С.3 Испытания на смену полосы движения как сочетание моделирования управления транспортным средством и задачи на реакцию при обнаружении зондового стимула

Испытания на смену полосы движения разработаны для объединения исследований на основе моделирования управления транспортным средством и задач на реакцию при обнаружении зондового стимула [17]. Общие параметры моделирования управления транспортным средством могут быть сильно приближены к реальным условиям. К тому же дорожная ситуация не представляет опасности для участников испытаний, а выполнение действий (например, торможения транспортного средства) может контролировать экспериментатор. Однако чем более реалистичный сценарий при моделировании управления транспортным средством, тем более сложным и неоднозначным может быть анализ данных и его интерпретация. Обычно в процессе моделирования управления транспортным средством измеряют показатели продольного и поперечного управления (наряду с другими), и изменение одного показателя следует интерпретировать с учетом другого показателя. Например, изменение направления движения следует интерпретировать по-разному для водителя, который снижает скорость, если требуется применить ИУС ТС, и для участника испытаний, который предпочитает держать скорость постоянной. Реалистичные сценарии имеют некоторые ограничения. В частности, неожиданные события (например, неожиданно появившийся пешеход на дороге) можно использовать только несколько раз, поскольку в противном случае они не сильно повлияют на водителя. Поэтому достаточно сложно собрать соответствующие данные для обеспечения надлежащего и полноценного статистического анализа.

Задача периферийного обнаружения представляет собой один из примеров так называемой задачи на реакцию при обнаружении зондового стимула. В таких задачах простой стимул (например, звук или малый свет) возникает неоднократно, и обычно участник испытаний должен отреагировать на него простым нажатием кнопки как можно скорее. Время реакции на зондовый стимул измеряют в процессе выполнения участником задачи ИУС ТС. Обычно это представляет собой парадигму выполнения двух задач (см. ниже). Предполагается, что время реакции в этой парадигме отражает свободные когнитивные возможности, и время реакции на зондовый стимул представляет собой индекс когнитивной сложности задач, выполненных одновременно [16]. Когда парадигму реакции на зондовый стимул используют в исследованиях по изучению требований второстепенной задачи в транспортном средстве, ее иногда применяют при выполнении тройной задачи, состоящей из (1) управления транспортным средством (реального или моделируемого), (2) задачи ИУС ТС и (3) задачи на реакцию при обнаружении зондового стимула. Преимуществами парадигмы реакции на зондовый стимул являются эффективное управление экспериментом (по крайней мере, для метода выполнения двух задач), большое количество ответов можно получить в течение ограниченного времени, и вследствие этого высокая достоверность, характерная для экспериментов на время реакции. Недостатком метода выполнения двух задач с измерением времени реакции на зондовый стимул является довольно низкая реалистичность. Вместо управления транспортным средством участники ничего не делают между двумя стимулами, а это вполне может привести к различным стратегиям в отношении распределения внимания по сравнению со сценарием управления транспортным средством. Метод тройной задачи (который включает в себя реальное или моделируемое управление транспортным средством) может быть поставлен под сомнение с точки зрения интрузивности, поскольку тройная задача (обнаружение зондового стимула и реагирование на него) не является ни частью задачи управления транспортным средством в реальных условиях, ни частью задачи ИУС ТС.

Испытания на смену полосы движения имеют признаки как метода моделируемого управления транспортным средством, так и парадигмы реакции на зондовый стимул. Испытания на смену полосы движения можно рассматривать как простое моделируемое управление транспортным средством с обнаружением стимулов (всплывающие указатели) и реакцией на них (инициирование маневра смены полосы движения), заложенными в задачу управления транспортным средством. С другой точки зрения, испытания на смену полосы движения можно рассматривать как парадигму реакции на стимулы с комплексом стимулов (указателей со стрелками), комплексом ответов (рулевого маневра) и задачу удержания транспортного средства в пределах полосы движения между двумя последовательными перестроениями. В этом случае исключено возможное недопонимание, что испытания на смену полосы движения предполагают применение реалистичного моделируемого управления транспортным средством, которое не является обязательным требованием.

Чтобы избежать зависимости между показателями поперечного и продольного управления транспортным средством, последний был полностью исключен. В связи с этим скорость регулируется с использованием программного обеспечения и составляет не более 60 км/ч.

