Method of Ergonomic Expertise of Collective Protection Against Aircraft Noise

Kukushkin Yurii Aleksandrovich Doctor of Technical Science Leading Scientific Associate Central Scientific Research Institute of Air Force of the Ministry of Defense of Russia 127183, Russia, Moskovskaya oblast', g. Moscow, Petrovsko-Razumovskaya alleya, 12, of. A prof.Kukushkin@yandex.ru Other publications by this author     Soldatov Sergei Konstantinovich Doctor of Medicine Leading Scientific Associate at Central Research Center of the Ministry of Defense of Russia 127083, Russia, Moscow, Petrovsko-Razumovskaya Street 12 A gniiivm-d@yandex.ru Other publications by this author     Somov Mikhail Vladimirovich Head of the Department of the State Flight Test Center V.P. Chkalov   military unit, Akhtubinsk, 416507, Astrakhan region, Russia   mishas09@rambler.ru Other publications by this author     Skuratovskii Nikita Igorevich undergraduate of Department of Ergonomics and Information Measuring Systems, MATI - Tsiolkovsky Russian State Technological University 109240, Russia, Moscow, ul. Bernikovskaya Naberezhnaya, 14 nikskur@gmail.com Other publications by this author     Zinkin Valerii Nikolaevich Doctor of Medicine lead research associate Central Scientific Research Institute of Russian Ministry of Defense 127083, Russia, Moscow, Petrovsko-Razumovskaya alleya St., 12-A v.n.zinkin@yandex.ru Other publications by this author

Kharitonov Vladimir Vasil'evich PhD in Technical Science Associate professor at the "Vzlet" branch of Moscow Aviation Institute (National Research University), professor at the Academy of Military Sciences; Corresponding Member of the International Academy of Human Problems in Aviation and Astronautics 416501, Russia, Akhtubinsk, Microdistrict 1, building 1   gniiivm-h@yandex.ru Other publications by this author

Введение

Авиационный шум является одним из самых санитарно опасных и вредных факторов окружающей среды ^[1-3]. Источником авиационных шумов служат колебания и вибрации отдельных деталей двигателя и конструкций самолета (стенок камер сгорания, вращающихся лопаток компрессора и турбины и т.п.), трение вращающихся поверхностей друг о друга, трение потока воздуха, поступающего через воздухозаборники, турбулентность струй газов, выходящих через реактивное сопло двигателя, движение воздуха в вентиляционных трубах с высокой скоростью, работа бортовой аппаратуры ^[4-6].

Изучение условий деятельности инженерно-технического состава (ИТС) авиации показывает, что в наибольшей степени они подвергаются шумовому воздействию в следующих аэродромных зонах: на централизованной заправочной площадке, на месте опробования двигателей, на месте сборщиков парашютов и на площадке стартового осмотра. В наиболее неблагоприятных акустических условиях находятся технические экипажи воздушных судов (ВС), непосредственно занимающиеся их подготовкой к вылету ^{[7, 8]}. Уровни интенсивности и спектральный состав шумов, воздействующих на ИТС в процессе летной смены, не является постоянным, а изменяется в широких пределах ^{[9, 10]}. Прежде всего, это связано с тем, что на протяжении летной смены имеют место несколько периодов опробования двигателей перед выпуском ВС на старт (от 2 до 5 вылетов за смену) ^[9-11].

Установлено, что при плановых полетах интенсивность шума в разных местах аэродрома колеблется в пределах – от 90 до 120 дБ (на 10…40дБ превышает предельно допустимые уровни), внутри служебных помещений от 50 до 90 дБ ^{[1, 8]}. Наиболее интенсивным оказывается шум при опробовании двигателя самолета на взлетном режиме. У сопла двигателя он достигает величины 130 дБ (величина, превышающая болевой порог ощущения шума) ^[6-10]. При взлете с использованием форсажа интенсивность шума достигает 120…130 дБ, что позволяет отнести условия труда инженерно–технического состава по шумовому фактору к вредному классу (2 – 4 степени третьего класса вредности) ^[9-13].

Средства коллективной защиты и особенности их эксплуатации

Несмотря на значительное число исследований ближайших и отдаленных последствий воздействия шумов на операторов различных человеко–машинных систем и разработки средств защиты от шума, штатных образцов эффективных средств коллективной защиты (СКЗ) ИТС от авиационного шума в настоящее время нет ^[14-16].

Для эффективной защиты персонала от воздействия акустического шума, необходимо проведение комплекса работ (экспериментальных, опытных и т.п.), связанных с созданием новых образцов СКЗ (наземного обеспечения полетов - пунктов управления) инженерно-технического состава, занимающегося обслуживанием авиационной техники, отвечающих медико-техническим требованиям, требует разработки и реализации специального комплекса защитных мероприятий ^[14-19]. Эти мероприятия носят как коллективный, так и индивидуальный характер.

