Autovehicule Rutiere

Autovehicule rutiere

CUPRINS

INTRODUCERE…………………………………………………………………………………………….

Generalități…………………………………………………………………………………………..

1.GENERALITĂȚI

1.1 Introducere

Accidentele de circulație provoacă anual cca 1.2 milioane de decese și peste 50 de milioane de răniri grave, implicând costuri globale de peste 180 de milioane Euro (Raportul ONU – aprilie 2004).

În cadrul accidentelor rutiere o pondere importantă revine accidentelor produse în cadrul circulației nocturne.

Consecințele accidentelor sunt mult mai grave noaptea. Astfel, dacă în timpul zilei doar 5% din accidente sunt fatale, în timpul nopții 8% sunt fatale.

În general cam o treime din număul total al accidentelor se produc noaptea cauzând cca 47% din totalul deceselor, deși numai cca 10% din călători circulă noaptea.

Un conducător auto primește practic aproape toate inflrmațiile pe cale vizuală (97-99%), restul fiind informații auditive. Rezultă, că pe timp de noapte crește pericolul deplasării, chiar dacă celelalte condiții rămân nemodificate.

Scăderea capacității de observare pe timp de noapte are în principal două cauze:

o iluminare insuficientă a împrjurimilor și obiectelor;

senzatia de orbire provocată de farurile celorlalți participanți la trafic.

Iluminarea insuficientă noaptea și orbirea sunt cele mai frecvente împrejurări, care conduc la producerea accidentelor. Circa 30% din numărul total al accidentelor se produc din cauza defecțiunilor sistemului de iluminare, care produc în cca. 15% din cazuri senzatia de orbire.

În zilele noastre, când caracteristicile dinamice ale autovehiculelor au crescut foarte mult, cerințele impuse sistemelor de iluminare sunt din ce în ce mai severe, impunând necesitatea observării la o distanță cât mai mare. Adică la viteze mari, distanța de iluminare realizată de faruri trebuie să asigure posibilitatea opririi autovehiculului în timp util.

Acest material își propune, să trateze trei din aspectele, care influențează producerea accidentelor rutiere pe timp de noapte:

mecanismul vederii umane și limitele acestuia în circulația nocturnă;

influența iluminatului public;

influența calității sistemului de iluminare al autovehiculelor.

1.2 CAUZELE ACCIDENTELOR DE CIRCULAȚIE

Circulația pe drumurile publice este o activitate complexă cu adânci implicații în viața oamenilor. De aceea, se acționează permanent, prin toate mijloacele, ca aceasta să se desfășoare în condiții de deplină siguranță atât pentru viața cetățenilor de la cei mai mici, până la cei mai mari, cât și pentru integritatea bunurilor materiale. Cu toate condițiile create pentru desfășurarea fluentă și în siguranță a traficului, ritmul și proporțiile în care evoluează circulația rutieră, pe de o parte și comportamentul unor participanți la trafic, pe de altă parte, determină producerea evenimentelor de circulație cu toate consecințele negative ce decurg din acestea.

Accidentul de circulație – considerat un adevărat flagel al civilizației moderne, paradox unanim acceptat și recunoscut al civilizației secolului nostru – se află în plină dezbatere și studiere implicând abordarea în tot complexul său de elemente tehnico-organizatorice, medicale și sociale.

Se are în vedere faptul că, accidentele produse în cadrul traficului rutier figurează în prezent printre primele cauze de deces de pe întreg globul pământesc, urmând după bolile cardio-vasculare și după cele provocate de tumori ale corpului omenesc.

Analizele statistice întăresc concluzia că accidentele nu sunt imprevizibile sau inevitabile, cu toate că apariția lor este aleatoare. Principalele cauze ale accidentelor de circulație datorate conducătorilor auto sunt următoarele :

excesul de viteză

efectuarea greșită a manevrelor de depășire

nerespectarea normelor privind acordarea priorității

consumul de alcool

neverificarea stării tehnice

starea de oboseală a conducătorului auto.

Factorii care concură la producerea accidentelor rutiere se pot grupa în două mari categorii :

factori externi

factori interni.

Din categoria factorilor externi fac parte starea tehnică a autovehiculului, starea căii rutiere, condițiile meteorologice și de vizibilitate.

Dintre sistemele autovehiculului care concură la siguranța circulației și necesită o verificare periodică amintim : -sistemul de direcție,

-sistemul de frânare,

-sistemul de iluminare,

-sistemul de rulare.

Eficacitatea unui sistem rutier – ca factor extern care concură la producerea accidentelor rutiere – se poate aprecia în funcție de următorii parametri :

-intensitatea circulației

-viteza medie de circulație

-numărul de evenimente de circulație.

Intensitatea circulației este un indicator de bază în aprecierea fluxului de trafic și este neuniformă în timp, modificându-se în anumite ore din zi, zile ale săptămânii și luni ale anului, ceea ce influențează negativ desfășurarea traficului, favorizând producerea accidentelor. Odată cu creșterea intensității și a vitezei de circulație apare pericolul accidentării autovehiculelor care circulă pe aceeași bandă datorită frânărilor bruște și distanței insuficiente dintre autovehiculele care se succed .

Importante circumstanțe care influențează fiziologia conducerii și limitele de adaptabilitate ale subiectului la condițiile activității de conducere create de caracteristicile geometrice și topometrice ale căilor rutiere, cum sunt : declinitatea, lățimea, curbura, natura și starea îmbrăcămintei căii, indicatoarele, refugiile, spațiile verzi, etc.

Astfel, reducerea lățimii benzii de circulație produce un efect psihologic asupra conducătorului auto materializat prin micșorarea capacității de conducere cu 15-25 % față de situația când ar circula pe o bandă cu lățimea de 3,5 metri.

Pantele și rampele precum și curbele reduc apreciabil vizibilitatea în plan și în profilul în lung, aceste elemente geometrice ale drumului fiind generatoare de evenimente rutiere mai ales în cazul manevrei de depășire pe aceste sectoare de drum.

Datorită înclinării transversale a șoselelor în curbă, valorile reacțiunilor normale la roțile din dreapta și la cele din stânga ale autovehiculelor vor diferi între ele, cerințele de securitate a circulației indicând realizarea unui echilibru dinamic al acestor forțe. Dacă la virajul în curbe, asupra roților se exercită forțe de antrenare sau de frânare, limita superioară a reacțiunilor transversale (forța de ghidare laterală a roții) se micșorează. De aceea, în cazul real de deplasare a autovehiculelor în curbe, pierderea stabilității transversale se produce începând cu roțile motoare, la raze de viraj mai mari sau la unghiuri de înclinare transversală mai mici decât cele determinate prin calcule.

Starea căii rutiere influențează, de asemenea, capacitatea de conducere auto și-atunci când nu este corespunzătoare – creează pericole pentru siguranța traficului. La deplasarea autovehiculului pe un drum în stare rea – cu suprafața carosabilă deteriorată – valoarea aderenței la un anumit moment poate să nu fie aceeași la toate roțile, ceea ce mărește probabilitatea apariției derapajului. Formarea unor denivelări mari în îmbrăcămintea drumului, nesemnalizate, determină – mai ales în timpul circulației cu viteze mari – producerea unor defecțiuni la sistemele de direcție sau de rulare ce duc la pierderea controlului volanului și, implicit, la intrarea în coliziuni cu alte autovehicule sau părăsirea suprafeței carosabile.

Intersecțiile la același nivel sunt printre cele mai importante elemente care limitează și adesea întrerup influența traficului pe un drum, fiind locuri generatoare de evenimente rutiere. S-a constatat că abundența de indicatoare, reclame și diverse panouri distrag atenția conducătorului auto și chiar îl obosesc, așa cum circulația pe aliniamente lungi și monotone poate provoca uneori adormirea conducătorului auto.

Condițiile meteorologice defavorabile, cum sunt ceața, ploaia, ninsoarea, poleiul, pe de o parte micșorează vizibilitatea și fac drumul alunecos, iar pe de altă parte, influențează activitatea sistemului nervos central care este mult mai solicitat, stare ce se reflectă deseori și asupra capacității de conducere. Noaptea, obstacolele ce se află pe partea carosabilă sau în imediata apropiere – pe acostament sau în afara drumului – par să fie mult mai departe și mai mari decât în realitate. Conducătorii auto trebuie să acorde o atenție mărită și să aibă un plus de prudență îndeosebi în cazul unor depășiri sau la aprecierea exactă a spațiului necesar în momentul încrucișării, mai ales în condițiile unui trafic eterogen – autoturisme, autocamioane, autobuze, tractoare, căruțe, bicicliști.

Factorii interni sunt reprezentați de materialul uman, producerea accidentelor de circulație fiind nemijlocit legată de capacitatea de conducere a persoanelor aflate la volanul autovehiculelor în procentul cel mai ridicat 70-90 %.

Totalitatea factorilor perturbatori ai capacității de conducere auto constituie, de fapt, elemente favorizante ale producerii accidentelor rutiere. Dintre acestea o amprentă hotărâtoare asupra limitelor fiziologice și psihice ale conducătorului auto își pun : oboseala, alcoolul și medicamentele.

Oboseala duce la încetinirea manevrelor de conducere, la nesincronizarea mișcărilor, la scăderea atenției și la apariția unei stări subiective de tensiune nervoasă.

Activitatea de conducere, desfășurată cu încordare și atenție continuă obosește sistemul nervos al subiectului, proces accelerat de o serie de circumstanțe. Printre acestea sunt de amintit :

imobilitatea poziției conducătorului auto

mișcarea de legănare a autovehiculului

zgomotul uniform al motorului

monotonia unor căi rutiere

căldura din cabină

Consumul de alcool, atât înainte cât și în timpul conducerii automobilului, este o importantă cauză a producerii accidentelor de circulație, deoarece afectează puternic capacitatea de conducere auto. În urma consumului de alcool și potrivit cu cantitatea ingerată, atenția scade, durata reflexelor crește, capacitatea de acordare a ochiului este diminuată, coordonarea mișcărilor devine deficitară, distanțele și vitezele sunt apreciate cu mari erori, acțiunea alcoolului continuând cu tulburări de echilibru.

Consumul de medicamente și stimulente reprezintă, de asemenea, factorul favorizant al producerii accidentelor de circulație. Acțiunea cofeinei nu diminuează oboseala sau influența alcoolului, ci, la unele persoane, produce neliniște, tremurături, nesiguranță. Folosirea medicamentelor și a stimulentelor, nu trebuie să aibă loc fără consultarea medicului.

1.3 SIGURANȚA CIRCULAȚIEI RUTIERE

Securitatea rutieră urmărește sesizarea, cunoașterea și modelarea factorilor care concură la evitarea producerii accidentelor de circulație rutieră sau, în extremis, la diminuarea consecințelor acestor accidente.

Deoarece, la buna desfășurare a circulației rutiere concură toți factorii componenți ai sistemului – autovehicul, calea rutieră, conducătorul auto, bicicliștii, pietonii – cunoașterea și modelarea acestor factori prin prisma securității rutiere se rezolvă de către uzinele producătoare și unitățile de reparații și întreținere ale autovehiculelor, întreprinderile constructoare și cele de întreținere ale drumurilor, instituțiile și factorii răspunzători de pregătirea conducătorilor auto, factorii cu atribuții pe linia educației rutiere, precum și organele de stat care răspund de coordonarea și controlul circulației rutiere.

.FACTORUL UMAN. CONDUCĂTORUL AUTO. PIETONUL

2.1 Ce reprezintă „Factorul uman”?

Ingineria traficului este o ramură a ingineriei care aplică atât tehnologia cât și ingineria factorului uman pentru planificarea, proiectarea, operarea și managementul drumurilor, străzilor, autostrăzilor, rețelelor rutiere, rețelelor de transport public, precum și căilor destinate pietonilor și bicicliștilor. Astfel, ingineria factorului uman este recunoscută ca având o contribuție foarte importantă în practica ingineriei de trafic.

Se constată însă că foarte mulți proiectanți de drumuri și ingineri de trafic nu manifestă o bună înțelegere a factorului uman și a modului în care principiile acestuia sunt importante în activitatea lor.

Ingineria factorului uman este știința care studiază modul în care persoanele interacționează cu echipamentele, produsele și sistemele. Este un domeniu aplicativ în care știința comportamentală, ingineria și alte discipline sunt reunite pentru a dezvolta principii care să garanteze că echipamentele și sistemele sunt folosite de către persoanele cărora le sunt destinate.

Domeniul ingineriei factorului uman are utilizatorul drumului în centru atenției. Specialiștii în ingineria factorului uman reunesc expertiza legată de caracteristicile ființelor umane, care sunt importante pentru proiectarea dispozitivelor de control al traficului, dar și sistemelor de orice fel.

În domeniul ingineriei traficului rutier au existat numeroase contribuții legate de factorul uman, dar acestea nu au fost întotdeauna evidente.

Cerințele legate de distanța de vizibilitate, delimitarea zonelor de lucru, criteriile de amplasare a semnelor de circulație, dimensiunile marcajelor – acestea și multe alte standarde și experiențe practice au fost perfecționate de evoluția ingineriei factorului uman.

Dacă ne referim la siguranța rutieră, factorul uman este legat de proiectarea drumurilor și de operarea vehiculelor și impactul asupra mediului înconjurător.

