Усталость за рулем так же опасна, как и алкоголь. Закрыл глаза - попал в кювет Основные принципы работы датчика усталости

Количество погибших в ДТП на дорогах России велико. И зачастую причиной смертельных происшествий становится безответственное поведение водителей. Они не соблюдают правила, превышают скорость и выезжают на трассу в состоянии усталости.

В начале октября глубокой ночью - в 02:45 - на одной из российских трасс произошло очередное смертельное ДТП. Минивен и КамАЗ столкнулись из-за того, что иномарка выехала на встречную полосу. Удар был такой силы, что грузовик опрокинулся в кювет. Жертвами этого происшествия стали четверо мужчин, трое участников ДТП получили тяжелые повреждения - переломы позвоночника, травмы головы, переломы костей черепа и ушибы.

"Минивен направлялся в сторону Тюмени, люди ехали из Курганской области от таможни. Возможно, водитель уснул за рулем. КамАЗ двигался по направлению из города. Проезжая часть автодороги была обработана противогололедной смесью", - рассказали в региональной Госавтоинспекции. Таких примеров по стране огромное количество. И тут, естественно, возникает вопрос: как донести до водителей, что не стоит садиться за руль, когда хочется спать.

Опасности вождения

Нередко врачи утверждают, что состояние уставшего человека похоже на состояние употребившего алкоголь. При этом во втором случае за руль садиться категорически запрещено и карается серьезными штрафами, а в первом - остается безнаказанным.

"Состояние сильно уставшего человека и человека, который находится под воздействием алкогольных веществ, - разные по происхождению, но в результате дают схожие эффекты, - говорит заслуженный врач РФ, член Президиума Всероссийского общества наркологов Татьяна Батышева. - Как воздействует алкоголь? Он поражает работу центров головного мозга, осуществляющих регуляцию тонуса сосудов, меняет вегетативные реакции, например, увеличивает частоту сердечных сокращений, изменяет пульсовое давление, легочную вентиляцию.

В результате переутомления у человека ощутимо снижается способность сознательно контролировать свои движения. Ощущаются резкий упадок сил, одышка, сердцебиение. Одно из самых опасных проявлений усталости , с которым может столкнуться водитель, - это зрительный обман. Перед ним на дороге могут "возникать" препятствия, разные предметы и объекты, которых там на самом деле нет. Обычно эти галлюцинации четко проявляются, когда человек активно старается побороть сонливость, наваливающуюся с каждой секундой все сильнее и сильнее. В результате он оказывается в пограничном состоянии, когда совершенно не чувствует, что заснул, и продолжает быть уверенным в том, что он бодр.

И ведь все сами понимают

Согласно исследованиям, проведенным ВЦИОМ по заказу Российского союза автостраховщиков, было выявлено, что большинство россиян в теории уверены: уставший водитель на дороге - зло. 70% опрошенных отмечают, что уставший водитель подвергает себя на дороге большому риску. Причем опасность вождения в состоянии усталости подтверждали как водители с не особенно хорошим знанием правил дорожного движения, так и те, кто считают себя профессионалами на дороге.

И тут остается только надеяться на сознательность самих граждан. Ведь даже инспекторы ГИБДД, остановившие автомобиль, никак не смогут привлечь водителя к ответственности.

"Такого термина, как "усталость", не существует. В документах, касаемых дорожного движения, присутствует термин "утомленное состояние". Физическое состояние водителя при остановке транспортного средства инспектор оценить может только в тех случаях, где четко регламентированы количественные показатели. Например, содержание в крови алкогольных или наркотических средств. Усталость водителя, скорость его реакции в случае отсутствия признаков алкогольного или наркотического опьянения инспектор оценить не может. Особенно при ночной остановке транспортного средства, когда погодные условия не дают произвести даже визуальный осмотр водителя" - отмечает начальник отделения организации контроля за перевозками пассажиров и грузов отдела технического надзора ГУОБДД МВД России Роман Самсонов.

Как будить себя

Традиционно водители стараются помочь себе разными методами. Пьют воду, рассасывают кусочки льда, грызут семечки, брызгают в лицо холодной водой из пульверизатора и т.д. При этом, как говорят специалисты, все эти способы совершено недейственны и не оказывают никакого эффекта. Мозг продолжает отключаться.

