ERGONÓMIA 5.3
A környezeti hőmérséklet hatása a vezetési teljesítményre Tárgyszavak: közlekedésbiztonság; környezeti hatás; szimuláció; statisztikai módszerek.
Környezeti hőmérséklet és közlekedésbiztonság Jól ismert, hogy a környezeti hőmérséklet hatással van a közlekedési balesetek bekövetkezésének valószínűségére. Egy korábbi vizsgálatban tíz kockázati tényező közül a hőmérséklet a harmadik legfontosabbnak bizonyult, megelőzve az italt, vagy a biztonsági öv használatát. Szerencsére egyre terjed a légkondicionálók használata a járművekben, ami javítja a vezető közérzetét, és ezzel a közlekedés biztonságát is. Ezeket a megfigyeléseket azonban eddig nem támasztották alá fiziológiai mérésekkel, és eddig kevés figyelmet fordítottak a normálisnál alacsonyabb hőmérséklet közlekedésbiztonsági hatásainak vizsgálatára. Egy vizsgálatsorozatban a gépkocsikban használthoz hasonló fűtő/szellőztető rendszereket alkalmaztak a hőérzet és a vezetési viselkedés közti összefüggés vizsgálatára. A kocsi fűtése és ventilátora segítségével, amely befolyásolja a helyi klímát, a vezető maga állíthatja be a számára optimális vezetési körülményeket. A klíma és a hőérzet hatásának vizsgálatára a vezetőknek azonos feladatokat kellett megoldaniuk egyszer úgy, hogy befolyásolhatták a fűtő/szellőztető berendezést, egyszer pedig úgy, hogy nem. A vizsgálat kiértékelése szempontjából nagyon fontos volt, hogy melyik szituációval ismerkedtek meg először a vezetők. Ha a vizsgálati alanyok először azzal a szituációval találkoztak, amelyben szabályozhatták a fűtést, akkor úgy fogták fel a feladatot, mint amelyben a vezetés és a hőmérséklet-beállítás egyaránt fontos. Ezzel szemben ha először nem befolyásolhatták a fűtést, elsősorban a vezetési feladatra koncentráltak, és ezért mindkét feladatban jobb teljesítményt nyújtottak. Ezért a kísérlettervnél ezt a tényezőt figyelembe kellett venni. A vizsgálat célja tehát a hőmérséklet, a hőérzet és a vezetés-
biztonság közti esetleges összefüggés megállapítása volt. Ha van valamilyen összefüggés, akkor el kell dönteni, hogy maga a hőmérséklet vagy a hőérzet a fontosabb. Feltételezhető, hogy termoneutrális (semleges hőmérsékletű) környezetben lesz legjobb a vezetési teljesítmény, míg a hőmérséklet-szabályozás feladata elvonja a figyelmet és csökkenti a vezetési teljesítményt. A lehetséges összefüggéseket az 1. ábra mutatja.
környezeti hőmérséklet
helyi fűtés/hűtés
láb fej bőrhőmérséklet
szabályzás lehetősége, odafigyelés a szabályzásra
hőérzet
vezetési viselkedés/teljesítmény
1. ábra A hőmérséklet, a hőérzet és a vezetési teljesítmény közötti lehetséges összefüggések
A kísérlet körülményei A kísérletben 50 személy vett részt, akiket véletlenszerűen három csoportba osztottak. Az egyik hidegben (5 °C, 50% relatív páratartalom, H csoport), a másik normál hőmérsékleten (20 °C, 50% relatív páratartalom, N csoport), a harmadik melegben (35 °C, 50% relatív páratartalom, M csoport) végezte a vezetési feladatokat. A csoportok adatait az 1. táblázat foglalja össze. A jelzett paraméterekben a csoportok között nincs szignifikáns különbség. A nemek egyenlően oszlottak el a csoportok között.