În cadrul sistemului traficului rutier toate cele trei elemente – omul, vehiculul și drumul – trebuie să fie compatibile unul cu celălalt.

Inginerii pot proiecta drumul, echipamentele de control al traficului și vehiculele, dar nu pot proiecta utilizatorul drumului. Ei pot proiecta drumuri sau vehicule doar pentru utilizatorul drumului. Ingineria factorului uman vine în sprijinul acestui obiectiv mai mult pe baza comportamentului și parametrilor măsurați, decât pe presupuneri.

Desigur, în proiectarea drumurilor există deja o experiență, în timp ce – ca disciplină care ar putea să aducă o contribuție importantă – știința factorului uman, este încă într-un proces de maturizare. Până de curând, se poate spune că nevoile și abilitățile utilizatorilor drumului nu au fost ignorate în totalitate, dar nici nu au fost în totalitate incluse în ingineria traficului rutier.

Din fericire, ființele umane sunt foarte adaptabile. De aceea, în decursul timpului, sistemele complexe create de om au fost capabile să evolueze și să lucreze bine, chiar și atunci când nevoile utilizatorului au fost luate în considerare în mod eronat.

2.1.1 Nevoile utilizatorilor sistemului trafic rutier

Așa cum se cunoaște, sistemul traficului rutier cuprinde patru elemente – omul, vehiculul, drumul și mediul înconjurător. Acest sistem este, în mod natural, un sistem instabil și poate fi menținut în echilibru numai prin intervenția frecventă a omului (de obicei conducător auto dar, în egală măsură, pieton sau biciclist).

O sarcină importantă pentru inginerii de trafic este cunoașterea performanțelor umane, a abilităților și a caracteristicilor comportamentale care reprezintă elementele de intrare în sistemul traficului rutier. Pentru a influența comportamentul uman, inginerii de trafic trebuie să ia în considerare diversitatea metodelor de control al traficului rutier. De exemplu, semnele și semnalele de trafic se dovedesc inutile dacă conducătorii auto nu le văd, nu le interpretează, nu răspund sau nu se conformează lor.

Operarea în siguranță a sistemului traficului rutier depinde, în consecință, de utilizatorii drumului – conducători auto, pietoni și bicicliști – care generează o serie de decizii secvențiale corecte sau, chiar incorecte, dar care trebuie să fie implementate într-un mediu tolerant.

Inginerii de trafic și inginerii constructori de drumuri au un rol esențial în asistarea utilizatorilor drumului pentru a acționa corect, atât prin controlul situațiilor critice pe care aceștia sunt capabili să le rezolve, cât și prin prezentarea informației în așa fel încât să favorizeze luarea deciziei în mod rapid și corect. Elementele de ingineria traficului, cum ar fi semnele, semnalele și marcajele de circulație, au rolul de a ajuta utilizatorii drumului să se deplaseze în siguranță.

Aprecierea performanțelor conducătorului auto – ca parte a sistemului traficului rutier – este esențială pentru proiectarea și operarea efectivă a drumului. Atunci când proiectarea este incompatibilă cu performanțele umane (atât conducători cât și orice alt utilizator al drumului), șansa apariției erorilor și accidentelor rutiere crește.

Studierea factorului uman presupune investigarea abilităților și caracteristicilor fizice, senzoriale (perceptuale) și cognitive, precum și a modului în care acestea interacționează cu echipamentele, vehiculele și mediul înconjurător. Analiza factorului uman în transportul rutier urmărește:

Explicarea nevoilor de informare, caracteristicile și abilitățile utilizatorilor drumului.

Studierea interacțiunilor sistemului om – vehicul – drum – mediu.

Îmbunătățirea sistemului traficului rutier pe baza cunoștințelor acumulate.

Aplicarea principiilor factorului uman în problemele de siguranță și eficiență

rutieră necesită o abordare ce este orientată pe sistem ca întreg, dar în același timp este centrată pe elementul uman.

Abordarea orientată pe sistem recunoaște interacțiunea om – vehicul – drum – mediu, care acceptă că nici unul dintre elemente nu poate fi analizat și înțeles dacă este considerat izolat.

Utilizatorul drumului este considerat elementul operativ din cadrul sistemului în abordarea centrată pe factorul uman, dar și responsabil al consecințelor deciziilor luate, inițiativa inginerească fiind focalizată pe optimizarea performanțelor acestuia.

Analiza factorului uman, considerat în strânsă legătură cu toate celelalte elemente ale sistemului, conduce la stabilirea cerințelor atribuite inginerului de trafic:

Să se asigure că utilizatorii drumului vor avea sarcini ce corespund posibilităților

lor de a acționa pentru o paletă largă de situații.

Să proiecteze amenajări care să fie accesibile și ușor de folosit de către toți

utilizatorii drumului.

Să anticipeze modul în care utilizatorii drumului vor reacționa în situații critice, pentru a garanta răspunsuri predictibile, corecte și la momentul potrivit, evitând astfel, neconcordanța cu așteptările acestora.

Să proiecteze și să implementeze echipamente (dispozitive) de control al traficului care să fie evidente, lizibile, ușor de înțeles și care să ofere un timp suficient pentru a răspunde în modul cel mai potrivit.

Să înțeleagă modul în care, proiectarea geometrică a drumurilor (de ex. lățimea drumului, spațiile închise, declivitățile) afectează utilizatorii drumului și contribuie la atitudini comportamentale pe durata depășirii, a integrării într-un flux principal, pe baza evaluării intervalelor dintre vehicule.

Drumurile deservesc o varietate largă de utilizatori, în principal automobiliști, pietoni și bicicliști, cu observația că, în fiecare categorie există mai multe tipuri de utilizatori. De exemplu, categoria automobiliștilor include conducători auto de autoturisme (considerați amatori) sau profesioniști, conducători auto de camioane și mijloace de transport public, etc.

Bicicliștii pot călători în scop recreativ sau pentru navetă, pot fi de vârste și cu abilități diferite. Pietonii includ toate grupurile de vârstă (copii, adulți și bătrâni) unii dintre ei având deteriorări cognitive, de mobilitate sau de vedere. Fiecare utilizator al drumului are caracteristici și abilități unice care trebuie considerate individual în proiectarea drumului.

Un alt exemplu reprezentativ este cel al intersecțiilor semaforizate. Funcția de bază a acestui tip de intersecții este de a acorda secvențial (secvențe de timp), prioritatea de trecere pentru fluxurile de utilizatori ai drumului ce se intersectează. Aceste intersecții servesc însă și pentru alte funcții, ca:

Permit automobiliștilor să acceseze străzi noi și să schimbe direcția de mers.

Permit conectarea primară a centrelor cu activități diverse pentru pietoni.

Constituie domeniu public și includ spații pentru utilități publice, ca rețele de apă și canal, linii de putere și comunicații (electrice și telefonie), drenaje pentru apele pluviale, dar și echipamente de semaforizare și control al traficului rutier.

Fiecare utilizator al drumului are nevoi specifice pentru traversarea unei intersecții. Automobiliștii și bicicliștii trebuie să identifice din timp intersecția, să evalueze elementele relevante din perspectiva navigației, să răspundă comenzilor impuse de situația de trafic și să decidă asupra acțiunii ce trebuie să fie luată.

Similar, pietonii trebuie:

să identifice trecerile de pietoni,

să se îndrepte spre acestea și să se poziționeze în concordanță cu intenția de

traversare,

să acționeze dispozitivele de comandă, atunci când acestea există, și

să răspundă corespunzător indicațiilor dispozitivelor de trafic.

Toți utilizatorii drumului trebuie să fie permanent vigilenți la potențialele puncte de conflict cu ceilalți participanți la trafic.

În concordanță cu principiile transportului durabil, orice persoană, inclusiv cea cu handicap, are în mod egal, drept de acces la orice mod de transport. Proiectarea unor amenajări care nu pot fi folosite de către persoanele cu nevoi speciale constituie, conform legii, o discriminare.

Proiectarea amenajărilor sigure și utilizabile cere înțelegerea faptului că persoanele cu handicap au abilități diferențiate și folosesc o varietate de echipamente adaptate unor nevoi specifice.

Participanții la trafic pot procesa o cantitate limitată de informații. Pentru conducătorii de vehicule și bicicliști se constată o creștere a volumului informației pe măsură ce crește viteza de deplasare. Dar, numărul stimulilor ce apar în orice moment în fața automobiliștilor și bicicliștilor ar trebui diminuat, iar informația prezentată să fie trebuie să fie concisă, completă, explicită și localizată suficient de departe de punctul de decizie, pentru a permite un răspuns confortabil.

2.1.2 Factorul uman și siguranța rutieră

În cadrul sistemului rutier de transport, analiza accidentelor de circulație a demonstrat că anumite erori ale operatorului uman reprezintă, adesea, cauze ale accidentelor rutiere. Prin „eroare” trebuie înțeles că utilizatorul drumului nu-și realizează în mod optim o anumită sarcină. Percepția greșită, reacțiile întârziate și deciziile necorespunzătoare sunt rezultatele unei competiții modeste între nevoile și abilitățile conducătorului auto. Îmbunătățirea continuă a siguranței rutiere este favorizată prin abordarea proiectării drumului centrată pe conducătorul auto.

Factorul uman a fost introdus în ingineria de trafic abia în anii 1950, la început doar în domeniul proiectării semnelor rutiere, dar preocupări reale, au existat doar după un deceniu, când au fost introduse standarde și practici noi. În tot acest timp drumurile au fost considerate ca fiind „sigure” cu condiția ca ele să fi fost proiectate și construite, să opereze și să fie întreținute în concordanță cu standardele corespunzătoare. Aceste standarde se bazează, în general, pe date empirice sau pe experiența pe termen lung a constructorilor.

Coliziunile au fost percepute, ca evenimente inevitabile petrecute ca urmare a nevoii de mobilitate, fiind posibilă excluderea erorilor umane. Când coliziunile au fost acceptate ca rezultat al erorilor umane, s-a făcut legătura, în primul rând, cu utilizatorul drumului și mai rar cu drumul.

Abordarea siguranței rutiere a înregistrat o evoluție, specialiștii recunoscând în prezent că este o măsură relativă să se considere un drum „în totalitate sigur’, „mai sigur” sau „mai puțin sigur’ definit de una sau mai multe măsuri de siguranță în raport cu un anumit standard. Întrucât conceptul „erorii umane’’ nu poate fi înlăturat, se înțelege că erorile și coliziunile care rezultă, nu "doar se întâmplă” ca o predestinație, ele sunt „cauzate" și adesea drumul și mediul înconjurător joacă un rol cheie în această cauzalitate.

Conceptul unui drum “tolerant’ – cel care minimizează consecințele erorilor utilizatorilor drumului printr-o proiectare adecvată – a dobândit teren față de conceptul de drum „preventiv”. Drumurile „preventive" combină toate trăsăturile „tolerante” ale predecesorilor cu elemente care să răspundă abilităților, limitărilor, așteptărilor și nevoii de informație a participanților la trafic. Acest tip de drum urmărește crearea unui mediu de operare „prietenos" și care simplifică informația oferită participanților la trafic, este un drum favorabil acțiunii rapide și care nu generează erori din partea utilizatorilor drumului.

Prin agresiunea elementelor de mediu și de situație care contribuie la producerea unei erori în conducerea autovehiculului, drumul preventiv urmărește ruperea succesiunii de cauzalitate între deciziile și/sau acțiunile eronate și rezultatele lor nedorite (de ex. impactul).

Conceptul „drum preventiv’ se bazează cu prioritate pe informare. Se preconizează anticiparea „așteptărilor’ participanților la trafic și asigurarea informației necesare doar atunci când este cerută, într-un format explicit și în timp suficient pentru a reacționa. Implicit, deci, capacitatea participanților la trafic de a procesa informația nu trebuie să fie supraestimată, printr-o abundență a informațiilor relevante, sau prin prezența suplimentară a informației mai puțin importante pentru procesul conducerii (de ex., reclamele).

2.2 CARACTERISTICILE CONDUCĂTORILOR AUTO

Cunoașterea modului de operarea a traficului rutier necesită o bună înțelegere a factorilor care îl influențează. Caracteristicile conducătorilor de autovehicule reprezintă factorii principali în managementul fluxurilor de trafic.

2.2.1 Abilitătile fizice ale conducătorului auto

Conducerea autovehiculului necesită abilități psihomotorii ce se bazează pe învățarea unui set de deprinderi și exersarea lor până când mișcările devin în mare măsură automate. Chiar dacă acestea sunt adesea numite „reacții instinctive”, ele sunt răspunsuri învățate.

Conducătorii auto începători trebuie să-și distribuie atenția între:

comenzile principale ale autovehiculului (de ex. sistemul de direcție, sistem de frânare, schimbarea vitezelor) și

atenția și concentrarea legată de aspecte sociale și de luarea deciziei pe durata conducerii.

Începătorii trebuie să recunoască că abilitatea de a reacționa efectiv la situațiile de trafic și de a evita accidentele este limitată, până când aceste deprinderi de conducere sunt bine stăpânite. Printre abilitățile necesare conducătorului auto pot fi amintite următoarele:

Coordonarea unei diversități de deprinderi motrice pentru realizarea unei anumite acțiuni este dificilă. Conducătorii începători trebuie să împartă timpul alocat deciziei în două componente:

reacția la situația de trafic și execuția deciziei fără bruscarea comenzilor.