Исследования показали, что водителю обязательно требуются перерывы, чтобы отдохнуть, возможно, поспать. "Бывают также состояния, когда ты вроде и не устал, а в сон клонит. Я часто встречал водителей, которые засыпали за рулем. Глаза закрыл на секунду… и ты уже в кювете. И в этом случае любой кофе или энергетик - мертвому припарки. Лучше просто полчаса покемарить. Ведь иностранцы, они не просто так придумали систему "по 4 часа". Тахограф в этом плане очень полезная штука. Он контролирует режим труда и отдыха, и в Европе за этим очень строго следят: нарушение этого правила очень строго карается. Там как раз могут закрыть глаза на какую-нибудь неправильную парковку. По сравнению с усталостью водителя это мелочи, ведь большинство аварий случаются именно от усталости", - говорит водитель Владимир Князев.

При этом, как отмечают водители, система тахографии , которая сейчас запущена в России для грузопассажирских перевозок, до идеала далека, хотя идея самого устройства вполне приемлема. Многие водители жалуются на то, что отсутствуют стояночные пункты, где можно поесть, помыться и отдохнуть положенное время: когда в Европе каждые 10-20 км трассы стоит паркинг, в России не всегда есть даже банальные заездные карманы.

"Конечно, система тахографии объективно не будет работать, если не будут обеспечены реальные условия для выполнения процедур контроля, а эти условия на текущей стадии развития системы не обеспечены и это факт, - поясняет председатель Ассоциации "Рустахоконтроль" Геннадий Мирошин. - Законодательные требования были написаны без учета возможности реализовать процедуры контроля предъявляемых к перевозчику требований, и в результате мы получили систему, которая позволяет перевозчикам уклоняться от исполнения своих обязательств перед обществом, наивно полагаться на то, что требования будут выполняться в условиях отсутствия реального наказания за их нарушение. В этом и состоит проблема - парковки появятся только тогда, когда услуга паркинга будет востребована перевозчиками, а востребована она будет только тогда, когда перевозчика будут серьезно и главное неотвратимо наказывать за нарушение режимов труда и отдыха".

Согласно опросам, если мужчинам рекомендован отдых каждые 4 часа, то женщинам за рулем лучше не проводить больше 3-х часов. При этом ученые доказали, что перерывы после каждых двух часов, проведенных за рулем, особенно требуются водителям, стаж которых не превышает 5 лет.

"Нельзя однозначно сказать, сколько нужно отдыхать водителю, чтобы восстановиться. Слишком много факторов: человеческая индивидуальность, причина усталости, вид усталости - в одном случае достаточно подремать полчасика, в другом - месяц в санатории. Конечно, хочется, чтобы больше внимания мы уделяли не борьбе с усталостью, не устранению последствий, а профилактике - правильное питание, двигательная активность и соблюдение режима труда и отдыха" - говорит психолог-консультант Ольга Медведева.

Показатели усталости

Чтобы понять степень усталости человека, можно провести простой тест. При нормальном состоянии человек моргает 15 раз в минуту, глаз закрывается на 50 мс. При усталости человек моргает 60 раз в минуту, время, на которое он закрывает глаз - 70 мс. В результате выходит, что у уставшего человека 4,2 сек в минуту закрыты глаза.

Проблемы возникают и с реакцией. В норме время реакции составляет 0,23-0,3, в состоянии усталости оно существенно увеличивается. А вслед за этим увеличивается тормозной путь и прочие важные показатели для водителя.

Материал подготовлен в рамках

Если бы спали только уставшие игрушки, то ни о каких системах контроля усталости мы бы и не слышали. Тем не менее спят и люди, книжки, как поется в песенке, тоже спят. При этом статистика неумолима: ежегодно по вине заснувших за рулем водителей происходят десятки тысяч аварий, уберечь от которых призваны новейшие системы безопасности, в том числе и технологии, умеющие распознавать усталость в поведении водителя.

Исследования и первые наработки в этом направлении появились еще в 1970-х годах. Например, в 1977 году Nissan получил в американском бюро патент под названием «Метод определения достаточной для безопасного управления автомобилем степени усталости водителя». Но в 80-х и 90-х основное внимание специалистов индустрии было приковано к менее сложным, но не менее полезным системам — таким как , то есть к системам, учитывающим «физику» автомобиля, а не «психологию» водителя. И только лишь когда все соки из них выжали и остался лишь путь бесконечного долгого их совершенствования, компании с новым упорством возобновили исследования в области «психологии».