1. táblázat A vizsgálatban részt vevő csoportok jellemzői (H = hideg, N = normál, M = meleg) Változó Személyek száma Férfi/nő Kor Testsúly (kg) Testmagasság (cm)
H (5 °C) 18 9/9 22± 3 70±11 176± 7
N (20 °C) 14 7/7 22± 5 65±11 177±10
M (35 °C) 18 9/9 25± 6 70±12 175± 9
A kísérletek klímakamrában folytak, amelyet hat részre osztottak. A hőmérsékletet 1 °C-on belül, a páratartalmat 3%-os pontossággal lehetett tartani. A személyek minden hőmérsékleten azonosan voltak felöltözve: alsónemű, zokni, cipő, farmernadrág és trikó volt rajtuk. A klímakamrába lépve először fél óráig ültek, hogy szervezetük hozzászokjon a hőmérséklethez. A vizsgálati személyek előtt volt egy kormánykerék és egy képernyő, egymást azonban nem láthatták. A képernyőn megjelentek a kísérletre vonatkozó információk, az út képe, amelyen vezetni kellett és egy kérdőív. A vizsgálati személyektől azt kérték, hogy a kormánykerék használatával maradjanak az út jobb oldalán. A vezetési feladat 2x7 percet vett igénybe, amelyből 2x5 percet dolgoztak fel (az első és az utolsó perceket törölték a kezdési és befejezési hatások kiküszöbölése érdekében). A feladat bonyolítása érdekében az oldalszelet 15 másodpercenként 0,125 m/s értékkel növelték, amit vizuálisan azzal érzékeltettek, hogy a „kocsi” eltért az út közepe felől oldalirányban. A jobb sáv közepétől való oldalirányú kitérést és ennek szórását (SDLP) másodpercenként 30-szor mérték, és 15 másodpercenként lemezre rögzítették (ezért ennek a „szórásnak” várható értéke és szórása is van!). Az SDLP az eddigi tapasztalatok szerint jól jellemzi a vezetési teljesítményt. A képernyőtől balra helyezték el a házilag készített, központi számítógép által vezérelt fűtő/szellőztető egységet, amely a vizsgált személy arcára irányult. Hidegben mind a fűtés, mind a ventilátor működött, melegben csak a ventilátor. A neutrális esetben a fűtés nem ment, és a ventilátor is csak gyengén. A fűtő/szellőztető egységen külön lehetett szabályozni a hűtés/fűtést és a ventiláció erősségét. Az egyik kijelző a felhasznált energiát mutatta (hőmérséklet-skálán), egy másik kijelző pedig a teljes felhasznált energiát. Amikor a vizsgált személyek maguk szabályozhatták a fejük körüli helyi klímát, a számítógép feljegyezte a szabályzótól kapott információkat, és ennek megfelelően állította be a
fűtést és a ventiláció erősségét, továbbá azt is feljegyezte, hogy hányszor változtattak a beállításon. Minden vizsgálati alany kétszer jött be a laboratóriumba, két külön vizsgálatra. Egyik esetben közölték velük, hogy szabályozhatják a fűtő/szellőztető egységet (CT – „kontroll” helyzet), a másik esetben erre nem volt lehetőség (NC – „nincs kontroll” helyzet). 25 személy a CT, 25 pedig az NC helyzettel kezdett. A rendelkezésre álló összes forró levegő mennyisége azonos volt a CT és az NC esetekben, vagyis ha CT helyzetben valaki a „hideg” helyzetben a gyors felfűtés mellett döntött, a feladat végére viszonylag hűvös körülmények között került sor. A vezetési feladatot 3 percenként megszakították, hogy igazítani lehessen a ventiláció és a fűtés mértékén. A hőmérséklettől és a szabályozási lehetőségtől eltekintve a CT és az NC helyzetek azonosak voltak, beleértve az elvégzendő feladatokat is (2. táblázat). A fűtő/szellőztető egységet a tesztvezetés után indították be, és 30 percig működtették. A termikus terhelés megállapítására a vizsgálati alanyokat pulzusmérővel és két hőérzékelővel látták el: az egyik a lábszáron, a másik homlokon mérte a hőmérsékletet. A hőérzetet az ISO 10551 szerint egy –4-től (nagyon hideg) +4-ig (nagyon meleg) terjedő skálával jellemezték. A kérdőív kérdéseket tartalmazott a vezetési teljesítményre és a veszélyhelyzetekben tanúsított viselkedés szubjektív kiértékelésére is. Mint korábban is szó volt róla, a szabályozó-vezérlő funkciók két csoportba oszthatók: a vezetés fölötti kontrollra és a hőmérsékletszabályozásra. A 22 kérdésből 3 vonatkozott a vezetésre (mennyire tudta a vizsgált személy elvégezni a vezetési feladatokat, mennyire tudta kezelni a kormányt, hogyan tudott mindent ellenőrzése alatt tartani), 2 pedig a hőmérséklet-szabályozásra (mennyire jól tudta szabályozni a környezeti hőmérsékletet és a testhőmérsékletet). A válaszokat egy 7 fokozatú skálán lehetett megadni (1 = teljes ellenőrzés, 7 = nincs ellenőrzés) az első és a második kísérlet után. A kiértékeléshez az átlagokat számolták ki. 2. táblázat A vezetési feladatok ütemezése Feladat A feladat elolvasása a monitoron Tesztvezetés Első vezetési feladat A kérdőív kitöltése a képernyőn Második vezetési feladat A kérdőív kitöltése a képernyőn
Időtartam (perc) 5 1 7 10 7 7
A függő változók a következők voltak: bőrhőmérséklet (lábon és homlokon), pulzusszám, hőérzet, a szabályozóállítások száma, valamint a vezetési teljesítmény. A független változók a környezeti hőmérséklet (H, N, M) és a CT vagy NC helyzet voltak. Megvizsgálták azt is, hogy a nemnek van-e hatása a vizsgálat eredményére; a kiértékeléshez varianciaanalízist alkalmaztak.
