MINDENNAPI ÉLETÜNK 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 balesetekre. 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 még nem támasztották alá fiziológiai mérésekkel, és 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 vezetésbiztonság közti esetleges összefüggés megállapítása volt. Ha van va-
lamilyen 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. 3. táblázat A függő változók a három különböző környezeti hőmérsékletre. A táblázatban szereplő értékek: a hőérzet szubjektív skálán 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
+ jel szignifikáns, a – jel nem szignifikáns különbséget mutat definíciót ld. a szövegben. (–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). **A
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. 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 alkalmazkodás során a végtagok jóval inkább ki vannak téve a hőmérsékletváltozásnak, 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.
Röviden… Tartós hatású korrózióvédelem A müncheni SWH GmbH újszerű, rozsda elleni festéke a Rust Grip a cég adatai szerint a felhasználóknak egy nem fényesre csiszolt alapon biztos, 10– 15 éves, hosszan tartó védelmet nyújt. A hatékonyság és tartósság poliuretánalapú, alternatív megoldáson nyugszik. A festék benyomul a fém pórusaiba és exoterm reakcióban összeköt az alappal. Egy többé már nem oldódó, rendkívül hatékony, kemény védőréteget képez, amely minden külső és belső korróziót megakadályoz. Az anyag felhasználásakor nincs szükség az alap előkezelésére, a régi festék eltávolítására és a rétegek lecsiszolására. Elegendő egy nagynyomású tisztítóval vagy mechanikusan megtisztítani az alapot ügyelve arra, hogy az száraz és szilárd legyen. A festék rezisztens a vegyi oldatokkal és savakkal szemben, sokféle anyaggal megfér. (Stahl und Eisen, 123. k. 4. sz. 2003. p. 52.)
Fémötvözetek gyors elemzése A wiesbadeni Oxford Instrument Horizon 600 ötvözetosztályozó készüléke hordozható röntgenfluoreszcenciás analizátor. A gyártó adatai szerint a készülék előnye a roncsolás nélküli mérés pontosságában és gyorsaságában rejlik, ami egyszerű kezeléssel és a mérési eredmények kényelmes dokumentálásával párosul. A készülék alkalmas a kevéssé és erősen ötvözött acél, nemesacél, hőálló acél, szerszámacél, valamint nikkel-, kobalt-, titán- és rézötvözetek gyors meghatározására. A röntgencsövek kevesebb, mint 1W teljesítménnyel üzemelnek, ami kedvező a csövek stabilitása és élettartama szempontjából. Az áramellátás kb. 300 mérés elvégzéséhez elegendő. A gyártó szerint a készülék az üzemeltető egyedi igényeihez illeszthető. A mérések befejezése után a betárolt adatok a mobil berendezésről USB-csatlakozón keresztül egy számítógépre továbbíthatók, és adott esetben átvehetők a mérési jegyzőkönyvbe. A gyártó adatai szerint a vizsgálható elemek a kalciumtól az uránig terjednek. Maximum 18 elem analizálható, miközben az ötvözetek elemzésénél csak 14 elemet szoktak meghatározni. A kis felületeken és éleken is lehetővé teszi a méréseket, így pl. feltekercselt huzalok is elemezhetők. (Stahl und Eisen, 123. k. 4. sz. 2003. p. 52.)