Но и тут не все гладко. Одни автопроизводители условно стали сторонниками школы «бихевиоризма» , а другие — «психоанализа» . Первые утверждают, что внимание стоит обратить лишь на поступки водителя. Вторые хотят копать глубже, вплоть до мимики и жестов, которые являются зеркалом внутреннего мира человека. К рядам первых в основном относятся европейские марки и подразделения — Audi , Ford , Mercedes-Benz , Volkswagen , Volvo . Ко вторым тяготеют японские компании.

Поставленная же задача у всех систем одна — определить уставшего или уснувшего водителя и не дать ему совершить непоправимое. Первопроходцем в этом нелегком деле стала Volvo, серийные автомобили которой одними из первых получили работоспособную систему Driver Alert Control. Центральная роль в ней, как и во многих современных технологиях, отдана электронике, которая с помощью видеокамеры отслеживает перемещения машины относительно дорожной разметки. Как только система определит, что частота подруливаний и виляний превышает допустимую норму, то водителя «разбудит» звуковой сигнал, а на панели приборов кроме этого загорится значок в виде кофейной чашки. Таким образом автомобиль сам предложит водителю сделать паузу и скушать «твикс».

Видеоролик, демонстрирующий работу системы Volvo Driver Alert Control:

В конце 2000-х свой аналог под названием Attention Assist предложил и Mercedes-Benz. «Мерседесовцы» решили обойтись без камер и использовать только датчики положения руля и педалей. Система в данном случае анализировала скорость и частоту поворотов руля, нажатий на педали. Она имела небольшие задатки адаптации к манере вождения водителя, но все же главным ориентиром для нее оставался уже предустановленный «портрет» бодрого и внимательного водителя. Затем компания научила систему дополнительно учитывать время, проведенное водителем за рулем, частоту нажатия кнопок управления магнитолой, климатической установкой, а также влияние внешних факторов — бокового ветра и дорожного покрытия.

Сейчас похожие системы доступны и для более массовых моделей, таких как Ford Mondeo и Volkswagen Passat .

Японские же автопроизводители продолжают экспериментировать с видеокамерами, сканирующими мимику, частоту моргания и движения глаз. Чей подход окажется более правильным — покажет время. Тем не менее система контроля усталости может оказаться полезной для водителей, часто совершающих долгие поездки, а также во время ночных путешествий, когда «одеяла и подушки ждут ребят».

По статистике, одной из самых частых причин автомобильных аварий является усталость водителя. Исследования показали, что уже через четыре часа вождения, скорость реакции, как правило, снижается в два раза, а уже восемь часов поездки и вовсе демонстрируют действительно катастрофические результаты – замедление реакции в шесть раз. А так как каждый автомобильный производитель всегда стремился сделать свою продукцию максимально безопасной, после проведённых исследований, начались активные разработки специального датчика, определяющего уровень усталости водителя.

Инноваторами в этой области можно считать японскую компанию Nissan, силами специалистов которой, уже в 1977 году была запатентована по-настоящему революционная автомобильная технология. Однако, из-за активной работы в других сферах, первая рабочая система подобного рода была реализована только через несколько лет.

По факту же первыми использовали новую технологию на практике шведские Volvo, устанавливая систему, получившую название Driver Alert Control, в которую входила камера, остлеживающая поведение машины на дороге, а также сам датчик, замеряющий частоту и манеру движений рулевого колеса. Система выдавала определённые сигналы, когда показатели движений руля через чур отклонялись от нормы.

Driver Alert Control предлагает уставшему водителю остановится и передохнуть выпив чашечку кофе

Позже к двум автомобильным гигантам присоединилась и компания Mercedes. Система претерпела некоторые изменения: было решено убрать видеокамеру и добавив датчик, реагировавший на частоту и силу нажатия на педаль. Кроме того, система дополнилась показателями, обозначавшими определённые нормы. Датчики срабатывали, давая сигнал об остановке, когда эти показатели предельно отклонялись от нормальных. Но такая система не могла подойти под каждого водителя. Позже она была несколько изменена. Были также установлены датчики для определения ветра сбоку, и для оценки качества дорожных покрытий. Также добавились датчики для определения нажатий кнопок магнитолы и климат контроля.

Подобные системы также используются на машинах Skoda и Volkswagen.

На сегодня самыми распространённым и являются два вида реализации системы. Первый случай предполагает измерение датчиком поведения на дороге, куда входят такие характеристики, как сила нажатия на педали тормоза и газа, а также амплитуда движений рулевого колеса. Именно этот вид системы используют Volkswagen, Mersedes, Volvo и Skoda.