Dacă un copil aleargă în fața vehiculului, conducătorul auto va acționa concomitent volanul și frânele (posibil chiar și schimbătorul de viteză și ambreiajul), în același timp privind spre alte obstacole potențiale, cum ar fi traficul opus sau vehiculele parcate.

Condiția fizică a unei persoane va avea un impact substanțial asupra abilităților de conducător auto competent. Conducătorii auto experimentați vor fi conștienți asupra limitelor fizice proprii și le vor compensa corespunzător (de ex. folosirea lentilelor corective în cazul deficiențelor de vedere) sau vor evita să conducă atunci când sunt obosiți sau când au consumat alcool sau medicamente.

Atenția/vigilența. Conducerea automobilului fiind o activitate cu sarcini multiple cere atenție deplină și concentrare. Începătorii trebuie să învețe, pentru a se baza pe o atenție distributivă, adică să poată fi atenți în mai multe direcții pentru a acoperi simultan mai multe sarcini, cum ar fi:

menținerea direcției de mers,

examinarea drumului și

controlul vitezei.

În plus, conducătorii auto trebuie să fie capabili să schimbe rapid concentrarea atenției de la o situație de trafic la alta, dacă condițiile de trafic cer acest lucru. Concentrarea atenției asupra unei singure sarcini sau asupra unui obstacol poate fi la fel de periculoasă, ca și atunci când conducătorul auto nu este suficient de atent. Erorile critice se pot produce când un conducător auto este neatent sau distrat (de ex., folosirea telefonului mobil, conversația cu pasagerii, schimbarea unei casete, etc.), obosit sau sub influența băuturilor alcoolice sau a medicamentelor.

Managementul riscului. Conducătorii auto trebuie să determine nivelul de risc la care sunt expuși, imediat ce au fost identificate conflicte posibile. Studiile arată că, în special, în cazul conducătorilor auto începători, aceștia trebuie să învețe să recunoască comportamentul riscant și să își dea seama care sunt deciziile ce trebuie luate pentru a evita aceste riscuri.

În general, pentru această categorie de conducători auto, există tendința de a subestima riscul anumitor acțiuni – de exemplu depășirea vitezei, nerespectarea distanței de siguranță dintre autovehicule – și de a supraestima abilitățile în gestionarea consecințelor unui comportament riscant. Un bun conducător auto înțelege și recunoaște propriul nivel de experiență, precum și propriile limite. Managementul riscului este în legătură cu următoarele aspecte:

Experiența. Chiar dacă legislația din fiecare țară obligă să se efectueze un număr minim de ore de conducere pentru obținerea permisului de conducere, cercetările au demonstrat că sunt necesari 5-7 ani de conducere pentru a deveni un conducător auto experimentat. Conducătorii auto învață prin propria experiență atât deprinderile bune cât și cele de nedorit. S-a dovedit că tinerii copiază, în general, comportamentul la volan al părinților. Conducerea cu viteze peste viteza legală prezintă un risc sporit în cazul începătorilor, deoarece ei nu au experiența de a-și corecta propriile greșeli. Conducătorii auto experimentați „simt” drumul și cunosc instinctiv cum să reacționeze într-o situație critică, manevrând propriul automobil. Acest sentiment însă poate să se schimbe în cazul în care este schimbat automobilul.

Comportamentul riscant. Există în cazul tinerilor, o atracție spre un comportament riscant în conducere. Explicația ar putea fi că neavând abilități și experiență pentru a recunoaște situațiile riscante, ei pot crede că sunt invincibili și nu pot fi niciodată implicați într-un accident sau vor crede că pot fi admirați dacă circulă cu viteză mare sau fac slalom printre autovehicule. Studiile arată că în coliziunile în care sunt implicați tinerii, cauzele pot fi grupate în următoarele categorii:

depășirea vitezei,

nerespectarea distanței de siguranță,

neacordarea priorității de circulație,

utilizarea necorespunzătoare a benzilor de circulație,

efectuarea necorespunzătoare a virajelor,

efectuarea întoarcerilor nepermise, etc.

În plus toate aceste acțiuni pot fie efectuate pe fondul consumului de alcool și neatenției. Alte erori frecvente se referă la:

neutilizarea centurii de siguranță,

distragerea atenției în timpul conducerii,

aprecierea incorectă a reacțiilor celorlalți participanți la trafic.

Deprinderi sociale. Conducerea autovehiculului reprezintă mai mult decât o activitate individuală ea reprezintă un contract social care implică împărțirea drumului cu ceilalți participanți la trafic – pietoni, automobile, vehicule de urgență

care interacționează și cooperează cu alte persoane. Există costuri enorme exprimate în vieți și bani datorate comportamentului la volan îndoielnic. Accidentele rutiere reprezintă cauza principală a deceselor sub vârsta de 44 ani. Impactul economic anual al accidentelor rutiere reprezintă multe miliarde de dolari, ca pierderi de producție, pagube materiale, costuri medicale, asigurări și costuri legate de intervențiile poliției, pompierilor și personalului medical de urgență.

Responsabilitatea în conducerea autovehiculului este o reprezentare a principiilor conducătorului auto care merge dincolo de satisfacția personală a indivizilor. Ea cere ca automobiliștii să se asocieze pentru realizarea obiectivelor și normelor sociale pe baza riscului potențial pentru întreaga comunitate, chiar dacă riscul pare să fie prea mic pentru ca un conducător auto să-și facă griji. De asemenea, aceasta cere ca fiecare individ să fie dispus să-și analizeze performanța conducerii și să o alinieze valorilor personale și sociale.

Psihologia traficului, se referă la modul în care conducătorii auto învață să-și modifice stilul de conducere în situații de trafic și să monitorizeze impactul comportamentului individual asupra celorlalți participanți la trafic. Beneficiile acestei idei include perfecționarea caracterului prin învățarea deprinderilor interpersonale care încurajează:

Politețea (să fii politicos cu străinii)

Caritatea (să acorzi asistență altor utilizatori ai drumului)

Autonomie (autoresponsabilitatea)

Valorile familiale

Respectul față de lege

Moralitate și luciditate (drepturi individuale în locuri publice)

Empatie și simpatie (arată solidaritatea cu alți utilizatori ai drumului)

Unitatea națională și integrarea (identificarea cu simbolurile pozitive)

Practici creative de conducere (sarcini multiple, relaxare, expresie artistică)

4. Procesul emoțional. Starea emoțională a conducătorului auto are un impact profund asupra abilităților personale. Furia, agresiunea și stresul reprezintă cei mai importanți factori în producerea accidentelor rutiere.

Atitudinea unei persoane, capabile să conducă, influențează motivarea de a învăța să conducă sigur și să aplice ceea ce a învățat.

Este cunoscut faptul că fiecare conducător auto are abilitatea și responsabilitate de a-și controla propriul comportament. Fiecare decizie luată de el poate avea rezultate și consecințe asupra celorlalți participanți la trafic, astfel încât este singurul care trebuie să decidă cum să acționeze într-o situație dată.

Consecințele unei decizii greșite pot fi catastrofale și pot conduce la o viața petrecută în scaunul cu rotile sau chiar la pierdere ei.

Conducătorii auto sunt înclinați adesea să-i învinuiască pe ceilalți participanți la trafic pentru acțiunile lor, și să răspundă negativ pe baza unor presupuneri (de ex. o manevră de depășire neefectuată, pentru că alt conducător auto nu a permis schimbarea benzii de circulație și a în mod intenționat a blocat banda).

De cele mai multe ori când acțiunile conducătorilor auto nu sunt intenționate sau personale, este posibil să fi fost doar o neatenție. Se recomandă ca obiectivitatea în raport cu acțiunile celorlalți să câștige în fața furiei și agresivității.

Stresul cauzat de aglomerarea traficului și crearea ambuteiajelor poate fi un declanșator al disputelor violente. Conducătorii auto trebuie să învețe să se relaxeze și să evite folosirea vehiculelor ca armă împotriva celorlalți.

2.2.2 Timpul de percepție-reacție.

Cum nimic în universul fizic nu se poate întâmpla instantaneu, chiar și cea mai simplă reacție umană la primirea unei informații poate părea lentă, dacă este raportată la procesele fizice sau chimice.

La mijlocul secolului al XIX – lea, psihologul olandez Donders a început să facă presupuneri privind procesele implicate în alegerea și recunoașterea timpilor de reacție.

În timp, au fost dezvoltate numeroase modele ajungându-se astfel, ca în anii 1950, teoria informației să dobândească un rol important în psihologia experimentală.

Un prim model este ecuația liniară cunoscută sub numele „Legea lui Hick- Hyman”:

t = a + b • H (2.1)

unde:

t – timpul de reacție, secunde;

H – estimarea informației transmise;

H = log2 N, (2.2)

N – numărul alternativelor cu probabilități egale;

a – timpul de reacție minim pentru acest model;

b – coeficient determinat empiric, adoptat aproximativ 0,13 secunde pentru situațiile cele mai cunoscute.

Relația exprimă o corelație între numărul alternativelor care pot fi alese pentru a decide un răspuns și timpul total de reacție, adică, întârzierea în timp a detectării unui impuls (stimul) și timpul de inițiere a controlului sau un alt răspuns.

Dacă este inclus timpul de răspuns, atunci întârzierea totală este numită „timp de răspuns”. De obicei, termenii „timp de reacție” și „timp de răspuns” sunt interschimbabili, dar reacția este totdeauna parte a răspunsului.

În sistemul traficului rutier, informația de trafic are nevoie de un interval de timp pentru a fi procesată.

Termenul timp de percepție-reacție este folosit pentru a descrie perioada de la producerea sau apariția unui „semnal” (de obicei un stimul vizual) până la reacția fizică a conducătorului auto la acest stimul.

În legea Hick-Hyman este esențial conceptul celor două componente:

o parte a timpului total dependentă de alegerea variabilelor,

o parte ce este comună reacțiilor conducătorilor auto.

În alegerea componentei variabile, alta decât conținutul informației, pot fi considerate și alte componente. Componentele înlănțuite au fost considerate dependente sau independente unele de celelalte.

În 1983, Hooper și McGee au enunțat un model reprezentativ și plauzibil referitor la componentele timpului de răspuns la frânare, tabelul 2.1.

Fiecare dintre aceste elemente derivă din date empirice și deci se poate considera ca limită superioară pentru timpul de percepție-reacție valoarea de 1,5 secunde. Aceasta reprezintă o estimare pentru cel mai simplu timp de reacție, cuprinzând o mică parte (sau chiar fără) din timpul corespunzător luării deciziei. Conducătorul reacționează la început, prin schimbarea poziției piciorului de pe pedala de accelerație pentru acționarea pedalei de frână.

În 1989, Neuman a propus valori ale timpului de percepție-reacție, pentru diferite categorii de drumuri, în limitele 1,5 secunde pentru volumele de trafic scăzute, la 3,0 secunde pentru arterele rutiere urbane aglomerate. Există numeroase aspecte care pot produce creșterea numărului de decizii pe unitatea de timp, în cazul amenajărilor urbane aglomerate comparativ cu cazul drumurilor rurale, atunci când nu este permisă circulația haotică a pietonilor, bicicliștilor și căruțelor.

Timpul de percepție -reacție depinde de:

condițiile de mediu: urban sau rural, noapte sau zi, umed sau uscat, etc;

vârstă: de la 18 ani până la 80 ani;

experiență;

caracteristici fizice: auz, văz, oboseala, medicamente sau alcool, etc.

Cercetările efectuate asupra reacției conducătorului auto au arătat că se recomandă un timp mediu de percepție -reacție de 2,5 secunde, dar dispersia distribuției acestor timpi este foarte ridicată. Astfel, proiectarea și operarea traficului ar trebui să aibă ca scop reducerea atât a timpilor de reacție cât mai ales să reducă dispersia acestor timpi, în special timpii de reacție foarte lungi.

Performanța în conducere este influențată de timpul cerut unui conducător auto să reacționeze la situații diferite, ce se pot produce în timpul conducerii. Acest timp este cunoscut ca timp de răspuns și include timpul necesar conducătorului să vadă un obiect, să identifice obiectul, să decidă cum să reacționeze la apariția obiectului și să realizeze acțiunea dorită.

Durata timpului de răspuns crește funcție de:

Numărul de variante (opțiuni) posibile;

Complexitatea situației;

Vârsta conducătorului auto;

Nivelul de oboseală;

Nivelul de consum de alcool;

Deficiențe fizice.

Timpii de răspuns obișnuiți sunt distribuiți între 0,5 – 4,0 secunde.

Definiția 1.

9

Se consideră, în mod obișnuit, că timpul de reacție conține patru elemente:

Percepția: „utilizarea capacităților vizuale pentru a vedea un semnal" sau

„recunoașterea faptului că un semnal sau stimul există, că acesta necesită un răspuns sau recunoașterea condițiilor unei situații de trafic";

Identificarea: „identificarea semnalului și, astfel, înțelegerea stimulului" sau

„identificarea semnificației unei condiții sau situații de trafic";

Decizia: „determinarea celui mai potrivit răspuns la semnal sau stimul" sau „luarea unei decizii", conducătorul auto decide ce acțiune să întreprindă ca răspuns la stimul (de ex. să apese pedala de frână, să vireze, etc.);

Execuția: execuția acțiunii propriu-zise, deci implementarea deciziei.