С.4 Основная и второстепенная задачи испытаний на смену полосы движения

Основной задачей испытаний на смену полосы движения является моделируемая задача управления транспортным средством, которая отражает набор визуальных, когнитивных и моторных требований управления транспортным средством. Основная задача требует определенного внимания для ее надлежащего выполнения. Средний интервал между двумя сменами полосы движения, равный 9 с, был выбран на основе пилотных испытаний, проводимых при разработке испытаний на смену полосы движения. Более длительные интервалы могут привести к нежелательному ряду случаев, когда короткие второстепенные задачи могут быть полностью выполнены между двумя сменами полосы движения. С другой стороны, более короткие интервалы могут сильно усложнить выполнение основной задачи. Выполнение второстепенной задачи одновременно с основной задачей приведет к отвлечению внимания водителя от основной задачи на второстепенную задачу. В результате результативность выполнения основной задачи может измениться и снизиться. В этом случае изменение результативности выполнения основной задачи можно измерить.

Второстепенными задачами (в отличие от вспомогательных задач, используемых для оценки дополнительных возможностей участника в определенной ситуации путем измерения результативности выполнения вспомогательной задачи) являются задачи, выполняемые одновременно с основной задачей. В соответствии с настоящим стандартом при определении второстепенной задачи не существует никаких ограничений при условии, что она совместима с процедурой смены полосы движения (например, обратная связь рулевого управления, которая может зависеть от угла поворота рулевого колеса). Экспериментатор должен выбрать второстепенные задачи, которые предстоит исследовать, и определить, как эти задачи должны быть применены. Примерами второстепенных задач являются:

- задачи в транспортном средстве (например, выбор радиостанции, настройка автомобильного радиоприемника на определенную частоту, изменение настроек звука, смена компакт-диска в CD-проигрывателе, установка нового пункта назначения в навигационной системе, изменение масштаба карты навигации);

- подгруппы задач в транспортном средстве (например, навигация с помощью системы меню от одного приложения к другому, использование программы проверки орфографии);

- искусственные задачи, разработанные для целей исследования (например, задачи визуального поиска для обеспечения определенного уровня зрительной нагрузки или математические задачи для вызывания когнитивной нагрузки), и

- другие виды действий (например, прием пищи, употребление напитков, поиск денег, чтение бумажных карт).

Применение этих задач зависит от цели исследований. Например, чтобы начать выполнение задачи по настройке радиоприемника в условиях интегрированной системы, возможно, потребуется начать со стандартной настройки, при которой должна быть выбрана функция телефона. В этом случае выполнение задачи начинают с изменения аудиосистемы. В другом случае выполнение задачи можно начать с уже подключенной радиосистемы.

Важно, чтобы выбор и применение элементов задачи соответствовали высоким экспериментальным стандартам исследований в области человеческого фактора. Это включает, например, сбалансированную сложность элементов, сбалансированное количество вводимых действий, случайное или сбалансированное распределение участников испытаний по группам для исследования экспериментальных факторов. Также необходимо, чтобы участникам испытаний предоставляли максимально короткие и однозначные инструкции. Особенно это касается тех случаев, когда экспериментатор должен повторно проинструктировать участников на этапе выполнения двух задач (например, предоставить названия радиостанций, которые должны быть установлены участниками испытаний).

Адаптация при использовании реального транспортного средства

D.1 Общие положения

Испытания на смену полосы движения могут быть выполнены с использованием реального транспортного средства. При необходимости можно заменить рулевое колесо транспортного средства компьютерным рулевым колесом. Однако рекомендуется использовать стандартное рулевое колесо, поскольку это позволяет использовать элементы управления на рулевом колесе и вблизи него, а также все другие системы транспортного средства. Усилие, прикладываемое к рулевому колесу, должно быть доведено до приемлемого уровня. Это может быть достигнуто применением систем рулевого управления с гидравлическим или электрогидравлическим усилителем или силовым приводом. Если ни одно из этих решений не применимо, следует приложить все усилия для облегчения рулевого управления. В этом случае все элементы, которые не требуются для преобразования вращательного движения рулевого колеса в поступательное движение рулевых тяг, должны быть отключены.

