P R A C E N A U K O W E P O L I T E C H N I K I W A R S Z A W S K I E J z. 96 Transport 2013

Marek Guzek, Krzysztof Kobyla�ski

Wydzia� Transportu, Politechnika Warszawska

BADANIE CZASU REAKCJI KIEROWCÓW Z WYKORZYSTANIEM URZ�DZENIA

MCR – 2001E

R�kopis dostarczono, kwiecie� 2013

Streszczenie: W pracy przedstawiono wyniki dotycz�ce oceny czasu reakcji kierowców uzyskanych na podstawie pomiarów na stanowisku MCR, typowym dla standardowych testów prowadzonych w pracowniach bada� psychologicznych. S� one jednym z efektów prac wykonywanych w ramach projektu badawczego N509 016 31/1251. Przedstawiono analiz� zarówno czasu tzw. reakcji prostej jak i z�o�onej na podstawie pomiarów wykonanych dla przesz�o stu kierowców. Podstawowym kryterium analizy jest wiek kierowcy. S�owa kluczowe: badania kierowców, czas reakcji kierowców, w�asno�ci psychofizyczne

1. WPROWADZENIE

Czas reakcji charakteryzuj� kierowc� pod wzgl�dem mo�liwo�ci jak najwcze�niejszego podj�cia dzia�a� obronnych podczas sytuacji przedwypadkowej. Jego warto�� mo�e mie�, wi�c decyduj�ce znaczenia przy przebiegu okre�lonej sytuacji wypadkowej, a wi�c bezpo�rednio przek�ada� si� na bezpiecze�stwo ruchu. Okre�lenie owego parametru jest o tyle istotne, i� jest jednym z decyduj�cych kryteriów czy dana osoba mo�e by� kierowc� zawodowym. Parametr ten odgrywa tak�e wa�n� rol� dla rzeczoznawcy samochodowego podczas rekonstrukcji zdarze� drogowych. W�ród wielu czynników wp�ywaj�cych na jego warto�� jest wiek kierowcy. W pracy skupiono si� w�a�nie nad tak� zale�no�ci�.

W praktyce bada� dotycz�cych oceny czasu reakcji stosowane s� ró�ne metody. Ogólnie mo�na je podzieli� na 4 grupy:

a. badania drogowe na torach badawczych lub odcinkach dróg, b. badania (typu obserwacja) w rzeczywistych warunkach ruchu drogowego, c. badania w symulatorach jazdy, d. badania z wykorzystaniem specjalnych stanowisk do psychotechnicznej oceny

kierowców. Dwie pierwsze wydaj� si� najlepszymi bior�c pod uwag� przybli�enie do naturalnych

warunków dzia�ania kierowców. Wi��� si� jednak z du�ymi problemami zwi�zanymi

192 Marek Guzek, Krzysztof Kobyla�ski

z organizacj� tego rodzaju bada�, powtarzalno�ci� warunków pomiarów, interpretacj� wyników (w szczególno�ci przy pos�ugiwaniu si� metod� obserwacji) oraz kosztami takich przedsi�wzi��. W tym kontek�cie wygodniejsze mog� by� badania z wykorzystaniem symulatorów jazdy samochodem. Towarzysz� im jednak inne utrudnienia, wynikaj�ce z ogranicze� tego rodzaju �rodowisk („sztuczno��” �rodowiska), [2, 4].

Ze wzgl�du na dost�pno�� takich urz�dze� jak symulatory, trudno te� mówi� o mo�liwo�ci stosowania ich na szerok� skal�, w szczególno�ci przy np. standardowej ocenie kwalifikacyjnej dotycz�cej osób staraj�cych si� o „zawodowe” prawo jazdy. Pracownie psychologiczne wydaj�ce tego rodzaju kwalifikacje od wielu lat maj� wypracowan� metodyk� oceny zdolno�ci psychofizycznych kierowców lub kandydatów na kierowców. W jej sk�ad wchodzi zestaw testów badawczych oceniaj�cych badan� osob� ze wzgl�du na szereg kryteriów, z wykorzystaniem specjalizowanych urz�dze� i stanowisk pomiarowo - badawczych. Jednym z nich jest test wykorzystuj�cy tak zwany „refleksometr”, czyli miernik czasu reakcji. Do podstawowych zalet takiej oceny czasu reakcji zaliczy� nale�y przede wszystkim prostot� zarówno narz�dzia pomiarowego jak i procedury wykonywania pomiarów (w efekcie czasu trwania testu pomiarowego) [3]. Wa�na jest wypracowana metodyka oceny uzyskanych wyników. Nie bez znaczenia jest równie� fakt wieloletniej praktyki w stosowaniu takich urz�dze�.

