Ускорение и вибрации, их влияние на работоспособность и надежность

Водителя

Ощущения равновесия, ускорений, вибраций. Равновесие — это способность воспринимать изменения положения тела в пространстве, а также действия на организм ускорений и перегрузок. В сохранении равновесия важную роль играют вестибулярный аппарат, зрение, мышечно-суставное чувство и кожная чувствительность. Сохранение равновесия является результатом сложного взаимодействия возникающих рефлексов. Статическое равновесие связано с сохранением определенной позы, а динамическое — с восстановлением равновесия в условиях, которые способствуют его нарушению.

Ускорение возникает при изменении скорости или направления движения тела. Прямолинейное ускорение возникает при увеличении или уменьшении скорости движения без изменения его направления (разгон, торможение на прямолинейном участке дороги); радиальное, или центростремительное, ускорение — при изменении направления движения (движение по кривой). Линейные и радиальные ускорения в зависимости от продолжительности их действия условно делят на ударные (до десятых долей секунды) и длительные.

Направление сил инерции всегда противоположно направлению ускорения. В медицине и биологии часто употребляют термин «перегрузка» (инерционные силы). Перегрузки не имеют размерности и выражаются относительными единицами, показывающими, во сколько раз увеличилась сила тяжести, действующая на тело при данном ускорении, по сравнению с обычной земной гравитацией. В зависимости от направления действия перегрузок по отношению к вертикальной оси тела различают продольные и поперечные перегрузки. При направлении вектора перегрузки от головы к ногам говорят о положительных перегрузках, а от ног к голове — об отрицательных. Кроме того, различают поперечные (спина — грудь и грудь — спина), а также боковые (бок — бок) перегрузки. Направление вектора перегрузки имеет важное значение для определения характера ответных реакций организма. Реакция человека на ускорение определяется рядом факторов, среди которых существенная роль принадлежит величине ускорения, времени его действия, скорости нарастания и направлению вектора перегрузки по отношению к туловищу, а также исходному функциональному состоянию орга­низма, зависящему от многих условий внешней и внутренней среды.

Общее состояние человека при действии ускорений характеризуется появлением чувства тяжести во всем теле, болевых ощущений за грудиной или в области живота, вначале затруднением, а в дальнейшем (при значительных перегрузках) и полной невозможностью движений, особенно конечностями. При больших ускорениях наблюдается расстройство зрения. При своевременном прекращении действия перегрузок происходит нормализация всех функций.

В реальных условиях движения перегрузки, действующие на водителя, невелики. Даже при движении по кривой малого радиуса и при высокой скорости перегрузки теоретически не могут быть больше 5...10g. Если такие ускорения действуют на организм водителя не более 10 с, они не могут вызвать значительных физиологических расстройств. Однако при этом наблюдается изменение тонуса мышц, вследствие чего человек не всегда может выдержать прямолинейное направление движения и ошибается в ту сторону, на которой тонус мышц уменьшается.

Так, при прохождении со значительными скоростями кривых малых радиусов и при последующем выходе на прямолинейный участок водитель рефлекторно смещает автомобиль на наружную сторону дороги, в ряде случаев заезжая на полосу встречного движения.

В результате длительного периодического воздействия ускорений (подъемы и спуски, движения по кривым малых радиусов) возможно возникновение болезненного состояния (так называемой морской болезни). Основные проявления: плохое самочувствие, головокружение, тошнота.

Вибрация (механические колебания) оказывает существенное влияние на человеческий организм, причем интенсивность и характер ее воздействия зависят от вида колебаний, способа их возбуждения и интенсивности.

Вибрация, как и любая другая форма периодических движений тела около положения равновесия, имеет определенные физические параметры. Основными из этих параметров являются:

амплитуда — наибольшее отклонение вибрирующего или колеблющегося тела от положения равновесия;

частота — число полных колебаний, происходящих в течение 1 с;

период — величина, обратная частоте, т. е. время одного полного колебания.

Под влиянием вибрации в организме наступают различные органические и функциональные изменения, в том числе изменения в системе кровообращения (особенно в кровеносных сосудах), в центральной и вегетативной нервных системах, в мозге, костно-суставной системе и в мышцах. Воздействие вибрации может привести к функциональным нарушениям, которые не носят затяжного характера и быстро исчезают после непродолжительного отдыха. Под действием вибраций ухудшает­ся зрительное восприятие, снижается качество внимания, замедляется реакция, понижается точность действия.

Чаще влиянию вибраций подвергаются водители тяжелых грузовых автомобилей. Наиболее опасными являются резонансные колебания, т. е. колебания, частота которых соответствует собственной частоте колебаний отдельных органов тела. Действием резонансных колебаний можно объяснить нарушение деятельности органов пищеварения и возникновение болевых ощущений в соответствующих областях тела у водителей большегрузных автомобилей. Для уменьшения влияния на организм ускорений и вибраций необходимо тренировать вестибулярный аппарат. Для этого делаются движения, раздражающие его: наклоны, повороты, прыжки, упражнения на батуте, перекладине и т. п. Кроме того, необходимо повторное воздействие на организм угловых и прямолинейных ускорений с помощью вращающихся установок (центрифуги, качели и др.).