A vizsgálat eredményeinek kiértékelése A 3. táblázat foglalja össze a függő változók alakulását a három különböző hőmérsékletre. A lábhőmérséklet – mint várható – jóval közelebb volt a környezeti hőmérséklethez, mint a homlokon mért érték. 3. táblázat A függő változók a három különböző környezeti hőmérsékletre. A táblázatban szereplő értékek: a hőérzet szubjektív skálán (–4: nagyon hideg, +4 : nagyon meleg), a fűtés és a ventilátor igazításának száma, a vezetés és a hőmérséklet ellenőrzése szubjektív skálán (1 = teljes ellenőrzés, 7 = nincs ellenőrzés), a vezetési pozíció cm-ben a jobb sáv közepétől, az oldalirányú kitérés szórása (SDLP) cm-ben. A független változó a hőmérséklet: hideg, H (+5°C), semleges, N (20 °C), meleg, M (+35 °C). Változó
H (5°C)
N (20 °C)
M (35 °C)
átlag
szórás
átlag
szórás
átlag
szórás
szign.*
Lábhőmérséklet (°C)
18,5
3,8
28,1
1,3
36,6
0,7
+
Fejhőmérséklet (°C)
24,9
1,2
28,4
1,9
30,8
3
+
Pulzus (percenként)
76
10
+
Hőérzet
–3,4
Fűtés állítása
24
20
9
Ventilátor állítása
2
6
5
Vezetés ellenőrzése
4,8
1,0
4,3
1,0
4,8
1,0
–
Hőmérséklet ellenőrzése
4,6
1,0
4,0
1,2
4,8
0,9
+
16 1,0
70 0,0
13 1,2
98 3,1
1,3
+
11
2
4
+
12
21
20
+
Vezetési pozíció (cm)
–68
38
–60
28
–65
48
–
SDLP** (cm)
118
32
102
29
115
31
+
*A **A
+ jel szignifikáns, a – jel nem szignifikáns különbséget mutat definíciót ld. a szövegben.
A pulzus csak az M környezetben emelkedett meg szignifikáns mértékben. A hőérzet változása jó összhangban volt a külső hőmérséklettel, az is érthető, hogy a fűtést inkább a H, a ventilátort a M helyzetben használták. A vezetési teljesítmény (SDLP) 14%-kal volt jobb semleges környezetben, mint a hideg vagy meleg környezetben. A post-hoc elemzés alapján a H és N helyzet közötti különbség szignifikáns, az N és a M közötti nem. A vezetési pozíció nem függött szignifikáns mértékben a hőmérséklettől. A hőmérséklet befolyásolásának szubjektív értékelése 3,9±1,0 volt a CT, és 5,0±0,9 az NC körülmények között, vagyis az alanyok érezték a különbséget. A fűtést és a ventilátort gyakrabban kezelték az első vezetési feladat során, mint a másodikban. Azok a vizsgálati alanyok, akik az NC feltételek mellet kezdtek, szignifikánsan jobb teljesítményt (SDLP) nyújtottak, mint akik a CT feltételekkel indítottak (2. ábra). A vezetési pozíció esetében nem mutatkozik szignifikáns különbség a CT-NC és az NC-CT sorrendek között. A 2. ábrából az is látszik, hogy a második feladat esetén a sorrendtől függetlenül valamivel rosszabb a teljesítmény, mint az elsőben. 180 160
SDLP (cm)
140 120
első feladat második feladat
100 80 60 40 CT-NC
NC-CT sorrend
2. ábra Az NC/CT helyzet sorrendjének hatása a vezetés minőségére (SDLP) az első és a második vezetési feladat során. A téglalapok középpontja jelzi a várható értéket, a függőleges kiterjedés pedig a szórást
A vizsgálat tanulságai A mérések igazolták, hogy a szélsőséges környezeti hőmérséklet nagy hatással van a bőr hőmérsékletére – még ha a testhőmérsékletre nem is, ahhoz 30 perc kevés. A szélsőséges hőmérsékletekhez való alkalmazkodás során a végtagok jóval inkább ki vannak téve a hőmérséklet-változásnak, mint a törzs vagy a fej. Melegben a pulzus szignifikánsan megnő, ami a fiziológiában jól ismert jelenség és részben a hipothalamus szabályozó funkciójával, részben a táguló bőr alatti erek vérellátásával van kapcsolatban. Az a tény, hogy melegben a homlok hőmérséklete alacsonyabb a láb hőmérsékleténél, azzal van kapcsolatban, hogy az izzadás hűti a homlokot. A vezetési teljesítmény (SDLP) szignifikánsan változott a környezeti hőmérséklettel. A hatás különösen jól látható, ha egy személy