2. OPIS METODY I NARZ�DZIA BADA�

Na rysunku 1 przedstawione jest urz�dzenie, na którym dokonano badania. Uk�ad ten sk�ada si� z pulpitu z czterema przyciskami stykowymi (3 i 4), semafora sygnalizacyjnego (2) oraz miernika mikroprocesorowego (1) oraz tzw. uk�adu przy��czeniowego (5).

Zadaniem uk�adu pomiarowego jest pomiar czasu reakcji cz�owieka na bodce w postaci sygna�ów dwi�kowych i �wietlnych. Mikroprocesorowy miernik czasu za po�rednictwem uk�adu przy��czeniowego wymusza wygenerowanie w semaforze odpowiedniego bodca w postaci za�wiecenia si� jednej z trzech diod lub sygna�u dwi�kowego. Semafor sk�ada si� z trzech diod w kolorach czerwonym zielonym i �ó�tym oraz buczka. Czas ekspozycji ka�dego bodca wynosi 0,5 s. Zadaniem badanej osoby jest wci�ni�cie odpowiedniego manipulatora (w��czenia odpowiedniego prze��cznika) na pulpicie. Uk�ad mikroprocesorowy mierzy czas od chwili wyzwolenia bodca do chwili zwarcia prze��cznika. Urz�dzenie mo�e pracowa� w trybie pomiaru tak zwanych reakcji prostej i reakcji z�o�onej. W trybie reakcji prostej mierzony jest czas od pojawienia si� dowolnego bodca do dowolnej reakcji osoby badanej: wci�ni�cie jednego z dwóch prze��czników r�cznych lub jednego z dwóch prze��czników no�nych. Prezentowane dalej wyniki dotycz� reakcji prostej w trybie r�cznym. W trybie reakcji z�o�onej ka�demu bodcowi przypisany jest odpowiedni prze��cznik (np. �wiat�o czerwone – prze��cznik lewej r�ki, �wiat�o �ó�te – prze��cznik prawej r�ki, �wiat�o zielone – prze��cznik prawej nogi, sygna� dwi�kowy – prze��cznik lewej nogi).

Badanie czasu reakcji kierowców z wykorzystaniem urz�dzenia MCR – 2001E 193

Rys. 1. Urz�dzenie do pomiaru czasu reakcji MCR - 2001E, 1 – jednostka centralna MCR – 2001 E – mikroprocesorowy miernik czasu reakcji, 2 – semafor (sygnalizator - wyzwalacz bodców �wietlnych i dwi�kowego), 3 – manipulatory „r�czne”, 4 – manipulatory „no�ne”, 5 – uk�ad

przy��czeniowy

Przyporz�dkowanie bodców i prze��czników jest programowalne. Podano standardowy schemat, który by� wykorzystywany w badaniach). W tym trybie u�ycie przez osob� badan� innego prze��cznika ni� przypisany danemu bodcowi traktowane jest jako tzw. „reakcja b��dna”. Liczba bodców, którym zosta� poddany ka�dy z kierowców wynosi 50, zarówno w przypadku pomiaru czasu reakcji prostej jak i z�o�onej.

3. ANALIZA WYNIKÓW

3.1. PODZIA� NA KLASY WIEKOWE

W badaniu wzi��o udzia� 104 kierowców w wieku od 20 do 64 lat. Wszystkie badane osoby by�y p�ci m�skiej. Zdecydowano si� dokona� podzia�u wszystkich kierowców na cztery kategorie wiekowe (przedzia�y klasowe, [1]). Przy czym zdecydowanie najwi�cej kierowców znalaz�o si� w pierwszej grupie wiekowej. Liczb� kierowców w poszczególnych klasach oraz jej graficzne odwzorowanie zamieszczono w tabeli 1 oraz na rysunku nr 2.