Definiția 2.

9

Procesul percepției – reacției constă în de a vedea, a gândi și răspunde, desfășurat pe parcursul a cinci etape.

Timpul de răspuns poate fi reprezentat în cazul elementelor geometrice ale drumului. Astfel, trebuie luate în considerare distanta de vizibilitate în intersectii,

5 9 9

distanta de vizibilitate la oprirea vehiculului, distanta de vizibilitate la depășire și distanta de vizibilitate la luarea deciziei, pentru determinarea distanțelor corespunzătoare manevrelor de operare cerute în timpul conducerii.

Timpul de percepție și reacție, precum și viteza de deplasare au o influență majoră asupra siguranței circulației, datorită creșterii distanței de oprire a vehiculului în condiții de siguranță.

La deplasarea cu viteze mari există o probabilitate maximă ca o persoană ce se deplasează pe jos să fie ucisă. Din figura 2.2 se poate observa că posibilitatea de a opri la timp, pentru a permite pietonilor să traverseze, descrește semnificativ atunci când viteza de deplasare crește.

Din analiza accidentelor de circulație referitoare la impactul între vehicul și pieton, s-a constatat că la deplasarea cu viteza de 65 km/h, 85% dintre pietoni au fost uciși, comparativ cu cele 45% la viteza de 50 km/h și doar 5% la 30 km/h.

2.2.3 IMPLICAREA SIMȚURILOR ÎN CONDUCEREA AUTOVEHICULELOR

Chiar dacă îndemânarea în conducerea autovehiculului este importantă, conducerea este în primul rând o sarcină legată de gândire și se referă mai mult la luarea deciziei și managementul riscului.

Obținerea unei imagini clare, complete și exacte asupra situației traficului este posibilă numai datorită simțurilor.

Simțurile pot fi utilizate în două moduri:

în mod activ, atunci când conducătorul auto caută, urmărește, detectează informații,

în mod pasiv, dacă așteaptă să se întâmple, să vadă sau să audă ceva.

De exemplu, simțul vizual este indispensabil în activitatea de conducere, iar mirosul numai atunci când în funcționarea motorului, instalației de frânare etc., se emană un miros de încins, de ars.

Studiile statistice au arătat că 90% din cantitatea de informație ajunge la conducătorul auto ca informație vizuală, deci, luarea unei bune decizii în conducere depinde de o bună informare. Restul de 10% poate fi reprezentat de stimuli percepuți prin auz (sunete), tactil (atingere sau vibrație), vestibulari (parametrii ce afectează echilibrul ca frânarea și accelerația) și ocazional olfactiv (mirosul).

Simțurile pot fi mai mult sau mai puțin solicitate în funcție de informațiile receptate; eficiența lor este invers proporțională cu gradul de solicitare. Aceasta se întâmplă, în general, când două sau mai multe simțuri primesc, în același timp, informații de diverse categorii. De exemplu, când un conducător auto observă venind din sens opus un autovehicul care deviază de pe banda care se deplasează și, concomitent, simte că se dezumflă un pneu, nu poate reacționa la fel de prompt la ambele situații.

Fiecare simț are o anumită capacitate de cuprindere, deci este limitat, dar dacă acționează corect, conducătorul auto poate observa și identifica orice situație din trafic.

2.3 Vederea

2.3.1 Definirea vederii normale

Ochii sunt organele văzului, constituind partea exterioară a sistemului vizual, ce cuprinde doi nervi optici care formează calea de transmitere a informației către proiecția în zona occipital a cortexului. În fiecare secundă, aleargă spre creier 30 – 40 imagini noi, prin intermediul nervului optic.

Experiența acumulată anterior și cunoștințele teoretice pe care le posedă conducătorul auto, folosesc la interpretarea corectă a imaginilor observate. Dacă structura imaginilor este cunoscută, interpretarea stimulului este imediată, dacă imaginile nu sunt familiare, pot apărea dificultăți privind înțelegerea acelei structuri.

Este foarte important astfel, ca începătorii să știe cum, când și unde să privească pentru a o căuta informații de trafic. Ei au tendința să-și fixeze ochii aproape de autovehicul și nu de a căuta în depărtare, astfel pierzând anumite semnale emise de obstacole potențiale. Conducătorii începători sunt mai puțin apți decât cei experimentați să folosească oglinzile.

În 1862, Snellen a creat tabloul cu litere ce îi poartă numele, pentru testarea acuității vizuale, figura 2.4. Snellen a definit „vedere standard” sau „vedere normală” ca fiind abilitatea de a recunoaște o literă care subîntinde un arc de 5 minute, figura 2.3.

De asemenea, ochiul care poate percepe un obiect ce subîntinde un arc de un minut (1’) și se află în conul de 10° este considerat că are vedere normală.

Valoarea acuității vizuale de 6/6 arată că vederea este testată pe un panou aflat la distanța standard 6 m (numărătorul fracției), iar pacientul citește linia pe care fiecare dintre litere subîntinde, de la distanța de 6m, un arc de 5 minute (numitorul fracției).

Corespunzător acuității vizuale de 6/6, litera E subîntinde arcul de 5 minute. Fiecare dintre liniile orizontale ale literei și cele două spații albe sunt de aceeași mărime și subîntind fiecare un arc de 1 minut.

Un raport 6/12 arată că vederea este testată de la distanța de 6m și persoana trebuie să poată citi linia literelor în care fiecare literă subîntinde, de la 12 metri, un arc de 5 minute.

O altă interpretare este că literele cele mai mici pe care acest pacient le poate citi de la 6 m sunt de 2 ori mai mari decât literele care corespund acuității 6/6.

În alte cuvinte, o persoană este solicitată să citească litere de înălțimi diferite de la distanțe specificate. Rezultatul testului este dat în raport cu o persoană cu vederea normală.

Persoana cu vedere normală, având acuitatea vizuală dată de raportul 6/6 este cea care, poate identifica litere de 8,5 mm înălțime, aflate pe un panou situat la o distanță de 6 m, în condițiile unei luminozități medii.

Acuității vizuală poate fi exprimată în unități din sistemul metric, dar și în unități zecimale și în sistemul american. Tabelul 2.2 prezentă corespondența între aceste valori.

2.3.2 Capacitatea vizuală

Capacitatea vizuală se caracterizează prin însușirea ochiului de a percepe diferențele de strălucire, culorile și detaliile de formă, prin agerimea și mărimea câmpului vizual, precum și prin capacitatea de acomodare și adaptare a ochiului.

Posibilitatea ochiului de a distinge cele mai mici detalii ale obiectelor este denumită acuitate vizuală. În condiții normale este nevoie de iluminarea obiectelor, iluminarea cu atât mai intensă, cu cât dimensiunile acestora sunt mai mici, contrastul este mai scăzut, iar viteza de succesiune mai mare.

Acuitatea vizuală este afectată de factori cum ar fi: contrastul, strălucirea obiectelor, nivelul de iluminare și mișcarea relativă între observator și obiect. Acuitatea vizuală este statică în absența mișcării și dinamică, în prezența mișcării.

Pentru măsurarea acuității vizuale statice se măsoară abilitatea de a vedea un obiect fix supus unei iluminări ideale. Măsurătorile pot fi diversificate prin modificarea mărimii diferitelor obiecte din mediului rutier luând în considerare importanța și complexitatea elementelor ce trebuie să fie observate și înțelese de către conducătorii auto.

Acuitatea vizuală dinamică este importantă în obținerea unei imagini clare în timpul deplasării autovehiculului. Prin intermediul ei, conducătorii auto observă și identifică cu claritate semnalele, semnele și indicatoarele rutiere. Din statistici rezultă că, conducătorii auto care nu văd clar obiectele în mișcare, obțin rezultate nesatisfăcătoare în activitatea de conducere, prezentând risc ridicat în ceea ce privește siguranța circulației.

Sensibilitatea cromatică a ochiului este realizată de sisteme neuro – fizico – chimice, care implică, în afară de celulele respective de pe retină, nervul optic și scoarța cerebrală. Afectarea acestor sisteme induce o afecțiune denumită daltonism, de care suferă aproximativ 10% dintre bărbații, conducători auto, și care afectează capacitatea de conducere a acestora prin dificultăți în perceperea culorilor roșu și verde, deci, în anumite situații și a culorilor semafoarelor electrice.

Capacitatea vizuală descrește, în cazul conducerii pe timp de noapte, fapt ce se datorează, în primul rând nivelului redus de iluminare. Descreșterea este pronunțată datorită incapacității ochiului uman de a se acomoda rapid de la condițiile de lumină la întuneric și de a distinge obiectele cu contrast scăzut.

Vederea nocturnă, este caracterizată de funcționarea unor celule nervoase ale retinei, denumite celule cu bastonașe, care sunt foarte sensibile la diferențele mici de iluminare, dar care nu disting culorile, prezentând imagini cenușii.

Sensibilitatea retinei, în procesul de adaptare la lumină, se modifică progresiv și lent. Adaptarea completă a ochiului la diferențe mari de iluminare (adaptarea la întuneric) are loc în aproximativ 20 minute; în primele 5 minute adaptarea se realizează în proporție de 60%. Apare deci, necesitatea unei perioade de adaptare destul de lungi, în situații în care se produc variații puternice de iluminare.

În această categorie se înscrie fenomenul de orbire ce se manifestă prin alterarea supărătoare a sensibilității retinei, la apariția bruscă a unui fascicul luminos puternic în fața ochiului adaptat la întuneric. Situația este frecvent întâlnită în circulația rutieră pe timp de noapte, la întâlnirea a două autovehicule iluminate cu faza lungă.

Impresionarea puternică a retinei produce descompunerea pigmentului (rodopsină) acumulat în timpul adaptării ochiului, producându-se orbirea, fapt ce determină dispariția temporară a capacității vizuale.

Timpul critic de refacere parțială, dar strict necesară a capacității vizuale, este de circa 5 secunde. Mărimea acestui interval este factorul determinant ce trebuie să stea la baza stabilirii distanței de la care, conducătorii auto ai celor două autovehicule care se întâlnesc pe timp de noapte, trebuie să se schimbe faza de drum cu faza de întâlnire.

Capacitatea de adaptare la întuneric scade cu înaintarea în vârstă, durata de adaptare completă a ochiului putându-se dubla.

Conducerea pe timp de noapte necesită iluminarea artificială a semnelor. În aceste condiții acuitatea scade, cu creșterea unghiului câmpului vizual.

Atunci când conducătorul auto este expus la un nivel ridicat de iluminare, pupila se contractă pentru ajustarea fasciculului luminos. Dacă nivelul de expunere este scăzut, pupila se dilată pentru a permite luminii să pătrundă spre retină. Timpul necesar pupilei pentru a se contracta este de aproximativ 0,3 secunde, în timp ce pentru a se dilata este nevoie de 6 secunde. Atunci când pupila este contractată, conducătorul auto nu poate vedea cu ușurință obiectele plasate în zona întunecată alăturată celei luminate.

Termenul „orbire” este folosit pentru a descrie prezența luminii strălucitoare sau reflexiei luminii strălucitoare, care interferează cu vederea conducătorului auto.

Sursele de orbire includ farurile, iluminatul străzilor, semnale de avertizare și iluminatul locurilor adiacente. Inginerii de trafic ar trebui să facă efortul de a reduce sursele de lumină orbitoare la un nivel acceptabil.

Pietonii reprezintă un factor de risc la conducerea pe timp de noapte, în special în condiții de iluminare scăzută și atunci când sunt îmbrăcați în haine de culoare închisă.

Cercetările au demonstrat că în timp ce haine ce conțin elemente refrectorizante pot fi zărite de la 150 m distanță, cele albe de la 54 m, cele galbene de la 36 m, culorile roșu și albastru de la 24 m respectiv 16 m. Trebuie comparate aceste valori cu cele obținute la pentru spațiul de oprire a unui vehicul care circulă cu diferite viteze. Pentru exemplificare, un vehicul circulând cu o viteză de 100 km/h parcurge o distanță de 81 m pentru a opri.

O atenție deosebită trebuie acordată persoanele vârstnice caracterizate de acuitate vizuală și abilități diminuate în raport cu persoanele normale, în special la conducerea pe timp de noapte. În plus, statisticile, pe plan mondial, arată o tendință crescătoare a ponderii vârstnicilor din totalul conducătorilor auto.

Aceste aspecte vor trebui luate în considerare în cazul evaluării sistemelor de operare a drumurilor, precum și a măsurilor de prevenire ce ar trebui luate acolo unde se impun.

Conducerea în condiții optime se realizează atunci când conducătorii auto au vizibilitate bună și cel mai extins timp de răspuns. De altfel, condițiile de percepție sunt rareori ideale datorită diversității conducătorilor auto și a condițiilor de mediu.

În consecință, informația ar trebui plasată pentru o percepție vizuală în condiții generale date. Inginerul de trafic trebuie să facă un compromis între cererea conducătorilor auto și limitele altor factori de proiectare.

2.3.3 Caracteristicile vederii centrale și vederii periferice

Așa cum este cunoscut, performanțele conducătorilor auto sunt direct influențate de un număr de factori printre care vederea și timpul de răspuns.