Если говорить о японском сегменте рынка, то здесь используется несколько иной способ. Именно поэтому больше всего внимания уделяется психоэмоциональн ым показателям самого водителя транспортного средства. Для контроля здесь используется видеокамера, которая предназначена для слежения за мимикой лица и жестами водителя. Прежде всего, система настраивается на реагирование при закрытии глаз, отвечая предупредительны м сигналом. Анализируется и то, насколько часто моргает водитель, насколько глубоко и размеренно он дышит, распознавая при этом, когда человек просто моргает за рулём, а когда закрывает глаза.

В целом система в обоих случаях работает примерно одинаково.

Для начала блок управления занимается сбором и анализом полученной информации, поступающей с самих камер и датчиков. Такой подход призван в значительной мере расширить возможности системы для распознавания имеющихся условий. После этого, анализируется и определяется некая манера вождения каждого водителя, чтобы в последствие подстроить систему под индивидуальные параметры. Таким образом, полученные данные со временем становятся установленной нормой в системе.

В дальнейшем, поступающая информация будет сравниваться с определёнными заранее значениями норм.

Временные показатели первоначального измерения для каждой марки сугубо индивидуальны. Обычно вся процедура занимает от 15 до 30 минут.

При отклонении от нормальных показателей система дает предупреждающий звуковой сигнал водителю, оповещая о необходимости остановки.

Одним из факторов аварийности на дорогах является переутомление водителя. Статистические данные говорят о том, что порядка 25% ДТП происходит именно по причине чрезмерной утомленности водителя. Усталость является крайне опасным состоянием - накапливается она медленно, ослабляя внимание постепенно, незаметно для самого человека. Достаточно провести за баранкой около четырех часов, чтобы скорость реакции снизилась на половину, а уже через восемь часов управления ТС замедление реакции фиксируется в шесть раз.

Естественно, что редкий водитель может самостоятельно и адекватно оценивать свое состояние, и продолжая движение, рискует попасть в ДТП. Проблема переутомления настолько серьезна, что большинство ведущих автопроизводителей уделяют этому вопросу огромное внимание, разрабатывая различные системы контроля за состоянием водителя. Первый прототип системы контроля усталости появился более 30-ти лет назад, но лишь в последнее время автопроизводители стали широко оснащать ими свои авто.

Как устроена система контроля усталости

Для наиболее полного контроля за состоянием человека за рулем недостаточно одного лишь визуального наблюдения, осуществляемого при помощи анализа изображения с видеокамеры. Система контроля усталости водителя использует анализ множества данных:

• стиль управления;
• условия движения - время суток, длительность непрерывной езды;
• анализ использования переключателей, кнопок управления на панели/руле, использования тормоза;
• характер движения рулем, состояние дорожного покрытия;
• оптические данные от видеокамер.

Разными производителями авто могут вноситься собственные корректировки в систему контроля усталости - могут отличаться алгоритмы обработки данных, скорость, при которой активируется система, видеокамеры могут отсутствовать. В некоторых авто используется и технология Seeing Machines, применяемая в авиации, и грузопассажирских перевозках. Она позволяет анализировать степень открытия глаз и направление взгляда. Такой датчик усталости, кроме основного предназначения, часто используется для управления некоторыми функциями, активировать которые можно простым взглядом.

Основные принципы работы датчика усталости

Датчик усталости активируется на скорости 60 или 80 км/ч - все зависит от марки автомобиля. Во избежание ложных срабатываний, при котором подается достаточно громкий звуковой сигнал, система постоянно анализирует показания массы датчиков, поступающих от основных систем автомобиля. Время, за которое собирается необходимая информация также различна - от 15 до 30 минут, в зависимости от автопроизводителя.

Важно, что работа датчика осуществляется не по заранее запрограммированному шаблону, а по индивидуальным параметрам конкретного водителя. Именно поэтому датчику усталости требуется до получаса для сбора информации о водителе. В отличии от европейских производителей, японские автоконцерны строят работу датчика усталости по-другому принципу. По их мнению, первоначально следует определять психоэмоциональное состояние.

Поэтому в японских авто основным элементом системы контроля выступает видеокамера. В ее задачу входит контроль мимики и движений человека, и в первую очередь датчик усталости обращает внимание на закрытые глаза автовладельца, подавая звуковой сигнал. Во избежание ложных срабатываний, анализу подлежат и другие данные - частота моргания, глубина дыхания, определяемая по движениям грудной клетки, мимика и движения самих глаз.