Tablica 1

Struktura wiekowa kierowców Przedzia�y wiekowe

Klasa 1 2 3 4 Wiek 19-25 25-35 35-45 45-64

Liczno�� 74 10 10 10

194 Marek Guzek, Krzysztof Kobyla�ski

klasa 4klasa 3klasa 2

klasa 1

0

10

20

30

40

50

60

70

80

19-25 25-35 35-45 45-64Wiek kierowców

Licz

no��

Rys. 2. Wiek kierowców w podziale na poszczególne klasy

3.2. WYNIKI BADA� REAKCJI PROSTEJ

Na rysunku 3 przedstawiono histogram warto�ci czasu reakcji prostej uzyskane na podstawie wszystkich zarejestrowanych jego warto�ci (przy jego tworzeniu zastosowano taki podzia� na klasy – przedzia�y czasu reakcji, aby móg� on by� tak�e zastosowany w przypadku oceny reakcji z�o�onej).W tabeli nr.2 podano za� podstawowe parametry opisuj�ce otrzymane wyniki. Mo�na zauwa�y� 54 % uzyskanych czasów reakcji zawiera si� przedziale 0,214-0,288 s. Mediana czasu reakcji prostej wynosi 0,245 s, jednak zdarza�y si� tak�e reakcje ponad trzykrotnie d�u�sze. Wida� wyranie asymetrie dodatni� wyników, które zawieraj� si� w zdecydowanej wi�kszo�ci w dwóch pierwszych klasach. Asymetryczny rozk�ad czasu reakcji oraz spore zró�nicowanie wyników (zw�aszcza w przypadku reakcji z�o�onej – patrz punkt 3.3) sk�ania do tego aby w analizie danych pos�ugiwa� si� raczej miarami pozycyjnymi takimi jak: kwantyle czy dominanta a nie miarami �rednimi takimi jak: �rednia arytmetyczna, czy odchylenie standardowe. Dlatego przy analizie czasu reakcji w funkcji wieku analizie poddane s� kwantyle rz�du: 0,1; 0,5 (mediana) oraz 0,9.

Tablica 2

Statystyki opisowe – czas reakcji prostej

Statystyki opisowe

Liczno�� Mediana rednia Wart.min Wart.max Odch.std Kwantyl 0,1 Kwantyl 0,9

5190 0,245 0,260 0,142 0,745 0,069 0,195 0,344

Badanie czasu reakcji kierowców z wykorzystaniem urz�dzenia MCR – 2001E 195

Histogram czasów rekacji prostej

0

10

20

30

40

50

60

0,14-0,214

0,214-0,288

0,288-0,362

0,362-0,436

0,436-0,511

0,511-0,585

0,585-0,659

0,659-0,733

0,733-0,807

0,807-0,882

0,882-0,956

0,956-1,03

1,104-1,178

1,178-1,253

1,253-1,327

1,327-1,401

1,401-1,475

1,475-1,55

Czas reakcji, [s]

Cz�

sto�

�, [%

]

Rys. 3. Histogram czasu reakcji dla reakcji prostej Histogramy uzyskane dla poszczególnych grup wiekowych (klas 1 do 4, opis jak w tab.

1) przedstawiono na jednym wykresie – rysunek 4. Podobnie jak w przypadku rozk�adu czasu reakcji prostej dla wszystkich kierowców (rys. 3) rozk�ady w poszczególnych klasach – grupach wiekowych maj� kszta�t asymetryczny.

0,14-0,214

0,436-0,511

0,733-0,807

1,03-1,104

1,327-1,401

1 2 3 40%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

Rys. 4. Histogramy czasu reakcji prostej dla poszczególnych klas wiekowych 1-4 Analizuj�c rozk�ad czasu reakcji w poszczególnych grupach wiekowych, mo�na

stwierdzi�, i� w ka�dej z nich dominuje przedzia� czasu 0,214 – 0,288 s. Dla najm�odszej grupy kierowców (klasa 1) udzia� procentowy czasów zawieraj�cych si� w tym przedziale

196 Marek Guzek, Krzysztof Kobyla�ski

wynosi prawie 57% (rys. 4b). Przechodz�c do kolejnych klas (starszych grup wiekowych 2 - 4) udzia� ten stopniowo maleje osi�gaj�c warto�� ok. 43 % dla ostatniej czwartej grupy.

