Исследования визуального восприятия красных железнодорожных светофоров на основе светодиодов. Продолжение

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

В проведении исследований в качестве операторов принимали участие сотрудники ВНИИЖТ и ООО «Корвет-Лайтс», а в качестве наблюдателей – машинисты, помощники машинистов и электромеханики службы СЦБ экспериментального кольца ВНИИЖТ.

Проведение исследований проходило в следующем порядке:
• Наблюдатель находился перед шторкой, перекрывающей предъявляемый сигнал, на расстоянии 1000 м от светофора.
• Первый оператор, находящийся возле светофора, предъявлял серию из тридцати сигналов, составленную из трех сигналов различной цветности в случайном порядке.
• Второй оператор нажатием кнопки на пульте открывал шторку перед наблюдателем с одновременным запуском электронного секундомера.
• Наблюдатель вслух произносил название цвета наблюдаемого сигнала (желтый или красный) и, нажимая кнопку, соответствующую принятому решению, останавливал секундомер и закрывал шторку.
• Второй оператор записывал оценку в протокол (желтый – «1», красный –»2″) и время решения о цвете сигнала.
• Далее операторы и наблюдатель повторяли предыдущие действия, предъявляя и наблюдая серию из 30 сигналов разных цветностей.
• После этого к работе приступал другой наблюдатель.

До начала исследований было составлено 20 серий случайных предъявлений трех сигналов. Серии чередовались. Ежедневно в исследованиях принимали участие от 4 до 6 наблюдателей, которые смотрели по 3 серии. Всего в эксперименте участвовали 15 наблюдателей. Исследования проводились в натурных условиях с 19.07.01г. по 2.08.01г. Первые два дня проводилась тренировка наблюдателей и результаты в обработке данных не учитывались.

5. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Результаты исследований представлены в таблицах 1,2. В таблицах указаны:
• номер серии, которая показывалась наблюдателю;
• фон и значение яркости фона;
• ответы наблюдателя об увиденном цвете сигнала;
• реальный цвет предъявляемых сигналов;
• время опознавания цвета сигнала наблюдателем.

Изучив данную проблему, специалисты «Корвет-Лайтс» совместно с сотрудниками фотометрической лаборатории отдела охраны труда ВНИИЖТ пришли к выводу о необходимости исследования возможности расширения границ области цветности сигналов красного цвета для светооптической системы светодиодной железнодорожных светофоров путём эксперимента по вероятности восприятия в качестве красного, сигнала с координатами цветности, соответствующими красным светодиодам с доминирующей длиной волны 625-630 нм. в реальных условиях эксплуатации светофоров.

В ходе эксперимента ответы наблюдателя о цвете сигнала заносились в журнал в столбец, при этом цифра «1» означала желтый цвет, а цифра «2» – красный. В другом столбце фиксировалось время опознавания сигнала в секундах. В третьем записана последовательность предъявляемой серии сигналов, где цифра «1» означает желтый цвет с координатами цветности х₁=0,612, y₁=0,385; цифра «2» – красный цвет с координатами х₂=0,703, y₂=0,297, цифра «3» – красный цвет с координатами х₃=0,713, y₃=0,287.

При анализе протоколов сравнением данных ответов и соответствия им предъявлений выявлялись ошибки наблюдателей при опознавании цвета сигналов.

Для каждой исследованной цветности были рассчитаны вероятности правильного опознавания цвета сигнала, средние значения времени опознавания, оценки их средних квадратических ошибок. Расчеты проводились для разных фонов отдельно. Результаты расчетов, а также яркости фонов, количество предъявлений сигналов каждой цветности и количество ошибок опознавания цвета, приведены в табл.1.