D.2 Процедура адаптации

В настоящем приложении приведен один из возможных способов адаптации реального транспортного средства для использования в качестве тренажера при проведении испытаний на смену полосы движения. Могут быть использованы также другие способы адаптации.

Поворот рулевого колеса транспортного средства следует настроить таким образом, чтобы воспроизвести поворот компьютерного рулевого колеса в отношении поворота рулевого колеса к вычисленному радиусу поворота. (Предполагают, что максимальный поворот рулевого колеса составляет приблизительно  120°.)

D.3 Процедура адаптации в случае применения усилителя для облегчения рулевого управления

Передние колеса испытываемого транспортного средства следует разместить на вращающихся пластинах для уменьшения трения о землю.

Движение одного переднего колеса должно быть преобразовано в электрический сигнал, совместимый с программным обеспечением испытаний, снимаемый либо с движения одной из вращающихся пластин либо напрямую с переднего колеса (например, через движение рулевых тяг).

D.4 Процедура адаптации без применения вспомогательных устройств рулевого управления

Транспортное средство следует приподнять, по крайней мере его передние колеса должны быть немного оторваны от земли, после этого следует снять оба передних колеса.

Шаровые шарниры рулевых тяг следует отсоединить от поворотных кулаков с обеих сторон транспортного средства.

Одну из рулевых тяг следует подключить к устройству, которое передает механическое движение рулевой тяги при повороте рулевого колеса в электрический сигнал, совместимый с программным обеспечением испытаний.

Вычисление параметров испытаний на смену полосы движения в случае применения траектории, адаптированной к участнику

Е.1 Общие положения

В настоящем приложении приведен метод вычисления эталонной траектории (кривой), адаптированной к участнику, в условиях базового заезда, когда участник управляет транспортным средством на протяжении всего трека без выполнения второстепенных задач. Адаптацию осуществляют путем вычисления для каждого участника индивидуальных параметров начала смены полосы движения, длины участка смены полосы движения и поперечного положения на каждой полосе движения в виде адаптированного положения X на полосе движения 1, адаптированного положения X на полосе движения 2, адаптированного положения X на полосе движения 3.

При применении базовой модели используют те же два параметра траектории, что и в адаптированной модели (начало смены полосы движения и длина участка смены полосы движения), но кроме того, еще промежуточную переменную: среднее расстояние, которое соответствует расстоянию между положением указателя смены полосы движения и серединой участка смены полосы движения.

Затем получают адаптированную кривую путем двух вычислений, сначала вычисляют среднее расстояние, а затем длину участка смены полосы движения.

Е.2 Среднее расстояние

Вычисление среднего расстояния выполняют в два этапа. На первом этапе вычисляют адаптированную кривую быстрой смены полосы движения. На втором этапе сопоставляют эту кривую с данными базового заезда, выполненного участником, для определения среднего расстояния.

Е.2.1 Кривая быстрой смены полосы движения

Сначала определяют набор указателей смены полосы движения в виде точек P, по одной для каждой смены полосы движения. Каждую смену полосы движения определяют с помощью продольного положения LCY_i и поперечного положения, ожидаемого после смены полосы движения, LCX_i. Величина LCX_i может принимать только три значения: положение X на полосе движения 1, положение X на полосе движения 2 и положение X на полосе движения 3, в зависимости от занимаемого положения на траектории после смены полосы движения. Величина LCY_i обозначает положение указателя смены полосы движения на треке (в метрах). Математически набор указателей смены полосы движения может быть представлен следующим образом:

Точки смены полосы движения = {{LCY_p, LCX_p}, p [0 : P - 1]}.

Затем определяют кривую быстрой смены полосы движения по указателям смены полосы движения в процессе контрольного испытания. Быстрая смена полосы движения соответствует смене полосы движения с длиной 0,01 м. Для каждой смены полосы движения существуют две точки в новом наборе точек. Первая расположена в положении смены полосы движения с поперечным положением, соответствующим предыдущей смене полосы движения. Вторая расположена сразу после смены полосы движения (  = 0,01 м) с поперечным положением, соответствующим этой смене полосы движения. Математически данную кривую, называемую кривой 0-точек, определяет следующий набор точек:

Кривая 0-точек = {{P_xj, P_yj}, j [0 : 2 - р - 1]}

816 × 351 пикс.     Открыть в новом окне