Na rysunku 5 przedstawiono kwantyle rz�du 0,1 i 0,9, a tak�e median� czasu reakcji prostej dla poszczególnych grup wiekowych kierowców. Dla trzech pierwszych grup wiekowych warto�� czasu reakcji jest niemal identyczna i kszta�tuje na poziomie ok. 0,24 s. Dla najstarszej grupy kierowców mediana czasu reakcji ma warto�� wi�ksza ni� dla trzech pierwszych o ok. 11% i wynosi 0,272 s.

W raz z wiekiem ro�nie ró�nica pomi�dzy median�, a górnym kwantylem.

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1 2 3 4

Przedzia� w iekowy (klasa)

Med

iana

, kw

anty

l, [s

]

Mediana Kw antyl 0,1 Kw antyl 0,9

Rys. 5. Mediana oraz kwantyle w reakcji prostej dla klas wiekowych

3.3. WYNIKI BADA� REAKCJI Z�O�ONEJ

Na rysunku 6 oraz w tabeli 3 przedstawiono histogram oraz podstawowe statystyki opisowe dotycz�ce reakcji z�o�onej. Mniejsza liczba wyników widoczna w tabeli 3 spowodowana jest wyst�powaniem reakcji b��dnych, które nie s� brane pod uwag� w analizie czasu reakcji.

Uzyskany rozk�ad czasu reakcji z�o�onej w porównaniu z rozk�adem czasu reakcji prostej ma kszta�t bardziej symetryczny, lecz wci�� wyst�puje tu wyrana asymetria dodatnia. Wyniki s� tu bardziej rozproszone i dla najliczniejszego przedzia�u (0,436-0,511 s) ich liczno�� wynosi nieco ponad 20 %. Jest to warto�� blisko trzykrotnie mniejsza w stosunku do liczno�ci dominuj�cego przedzia�u czasu reakcji prostej. Wyst�puj� niezerowe przedzia�y z czasem powy�ej 1 sekundy, lecz ich liczno�� wynosi mniej ni� 0,1%.

Badanie czasu reakcji kierowców z wykorzystaniem urz�dzenia MCR – 2001E 197

Tablica 3 Statystyki opisowe – czas reakcji z�o�onej

Statystyki opisowe

Liczno�� Mediana rednia Wart.min Wart.max Odch.std Kwantyl 0,1 Kwantyl 0,9

4669 0,514 0,54 0,214 1,541 0,174 0,343 0,755

Histogram czasów reakcji z�o�onej

0

10

20

30

40

50

60

0,14-0,214

0,214-0,288

0,288-0,362

0,362-0,436

0,436-0,511

0,511-0,585

0,585-0,659

0,659-0,733

0,733-0,807

0,807-0,882

0,882-0,956

0,956-1,03

1,03-1,104

1,104-1,178

1,178-1,253

1,253-1,327

1,327-1,401

1,401-1,475

1,475-1,55

Czas reakcji, [s]

Cz�

sto�

�, [%

]

Rys. 6. Histogram czasu reakcji dla reakcji z�o�onej Analizuj�c rozk�ad czasu reakcji z�o�onej w poszczególnych klasach wiekowych mo�na

stwierdzi�, i� dla trzech pierwszych przedzia�ów rozk�ady s� do siebie do�� zbli�one. Dla ka�dego z tych trzech przypadków w przedziale 0,436-0,511 sekundy zawiera si�

najwi�ksza liczba wyników ok. 22%. Dla ostatniej klasy – najstarszej grupy wiekowej, nast�puj� „przesuni�cie” histogramów w kierunku d�u�szych czasów. Histogramy dla poszczególnych klas przedstawiono na jednym wykresie – rysunek 7.