Factorii vizuali sunt: acuitatea vizuală, conul de vedere, vederea periferică și răspunsul conducătorului auto la strălucire.

Ținând seama de această realitate, indicatoarele rutiere trebuie realizate astfel încât, inscripțiile să se afle în interiorul acestui con al agerimii vizuale.

Câmpul vizual este reprezentat de unghiul sferic ce poate fi cuprins de ochiul imobil și care se mai numește conul de vedere al ochiului. În plan, unghiul normal de vedere este cuprins între 1200 – 1600. În centrul câmpului de vedere se află conul agerimii ochiului sau conul acut de vedere, în jurul valorii de 30, limita agerimii vizuale fiind un unghi de 10°, figura 4.6. Capacitatea de a percepe obiecte aflate în afara conului agerimii ochiului este denumită vederea periferică (vedere laterală), unghiul corespunzător acesteia fiind cuprins între 10° până la 1600.

Figura 2.6: Câmpul vizual și vederea binoculară.

Cu alte cuvinte, ca o sinteză, conul de vedere reprezintă zona din fața conducătorului auto în care acesta își concentrează atenția vizuală:

conul de 30 corespunde conului agerimii vizuale sau conul acut de vedere;

conul de 100 este conul vederii clare sau conul vederii centrale;

conul de 200 reprezintă conul vederii satisfăcătoare sau limita vederii normale.

Vederea centrală, obținută în conul agerimii ochiului permite identificarea obiectelor cuprinse în câmpul vizual, pe când, vederea periferică doar le detectează. Cu alte cuvinte, vederea periferică se poate asemăna cu un dispozitiv de scanare, care permite selectarea obiectelor peste care să se focalizeze privirea.

Valoarea maximă a acestui unghi descrește cu creșterea vitezei de deplasare a autovehiculului. Dacă viteza crește, abilitatea conducătorului auto de a detecta obiecte situate la limita vederii periferice descrește, ochiul tinde instinctiv să îngusteze câmpul de vedere cu scopul de a se concentra la drumul din fața autovehiculului.

Obiectele aflate în afara limitelor vederii periferice apar cu contururi neclare în special dacă există un contrast scăzut în raport cu împrejurimile. Obiectele care contrastează puternic la această limită a vederii tind să atragă privirea și să distragă atenția de la drum. La 32 km/h, vederea periferică efectivă este de aproximativ 100° iar la 96 km/h este de aproximativ 40°.

Când este detectat un obiect în câmpul vederii periferice conducătorul auto își va focaliza atenția pe obiect pentru a evalua și determina acțiunea cea mai potrivită.

Barierele fonice, ca obiecte pe marginea drumului, nu ar trebui să distragă atenția conducătorilor auto. Barierele, în special cele care repetă o serie de culori contrastante trebuie evitate. Licăririle datorate contrastelor de culoare, copacii sau alte obiecte care se repetă, de pe marginea drumului, pot avea ca rezultat iritarea conducătorului auto și confuzie.

Oboseala, alcoolul și anumite medicamente pot reduce și ele zona vederii periferice. La deplasarea cu viteze foarte mari, practic obiectele din lateral nu mai au un contur clar, justificându-se astfel interdicția deplasării cu viteze mari.

Reluarea controlului vizual al drumului, după o privire în afara conului de vedere axat pe drum, necesită o perioadă de timp de 0,5 – 1,2 secunde, ceea ce influențează siguranța circulației rutiere. Acest timp de reacție depinde de mărimea vitezei de percepere vizuală.

O altă componentă a capacității vizuale este stabilitatea vederii clare, care se manifestă prin păstrarea permanentă și clară, timp de peste 15 – 20 secunde, a imaginii unui obiect fix. Ea este de mare importanță pentru conducerea la drum lung, când oboseala oculară afectează capacitatea de a fixa obiectele de pe calea rutieră.

De mare importanță pentru capacitatea de conducere auto este vederea binoculară componentă a funcției vizuale prin care se percepe profunzimea poziției obiectelor (vedere de relief) și se apreciază distanța dintre obiect și subiect, precum și variația acestor distanțe (fig. 2.7).

Funcția se realizează prin suprapunerea – la nivelul scoarței cerebrale – a celor două câmpuri vizuale ale ochilor. Tulburările vederii binoculare conduc, în general, la afectarea profundă a capacității de conducere auto.

2.3.4 Metoda deplasării transversale a obiectului

Înțelegerea caracteristicilor conducătorilor auto descrise în acest capitol, poate folosi la controlul vitezelor vehiculului în zone cu obstacole plasate pe marginea drumului pe care, la decizia specialiștilor se vor plasa semne de circulație.

Când se apropie de un obiect localizat lângă drum, așa cum se poate vedea în figura 2.9, conducătorii auto au tendința de a se deplasa departe de obiect, ca și când, acesta ar fi chiar în drum.

Cercetătorii au făcut măsurători asupra acestei tendințe, plasând diferite obiecte, la distanțe laterale diferite, pe șosele cu două sau mai multe benzi de circulație, cu lățimi diferite ale carosabilului. Rezultatele obținute au fost comparate cu cazul când nu se afla nici un obiect prezent.

Măsurătorile efectuate au constat în determinarea vitezei și distanței longitudinale la care se constată devierea laterală a vehiculului, precum și la determinarea mărimii deplasării laterale. Rezultatele majore ale experimentelor includ următoarele constatări: drumul îngust și obiectele apropiate de marginea drumului determină creșterea deplasării laterale.

Când obiectul a fost plasat pe marginea drumului, deplasarea laterală a fost de 1 m, în cazul când erau două benzi de circulație de 2,5 m lățime, și de 0,55 m pentru lățimi de 3,6 m lățime. În cele mai multe cazuri reducerea vitezei devine aparentă.

Cercetările efectuate în Statele Unite ale Americii, recomandă "modelul deplasării laterale a obiectului', ca modelul matematic cu cele mai bune rezultate, bazat pe viteza schimbării unghiului de vedere, 0 (derivata unghiului de vedere în raport cu timpul).

Modelul ia în considerare relația dintre următoarele mărimi: o distanța longitudinală x, o deplasarea laterală a obiectului l, și o unghiul de vedere 6, astfel:

v ■ l

x^+l2

Această relație reprezintă corelația dintre viteza de schimbare a unghiului de vedere 6, distanța în lungul drumului x, distanța în plan transversal l, precum și viteza v a autovehiculului; conducătorul poate estima deplasarea laterală a obiectului analizând dacă este un obstacol în cale autovehiculului sau un obiect lateral.

Dacă obiectul este în calea autovehiculului (l=0), conducătorul nu sesizează viteza de schimbare a unghiului de vedere.

În concordanță cu modelul factorului uman, fiecare conducător auto are un comportament subiectiv în privința vitezei de schimbare a unghiului de vedere, știut fiind faptul că orice conducător aflat în pericolul coliziunii, deplasează autovehiculul departe pe direcție laterală.

S-a constatat că mărimea deplasării laterale a obiectului depinde și de alți factori, cum ar fi mărimea, forma și strălucirea obiectului. Acest model poate fi extins și în cazul în care obiectul este un vehicul în mișcare pe drum, cazul autovehiculelor care se deplasează în același sens sau din sens contrar, iar viteza considerată este viteza relativă dintre vehicule.

La 96 km/h, toate obiectele plasate până la 18 m de la linia conducătorului auto vor apărea neclare. Obiectele plasate central se mișcă mult mai rapid, sau chiar tind să dispară. Obiectele aflate la distanță sunt singurele componente vizibile distinct pe care automobilistul le poate observa în detaliu când este relaxat.

2.3.5 Proiectarea și localizarea semnelor de circulație

Încă din stadiul proiectării preliminare, trebuie prevăzute aspectele importante legate de proiectarea semnelor de circulație. În etapa finală specialiștii se concentrează doar asupra marcajelor, stâlpilor pentru semnele de circulație, amplasarea semnelor suplimentare și alte detalii minore.

Specialiștii au găsit șapte principii de bază care să fie utilizate ca ghid pentru proiectare, instalare și mentenanță a semnelor de circulație.

Aceste principii, aplicabile și pentru semnalizarea altor categorii de drumuri sunt prezentate în tabelul 2.3.

Tabelul 2.3: Principii de semnalizare rutieră

Semnele de circulație sunt proiectate pentru a fi citite, pe baza vitezei fluxului de trafic. Semnele de circulație de ghidare de pe autostradă au literele de 40 cm (minimum) și sunt proiectate să fie citite de la o distanță de 240 m.

Această distanță este bazată pe lizibilitatea de la 15 m a seriei de litere E de 2,5 cm.

În mod obișnuit, timpul de citire poate fi de 3 secunde, care reprezintă o distanță de citire de 730 m la viteza de 90 km/h.

Dacă semnul rămâne în unghiul de 100 format de paralela la axul drumului ce trece prin ochiul conducătorului auto și raza de vedere, figura 4.10, atunci semnul va fi lizibil de la distanța de 150 m.

Astfel, un semn de ghidare ar trebui să fie observat de la minimum 150 m în cazul în care nu există obstacole care să-l ascundă.

Figura 2.10: Triunghiul de vizibilitate în cazul semnului de circulație montat pe un stâlp. Este interzisă instalarea unui alt semn de circulație în zona de vizibilitate a semnului. Dacă nu pot fi instalați alți stâlpi pentru montarea semnelor de circulație se recomandă ca acestea să fie montate pe panouri deasupra drumului pentru îmbunătățirea vizibilității.

Curbele orizontale pot cauza probleme pentru semnalizarea rutieră. Săgețile de pe panourile suspendate pot indica banda corectă, dar de la distanță, semnul poate să apară a fi îndreptat spre o altă bandă.

Panourile suspendate nu vor putea fi instalate în zona curbelor orizontale. Dacă acest lucru trebuie făcut se recomandă o ușoară decalare a semnului prin mișcarea săgeții de la centrul benzii de circulație pentru a îmbunătăți observarea de la distanță. Aspectele legate

de vizibilitatea în cazul curbelor orizontale vor fi discutate în capitolul referitor la proiectarea elementelor geometrice ale drumurilor.

Exemplul 4

Conul de vedere de 100 are, așa cum deja se știe, un impact semnificativ asupra localizării informației, în special asupra semnalizării rutiere.

Figura 4.12 prezintă exemplul în care un semn de 2,4 m lățime este amplasat la 9 m distanță de la banda de circulație.

Dacă conducătorul auto situat pe banda exterioară are nevoie de 3 secunde pentru a citi un semn, atunci acesta ar trebui plasat la 150 m în fața automobilului.

Se presupune că:

Viteza de deplasare a vehiculului de 90 km/h;

Linia de vizibilitate a conducătorului auto este paralelă cu banda de circulație;

Conducătorul auto se află la distanța de 2,1 m în raport cu marginea benzii de circulație este;

Semnul de circulație de 2,4 m lățime este plasat la 9m față de aceeași margine a benzii de circulație.

Timpul necesar citirii semnului este de 3 secunde;

Semnul de circulație trebuie să rămână în interiorul conului de vedere de 200 pentru a fi citit.

Figura 2.12: Localizarea semnelor de circulație și conul de vedere În consecință, literele semnelor de circulație ar trebui să fie suficient de mari pentru a fi citite de la 150 m.

Această distanță este mai mare pentru vehiculele care se deplasează pe celelalte benzi de circulație interioare. În anumite situații este evident că este necesar ca semnele de circulație să fie amplasate deasupra benzilor de circulație, pentru ca acestea să se încadreze în conul de vedere de 200.

4.3.1 Considerații de proiectare

Ingineria de trafic trebuie să includă, în cadrul activității de proiectare, aspecte legate de ingineria factorului uman. Astfel, se presupune ca „un conducător auto standard” să poată fi pregătit și să aibă un permanent control al abilităților fizice și mental, să manifeste o abilitate practică de a vedea și percepe mediul înconjurător al drumului și să aibă deprinderi potrivite pentru a controla direcția, sistemul de frânare și a efectua alte operațiuni.

Tabelul 2.5 și tabelul 2.6 însumează aspectele esențiale ale factorului uman și conexiunea acestora cu celelalte elemente de proiectare.

2.4 CONDUCĂTORUL AUTO

Factorul uman – conducătorii auto, conducătorii de vehicule cu tracțiune animală, bicicliștii și pitonii – constituie elementul principal în producerea evenimentelor rutiere, pentru că, în ultimă instanță, aspectele rutiere cât și cele tehnice sunt implicate în accidentul rutier numai în strictă concordanță cu conducătorii de vehicule și pietonii. Elementul uman din sistemul de trafic este mai variabil și mai imprevizibil decât factorii vehicul și drum.

Conducătorul auto, este factorul care influențează cel mai mult condițiile circulației rutiere. Într-un trafic de mare intensitate, conducătorul auto îndeplinește funcțiunea unui regulator de circulație, urmând să respecte viteza legală de deplasare și distanța corectă față de vehiculul din față, să aprecieze bine distanța și viteza vehiculelor pe care le depășește și a celor ce vin din sens opus, precum distanțele și intervalele în raport cu dimensiunile de gabarit ale autovehiculului condus.

