L`UTENTE STRADALE: i l i d ll i i i i di psicologia della visione e

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COSTRUZIONE DI STRADE,
A
FERROVIE ED AEROPORTI
A
L’UTENTE STRADALE:
psicologia
i l i d
della
ll visione
i i
e meccanismi
i i di
interazione uomo-veicolo-strada
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L’UTENTE STRADALE
Le caratteristiche ed i comportamenti degli utenti alla guida di veicoli sono
di estremo interesse
i
per la
l progettazione
i
stradale
d l
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L’UTENTE STRADALE
Le decisioni durante la marcia e le conseguenti azioni derivano da
i f
informazioni
i i e stimoli
i li che
h l’utente
l
alla
ll guida
id recepisce
i
attraverso gli
li
organi sensoriali, in particolare quelli visivi ed uditivi, le terminazioni
nervose dei muscoli, della pelle (funzioni cinestatiche) e l’apparato
vestibolare (funzioni dell’equilibrio).
Infatti, le variazioni di velocità o dell’accelerazione (longitudinale e
trasversale) sono avvertite come ll’azione
azione di forze e di modifica del senso di
equilibrio, cosi come le vibrazioni che inoltre influiscono sul comfort di
marcia e, pertanto, sull’affaticamento del guidatore.
WORKLOAD
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INQUADRAMENTO DEL PROBLEMA
L affaticamento alla guida dipende dal carico di lavoro mentale cui è
L’affaticamento
assoggettato l’utente
CARICO DI LAVORO MENTALE O WORKLOAD
la definizione concettuale del carico di lavoro corrisponde:
•
nella risposta a due domande (KNOWLES) :
I. quanta attenzione è richiesta per compiere quest’attività?
II. q
quanto bene sarà ppossibile svolgere
g un’attività addizionale?
•
alla stima che, in un determinato contesto di compiti da
svolgere, l’operatore fa del livello marginale di attenzione
richiesto
i i
d un’attività
da
i i à addizionale
ddi i
( )
(Jex)
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CARATTERISTICHE COMPORTAMENTALI
CARICO DI LAVORO MENTALE
Legge dii Yerkes-Dodson
Da un punto di vista qualitativo,
esiste un livello ottimale del carico
di
lavoro
mentale,
in
corrispondenza del quale è più
elevata la probabilità di osservare,
osservare
per un determinato individuo, le
migliori performances.
Ciò,
inversamente,
pone
l’attenzione sul fatto che cadute
di perfor
d
performancee ((che
he de
determinano
er
o
un aumento del rischio cui è
sottoposto l’utente) possono aversi
sia per un eccesso sia per un
difetto del carico di lavoro.
IN
RELAZIONE
AL
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TEORIA OMEOSTATICA DEL COMPORTAMENTO DI GUIDA
Basandosi sulla propria esperienza di
guida il conducente è consapevole che
un eccesso così come un difetto di
carico di lavoro accresce la probabilità
di un “errore”.
Se
il
conducente
adotta
un
comportamento privo di errori è
necessario che egli mantenga il carico
di lavoro ad un livello ottimale.
ottimale
I tassi di incidentalità crescono, per un
aumento o per una riduzione del carico di
lavoro mentale, a partire dalla condizione
ottimale e parallelamente alla probabilità
di errore
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EFFETTI SULLA SICUREZZA
È dimostrato che in situazioni in cui è richiesto un elevato impegno
p g di
elaborazione, l’utente preferisce risolvere più decisioni semplici, piuttosto
che una sola, ma complessa
Dal punto di vista della sicurezza attiva dell’infrastruttura, la
presenza di una situazione stradale che impone per il conducente un
carico di lavoro più elevato di quello associato ad una situazione di
comfort, induce un comportamento compensativo evidenziato da una
riduzione
id i
d ll velocità
della
v l ità e da
d una guida
id più
iù prudente.
d t
Una situazione critica genera un carico di lavoro la cui intensità è
commisurata
o
r
alloo scarto
r o tra
r lee aspettative
pe
e dell’utente
e
e e e la difficoltà
ff o
oggettiva della situazione di guida che deve affrontare.