Средства и методы коллективной защиты в зависимости от способа реализации подразделяют на:

архитектурно-планировочные, к которым относят рациональную планировку зданий и сооружений, рациональное размещение технологического оборудования, рабочих мест и т.д.;

организационно-технические – применение малошумного оборудования, дистанционного управления, совершенствование технологии ремонта, а также рациональный режим труда и отдыха;

акустические: звукоизоляция, звукопоглощение, демпфирование, а также глушители шума.

Для коллективной защиты от шума ИТС следует использовать специальные передвижные шумозащитные укрытия (модули).

Величины шума, вибраций на рабочих местах ИТС в модулях не должны мешать выполнению функциональных обязанностей, непосредственной речевой или громкоговорящей связи, вызывать отрицательные субъективные ощущения и ухудшение самочувствия.

Коллективные средства защиты (модули) должны обеспечивать условия жизнедеятельности, сохраняющие высокую работоспособность ИТС при подготовке к полетам, выполнении ремонтных работ и обслуживании авиационной техники.

Условия обитаемости в подвижных и стационарных средствах коллективной защиты ИТС должны соответствовать медико-техническим требованиям к обитаемости подвижных образцов авиационной техники (МТТ ВВС-81) ^[14-19].

Передвижные укрытия (модули) проходят эргономическую экспертизу, результаты которой сопоставляют с требованиями нормативно-технической документации: ГОСТ 12.2.032-78, ГОСТ РВ 29.05.015-2005 и ГОСТ 22269-76 ^[20-22].

Существенное значение для выбора СКЗ имеет их эргономичность, под которой в общем случае понимают приспособленность для использования по назначению, наличие условий, возможностей для приятного необременительного использования изделием или удовлетворения каких-либо нужд, потребностей ^[23-28]. Эргономичность СИЗ является весьма важной характеристикой, прямо влияющей на работоспособность и надежность профессиональной деятельности специалистов, использующих СКЗ ^[29]. Опыт убедительно свидетельствует о том, что эффективное СКЗ, имеющее эргономические недостатки, либо вообще не используется специалистами либо используется неправильно, что существенно снижает его защитные характеристики ^[14-19]. Оценку эргономичности СКЗ получают в результате эргономической экспертизы, однако способ ее проведения нормативными документами не регламентирован ^[30-33].

Методика эргономической экспертизы средств коллективной защиты от шума

Методика эргономической экспертизы СКЗ должна комплексно учитывать их эксплуатационные и эргономические характеристики, прямо влияющие на работоспособность и надежность профессиональной деятельности специалистов, их использующих [14-19, 30-33]. Поэтому необходима методика расчета коэффициента эргономичности СКЗ - непрерывнозначного показателя, изменяющегося в ограниченном диапазоне и являющегося взвешенной сверткой показателей, характеризующих акустическую эффективность, эксплуатационные и эргономические характеристики ^{[20, 25, 26, 30-32]}.

Для формирования множества первичных показателей использованы: методы инженерной и медицинской акустики (определены показатели, характеризующие акустическую эффективность СКЗ), гигиены труда и коммунальной гигиены (определены показатели, характеризующие эксплуатационную технологичность СКЗ), физиологии труда, инженерной психологии и психофизиологии (определены показатели, характеризующие эргономичность СКз) ^{[4, 8-10]}.

Для формирования группы экспертов использована методика, разработанная Г.П.Шибановым, обеспечивающая формирование группы экспертов с высоким уровнем компетентности в проблеме, осведомленности в предметной области и аргументированности принимаемых решений ^[34]. Сформированная группа экспертов объединяла 17 специалистов (инженеров, врачей, психологов, специалистов по охране труда) и характеризовалась значением коэффициента осведомленности 0,9, коэффициента аргументации 0,87, коэффициента компетентности 0,91, что позволило обеспечить высокий уровень объективности разработанной методики эргономической экспертизы СКЗ.

Множество информативных показателей определялось в результате ранжирования первичных показателей сформированной группой экспертов с помощью технологии, реализующей метод Дельфи ^{[22, 26, 32, 35]}.

Весовые коэффициенты свертки информативных показателей в оценку коэффициента эргономичности противошумных наушников, определялись по результатам анкетирования сформированной группы экспертов относительно важности (вклада) каждого из первичных показателей в оценку коэффициента с последующим расчетом нормированного среднего ранга с предварительным исключением минимальной и максимальной оценки.

