Loading

Wdrażanie ergonomii w PKP

dr Bolesław Biedunkiewicz
Zaktad Pojazdów Szynowych COBiRTK w Warszawie

"Trakcja i Wagony" Nr.4/1982

 

UKD:331.015.11:656.21.01

W 1980 roku, z inicjatywy kierownictwa COBiRTK, rozpoczęto realizację prac badawczych w zakresie ergonomii komunikacyjnej. Do współpracy pozyskano kilka wyższych uczelni, mających znaczny dorobek badawczy i wdrożeniowy. Bardzo bliską współpracę nawiązano z Zespołem Ergonomii Politechniki Wrocławskiej oraz Wydziałem Form Przemysłowych Akademii Sztuk Pięknych w Krakowie. Prace badawcze są realizowane przy ścisłej współpracy z użytkownikiem i producentem taboru kolejowego. Przy wykorzystaniu bazy wdrożeniowej „Pafawagu" powstają założenia rozwiązań ergonomicznych kabiny maszynisty elektrycznych pojazdów trakcyjnych, natomiast w fabryce „Fablok" w Chrzanowie zarysowuje się koncepcja wzorniczej kabiny maszynisty lokomotywy spalinowej SM31.
Wychodząc z założenia, że optymalizacja warunków pracy drużyn lokomotywowych wpływa na podniesienie sprawności i bezpieczeństwa ruchu kolejowego, zamierzeniem autora jest zwrócenie uwagi kadry kierowniczej oraz zainteresowanych pracowników służby trakcji PKP na niektóre aspekty ergonomii komunikacyjnej. Są to przede wszystkim wybrane zagadnienia teoretyczne mające na celu wyjaśnienie pojęcia przedmiotu, zakresu i metod ergonomicznych oraz zagadnienia praktyczne omawiające zarys założeń ergonomicznych do projektu zunifikowanych kabin maszynisty elektrowozu i przedstawiające wstępny projekt wzorniczy kabiny maszynisty lokomotywy spalinowej SM31.

Przedmiot, zakres i metody ergonomiczne

Ergonomia jest nauką stosowaną i zajmuje się metodami optymalizacji pracy. Rozpatruje to przy dostosowaniu warunków pracy do fizjologicznych i psychicznych możliwości człowieka. Rezultatem poznania obiektywnvch czynników stymulujących pracę w pełni sprawną nie zagrażającą zdrowiu jest możliwość jej wykonania stosunkowo małym kosztem biologicznym. Termin ergonomia pochodzi od greckich słów, gdzie ergon oznacza pracę (dzieło), a nomos -prawo.

 

Rys. 1

C — człowiek operator,
T — czynnik techniczny (wykonawczy),
E — czynnik ekonomiczny (wartościowanie),
er — zakres problemu ergonomii

Ergonomia łączy w sobie naukę o człowieku z naukami technicznymi i ekonomicznymi (rys. 1).
Celem ergonomii jest dostosowanie warunków pracy do potrzeb człowieka i dlatego jest dziedziną bardzo rozległą, przy istniejących tendencjach dalszego jej rozszerzania. Do zakresu ergonomii należą, w zasadzie, następujące problemy szczegółowe i metodologiczne.

Problemy szczegółowe

• Problemy dostosowania przestrzeni pracy do człowieka.
• Problemy dostosowania rodzaju, jakości i ilości informacji do człowieka.
• Problemy optymalizacji warunków psychofizjologicznych wpływających na podejmowanie decyzji przez człowieka.
• Problemy dostosowania narzędzi i maszyn (w tym urządzeń sterowniczych) do właściwości i możliwości wykonawczych człowieka.
• Problemy dostosowania rodzaju i właściwości obciążeń fizycznych, psychicznych i środowiskowych do człowieka.
• Problemy doskonalenia stosunków międzyludzkich.

