторы и другого рода, которые, не давая точной количественной информации, сигнализируют лишь о двух состояниях контролируемого параметра системы - о норме или о выходе из нормальных допусков. Такие индикаторы не требуют постоянного контроля и занимать ими зону ясного видения нерационально.

Однако, часто встречаются индикаторы, которые нельзя отнести к одному из двух названных типов. Ими оборудуются системы с режимом работы, имеющим строго ограниченный диапазон допустимых состояний. Имеются такие и на современном локомотиве, например, скоростемер, индикаторы состояния системы смазки и охлаждения и др. В зависимости от ситуации машинист пользуется ими для получения точных данных или данных более глобальных, типа "да - нет". Такие индикаторы могут быть названы индикаторами смешанного типа. Считывание показаний с подобных приборов в различных ситуациях протекает различным образом. Машинист использует эти приборы для поддержания оптимального режима работы всего агрегата, а иногда лишь для контроля за сохранением режима в пределах, обеспечивающих безаварийность.

В тех случаях, когда требуется получить общую информацию о нахождении контролируемого параметра в пределах нормы, в какой-то мере происходит и точное количественное считывание данных. Такое считывание оказывается тем более точным, чем ближе показания прибора к граничным пределам "нормы".

На ряде локомотивов современных марок скоростемеры располагаются вне зоны ясного видения. Насколько целесообразно такое расположение? Функция скоростемера, как прибора точной количественной информации, требует его размещения ближе к зоне ясного видения. Однако подобное перемещение требует всестороннего тщательного обоснования. Необходимо оценить,- насколько подобное перемещение целесообразно и в свете другой функции скоростемера, т. е. при общем контроле за соблюдением режима скорости? Нужно также определить,- насколько эффективным вспомогательным средством при получении подобной информации может явиться "суфлер", т. е. дополнительный броский сигнал, включающийся при определенных показаниях прибора. Для ответа на эти вопросы было проведено специальное исследование.

Опыт проводился в экспериментальных условиях, моделирующих распределение внимания машиниста в реальной деятельности. В опытах участвовали 26 машинистов со стажем работы от 5 до 25 лет. Испытуемому через окошко в вертикальной панели, находящейся на уровне глаз, в случайной последовательности с помощью непрерывно движущейся ленты предъявлялись черные и красные цифры. Все нечетные красные цифры испытуемый должен был называть вслух. Одновременно требовалось следить за показаниями скоростемера и реагировать поворотами рукоятки тормозного крана при превышении скорости 100 км/ч на себя, а при уменьшении скорости ниже 70 км/ч от себя, что соответствовало направлению реальных рабочих движений.

Для сравнения эффективности предлагаемых мероприятий, исследование проводилось четырьмя сериями А, Б, В и Г.

В серии А скоростемер располагался на вертикальной панели на 16° ниже линии взора, а в серии Б - на 40° выше и на 50° правее линии взора (как в целом ряде марок современных локомотивов). В сериях В и Г расположение скоростемера было таким же, как в сериях А и Б, но прибор снабжался "суфлером": при выходе стрелки за указанные параметры на приборе начинала мигать неоновая лампочка с частотой 35 гц.

Для одной половины испытательной группы опыт проводился с последовательностью серий А, Б, В и Г; для другой - Б, А, Г, В.

Объективными показателями эффективности работы испытуемого служило количество ошибок и пропущенных цифр при их считывании с ленты и время реакции на выход стрелки за заданные параметры.

Для оценки психической напряженности испытуемому предлагалось определить продолжительность каждой серии в минутах. Как известно, большему психическому напряжению соответствует большая недооценка временного интервала и наоборот [44, 69]. Эта зависимость и была принята в качестве оценочного критерия для сравнения.

В табл. 14 представлены данные, которые позволяют судить о результативности работы с индикатором смешанного типа в различных экспериментальных условиях.

Сравнение результатов, полученных в сериях А и Б, позволяет оценить эффект, достигаемый перенесением прибора в центральное поле зрения. Как видно из таблицы, в серии А на 14% меньше пропусков при считывании цифр с ленты и на 34% выше скорости реакции на запрещенное отклонение стрелки, чем в серии Б. Указанные различия статистически достоверны. При этом важно отметить, что более высокой эффективности в серии А соответствует и меньшее психическое напряжение. Так, оценка 10-минутного интервала в серии А оказалась равной 10,6 сек, а в серии Б - 9,1 сек.

Таблица 14
Таблица 14

Сравнивая работу испытуемых в сериях Б и Г, можно видеть, что снабжение индикатора "суфлером" даже при его нахождении на периферии поля зрения положительно сказывается на результатах деятельности: количество пропусков снижается на 32%, а время реакции - на 47%. В этом случае испытуемый замечает мелькания, возникающие на периферии, не отрывая взгляда от движущейся ленты; ему лишь остается определить, в какую сторону от допустимого диапазона ушла стрелка.

Улучшение показателей деятельности испытуемого при перенесении в центральное поле зрения индикатора, оснащенного "суфлером", выявляется и при сравнении результатов, полученных в сериях В и Г. При этом несколько снижается психическая напряженность. Так время работы в серии В оценено в среднем в 9,7 сек, а в серии Г - 9 сек.

Важным представляется также вопрос о том, какое из мероприятий является более эффективным с точки зрения безопасности работы системы. Для этого сравнивались результаты, полученные при оснащении "суфлером" прибора, находящегося сбоку от испытуемого (серия Г) и при перемещении прибора в центральное поле зрения (серия А). Было выявлено, что в серии Г скорость реагирования на 20% выше, а количество ошибок на 21 % меньше, чем в серии А.

Таким образом, для повышения эффективности считывания показаний с приборов смешанного типа необходимо их перенесение в центральное поле зрения. В случае большой значимости считывания как количественных, так и контрольных показателей желательно при установке прибора в центральном поле зрения дополнительно снабжать его "суфлером".

При редком считывании количественных показателей возможно устанавливать прибор смешанного типа вне центрального поля зрения, снабдив его "суфлером".

Размещение приборов смешанного типа вне центрального поля зрения и не оборудованных специальной сигнализацией (как нередко имеет место в современных локомотивах) приводит, по-видимому, к значительному удлинению времени реагирования на аварийный сигнал и увеличению количества ошибок при одновременном слежении за состоянием пути.

предыдущая главасодержаниеследующая глава




© Злыгостев Алексей Сергеевич, подборка материалов, оцифровка, статьи, оформление, разработка ПО 2010-2017
При копировании материалов проекта обязательно ставить активную ссылку на страницу источник:
http://railway-transport.ru/ "Railway-Transport.ru: Железнодорожный транспорт"