Разработанные методики автоматизированной обработки информации, характеризующей эксплуатационно-технические и эргономические качества СКЗ, позволяют получить количественную оценку коэффициента эргономичности в виде свертки первичных показателей, весовые коэффициенты которой определены группой 45 экспертов, характеризующейся значением коэффициента осведомленности 0,9, коэффициента аргументации 0,87, коэффициента компетентности 0,91 ^[34]. Это позволило обеспечить высокий уровень объективности эргономической экспертизы.

Методика эргономической экспертизы средств коллективной защиты от шума

1) До начала рабочей смены специалисты, которые привлекаются к эргономической экспертизы СКЗ, прибывают в медицинский пункт аэродрома, где каждому из них проводится тональная аудиометрия с целью определения порогов слуха на октавных частотах 125 Гц, 250 Гц, 500 Гц, 1000 Гц, 2000 Гц, 4000 Гц и 8000 Гц, определяются показатели гемодинамики и вариабельности сердечного ритма, проводится анкетирование для определения самочувствия, активности и настроения (методика САН).

2) Перед началом рабочей смены проводят инструктаж по особенностям правильной эксплуатации СКЗ, обращают внимание на характеристики элементов рабочего места и обитаемости, которые необходимо будет оценить в конце рабочей смены, а в течение рабочей смены контролируют правильность эксплуатации СКЗ специалистами и несколько раз (в различное время рабочей смены) сертифицированными поверенными приборами измеряют освещённость рабочих мест и освещённость пола внутри СКЗ, внешнюю освещённость СКЗ, температуру и скорость движения воздуха внутри СКЗ, атмосферное давление внутри СКЗ.

3) Непосредственно после окончания рабочей смены специалисты, которые привлекаются к эргономической экспертизы СКЗ, прибывают в медицинский пункт, где каждому из них проводится тональная аудиометрия, определяются показатели гемодинамики и вариабельности сердечного ритма, после чего каждый специалист получает бланк-анкету (табл. 1) и заполняет ее, указав любой символ напротив оценки, данной каждой характеристике СКЗ, и бланк анкеты для определения самочувствия, активности и настроения (методика САН). Как правило, респондента просят подписать анкету, чтобы при необходимости более детально опросить его о мотивах выставления той или иной оценки в интересах совершенствования СКЗ.

4) Исследование эргономичности образца СКЗ проводят в течение одного или нескольких дней (до получения необходимого массива информации): до и после завершения каждой рабочей смены выполняют пункты 1 и 3.

5) По завершении исследования обобщают полученные результаты и рассчитывают коэффициент эргономичности СКЗ, для чего по результатам тональной аудиометрии и анкетирования определяют доли (для объективных показателей: отношение числа обследованных, имеющих характерный признак к общему числу обследованных, для субъективных показателей отношение числа респондентов давших интересуемый ответ на вопрос анкеты к общему числу респондентов, ответивших на этот вопрос анкеты):

5.1) по результатам обследований определяют объективные показатели:

х1 – доля измерений уровня шума внутри средства коллективной защиты от шума на октавной частоте 31,5 Гц, соответствующих нормативным величинам,

х2 – доля измерений уровня шума внутри средства коллективной защиты от шума на октавной частоте 63 Гц, соответствующих нормативным величинам,

х3 – доля измерений уровня шума внутри средства коллективной защиты от шума на октавной частоте 125 Гц, соответствующих нормативным величинам,

х4 – доля измерений уровня шума внутри средства коллективной защиты от шума на октавной частоте 250 Гц, соответствующих нормативным величинам,

х5 – доля измерений уровня шума внутри средства коллективной защиты от шума на октавной частоте 500 Гц, соответствующих нормативным величинам,

х6 – доля измерений уровня шума внутри средства коллективной защиты от шума на октавной частоте 1000 Гц, соответствующих нормативным величинам,

х7 – доля измерений уровня шума внутри средства коллективной защиты от шума на октавной частоте 2000 Гц, соответствующих нормативным величинам,

х8 – доля измерений уровня шума внутри средства коллективной защиты от шума на октавной частоте 4000 Гц, соответствующих нормативным величинам,

х9 – доля специалистов, использовавших средство коллективной защиты, у которых не выявлено неблагоприятное изменение систолического артериального давления после лётной смены,

х10 – доля специалистов, использовавших средство коллективной защиты, у которых не выявлено неблагоприятное изменение диастолического артериального давления после лётной смены,

х11 – доля специалистов, использовавших средство коллективной защиты, у которых не выявлено неблагоприятное изменение среднего артериального давления после лётной смены,