Problemy metodologiczno-metodyczne

• Metodologiczne problemy projektowania metod pracy i organizacji pracy w celu dostosowania pracy do człowieka.
• Metodologiczne problemy projektowania zmian mających na celu dostosowanie narzędzi i maszyn do człowieka.
• Metodologiczne problemy projektowania materialnego środowiska w celu dostosowania go do człowieka.
• Problemy ergonomicznych kryteriów i mierników dostosowania układów ergonomicznych i ich elementów do człowieka.
• Metody analizy i ocen dostosowania układów ergonomicznych do człowieka.
• Problemy przydatności zawodowej ludzi i doboru zawodowego.
Ponadto do zakresu przedmiotu ergonomii należy zaliczyć problemy poznawcze, takie jak: określenie pojęć ergonomicznych i zmiennych ergonomicznych, formułowanie twierdzeń ergonomicznych itp. Na podstawie zaprezentowanego zakresu przedmiotu można przyjąć, że problematyka ergonomii powinna koncentrować się głównie nad zagadnieniami dostosowania pracy, narzędzi i środowiska do budowy, a także właściwości człowieka. Natomiast metodologia powinna uwzględniać podejście kompleksowe i interdyscyplinarne.

Koncepcja założeń ergonomicznych zunifikowanej kabiny maszynisty elektrowozu

W trakcie prowadzonych analiz ergonomicznych stanowiska pracy maszynisty w kabinie elektrowozu (EU07, ET21, ET22) zostały poddane ocenie m. in. urządzenia sygnalizacyjne i sterownicze (rys. 1 i 2). Za kryterium oceny urządzeń sygnalizacyjnych przyjęto zgodność z funkcją, czytelność, lokalizację w polu widzenia oraz zgodność układu sygnalizacyjnego z układem sterowniczym. Następnie przeprowadzono analizę w zakresie oceny i doboru urządzeń sterowniczych. Kryterium oceny stanowiły w tym wypadku takie czynniki,jak: wielkość, opory, dostępność w polu sterowniczym, rozróżnialność. Stwierdzono nieodpowiednią lokalizację urządzeń sygnalizacyjnych w polu widzenia, słabą czytelność i brak podświetlenia oraz brak zgodności z układem sterowniczym. Za podstawowe wady urządzeń sterowniczych uznano nieodpowiednią lokalizację kolumny nastawnika ograniczającą zasięgi rąk i miejsca na nogi, niekorzystne kąty ustawienia, zbyt duże opory oraz wadliwą konstrukcję rękojeści.
Podczas analizy czynności maszynisty, w powiązaniu z obsługą urządzeń sygnalizacyjnych i sterowniczych, szczególną uwagę zwrócono na: czynności przygotowawcze, rozruch, jazdę z prędkością rozkładową, hamowanie, zwiększanie i zmniejszanie prędkości, czynności końcowe.
Na podstawie obserwacji procesów pracy maszynisty i przy wykorzystaniu informacji uzyskanych z ankiet, wywiadów oraz nagrań magnetofonowych (obserwacje ciągłe) określono ważności poszczególnych elementów wyposażenia kabiny elektrowozu, częstości ich użycia i sekwencje użycia tych elementów. Uzyskane w ten sposób oceny stanowiły podstawę do rozmieszczenia elementów wyposażenia w blokach funkcjonalnych według zasady: optymalne miejsce w polu widzenia lub w polu stci owniczym. Zostały wyróżnione następujące bloki funkcjonalne: sterowania podstawowego,sygnalizacji podstawowej, pomocniczy, awaryjny oraz telekomunikacji.

 

Rys. 2.
Stanowisko sterowania wyposażone w główny pulpit w kierunku jazdy „do przodu" do jazdy liniowej i drugi pomocniczy do jazdy „do tyłu", na manewrach oraz pulpit nastawniczy w lokomotywie SM31

 

 