Так ли необходим автомобилю датчик усталости водителя

Конечно, при движении исключительно на небольшие расстояния в городской черте, датчик усталости не является столь необходимым. Но в условиях загородных магистралей, при длительных поездках на высоких скоростях, даже небольшое ослабление внимания вследствие переутомления, может закончиться фатально. Современные системы контроля становятся все более совершенными.

Для более адекватной оценки текущего состояния, датчик усталости первоначально собирает информацию о манере управления, поэтому анализирует всегда лишь конкретного водителя, не используя шаблонов. К примеру, помимо анализа взгляда, происходит попутная оценка степени усилия, при сжимании рулевого колеса. При ослаблении хвата, датчик может подать предупреждающий сигнал, расценив это как проявление утомления.

Система контроля состояния является логичным дополнением к системам активной и пассивной безопасности, которая может оказаться полезной и в условиях города. К примеру, поездка после бессонной ночи может закончится аварией, даже если она непродолжительная. Предупреждающий сигнал датчика усталости позволит уставшему водителю более адекватно оценивать свое состояние, что в итоге может сохранить здоровье и сам автомобиль. Немного о том, как работает такая система - на видео:

Причиной примерно 25% всех серьезных аварий на дорогах является усталость водителя и, как следствие, засыпание за рулем. Наибольший риск засыпания наблюдается в дальних поездках, особенно в темное время суток и при монотонных дорожных условиях. Практика показывает, что через четыре часа непрерывного вождения реакция водителя снижается в два раза, через восемь часов – в шесть раз.

Система контроля усталости следит за физическим состоянием водителя и если фиксирует определенные отклонения, предупреждает водителя о необходимости остановки и отдыха. В зависимости от способа оценки усталости водителя различают три типа систем. Первые построены на контроле действий водителя, вторые - контроле движения автомобиля, третьи - контроле взгляда водителя.

Mercedes-Benz с 2011 года устанавливает на своих автомобилях систему Attention Assist , в которой контроль действий водителя основывался на многих факторах: манере езды, поведении за рулем, использования органов управления, характере и условиях движения и др .

Конструкция системы Attention Assist объединяет датчик рулевого колеса, блок управления, сигнальную лампу и звуковой сигнал оповещения водителя. Датчик рулевого колеса фиксирует динамику действий водителя по вращению рулевого колеса. В своей работе система использует также входные сигналы датчиков других систем автомобиля: управления двигателем , курсовой устойчивости , ночного видения , тормозной системы .

Блок управления обрабатывает входные сигналы и определяет:

• стиль вождения (анализ скорости, продольного и бокового ускорения в течение 30 мин. после начала движения );
• условия вождения (анализ времени суток, продолжительности поездки );
• использование органов управления (анализ использования тормоза, подрулевых переключателей, кнопок на панели управления );
• характер вращения рулевого колеса (анализ скорости, ускорения );
• состояние дорожного полотна (анализ бокового ускорения );
• характер движения автомобиля (анализ продольного и бокового ускорения ).

В результате проведенных вычислений устанавливаются отклонения в действиях водителя и траектории движения автомобиля. На дисплей панели приборов выводится сигнальная надпись о необходимости сделать перерыв и производится звуковой сигнал. Если после сигналов водитель не останавливается и продолжает движение в сонливом состоянии, система повторяет сигналы с периодичностью 15 минут. Система активируется на скорости 80 км/ч.

В отличие от системы Attention Assist, система Driver Alert Control , DAC от Volvo фиксирует только характер движения автомобиля по дороге. Направленная вперед видеокамера фиксирует положение автомобиля на полосе движения. Отклонение от заданных параметров движения рассматривается системой как наступление усталости водителя. В зависимости от состояния водителя в системе реализовано два уровня предупреждения - "мягкий" и "жесткий". Уровни различаются громкостью и тональностью звукового сигнала. Система DAC работает совместно с системой Lane Departure Warning и базируется на ее конструктивных элементах. Активация системы происходит на скорости 60 км/ч.

Контроль взгляда для оценки усталости водителя внедряет компания General Motors. За основу взята готовая технология Seeing Machines , которая применяется в авиации, железнодорожном транспорте, карьерных работках, коммерческом грузовом транспорте. Специальный блок контролирует степень открытия глаз и направление взгляда водителя. При распознавании невнимательности, усталости или сонливости водителя система предупреждает о необходимости остановки.

Помимо контроля усталости водителя система может быть использована для активации отдельных функций автомобиля с помощью направленного взгляда (посмотрел - включил). Кроме того, если при перестроении водитель не пользуется зеркалом заднего вида , система напомнит ему о необходимости данного действия.