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EFFETTI SULLA SICUREZZA
L’affaticamento
ff
del conducente, come effetto
ff
del carico di lavoro mentale
cui è sottoposto nelle diverse situazioni che si presentano durante la
guida, non è tanto correlato alla difficoltà locale incontrata, ma
piuttosto alle sollecitazioni che tendono ad allontanare il carico di lavoro
da una condizione omeostatica attraverso la quale naturalmente egli
gestisce il proprio comportamento di guida.
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Le cause di sinistri imputabili ad errori umani - aspetti psicologici
La probabilità di errore umano è elevata:
9 Quando l’attività di valutazione è condizionata dal carico di
informazioni da elaborare (sovraccarico mentale)
9 Quando il contesto ambientale induce l’utente alla distrazione
(sottocarico mentale)
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PSICOLOGIA DELLA VISIONE
L’immagine di un oggetto si forma capovolta sulla retina e giunge
attraverso il nervo ottico al cervello che “raddrizza” l’immagine.
Il cristallino è racchiuso tra muscoli che ne modificano la curvatura in
modo da variare la distanza focale in modo opportuno alla formazione
dell’immagine sempre sulla retina.
L’adattamento
L
adattamento dell
dell’occhio
occhio umano va dall
dall’infinito
infinito sino ad un distanza di
25-30 cm
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PSICOLOGIA DELLA VISIONE
Sulla retina si trovano due tipi di terminazioni nervose: i coni
(responsabili della distinzione dei colori) ed i bastoncelli (responsabili
della visione notturna)
Nella fovea centrale si ha la massima concentrazione di coni e, quindi,
una visione più nitida e precisa.
Se le la proiezione delle immagini si forma nella parte periferica della
retina, si avranno immagini sfumate e confuse.
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PSICOLOGIA DELLA VISIONE
Al progettista stradale interessano:
p
-l’acuità visiva (o ppotere separatore)
è il più piccolo angolo sotto cui due punti si vedono distinti
un occhio normale ha un potere separatore di 1’
-il campo della visione distinta 2α
è l’angolo solido che sottende la zona della fovea centrale
un occhio normale ha un campo della visione distinta pari a 5° - 7°
-Il campo della
d
visione
i i
effettiva
ff i (ω)
( )
individua il cono entro cui maggiormente si concentra la visione dell’utente
-Il
Il campo della visione periferica (o totale) 2Φ
è l’angolo solido che sottende la retina e vale circa 130° - 160°
Tali prestazioni del sistema visivo umano sono relative ad un osservatore
fermo. Se si è alla guida di un veicolo si ha:
-Vi è la tendenza a guardare più lontano;
-Si ha una diminuzione delle rotazioni inconscie ed una riduzione dei
campi della visione distinta e periferica
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distan
nza accomodamento
PSICOLOGIA DELLA VISIONE
Relazione tra prestazioni del sistema della visione e velocità di marcia
campo v
visione perife
ferica
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Valori dell’angolo di visione effettiva e della distanza di accomodamento
in funzione di V
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PSICOLOGIA DELLA VISIONE
Al diminuire della distanza x, aumenta l’angolo θ e quindi 2 a’.
La velocità
l i à con cuii varia
i l’angolo
l
l θ dipende
di d dalla
d ll variazione
i i
d ll velocità
della
l ià
relativa tra il veicolo in movimento e gli oggetti presenti nell’ambiente
stradale e dalla distanza x
Essendo θ molto piccolo è possibile porre:
θ = 2a / x (1)
e quindi,
dθ / dt = θ = (2 a / x2 ) v
Esiste un valore di θ = θ0 (variabile da persona a persona) oltre il quale si
avvertono sensazioni di disagio (l’oggetto sembra investire il veicolo) per cui
si tende normalmente a diminuire la velocità
Sostituendo nella (1) θ = θ0 si ha:
a0 = θ0 / 2 v x2 (2)
All a ad unaa assegnata
Allora,
a eg ata velocità,
vel ità e per
e ogni
g i valore
val e di x,
x see a > a0, θ > θ0
con la determinazione di una situazione di discomfort
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PSICOLOGIA DELLA VISIONE
Se si considera adesso un ostacolo P posto al
a
margine
i della
d
carreggiata
i
e un veicolo
i
i
in
x
marcia alla velocità v, se x ed a sono
rispettivamente la distanza longitudinale
e trasversale tra l’occhio del conducente
e l’ostacolo, questo sarà visto distintamente se:
a ≤ x tg θ/2 ≈ x θ/2
diversamente esce dal campo visivo e non può essere visto distintamente
In questo caso il guidatore può agire in due modi:
- Mantenere la velocità e spostarsi
p
trasversalmente, in modo da aumentare
la distanza a, facendo uscire l’ostacolo dal campo visivo,
- conservare la traiettoria e diminuire la velocità, diminuendo l’angolo θ ed
eliminando il fastidio
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PSICOLOGIA DELLA VISIONE
L’elaborazione delle informazioni e la condotta di guida che ne deriva
(f e a e accelerare,
(frenare,
a ele a e deviare,
devia e etc.)