Analiza przestrzeni pracy w zakresie pola widzenia, pola sterowniczego i siedziska została przeprowadzona na modelu płaskim kabiny przez wyznaczenie strefy pracy dla osobników o różnych wymiarach antropometrycznych (na podstawie fontomów 5, 50 i 95-centylowych). Stwierdzono, że wiele urządzeń sterowniczych i sygnalizacyjnych nie spełnia warunków optymalnego umiejscowienia względem . operatora " (tzn. maszynisty) w przestrzeni pracy. Jak wynika z tej analizy, rozwiązanie konstrukcja pulpitu powinno być w formie konsoli, co pczwoli na poprawę dostępności i widoczności poszczególnych elementów wyposażenia. Ustalenia w tym zakresie muszą uwzględniać ograniczenia, które wynikają z typu i lokalizacji fotelu maszynisty. Lokalizacja fortelu wymaga z kolei uwzględnienia możliwości dwóch pozycji roboczych maszynisty: siedzącej i stojącej. Obie te pozycje umożliwiają zaprojektowanie odpowiedniej regulacji fotelu (do przodu i tyłu) oraz usytuowanie siedziska na wyższej niż dotychczas wysokości, co będzie wymagać właściwego podnóżka. Przewiduje się pewne zmiany fotela maszynisty przez nieznaczne zwiększenie głębokości siedziska, uwzględnienie krzj wizny lędźwiowej w projektowanym kształcie oparcia oraz obniżenie wysokości podpórek pod łokcie i przedramienia.
Poszukując optymalnego wariantu rozwiązania przestrzeni pracy maszynisty elektrowozu, najbardziej jest korzystna o czym już wspomniano zmiana profilu sterowniczego w kształcie "konsoli" wraz z odchyleniem kolumny nastawnika (co daje więcej miejsca na nogi) i blokowaniem urządzeń. Należy nadmienić, że istnieją wprawdzie techniczne i ekonomiczne przesłanki takiego rozwiązania przestrzeni pracy, lecz głównie będzie to zależało od możliwości producenta w obecnej sytuacji gospodarczej.
W zakresie środowiska materialnego pracy były analizowane zagadnienia z: drganiami akustycznymi, oświetleniem ogólnym (w kabinie) oraz wskaźnikami, a także mikroklimatach.
Uwzględniając zmniejszenie drgań akustycznych, zakłada się doraźne rozwiązanie wykorzystujące teoretyczną analizę widma hałasu, który występuje w kabinie maszynisty przez wyłożenie kabiny perferowanymi ustrojami dźwiękochłonnymi (zastąpienie styropianu twardą wełną mineralną).
Przewiduje się podwyższenie ogólnego poziomu oświetlenia w kabinie do 150 lx oraz zwiększenie powierzchni źródeł światła w kabinie, a także zapewnienie możliwości ciągłej zmiany poziomu oświetlenia. W celu poprawy widoczności i warunków odbioru informacji z urządzeń sygnalizacyjnych, proponuje się podświetlenie boczne o barwie pomarańczowej oraz zastosowanie ciągłej regulacji natężenia światła.
Poprawa warunków mikroklimatycznych może być przeprowadzona przez zastosowanie ogrzewania za pomocą dmuchawy ogrzewczej lub klimatyzatora. Uwzględniając charakter i czas pracy maszynisty, konieczne jest stworzenie odpowiedniego zaplecza zapewniającego zaspokajanie podstawowych potrzeb socjalnych, w skład którego powinny wchodzić: szafa ubraniowa, umywalka, kuchenka, lodówka, lustro, pojemnik na śmieci, zmiotka itp. Warto się zastanowić czy zastąpienie drzwiczek uchylnych w szafkach specjalnymi roletami nie stworzy dodatkowej powierzchni i czy zapewni lepsze warunki pracy.