În afară de cunoașterea și respectarea regulilor de circulație, conducătorul auto trebuie să stăpânească bine tehnica șofatului, ceea ce necesită o practică destul de îndelungată, astfel încât cel aflat la volan să fie capabil să rezolve fără dificultate situațiile dificile puse de traficul rutier din ce în ce mai aglomerat. Securitatea circulației depinde direct de atenția și vigilența conducătorului auto, de capacitatea lui de a prevedea toate situațiile posibile ce ar putea conduce la apariția unui eveniment rutier nedorit, ca și aceea de a intui măsurile de prevenire a acestuia. De asemenea, conducătorul auto trebuie să cunoască modul de acțiune în situațiile când din cauze fortuite accidentul s-ar putea produce pentru a diminua la maximum urmările acestuia.

La viteze mari și la circulație intensă în ambele sensuri, atenția conducătorului auto este foarte solicitată. În țările cu un trafic rutier intens s-a constatat că frecvența medie a diferitelor informații, procese, situații și evenimente la care este supusă atenția unui conducător auto are valori ridicate. Astfel el primește, în medie, 125 informații și ia 12-15 decizii pe km parcurs, la 3,2 km face o greșeală și este pus în situația să evite o coliziune la 800 km. Statisticile atestă totodată că este posibilă o coliziune la 100 mii km, un accident cu rănire la 700 mii km și un accident mortal la 25 milioane km parcurși.

Deoarece conducătorul auto este cel mai susceptibil dintre factorii care contribuie la circulația rutieră, se urmărește, ca prin soluții constructive sau organizatorice referitoare la ceilalți doi factori, autovehiculul și calea, să se diminueze solicitările psihofizice ale acestuia.

Astfel, pentru autovehicul s-a impus realizarea unor frâne care să funcționeze sigur și eficient, iar pedalele să dea posibilitatea frânelor să fie acționate în timpi minimi. De asemenea, bordul autovehiculului să fie prevăzut cu indicatoare – cât mai vizibile și bine plasate – pentru viteza de mers, decelerație, parcurs, valoarea de alunecare sau patinare, panta.

Toate indicatoarele de supraveghere a funcționării motorului sau transmisiei este bine să fie automatizate, astfel încât conducătorul auto să se poată concentra exclusiv asupra factorilor de circulație.

Dintre elementele ce caracterizează factorul uman – reprezentat de conducătorul auto – care contribuie la producerea accidentelor de circulație se remarcă diferențele procentuale rezultate în funcție de sex, situația matrimonială și vârstă.

Cercetări statistice confirmă că – pe glob – în urma accidentelor rutiere mortalitatea la bărbați este de patru ori mai mare decât la femei. Acest lucru se explică atât prin natura comportamentală a femeilor (sunt mai cumpătate, circulă cu viteze mai mici și evită angajarea în situații periculoase, sunt mai receptive la regulile de circulație ), cât și prin numărul de conducători auto de sex feminin mult mai mic decât al bărbaților.

Aceleași statistici arată că din grupa de vârstă cuprinsă între 14-24 ani conducătorii auto bărbați produc accidente sau sunt mortal de 8 ori mai mult decât femeile, datorită mai ales atitudinii temerare a acestora; acest raport scade către maturitate ca apoi să crească la vârsta înaintată.

Totodată, se constată că persoanele căsătorite dau o rată mai mică de accidente mortale decât celibatarii, văduvii și divorțații.

Din aceleași date statistice, rezultă că aproape 45% din accidentele grave de circulație au loc la două, trei ore de la începerea conducerii autovehiculului, datorându-se, în special : relaxării atenției după concentrarea din prima perioadă de conducere (în prima oră de conducere au loc mai puțin de 1% din accidente); impresiei că adaptarea la condițiile de drum este realizată integral, iar reflexele funcționează perfect; nesesizării apariției simptomelor de oboseală; grabei de a ajunge la destinație, mai ales în cazul parcurgerii unor distanțe mari (viteză excesivă, depășiri neregulamentare, ignorarea priorităților.

Omul, conducătorul de automobil sau de vehicul care constituie elementul principal ce condiționează circulația rutieră și care subordonează – mai bine sau mai puțin bine – ceilalți factori, reprezintă cauza directă a 75 – 95% din evenimentele rutiere, de aceea el trebuie să fie atent cercetat și îndrumat pentru a diminua la maximum capacitatea de generare a perturbațiilor și evenimentelor în circulația rutieră.

În condițiile în care se desfășoară astăzi circulația rutieră conducătorul auto trebuie să răspundă rapid la o gamă largă de stimuli externi, să prelucreze continuu o cantitate mare de informații, care uneori depășesc posibilitățile sale fiziologice de a le înregistra, prelucra și selecta, și apoi să ia decizii corespunzătoare și să efectueze mișcări de acționare a comenzilor.

Capacitatea de conducere a autovehiculelor depinde de un ansamblu de însușiri fiziologice și neuropsihice; ele stau la baza aptitudinilor individuale ale conducătorului auto și lor li se asociază deprinderi și cunoștințe specifice (tehnice, de circulație) ce îi permit să conducă autovehiculul în mod optim din punctul de vedere al siguranței și fluenței circulației rutiere.

2.5 Capacitatea de efort fizic

Mișcările executate în timpul conducerii autovehiculelor – în linii mari – sunt aceleași, dar efortul fizic depinde de construcția autovehiculului, variind substanțial între autoturisme și autocamioane, precum și între vehiculele cu mecanisme de acționare simple sau servomecanisme.

Forța minimă necesară pentru acționarea pedalei de ambreiaj la autoturisme variază între 8-13 daN, iar la autocamioane și autobuze între 15-20 daN. La acționarea pedalei de frână efortul maxim (pentru obținerea eficacității maxime a frânei) este de 30 daN la autoturisme și de 40 daN la autocamioane și autobuze. În această privință, Regulamentul referitor la dispozitivele de frânare pentru autovehicule al C.E.E.-O.N.U. indică următoarele eforturi maxime la pedala de frână: 50 daN pentru autoturisme și 70 daN la autocamioane și autobuze; pentru levierul frânei de mână se prevede o forță maximă de 40 daN. Aceste valori sunt mai ridicate decât cele obișnuit întâlnite, pentru a se putea cuprinde în normele internaționale diversele prevederi ale reglementărilor naționale.

În literatura de specialitate limita minimă acceptată pentru forța de apăsare pe pedala de frână este uneori indicată în funcție de mărimea decelerației ce voim să o realizăm; astfel, pentru fiecare m/s2 limita minimă este de 4,5 daN.

Pentru acționarea mecanismului de direcție mărimea efortului la volan depinde de construcția mecanismului, de felul autovehiculului (autoturism, autocamion) dar și de natura îmbrăcămintei căii de rulare (șosea asfaltată sau pietruită). Forța maximă la volan pe drumuri de proastă calitate nu trebuie să depășească 40 daN.

Aceste mișcări de manevrare a volanului, a manetei schimbătorului de viteze, a levierului frânei de mână, precum și cele de apăsare a pedalelor de ambreiaj, de accelerație și de frână efectuate timp de 8 ore, cât lucrează un conducător auto profesionist, reprezintă un efort comparabil cu cel al muncitorilor din unele sectoare grele ale industriei. Spre exemplificare, în tabelul 2.5.1 se arată manevrele efectuate de un conducător auto profesionist într-o oră de muncă și efortul mediu necesar când circulă pe o șosea asfaltată.

Mișcările pe care le execută conducătorul auto pentru manevrarea diferitelor organe de comandă și pentru apăsarea pedalelor angrenează în acțiune formații musculare multiple, cum ar fi mușchii piciorului, gambei și coapsei, pentru apăsarea pedalelor de frână concomitent cu cei ai mâinilor pentru menținerea poziției volanului sau mușchii lombari pentru sprijinirea de scaun.

Tabelul 2.5.1

ACȚIUNILE ȘI EFORTUL MEDIU DEPUSE DE UN CONDUCĂTOR AUTO ÎNTR-O ORĂ DE MUNCĂ

Repetarea acestor acțiuni fizice arătate și în tabelul 2.1. însoțite de importantul efort psihic, determină apariția unei oboseli psihofizice, care influențează în mod direct asupra circulației rutiere.

2.3 Percepția

Modul în care se exercită actul conducerii unui autovehicul de către conducătorul auto este strâns legat de calitățile psihofiziologice ale acestuia.

Fiziologic, informațiile primite de conducătorul auto în scopul luării de decizii și pentru a acționa sunt colectate printr-un număr de sisteme senzoriale. Din aceste sisteme, cel mai des sunt solicitate cel vizual, kinestetic și auditiv. În afara acestor sisteme, celelalte au o participare limitată sau întâmplătoare.

În tabelul 2.5.2 este prezentată influența asupra actului de conducere auto a proceselor senzoriale.

Tabelul 2.5.2

Observația vizuală permite o evaluare directă și rapidă a mediului înconjurător. Condițiile atmosferice pot determina o limitare a vizibilității șoferului cum este în cazul ploii, ceții sau ninsorii. Pe timpul nopții, numărul de elemente observabile și amănuntele sunt mai reduse ce pe timpul zilei.

De asemenea, experiența, antrenamentul și condiția fizică a conducătorului auto contribuie la capacitatea de a face observații vizuale în timpul conducerii. Conducătorii auto începători se concentrează de regulă asupra câmpului vizual din față și neglijează câmpul vizual din spate și cel lateral. În cazul în care vizibilitatea permite observarea directă a unui obiect, ochiul poate detecta mișcarea și forma în orice moment în care în mod voit șoferul privește obiectul.

Cea mai clară observare vizuală definită prin acuitatea maximă se constată a fi determinată de suprafața unui con având 30 . Cu cât conul își mărește unghiul deschiderii, cu atât acuitatea scade. Până la 5-60 nu se constată decât diferențe individuale, vederea fiind foarte sensibilă. Granița de întreruperi a curbei acuității vizuale se află între 10-120 peste care vederea devine confuză.

Conul de vedere totală, atunci când ambii ochi fixează direcția înainte, cuprinde un unghi de 120-1600. În cazul în care capul are o mișcare de 450 la dreapta sau stânga și 300 în sus și în jos, câmpul de vizibilitate este limitat la dreapta și la stânga de un plan la 1550 în sus, la 900 și 1220 în jos. Aceste posibilități de vizibilitate se constată că sunt mai bune decât câmpul de vizibilitate oferit de autovehicule și că numai uneori se poate lua în considerare obiectivitatea lipsei de vizibilitate.

Ținând cont de faptul că pentru o vedere clară este necesar un con de maximum 100, s-a stabilit că pentru a observa atât drumul cât și semnele de circulație, centrul privirii conducătorului auto trebuie să fixeze drumul la o distanță de 15 m înaintea autovehiculului.

Perceperea diferitelor culori determină raporturi de contrast între obiectul vizat având o culoare și mediul înconjurător cu altă culoare. Cele mai nete contraste s-au constatat că sunt percepute de ochiul uman între alb și negru sau galben și roșu. Sensibilitatea ochiului diferă față de gama culorilor și a tonurilor acestora. Pentru roșu închis și albastru închis se constată că ochiul este mai puțin sensibil decât pentru galben deschis și galben verzui.

Ordinea în care sensibilitatea medie a unor ochi normali descrește față de diferitele culori este :

galben – contrast foarte puternic pe orice fond

verde – contrast puternic pe fonduri deschise

roșu – contrast puternic;

albastru – contrast redus, senzație de dilatare spațială

violet – contrast redus, contururi estompate.

Vederea pe timpul nopții prezintă o serie de particularități care necesită a fi cunoscute atunci când expertiza analizează dinamica unui accident produs în timpul nopții. În mod curent, nivelele de iluminare a drumului pe timpul nopții sunt scăzute atingând 0,1 lx în nopțile senine cu lună plină și în jur de 10-20 lx pe arterele intens luminate. Pentru aceste nivele acuitatea vizuală se reduce, perceperea formelor și a contrastelor cât și a fenomenului stereoscopic este mai puțin netă iar promptitudinea de a stabili mărimea, poziția și direcția mișcării prezintă imperfecțiuni.

Obiectele care se mișcă mai repede sunt recunoscute mai greu decât obiectele care au o mișcare mai lentă.

Pe măsură ce iluminarea scade, diametrul pupilei ochiului crește. Când intensitatea luminoasă incidentă pe ochi este prea mare, se produce fenomenul de orbire datorat contracției involuntare a pupilei intr-un timp scurt și revenirii ei la diametrul corespunzător, după îndepărtarea sursei care a cauzat contracția, intr-un timp relativ mare.

2.6 Culoare

Se numește culoare percepția de către ochi a uneia sau a mai multor frecvențe (sau lungimi de undă) de lumină. În cazul oamenilor această percepție provine din abilitatea ochiului de a distinge câteva (de obicei trei) analize filtrate diferite ale aceleiași imagini. Percepția culorii este influențată de biologie (de ex. unii oameni se nasc văzând culorile diferit, alții nu le percep deloc, vezi daltonism), de evoluția aceluiași observator sau și de culorile aflate în imediata apropiere a celei percepute (aceasta fiind explicația multor iluzii optice).

Culoarea, noțiune perceptivă, nu trebuie confundată cu lungimea de undă, noțiune fizică. Ochiul uman este incapabil să distingă între galbenul monocromatic (lumină cu o singură lungime de undă) și o compoziție de verde și roșu. Această iluzie optică permite afișarea culorii galbene pe ecranul monitorului cu ajutorul componentelor elementare verde și roșu, și, în general, sinteza tricromă „RGB”.