х12 – доля специалистов, использовавших средство коллективной защиты, у которых не выявлено неблагоприятное изменение вариационного размаха кардиоинтервалограммы после лётной смены,

х13 – доля специалистов, использовавших средство коллективной защиты, у которых не выявлено неблагоприятное изменение минутного объема кровообращения после лётной смены,

х14 – доля специалистов, использовавших средство коллективной защиты, у которых не выявлено неблагоприятное изменение ударного объема кровообращения после лётной смены,

х15 – доля специалистов, использовавших средство коллективной защиты, у которых не выявлено неблагоприятное изменение сердечного индекса после лётной смены,

х16 – доля специалистов, использовавших средство коллективной защиты, у которых не выявлено неблагоприятное изменение ударного индекса после лётной смены,

х17 – доля специалистов, использовавших средство коллективной защиты, у которых не выявлено неблагоприятное изменение частоты пульса после лётной смены,

х18 – доля специалистов, использовавших средство коллективной защиты, у которых не выявлено неблагоприятное изменение стресс-индекса после лётной смены,

х19 – доля измерений освещённости рабочих мест внутри средства коллективной защиты от шума, результаты которых соответствуют установленным нормативам,

х20 – доля измерений освещённости пола внутри средства коллективной защиты от шума, результаты которых соответствуют установленным нормативам,

х21 – доля измерений внешней освещённости средства коллективной защиты от шума, результаты которых соответствуют установленным нормативам,

х22 – доля измерений температуры воздуха внутри средства коллективной защиты от шума, результаты которых соответствуют установленным нормативам,

х23 – доля измерений скорости движения воздуха внутри средства коллективной защиты от шума, результаты которых соответствуют установленным нормативам,

х24 – доля измерений атмосферного давления внутри средства коллективной защиты от шума, результаты которых соответствуют установленным нормативам,

5.2) по результатам обработки анкет определяют субъективные показатели:

х25 – доля респондентов, не предъявивших жалоб к системе контроля климата,

х26 – доля респондентов, не отметивших наличие звона (шума) в ушах,

х27 – доля респондентов, не отметивших наличие давления и тяжести в ушах,

х28 – доля респондентов, не отметивших наличие головокружения,

х29 – доля респондентов, не отметивших наличие головной боли,

х30 – доля респондентов, не отметивших наличие шума и тяжести в голове,

х31 – доля респондентов, не отметивших наличие быстрой утомляемости,

х32 – доля респондентов, не отметивших снижение работоспособности,

х33 – доля респондентов, не отметивших снижение внимания,

х34 – доля респондентов, не отметивших нарушения режима сна,

х35 – доля респондентов, не отметивших наличие неприятных ощущений в области сердца,

х36 – доля респондентов, у которых разность оценок самочувствия до и после лётной смены при работе с использованием средства коллективной защиты от шума больше, чем аналогичная разность при работе без использования средства коллективной защиты от шума,

х37 – доля респондентов, у которых разность оценок активности до и после лётной смены при работе с использованием средства коллективной защиты от шума больше, чем аналогичная разность при работе без использования средства коллективной защиты от шума,

х38 – доля респондентов, у которых разность оценок настроения до и после лётной смены при работе с использованием средства коллективной защиты от шума больше, чем аналогичная разность при работе без использования средства коллективной защиты от шума,

х39 – доля респондентов, не предъявивших жалоб (недостатков) к акустическому комфорту,

х40 – доля респондентов, не предъявивших замечаний к досягаемости моторного поля,

х41 – доля респондентов, не предъявивших замечаний к эргономическим характеристикам столов,

х42 – доля респондентов, не предъявивших замечаний к эргономическим характеристикам стульев,

х43 – доля респондентов, не предъявивших замечаний к эргономическим характеристикам шкафов,

х44 – доля респондентов, у которых отсутствуют замечания по качеству обзора вверх,

х45 – доля респондентов, у которых отсутствуют замечания по качеству обзора вниз,

х46 – доля респондентов, у которых отсутствуют замечания по качеству обзора влево,

х47 – доля респондентов, у которых отсутствуют замечания по качеству обзора вправо,

х48 – доля респондентов, у которых отсутствуют замечания по достаточности обзора через окно,

х49 – доля респондентов, у которых отсутствуют замечания по достаточности пространства для ног,

х50 – доля респондентов, у которых отсутствуют замечания по достаточности размеров помещения,

х51 – доля респондентов, у которых отсутствуют замечания по размеру окон,

х52 – доля респондентов, у которых отсутствуют замечания по комфортности помещения,

х53 – доля респондентов, у которых отсутствуют замечания по сопряжению средства коллективной защиты с внешними рабочими местами,