Ошибки при опознавании цвета сигнала являются «пропуском» для данного цвета и «ложной тревогой» для сигнала другого цвета, которым был назван предъявленный сигнал. Практически одинаковое количество ошибок опознавания различных цветностей при наблюдении сигналов на фоне неба свидетельствует о постоянстве уровня «ложных тревог» у наблюдателей, то есть постоянстве принятых наблюдателями критериев опознавания цветности. Таким образом, можно сделать вывод о равенстве вероятностей опознавания каждой из трех рассматриваемых цветностей сигнала. При этом необходимо отметить, что сами вероятности не равны единице, хотя и близки к ней.

При наблюдении сигналов на фоне зелени, когда яркость в 30-50 раз меньше, чем яркость неба, вероятности опознавания цветностей сигнала равны единице. Более тонким критерием при оценке трудности восприятия различных цветностей сигналов является время опознавания цветности сигнала. На первый взгляд, различия среднего времени опознавания цвета сигналов трех цветностей на одном фоне, являются незначительными, поэтому необходимо сравнить средние значения и определить достоверность их различий [6].

Для решения вопроса о случайном или неслучайном расхождении средних значений времени опознавания подсчитывается следующее отношение:

Результаты расчетов соотношений для пар сравниваемых цветностей приведены в табл. 2. Там же приведено значение коэффициента Стьюдента t(P;k) для заданной вероятности вывода Р=0,95 и для числа степеней свободы k = n₁+n₂–2, с которым сравнивались рассчитанные значения t.

Если абсолютная величина значения t больше значения t(P;k), то расхождение сравниваемых средних значений τ_ср.1 и τ_ср.2 можно считать неслучайным (значимым) с надежностью вывода Р=0,95. В противном случае нет оснований считать расхождение значимым.

Анализ таблицы 2 показывает, что на любом фоне среднее значение времени опознавания желтого сигнала (точка «1») всегда значимо отличается от средних значений времени опознавания сигналов двух других цветностей (точки «2» или «3»), различия между которыми случайны. При этом среднее время опознавания желтого сигнала (табл.1) больше времени опознавания красных сигналов, что свидетельствует о более сложной зрительной задаче.

Из анализа данных таблиц 1 и 2 может быть сделан вывод о том, что зрительные задачи при опознавании сигналов с координатами цветности х₂=0,703, y₂=0,297 и х₃=0,713, y₃=0,287 (точки «2» и «3») являются одинаковыми, при этом цвет сигналов воспринимается как красный.

Задача наблюдателя состояла в определении цвета предъявляемого сигнала. При этом осуществлялась фиксация правильности ответа и времени от момента предъявления сигнала до момента опознавания его цвета наблюдателем. Исследования проводились в натурных условиях в дневное время в солнечные дни. Объект наблюдался с расстояния 1000 м на фоне открытого неба (рис. 9) и зелени. Постоянно фиксировалась яркость фона с помощью яркомера.

На основании результатов проведенных исследований возможно расширить допустимую область цветности красного сигнала для систем светооптических светодиодных железнодорожных светофоров, то есть координаты цветности граничной точки 1 по ГОСТ 24179-80 [1] допустимой области цветности красного сигнала могут быть заменены на х₁=0,703, y₁=0,297.

6. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Проведенные исследования восприятия сигналов красного цвета различных цветностей систем светооптических светодиодных позволяют изменить границы области цветности сигналов красного цвета для ССС железнодорожных светофоров в сторону жёлтого цвета без потери надёжности опознавания цвета сигнала машинистом локомотива. Данный вывод является подтверждением предположения об особом подходе к квазимонохроматическому излучению светдиодов, используемых в качестве источников света для сигнальных устройств такого уровня, как железнодорожные светофоры, заключающемуся в особом восприятии глазом человека узкополосного света и связанной с этим системой стандартов, основанной исключительно на этом восприятии. Расширение допустимой области цветности для красного сигнала светодиодных систем железнодорожных светофоров позволит применять в системах светооптических светодиодных более эффективные и надежные светодиоды красного цвета свечения.

Скачать статью в формате pdf