Știința culorii, denumită „cromatică”, include printre altele percepera culorii de către ochiul uman, originea culorii în diversele materiale, teoria culorii în artă și aspectele fizice ale culorii în spectrul electromagnetic.

Culoarea (lungimea de undă) este doar una din proprietățile luminii, altele fiind de ex. direcția, viteza, intensitatea, coerența, polarizarea. Dintre acestea ochiul uman nu e sensibil la viteza, coerența sau polarizarea luminii, având nevoie pentru evidențierea acestora de aparate de măsură corespunzătoare.

2.6.1 Aspectele fizicii culorii

Lumina monocromatică

Culorile pure (monocromatice) vizibile

Lumina monocromatică este o radiație electromagnetică perfect sinusoidală. Lumina monocromatică (ideală) se caracterizează prin puterea P transportată și prin frecvența f a oscilației. Alternativ, în loc de frecvență, se utilizează lungime de undă , unde c este viteza luminii în vid. Lumina monocromatică este vizibilă pentru ochiul uman numai dacă lungimea de undă se încadrează între aproximativ 380-400 nm și 700-760 nm (sau, echivalent, frecvența ei este între aproximativ 750 THz și 430 THz).

2.6.2 Caracterizarea culorii luminii

Lumina produsă de o sursă luminoasă este, în general, un amestec (o sumă) de radiații electromagnetice de diferite lungimi de undă și intensități, adică, echivalent, o suprapunere de radiații monocromatice. O caracterizare completă a luminii se poate face doar prin exprimarea puterii radiate pe fiecare lungime de undă (sau, echivalent, pe fiecare frecvență). Această caracterizare este dată de o funcție de distribuție spectrală a puterii (engl. Spectral Power Distribution — SPD).

De remarcat că, de fapt, puterea radiată exact pe o anumită lungime de undă este nulă; ceea ce specifică funcția de distribuție spectrală a puterii este puterea radiată într-un interval de lungimi de undă sau de frecvențe, raportată la lățimea intervalului. Ca atare, distribuția spectrală a puterii luminoase poate fi dată sub două forme, după lungimea de undă, , sau după frecvență, . Între cele două exprimări există relația: .

Descompunerea spectrală

Spectrul luminii albe

Descompunerea spectrală a luminii constă în izolarea radiațiilor de diferite lungimi de undă, adică separarea individuală a fiecărei componente monocromatice. Descompunerea spectrală poate fi realizată:

Descompunerea luminii cu ajutorul unei prisme optice

* Utilizând dispersia luminii (variația indicelui de refracție al unui material transparent în funcție de lungimea de undă), prin trecerea luminii prisme optice. Un fenomen similar are loc în cazul curcubeului.

Prin difracția luminii printr-o rețea de difracție.

Rezultatul acestei descompuneri este spectrul, numit astfel de către Isaac Newton de la cuvântul latin pentru apariție.

2.6.3 Caracterizarea culorii corpurilor

O suprafață care reflectă lumina reflectă independent fiecare componentă spectrală (fiecare frecvență sau, echivalent, fiecare lungime de undă). Astfel, caracterizarea fizică a culorii unui obiect se face printr-o funcție care dă, pentru fiecare lungime de undă (sau frecvență), raportul dintre puterea radiației reflectate și puterea radiației incidente. Astfel, dacă radiația incidentă are distribuția spectrală a puterii și suprafața are funcția coeficient de reflexie pe lungime de undă , lumina reflectată va avea distribuția spectrală a puterii dată de .

O suprafață care reflectă difuz toate lungimile de undă în mod egal este percepută ca albă, în timp ce una neagră absoarbe toate lungimile de undă, fără a reflecta nici una.

Similar, se poate caracteriza culoarea în transparență a unui corp printr-o funcție care asociază fiecărei lungimi de undă un coeficient de transmisie.

2.6.4 Percepția culorii de către ochi

Percepția culorii luminii

Ochiul nu distinge, ca având culori diferite, orice surse luminoase cu distribuții spectrale diferite. Explicația este că pe retină se găsesc trei tipuri de receptori, receptorii din fiecare tip fiind sensibili în mod diferit la diferitele componente din spectrul luminii. Răspunsul fiecărui senzor este un nivel de excitație, care poate fi reprezentat ca un număr real. Două culori sunt percepute identic dacă oricare dintre ele declanșează același răspuns din partea fiecărui tip de receptor.

Curbele de sensibilitate ale celor trei tipuri de celule cu conuri (L, M, S) implicate în vederea diurnă și ale celulelor cu bastonașe (R) implicate în vederea nocturnă

Matematic, cele de mai sus se formalizează astfel. Fiecare tip de celule se caracterizează printr-o curbă de sensibilitate spectrală — o funcție definită pe intervalul de lungimi de undă ale luminii vizibile și cu valori reale pozitive. Răspunsul fiecărui tip de receptor este dat de produsul scalar al distribuției spectrale a luminii incidente cu curba de sensibilitate a receptorului respectiv:

unde I este intervalul de lungimi de undă ale luminii vizibile, este distribuția spectrală a puterii luminii incidente, iar , și sunt curbele de sensibilitate ale celor trei tipuri de receptori, reprezentate în figura alăturată.

Două culori sunt percepute identic dacă răspunsul la ele, pentru fiecare tip de receptori, (rL, rM și rS) este identic.

Percepția culorilor obiectelor

Două culori identice pot fi percepute diferit datorită „calibrării” percepției culorilor după mediu. Cele două discuri galbene au exact aceeași culoare, dar sunt percepute ca având culori diferite.

Percepția culorilor de către ochi — de fapt, de către creier — este complicată de faptul că analizatorul vizual compară culoarea luminii reflectate de un obiect cu culorile luminii din mediu.

Astfel, o coală albă (care reflectă în mod egal toate culorile spectrului) apare albă și dacă este iluminată cu lumină galbenă (de la un bec electric cu incandescență), și dacă este iluminată cu lumină albă (de la Soare), deși distribuția spectrală a puterii luminii reflectate în cele două cazuri este diferită. Acest lucru se întâmplă deoarece creierul „compensează” culoarea luminii primite de ochi dinspre coala de hârtie, „calibrându-se” după culorile luminii ambiante.

Invers, aceeași culoare văzută în condiții diferite este percepută diferit, datorită aceluiași proces de compensare.

2.6.5 Reprezentarea culorilor

Problema unei caracterizări standardizate pentru culori se pune în multe domenii, între altele, fabricarea coloranților și vopselurilor, fotografia color, televiziune, design grafic, sisteme de iluminare. Există mai multe standarde în acest sens, cele mai multe fiind bazat pe standardul de reprezentare XYZ definit de Commission internationale de l'éclairage în 1931.

Reprezentarea XYZ și xy

Reprezentarea XYZ constă în trei numere reale pozitive, notațe X, Y și Z, fiecare dintre ei fiind definit ca produsul scalar dintre distribuția spectrală a puterii luminii și o „curba de sensibilitate” standardizată:

unde I este intervalul lungimilor de undă vizibile (400 nm – 700 nm), este funcția de distribuție spectrală a puterii luminii incidente, iar , și sunt curbele de sensibilitate ale receptorilor din ochi, reprezentate grafic în figura alăturată.

Culoarea luminii emise de un corp perfect negru, în reprezentare xy

Dacă se dorește separarea intensității luminii de culoarea ei, intensitatea este reprezentată de componenta Y, iar culoarea se reprezintă prin valorile xy:

Reprezentarea L*a*b*

Reprezentarea L*a*b* constă, ca și reprezentarea XYZ, din trei numere reale, însă este construită în așa fel încât să ofere o legătură mai directă între distanța euclidiană între două triplete de numere și diferența perceptuală între culorile corespunzătoare. Pentru aceasta, legătura dintre XYZ și L*a*b* este una neliniară:

unde Xn, Yn și Yn sunt valorile XYZ corespunzătoare luminii considerate albe și presupunând , și

Temperatura de culoare

Culoarea luminii emise de un corp perfect negru

Pentru surse ce produc lumină destul de asemănătoare cu cea produsă de un corp negru incandescent, culoarea poate fi caracterizată prin temperatura pe care trebuie s-o aibă un corp perfect negru pentru a produce culoarea respectivă. Această temperatură se numește temperatura de culoare a sursei.

Reprezentarea culorilor obiectelor

Pentru obiectele care reflectă sau transmit lumina, nicio reprezentare din trei componente reale nu poate descrie suficient culoarea. Este posibil să se creeze două obiecte A și B și două surse de lumină S și R astfel încât:

S și R au aceeași culoare perceptuală (aceleași valori XYZ, dar spectre distincte),

iluminate de S, obiectele A și B au aceeași culoare perceptuală (lumina reflectată de cele două are aceeași descriere XYZ)

iluminate de R, obiectele A și B au culori perceptuale diferite (valori XYZ diferite).

2.6.6 Sinteza culorilor

Sinteza aditivă

Sinteza aditivă a culorilor

Sinteza aditivă a unei culori constă în obținerea luminii de o anumită culoare prin combinarea unor surse de lumină de diferite culori fixate, numite culori primare. Sinteza aditivă se realizează, de exemplu, în tuburile catodice ale televizoarelor și monitoarelor de calculator, precum și în monitoarele TFT și în videoproiectoare.

În cadrul sintezei aditive, intensitatea fiecărei surse individuale poate fi variată, astfel că distribuția sa spectrală a puterii se înmulțește cu un factor, iar distribuția spectrală a puterii luminii rezultate este suma funcțiilor de distribuție spectrală a puterii ale surselor individuale. Sinteza aditivă este deci un proces liniar.

Sinteza aditivă a culorilor spectrului din roșu, verde și albastru. Cele trei bare de jos arată ce intensitate s-a folosit din fiecare culoare primară pentru a obține culoarea, din dreptul poziției respective, din bara de sus

De exemplu, culoarea rezultată prin sinteză aditivă din roșu, verde și albastru într-un tub catodic este caracterizată de valorile XYZ:

R, G și B fiind intensitățile luminoase emise de luminofoarele celor trei culori, în conformitate cu semnalele aplicate tubului catodic. Prima coloană a matricii de mai sus reprezintă culoarea, în sistem XYZ, a luminoforului roșu; a doua coloană reprezintă culoarea luminoforului verde, iar a treia a celui albastru.

Gamutul obținut prin sinteză aditivă din trei culori primare. Culorile primare sunt reprezentate de vârfurile triunghiului, iar gamultul este reprezentat prin interriorul triunghiului

Pentru a determina valorile RGB necesare producerii unei anumite culori, trebuie înmulțit vectorul XYZ de obținut cu inversa matricii de mai sus:

De remarcat că, întrucât matricea de transformare din XYZ în RGB are elemente negative, este posibil ca, pentru anumite valori XYZ, una sau mai mai multe dintre valorile RGB rezultate să fie negative. Aceste culori nu pot fi create de către un dispozitiv bazat pe culorile specificate aici.

Mulțimea culorilor ce pot fi create de un dispozitiv constituie gamutul dispozitivului.

Obținerea unui gamut adecvat se poate face printr-o alegere adecvată a culorilor primare sau prin utilizarea a mai mult de 3 culori primare. Selecționarea culorilor roșu, verde și albastru este dictată de considerentul obținerii unui gamut cât mai mare. Este însă falsă ideea că orice culoare ar putea fi produsă prin sinteză aditivă din roșu, verde și albastru.

Sinteza substractivă a culorilor

Sinteza substractivă a culorilor

În cadrul sintezei substractive, culoarea se obține prin filtrări succesive ale unei surse albe prin filtre de diferite culori și „tării” ale filtrării.

Filtrarea se face, de obicei, prin plasarea unei cerneli pe hârtie: dacă cerneala nu este aplicată, rămâne hârtia albă, care reflectă aproape în totalitate lumina incidentă; dacă se aplică cerneală, în zona respectivă cerneala absoarbe selectiv anumite lungimi de undă, culoarea hârtiei fiind dată de lungimile de undă deabsorbite.

Dacă mai multe cerneluri se aplică una peste alta, coeficientul de transmisie pentru fiecare lungime de undă rezultă ca produs al coeficienților de absorbție ai cernelurilor individuale. Pentru a controla „tăria” aplicării fiecărei cerneluri, cerneala se aplică în puncte mici unul lângă altul, acoperind un anumit procentaj din suprafața hârtiei.

Fenomenele care determină culoarea obținută sunt puternic neliniare. Ca urmare, modelarea obținerii culorilor prin sinteză substractivă este o problemă dificilă.

2.7 Reflexia Luminii

Reflexia luminii este fenomenul de întoarcere a luminii în mediul din care provine, atunci când întâlnește suprafața de separație cu un alt mediu.

i = unghi de incidență (unghiul dintre raza de lumină incidentă și normala la suprafață în punctul de incidență)

r0 = unghi de reflexie (unghiul dintre raza de lumină reflectată și normala la suprafață în punctul de incidență)

Legile reflexiei

•Raza de lumină incidentă, raza de lumină reflectată și normala în punctul de incidență sunt coplanare.