х54 – доля респондентов, у которых отсутствуют замечания по эксплуатации средства коллективной защиты в полевых условиях,

х55 – доля респондентов, у которых отсутствуют замечания по эксплуатации средства коллективной защиты,

5.6) на основе полученных оценок рассчитывают коэффициент эргономичности СКЗ Kskz= 2х1 + 2х2 + 2х3 + 2х4 + 2х5 + 4х6 + 2х7 + 2х8 + х9 + х10 + х11 + х12 + х13 + х14 + х15 + х16 + х17 + х18 + х19 + + х20 + х21 + х22 + х23 + х24 + х25 + 2х26 + 2х27 + 2х28 + 2х29 + 2х30 + х31 + х32 + х33 + х34 + х35 + х36 + х37 + х38 + 3х39 + х40 + х41 + х42 + х43 + х44 + х45 + х46 + х47 + х48 + х49 + х50 + х51 + 2х52 + х53 + х54 + 2х55.

5.7) по рассчитанной величине коэффициента эргономичности СКЗ его эргономический уровень оценивают как низкий (Kskz<40); удовлетворительный (40£Kskz<70), хороший (70£Kskz<90) или отличный (Kskz³90).

Разработанный способ можно применять для определения любых образцов СКЗ, предназначенных для любых социо-профессиональных групп населения, жизнедеятельность которого осуществляется в условиях воздействия шума.

Примеры применения методики эргономической экспертизы средств коллективной защиты от шума

Разработанная методика эргономической экспертизы СКЗ нашла широкое применение на практике. В качестве примера приведем две практические задачи.

Задача 1. Необходимо провести эргономическую экспертизу трех вариантов СКЗ, обладающих, согласно паспортам, одинаковой акустической эффективностью и имеющих одинаковую стоимость, в интересах выбора СКЗ для использования авиационными техниками, обеспечивающими гонку авиационных двигателей.

Определена группа из 10 авиационных техников, которые будут задействованы в эргономической экспертизы СКЗ.

Образцы СКЗ, эргономическую экспертизу которых нужно провести, устанавливались на грунтовой площадке вблизи от места гонки двигателей. Далее реализована методика эргономической экспертизы. Исследования каждого СКЗ проводились последовательно, каждый образец СКЗ эксплуатировался в течение трех рабочих смен, в течение которых 50 раз (в различное время рабочих смен) сертифицированными поверенными приборами измеряли интенсивность физических факторов.

По завершении исследования полученные результаты обобщены и обработаны. Случаи, когда респондент не дал ответа на какой-то вопрос анкеты, а также случаи, когда респондент указал два взаимоисключающих ответа на вопрос анкеты, игнорировали.

Эргономичность всех образцов СКЗ оценена как хорошая (70£Kskz<90), но поскольку оценка Kskz первого образца (Kskz =73,8) несколько выше, чем оценки Kskz второго (Kskz =73,1) и третьего (Kskz =73,0) образца, с точки зрения эргономической экспертизы предпочтение отдано первому варианту СКЗ.

Задача 2. Необходимо дать характеристику эргономичности СКЗ, используемого специалистами, работающими на постах технического осмотра воздушных судов перед вылетом.

Определена группа из 10 специалистов, которые будут задействованы в эргономической экспертизы СКЗ.

Таблица 1

Бланк анкеты

Далее реализована методика эргономической экспертизы. Исследования каждого СКЗ проводились последовательно, каждый образец СКЗ эксплуатировался в течение четырех рабочих смен, в течение которых 10 раз (в различное время рабочих смен) сертифицированными поверенными приборами измеряли интенсивность физических факторов.

По завершении исследования полученные результаты обобщены и обработаны. Случаи, когда респондент не дал ответа на какой-то вопрос анкеты, а также случаи, когда респондент указал два взаимоисключающих ответа на вопрос анкеты, из рассмотрения исключались.

Эргономичность СКЗ следует оценить как удовлетворительную, поскольку Kskz =59,6. На основании результатов эргономической экспертизы установлены характеристики, вызывающие наибольшие нарекания, реализованы меры по их улучшению (заменены столы, светильники, уплотнительная прокладка периметра двери и фильтры кондиционера). Повторная эргономическая экспертиза позволила оценить эргономичность СКЗ как «хорошую»: Kskz =72,4.

* * *

Разработанная методика обеспечивает объективную эргономическую экспертизу СКЗ от шума на основании определения объективных и субъективных оценок информативных характеристик акустической эффективности, эксплуатационных и эргономических свойств и может быть использована при выборе и испытаниях СКЗ от шума, а также при обосновании предложений по их совершенствованию.