teljesítményét vetjük össze különböző körülmények között. Különösen jól ismert a kutatók előtt a magas hőmérséklet negatív hatása a vezetési teljesítményre. Ennek talán az a magyarázata, hogy az általános izgalmi szint megnő, ezért a szervezet nehezebben veszi észre és dolgozza fel a vezetés során észlelt jelzéseket. A vezetési teljesítmény romlása a hőmérséklet függvényében függ a feladat komplexitásától is. Az ismertetett vizsgálatban a feladat viszonylag egyszerű volt, ezért a romlás mértéke is kicsi, de szignifikáns. A hideg hatását a vezetési teljesítményre eddig nem nagyon vizsgálták, bár az ismert, hogy a kézügyesség csökken alacsony környezeti hőmérsékleten. Itt nem volt jelentős tényező a kézügyesség, ezért a 16%-os teljesítménycsökkenés általános fiziológiai okokkal (pl. didergés) magyarázható. A mechanizmus megértéséhez még további vizsgálatokra van szükség. A CT-NC szituáció (vagyis, hogy a vizsgálati alanyok befolyásolhatták-e a fűtést és a ventilációt) inkább a szubjektív értékelésre volt hatással, mint a valóságos vezetési teljesítményre. Általános megfigyelés volt, hogy kortól, nemtől, és testméretektől függetlenül jobb volt a teljesítmény akkor, ha a vizsgálati alanyok először az NC helyzettel találkoztak. Ez valószínűleg az ún. „bevezetési effektussal” magyarázható, amely más, hasonló vizsgálatoknál is fellépett. Az NC helyzetben a vizsgálati alanyok tudják, hogy nem befolyásolhatják a fűtő/szellőztető egység működését, ezért a vezetési feladatra koncentrálnak, és ez az elsődleges koncentráció megmarad a CT helyzetben is. Akik a CT helyzettel találkoznak, mindkét feladatra (a vezetésre és a klíma szabályozására) koncentrálnak - lehet, hogy az utóbbira még jobban is, mit az elsőre. Végiggondolják a stratégiájukat, és talán a többieknél jobban odafigyelnek a
hőmérséklet változására, aminek alapján szabályozzák a környezet hőmérsékletét. Ez mindenképpen elvonja figyelmük egy részét a vezetésről. Összességében tehát az alábbi következtetések vonhatók le: • a környezeti hőmérséklet változása drasztikus változást okoz a bőr hőmérsékletében és a hőérzetben; • a vezetési teljesítmény extrém körülmények között romlik a semlegeshez képest; • az a tény, hogy a fej lokális hőmérsékletét szabályozni lehet a fűtő/szellőztető egység segítségével, nem változtat a hőérzeten és a vezetési teljesítményen; • azok a vizsgálati alanyok, akik elsősorban a vezetési feladatra koncentrálnak, sokkal jobb teljesítményt nyújtanak. Összeállította: Bánhegyiné Dr. Tóth Ágnes Daanen, H. A. M.; van de Vliert, E.; Huang, X.: Driving performance in cold, warm and thermoneutral environments. = Applied Ergonomics, 34. k. 6. sz. 2003. nov. p. 597–602. Frank, S. M.; Raja, S. N. stb.: Relative contribution of core and cutaneous temperatures to thermal comfort and automatic responses in humans. = Journal of Applied Physiology, 85. k. 5. sz. 1999. p. 1588–1593.
EGYÉB IRODALOM Márkus P.: Gondolatok a munkahelyi zajterhelés elleni védelem aktuális problémáiról. = Munkabiztonság, 11. k. 4. sz. 2003. p. 10–13. Kocsis E.: Por-forgács elszívó hálózatok zajkibocsátásának vizsgálata. = Magyar Asztalos és Faipar, 2004. 1. sz. p. 85–87. Behwke, A.: Rückenschmerzen adé! (Viszlát hátfájdalom.) = VDI Nachrichten, 7. sz. 2004. febr. 13. p. 47. Aborg, C.; Billings, A.: Health effects of „the Paperless Office” – evaluations of the introduction of electronic document handling systems. (A „papírmentes iroda” egészségi hatásai – az elektronikus iratkezelő rendszerek bevezetésének értékelése.) = Behaviour and Information Technology, 22. k. 6. sz. 2003. nov–dec. p. 389–396.