et ) ha necessità
e e ità di un certo
e t tempo
te
che
he va sotto
tt
il nome di tempo di percezione e reazione.
p di ppercezione e reazione ((o tempo
p ppsicotecnico)) è variabile da ppersona
Il tempo
a persona ed anche per la stessa persona in relazione a diversi fattori.
In studi recenti Koerner definisce tempo di reazione come il
tempo,
p in condizioni di non vigilanza,
g
necessario al
conducente per azionare il dispositivo di frenatura del proprio
veicolo.
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OSSERVAZIONI SPERIMENTALI SUL T. DI R.
Il caso extraurbano
ext a ba o e quello
ello urbano
ba o vanno
va o trattati
t attati separatamente.
sepa atame te
Monotonia e Fatica hanno un’influenza significativa sulla
vigilanza del conducente (spostamenti autostradali).
autostradali)
in ambiente urbano (conducente in condizioni di vigilanza)
tempo
p di reazione (50° ppercentile) = 1,260 s
tempo di reazione (85° percentile) = 1,665 s
tempo di reazione (99° percentile) = 2,280 s
in ambiente extraurbano (conducente in condizioni di non
vigilanza) i tempi di reazione devono essere aumentati di circa 0,5
s
Dopo due ore di guida nelle condizioni specificate il tempo di
reazione ha ffatto registrare un incremento medio di circa 0,5 s.
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OSSERVAZIONI SPERIMENTALI SUL T. DI R.
Il tempo di reazione varia da conducente a conducente e, per lo
stesso conducente,
conducente dipende
1. dal grado di attenzione,
2. dalla complessità dell’evento che si prospetta
3. dalle aspettative di guida.
•Il grafico mostra la correlazione
tra il tempo di reazione ed il
contenuto di informazioni da
elaborare.
•L’unità
L unità di misura adoperata per
descrivere
la
complessità
dell’informazione (bit) equivale
alla quantità d’informazione
f
necessaria per decidere tra due
alternative
di
risposta
egualmente probabili.
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OSSERVAZIONI SPERIMENTALI SUL T. DI R.
•L’andamento della correlazione
mostra che anche pper la decisione
più semplice (zero-bit, ovvero una
sola alternativa) è necessario un
tempo di elaborazione non
trascurabile e che questo cresce
molto rapidamente
p
con la
complessità
dell’evento
che
richiede una reazione
Distribuzione
i t ib i
d l tempo
del
t
psicotecnico
i t i
in fase di frenatura
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Le cause di sinistri imputabili ad errori umani - aspetti psicologici
La probabilità di errore umano è elevata:
9 Quando l’attività di valutazione è condizionata dal carico di
informazioni da elaborare (sovraccarico mentale)
9 Quando il contesto ambientale induce l’utente alla distrazione
(sottocarico mentale)
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INFLUENZA DEI PARAMETRI DINAMICI DELLO SPOSTAMENTO
Le performances
L
f
d l conducente
del
d
t non dipendono
di d
t t dal
tanto
d l
valore istantaneo delle variabili descrittive delle condizioni di
moto (velocità,
(velocità accelerazione,
accelerazione curvatura della traiettoria etc.),
etc )
ma piuttosto dalla rapidità con cui esse variano (in quanto
questa rapidità
q
p
è responsabile
p
dell’impegno
p
che l’utente è
chiamato a porre nell’attività di guida, e, quindi, del livello
del carico di lavoro mentale).
All’aumentare della rapidità con cui variano le variabili
dinamiche del moto, si osserva una generalizzata tendenza
alla riduzione dei tempi di reazione,
reazione sintomatica di un
miglioramento della performance complessiva del conducente.