Analogicznie jak w przypadku reakcji prostej warto�� mediany dla trzech pierwszych grup kierowców jest sta�a i wynosi 0,5 s (rys. 8). Jest to warto�� ponad dwukrotnie d�u�sza w stosunku do reakcji prostej. Dla ostatniej, najstarszej grupy wiekowej warto�ci czasu reakcji wynosi 0,637, a wi�c jest wi�ksza od warto�ci czasu reakcji dla klas 1-3 o ok. 27%.

4. WNIOSKI

W pracy pokazano, i� rozk�ad czasu zarówno reakcji prostej jak i z�o�onej jest asymetryczny (asymetria dodatnia). W zwi�zku z tym przy analizie danych pos�ugiwano si� kwantylami. Czas reakcji prostej charakteryzuje si� wyran� dominacj� czasów

198 Marek Guzek, Krzysztof Kobyla�ski

z przedzia�u 0,214 – 0,288 sekundy. Prawie 60% uzyskanych wyników zawiera si� w tym przedziale.

0,14-0,214

0,436-0,511

0,733-0,807

1,03-1,104

1,327-1,401

1 2 3 40%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

Rys. 7. Histogramy czasu reakcji z�o�onej dla poszczególnych klas wiekowych 1-4

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1 2 3 4

Przedzia� wiekowy

Med

iana

, kw

anty

ll [s

]

Mediana Kwantyl 0,1 Kwantyl 0,9

Rys. 8. Mediana oraz kwantyle w reakcji z�o�onej dla klas wiekowych W przypadku reakcji z�o�onej wyniki rozk�adaj� si� bardziej równomiernie. Wida�,

wi�c wyran� ró�nice pomi�dzy obydwoma badaniami. Wprowadzenie konieczno�ci analizy zaistnia�ej sytuacji i podejmowania trafnych decyzji spowodowa�o nie tylko wzrost czasu reakcji, ale i wi�ksze zró�nicowanie wyników dla tej samej grupy kierowców.

Badanie czasu reakcji kierowców z wykorzystaniem urz�dzenia MCR – 2001E 199

Dominuj�cy przedzia� 0,436-0,511 sekundy obejmuj� nieco ponad 20% stwierdzonych przypadków.

W artykule pokazano, i� warto�ci czasu reakcji dla grup wiekowych w przedziale 20 – 45 lat (grupy 1 - 3) s� bardzo zbli�one. Dotyczy to zarówno czasu reakcji prostej jak i z�o�onej. Jedynie dla ostatniej, czwartej - najstarszej grupy kierowców (45-64 lat) nast�puj� wzrost czasu reakcji w stosunku do pozosta�ych grup wiekowych. W przypadku czasu reakcji prostej wzrost ten wynosi oko�o 11%. W przypadku reakcji z�o�onej ta ró�nica jest bardziej wyrana i kszta�tuje si� na poziomie oko�o 27%.

Bibliografia

1. Bobrowisk D.: Probabilistyka w zastosowaniach technicznych. WNT, Warszawa 1980. 2. Jurecki R.S, Lozia Z., Sta�czyk T.L.: Badania manewru omijania pojawiaj�cej si� przeszkody

w warunkach bada� na torze oraz w symulatorze jazdy, Zeszyty Naukowe Instytutu Pojazdu 1(56)/2005, Wydawnictwo Politechniki Warszawskiej, s. 65-77.

3. Jurecki R.S., Miko�ajczyk R.: Badania czasów reakcji kierowców na mierniku MCR – 2001E. V Konferencja Naukowo – Techniczna. Kielce 2006 r.

4. Sta�czyk T. L., Jurecki R.: Czasy reakcji kierowców w stanach zagro�enia wypadkowego. Materia�y III Konferencji "Rozwój techniki samochodowej a ubezpieczenia komunikacyjne", Wyd. WSB im. J. Chrapka. Radom, 2006. pp. 321-348.

DRIVERS’ REACTION TIME RESEARCH USING MCR – 2001E DEVICE

Summary: In the paper results of some driver reaction time research are presented. In the research, typical device for psychological studies of drivers was used – so named refexometer MCR. The results are one of the effects of research project no N509 016 31/1251. Results of measurement for above 100 drivers are presented. So called simple reaction as well as complex reaction is analyzed. A main criterion of analysis is driver age. Keywords: driver research, driver reaction time, driver psychophysical properties