Wstępny projekt wzorniczy kabiny maszynisty lokomotywy spalinowej SM31

Zgodnie z wstępną koncepcją kabina zostanie przekonstruowana. Istota zmian polega na przesunięciu kabiny w kierunku przodu lokomotywy (tzn. nasunięcie części bocznych kabiny na blok silnikowy) oraz na przemieszczeniu drzwi z płaszczyzn czołowych na boczne. Ustalono również konieczność powiększenia wymiaru podłużnego kabiny o 100 mm. Proponowane ukształtowanie nie przewiduje bezpośredniego wyjścia z kabiny na przedni pomost. Możliwe jest przejście z tylnej części pomostu do przodu wzdłuż stopnia i uchwytu na zewnątrz kabiny w czasie postoju;
W kabinie znajdują się dwa stanowiska sterowania, każde wyposażone w główny pulpit zlokalizowany w kierunku jazdy „do przodu", który służy do jazdy liniowej i manewrowej oraz drugi pomocniczy do jazdy „do tyłu" na manewrach (vide zdjęcia modelu kabiny). Stanowisko sterowania zaprojektowano przede wszystkim dla pozycji siedzącej, która w nowym układzie powinna odpowiadać komfortowym warunkom sterowania. Projekt przewiduje również odsunięcie fotela i pracę w pozycji stojącej. Wprowadzono fotel typu „Grammer", który tłumi drgania w 40%. Fotel zamontowano na wsporniku; jest on obracany względem pionowej osi, co umożliwia szybką i łatwą zmianę ukierunkowania maszynisty o 180°, a także przyjmowanie najwłaściwszej pozycji względem urządzeń sterujących i kierunku jazdy.
Pulpit główny i pomocniczy ukształtowano w sposób identyczny; różnią się one natomiast liczbą wyposażenia. Pulpit główny zawiera dźwignie: nastawnik jazdy, hamulec bezpośredni, hamulec zespolony, syrenę oraz następujące przyciski: wybór kierunku jazdy, czuwak, sygnał elektryczny, zawór przeciwpoślizgowy, piasecznicę, odluźniacz hamulca, przyćmienie świateł. Ponadto pulpit główny ma: wskaźnik prędkości, manometr przewodu głównego, manometr cylindra hamulca, tablicę sygnalizacyjną przekraczania parametrów pracy i radiotelefon.
Natomiast pulpit pomocniczy zawiera: nastawnik jazdy, hamulec bezpośredni, przycisk wyboru kierunku, syrenę, sygnał elektryczny, zawór przeciwpoślizgowy i odluźniacz hamulca.
Nastawnik jazdy i hamulec bezpośredni są rozdzielone i stanowią dźwignie z osiami poziomymi z ruchem zgodnym z wynikiem tzn. jazda od siebie, hamowanie do siebie. Hamulec zespolony jest ustawiony poziomo, co również pozwoliło zaopatrzyć go w dźwignię według tej samej zasady.
Nastawnik jazdy ma uchwyt poziomy, który umożliwia wygodną (spoczynkową) pozycję ręki i ciągły kontakt z manipulatorem. Projektowany układ przewiduje obsługę nastawnika jazdy lewą ręką, a hamulca bezpośredniego lub zespolonego prawą ręką. Układ ten jest identyczny na każdym pulpicie w stosunku do maszynisty (tzn. osi fotela) i respektuje zarówno tradycje konstrukcji kabin, jak i przepisy UIC.
Proponowana standaryzacja układu powinna sprzyjać sprawności sterowania, szczególnie w warunkach jazdy nocnej czy koncentracji uwagi na przedpolu. Pozostałe elementy manipulacyjne (głównie przyciski) mogą być obsługiwane z pozycji oparcia ręki na uchwycie biegnącym na całej szerokości pulpitu. Uchwyt ten pełni również funkcje pomocnicze przy zmianie pozycji, wsiadaniu i opuszczaniu fotela.
W projektowanych rozwiązaniach pokrywy pulpitów sterowniczych stanowią osłony mechanizmów głównych manipulatorów: nastawnika jazdy, hamulca bezpośredniego, hamulca zespolonego, syreny pneumatycznej oraz stanowią nośnik przycisków i elementów informacyjnych. Pulpit centralny -nastawczy rozwiązano w układzie pionowym. Składa się on z 2 części: manipulacyjnej oraz wskaźnikowej, które zlokalizowano odpowiednio w dogodnych strefach obsługi i obserwacji. Układ elementów został ponownie zaprojektowany według kryteriów powiązań funkcjonalnych, analogii do układu sterowanego oraz dostępności ze stanowisk sterowania. Blok pulpitu nastawczego zawiera również radiotelefon, gaśnicę i hamulec postojowy.
Wstępna koncepcja kolorystyki wykorzystała zasadę wyciszenia bodźców wizualnych, nie mających znaczenia informacyjnego w złożonej strukturze kabiny. Proponuje się lakierowanie pulpitów w kolorze „grafitowym" z domieszką proszku aluminiowego. Elementy informacyjne powinny być starannie zaprojektowane i wykonane techniką sitodruku w kolorze białym. Ciemne tło pulpitu korzystnie wyeksponuje istotne elementy informacyjne i sygnalizacyjne.

 

Rys. 3.
Wydzielony blok socjalny podzielony na trzy strefy w lokomotywie SM31

Na podkreślenie zasługuje, bardzo korzystny dla drużyn lokomotywowych, projekt bloku socjalnego (rys. 3). Powstała bowiem koncepcja wydzielenia bloku socjalnego i zlokalizowania go w tylnej części kabiny. Blok ten został podzielony na trzy strefy. Dwie skrajne strefy są przeznaczone na szafę aparatury elektrycznej i szafę ubraniową. Na drzwiach szaf znajdują się odkładane siedziska. W środkowej strefie są zblokowane urządzenia przeznaczone do:
— przechowywania żywności — lodówka,
— przygotowywania posiłku — opuszczany blat, kuchenka, pojemniki na naczynia i sztućce,
— spożywania posiłku i wypełniania dokumentów — podnoszony blat, składane siedziska, półka na dokumenty itp.,
— mycia — umywalka, pojemnik na mydło i inne środki, ręcznik itp.,
— utrzymania czystości w kabinie — pojemnik na śmieci, zmiotka.
Blok socjalny oraz szafę ubraniową wykonano jako podzespoły i w całości połączono z ramą konstrukcyjną kabiny. Blok socjalny ograniczono płaszczem z blachy stalowej, do którego są montowane wszystkie elementy.

Wnioski

Podsumowując dotychczasowe rozważania i działalność naukowo-badawczą w zakresie rozwiązań ergonomicznych kabin maszynisty w pojazdach trakcyjnych PKP, nasuwa się wiele propozycji i uwag.
¦ Bardzo korzystna okazuje się współpraca naukowo-badawczą z Zespołem Ergonomii Politechniki Wrocławskiej i Wydziałem Form Przemysłowych ASP w Krakowie którą należy nadal kontynuować.
¦ Celowa i pożyteczna jest kooperacja przy wdrażaniu założeń ergonomicznych w układzie: COBiRTK wyższe uczelnie użytkownicy konstruktorzy i producenci taboru kolejowego („Pafawag" i „Fablok").
¦ Istotną sprawą jest zapewnienie odpowiednich warunków do budowy zunifikowanych modeli (w skali 1:1) kabiny maszynisty pojazdów trakcyjnych oraz możliwość praktycznej jej weryfikacji.
¦ Pełnej mobilizacji sił i środków wymaga konsekwentne dążenie do podjęcia w najbliższych latach produkcji pojazdów trakcyjnych, które uwzględnią optymalne rozwiązania ergonomiczne w kabinie maszynisty.
¦ Celowe wydaje się powołanie przy większych i jednostkach organizacyjnych,PKP (np przydokp, drkp lub innych) zespołów specjalistów zajmujących się ergonomiczną analizą i oceną poszczególnych stanowisk pracy w transporcie kolejowym, z udziałem fizjologów i psychologów pracy, lekarzy zakładowych, behapowców, inżynierów, a także organizatorów procesów przewozowych.
¦ Rozważenia wymaga potrzeba wprowadzenia problematyki ergonomicznej na kursach dla kadry kierowniczej i behapowców oraz wprowadzenie przedmiotu ergonomii do szkół zawodowych, zwłaszcza w technikach kolejowych.
Przedstawione uwagi i wnioski nie wyczerpują całości złożonej problematyki ergonomicznej. Niektóre propozycje mają ponadto charakter dyskusyjny. Dlatego też naukowcy konstruktorzy chętnie skorzystają z uwag najbardziej zainteresowanych pracowników służby irakcji PKP. Wymiana poglądów i opinii na temat budowy zunifikowanej kabiny maszynisty pojazdów trakcyjnych jest bardzo aktualna i powinna być pożyteczna. Nie ulega bowiem żadnej wątpliwości, że działalność badawcza, która zmierza do tworzenia optymalnych warunków w tak odpowiedzialnej pracy maszynistów, przyczynia się znacznie do zwiększenia sprawności i bezpieczeństwa ruchu kolejowego.