•Unghiul de reflexie r0 este egal cu unghiul de incidență i.

r0 = i

Reflexia dirijată (regulată) este reflexia pe o suprafață de separație netedă (razele de lumină incidente paralele sunt reflectate așa încât razele reflectate sunt și ele paralele).

Reflexia difuză (neregulată) este reflexia pe o suprafață de separație neregulată (razele de lumină incidente paralele sunt reflectate în toate direcțiile).

2.8 Refractia luminii

Refracția luminii este fenomenul de schimbare a direcției de propagare a luminii atunci când traversează suprafața de separație a două medii.

i = unghi de incidență (unghiul dintre raza incidentă și normala la suprafața de separație dintre cele două medii în punctul de incidență))

r = unghi de refracție ( unghiul dintre raza refractată și normala la suprafața de separație dintre cele două medii în punctul de incidență)

Legile refracției

•Raza de lumină incidentă, raza de lumină refractată și normala în punctul de incidență sunt coplanare.

•Raportul dintre sinusul unghiului de incidență și sinusul unghiului de refracție este o constantă specifică unei perechi de medii date.

unde:

n21 – este indicele de refracție relativ al mediului 2 față de mediul 1

n – este indicele de refracție absolut al mediului

Pentru mediul 1, respectiv mediul 2 avem:

n1= c/ v1

n2= c/ v2

Atunci:

și legea refracției se poate scrie:

Dacă n2 > n1 → r < i, raza refractată se apropie de normală.

Dacă n2 < n1 → r > i, raza refractată se departează de normală.

2.9 Reflexia totală

Reflexia totală (numită uneori și reflexie internă totală) este fenomenul optic de reflexie a luminii pe suprafața de separare dintre două medii transparente, atunci cînd mediul din care vine lumina are un indice de refracție mai mare decît de partea cealaltă, iar unghiul de incidență este atît de mare încît refracția nu mai poate avea loc. În astfel de condiții, întregul fascicul incident este reflectat înapoi în mediul din care a venit.

Reflexia totală este folosită într-o serie de aplicații practice, ca de exemplu transmisia prin fibră optică, elemente optice din unele binocluri și aparate de fotografiat, dispozitive de citire a amprentelor digitale etc

Reflexie totală internă. Cu roșu, cazul unui unghi de incidență mai mic decît unghiul critic; o parte din energia electromagnetică trece de suprafața de separație sub forma unei raze refractate, restul întorcîndu-se în mediul din care a venit sub forma razei reflectate.

Cu albastru, cazul unui unghi de incidență mai mare decît unghiul critic; raza este complet reflectată în mediul din care a venit..

Descriere

La trecerea dintr-un mediu optic mai dens (cu indice de refracție mai mare) într-unul mai puțin dens, unghiul de refracție este mai mare decît unghiul de incidență. Pornind de la o incidență normală și crescînd treptat unghiul de incidență, se ajunge la o anumită valoare, numită unghi critic sau unghi limită, la care unghiul de refracție corespunzător atinge valoarea de 90° (π/2 radiani), adică raza refractată devine tangentă la suprafața de separare dintre medii. În același timp, energia refractată scade la zero.

Crescînd în continuare unghiul de incidență refracția nu se mai produce deloc. Întreaga energie incidentă este reflectată, de unde și denumirea fenomenului. Vizual, reflexia totală are aspectul unei foarte bune reflexii metalice.

Unghiul critic

La limită raza reflectată devine tangentă suprafața dioptrului. Indici de refracție: jos, sus. Figura a fost desenată pentru = 1,5 și = 1. În acest caz unghiul critic are valoarea 41,81°.

Pentru a calcula unghiul critic se poate aplica formula lui Snell:

In care este indicele de refracție al mediului din care pornește raza, este indicele mediului opus, i este unghiul de incidență, iar r unghiul de refracție. Lui r i se dă valoarea π/2, sinusul corespunzător devine 1, iar unghiul critic este egal cu unghiul de incidență în aceste condiții:

Astfel, unghiul critic depinde numai raportul indicilor de refracție ai celor două medii transparente. Pentru sticlă cu n = 1,5 și aer unghiul critic este de 41,8°, iar pentru apă cu n = 1,333 și aer unghiul critic este 48,6°.

Legile reflexiei totale

Legile reflexiei totale sînt aceleași ca la orice reflexie:

Raza incidentă, normala ridicată în punctul de incidență și raza reflectată sînt coplanare.

Unghiul de reflexie r este egal cu unghiul de incidență i, iar raza incidentă și cea reflectată se află de o parte și de cealaltă a normalei.

Flux luminos

În fotometrie, fluxul luminos sau puterea luminoasă este măsura puterii percepute a luminii. Se diferențiază de fluxul radiant, măsura puterii totală a luminii emise, în sensul că fluxul luminos este definit pentru a reflecta sensibilitatea diferită a ochiului uman la diferite lungimi de undă ale luminii.

Unități de măsură

Unitatea SI de flux luminos este lumenul (lm). Un lumen este definit ca fluxul luminos al luminii produse de o sursă de lumină care emite 1 cd de intensitate luminoasă pe un unghi solid de un steradian. În alte sisteme de unități, fluxul luminos poate avea unități de putere.

Curba de sensibilitate spectrală

Fluxul luminos redă sensibilitatea ochiului prin ponderarea puterii la fiecare lungime de undă cu funcția de luminozitate, care reprezintă răspunsul ochiului la diferite lungimi de undă.

Fluxul luminos este o sumă ponderată a puterii la toate lungimile de undă în banda vizibilă. Lumina din afara spectrului vizibil nu e luată în considerare. Raportul dintre fluxul luminos total și fluxul radiant este numit eficacitate luminoasă.

Utilizare

Fluxul luminos este adesea folosit ca o măsură obiectivă a puterii utile emise de o sursă de lumină, și apare de obicei pe ambalajele pentru becuri, deși nu este întotdeauna vizibil. Fluxul luminos este util când compară eficacitatea luminoasă a becurilor cu incandescență și a celor fluorescente compacte.

3 FOTOMETRIE

3.1 Generalități. Ochiul ca receptor de radiații luminoase

Generalități

Fotometria este partea opticii care studiază caracteristicile energetice ale luminii și senzațiile luminoase produse de aceasta. Ea stă la baza tehnicii iluminatului și a măsurătorilor fotometrice.

În sens mai larg, fotometria include atât măsurătorile efectuate în domeniul vizibil, cât și în domeniul ultraviolet și în cel infraroșu.

Fotometria operază cu două sisteme de mărimi și unități:

mărimi și unități energetice, care caracterizează lumina din punctul de vedere al energiei transportate;

mărimi și unități fotometrice, care caracterizează lumina din punctul de vedere al senzației luminoase pe care aceasta o produce.

Metodele de măsurare ale mărimilor cu care operează fotometria se împart și ele în două categorii:

metode subiective – când receptorul de radiații luminoase este ochiul uman;

metode obiective – când se folosesc alți receptori fotosensibili (emulsii fotosensibile, fotoelemente, termoelemente, etc.)

Ochiul ca receptor de radiații luminoase

Senzația de luminozitate produsă de lumină asupra ochiului se manifestă prin:

senzația de intensitate, care este dependentă de energia care cade pe unitatea de suprafață a retinei;

senzația de culoare – ochiul percepe diferit radiațiile monocromatice diferite, adică are o sensibilitate spectrală.

Sensibilitatea ochiului este diferită de zero pentru lungimi de undă cuprinse în intervalul dintre lungimea de undă a radiațiilor roșii, respectiv violete (violet < < roșu) și depinde de fluxul de energie radiantă incidentă. Din acest punct de vedere, vederea umană se poate clasifica în mai multe categorii:

vedere transfotopică – la fluxuri de energie radiantă foarte mari;

vedere fotopică (diurnă) – la fluxuri de energie radiantă mari;

vedere scotopică (crepusculară) – la fluxuri de energie radiantă mici;

vedere transscotopică – la fluxuri de energie radiantă foarte mici;

Ochiul are proprietatea de adaptare, devenind mai sensibil la lumină slabă și mai puțin sensibil la lumină intensă.

Capacitatea de percepere a radiației de către ochi este diferită la lungimi de undă diferite, în sensul că ochiul uman percepe diferit două surse de lumină de aceeași putere, dar cu lungimi de undă diferite. De exemplu, dacă se iluminează două jumătăți ale unei suprafețe albe cu două radiații monocromatice de lungimi de undă diferite dar care emit același flux energetic, se constată că ochiul percepe cele două radiații ca și cum ele ar avea fluxuri energetice diferite.

S-a constatat că ochiul uman prezintă o sensibilitate maximă la radiația vizibilă cu lungimea de undă 0 = 555 nm pentru vederea diurnă. În cazul vederii crepusculare, această valoare se deplasează spre lungimi de undă mai mici ~ 500 nm). Dacă în experiența de mai sus, una din cele două radiații (radiația de referință) are lungimea de undă 0 = 555 nm și fluxul energetic e0 iar cealaltă are același flux dar o lungime de undă diferită, , se constată că ochiul este cu atât mai puțin sensibil la această radiație (prin comparație cu radiația de referință) cu cât lungimea de undă diferă mai mult față de 0.

Cu cât ochiul este mai puțin sensibil la o anumită radiație de lungime de undă , cu atât va trebui mărit mai mult fluxul energetic al acestei radiații, față de fluxul radiației de referință pentru a da aceeași senzație luminoasă.

Sensibilitatea diferită a ochiului uman la radiații de lungimi de undă diferite se poate exprima printr-o mărime fizică numită sensibilitate spectrală relativă a ochiului, V, definită prin relația:

Sensibilitatea spectrală relativă reprezintă deci raportul dintre fluxul energetic al radiației de referință, de lungime de undă 0 = 555 nm, la care ochiul prezintă sensibilitatea spectrală maximă și fluxul energetic al unei radiații de lungime de undă care produce aceeași senzație luminoasă ca și vizuală. Cum la 0 ochiul are sensibilitatea maximă, este evident că, întotdeauna e este mai mare decât e0 deci V este o mărime adimensională, cu valori cuprinse între 0 (în afara domeniului spectral vizibil) și 1 (la lungimea de undă 0). Reprezentarea grafică a variației sensibilității spectrale relative în funcție de lungimea de undă este prezentată în figura 3.1, unde se constată că, pentru așa-numitul observator normal (rezultat din medierea unui mare număr de măsurători), sensibilitatea ochiului este maximă pentru lungimea de undă 0 = 555 nm (culoarea vede-gălbui) scăzând practic la zero în regiunea violetă, pentru 450 nm și în regiunea roșie, pentru 700 nm. Curba punctată reprezintă sensibilitatea spectrală relativă a ochiului la vederea crepusculară, de unde se poate constata că, în acest caz, intervalul spectral de sensibilitate se micșorează, iar maximul sensibilității se deplasează spre lungimi de undă mai mici (efect Purkinje).

Din punct de vedere al opticii geometrice, ochiul este un sistem optic ce dă imagini reale (figura 3.2.a). El este format din următoarele elemente: globul ocular, de formă aproximativ sferică, format dintr-un țesut exterior, numit sclerotică și unul interior, numit coroidă, pigmentată cu un pigment negru; în partea anterioră se găsește corneea transparentă, C, de formă sferică. Aceasta, împreună cu cristalinul, Cr, o lentilă biconvexă nesimetrică, cu raze de curbură variabile și cu indicele de refracție mediu egal cu 1,400, formează camera anterioară a ochiului, umplută cu un lichid numit umoarea apoasă, A, având indicele de refracție egal cu 1,336. În fața cristalinului se găsește pupila, P, care este o diafragmă cu deschidere variabilă, ce reglează fluxul luminos ce pătrunde în ochi. Umoarea sticloasă, S, este un lichid cu indicele de refracție egal cu 1,336, ce umple camera posterioră a globului ocular.

Imaginea se formează pe retină, R, situată în partea dinapoi a globului ocular și în structura căreia se află celule fotosensibile, numite, după forma lor, conuri și bastonașe. Primele sunt specializate pentru vederea diurnă, fiind mai puțin sensibile dar adaptate pentru vederea cromatică, în timp ce celelalte sunt foarte sensibile la fluxuri de lumină slabe (vedere scotopică) dar mai puțin adaptate pentru vederea în culori.

Porțiunea retinei care conține ce mai mare densitate de celule fotosensibile se numește pata galbenă, cu diametrul de circa 2mm și, în special regiunea centrală a acesteia, numită fovea centralis, cu diametrul de 0,2÷0,4 mm). Conurile și bastonașele conțin iodopsină și rodopsină, substanțe care sub acțiunea luminii suferă modificări chimice, excitând astfel nervul optic.

În mod obișnuit (neacomodat), ochiul formează pe retină imaginea unor obiecte situate la distanțe mari (teoretic, la infinit). Pentru ca obiectele mai apropiate să formeze o imagine tot pe retină, este necesar ca ochiul să se acomodeze, ceea ce se realizează instinctiv, prin contracția mușchiului ciliar care mărește curbura cristalinului, modificându-i astfel în mod convenabil convergența. Distanța la care se poate afla un obiect astfel ca el să poată fi văzut clar prin acomodarea ochiului este cuprinsă între două limite: distanța minimă (punctum proximum), de 20÷25 cm pentru un ochi normal și distanța maximă (punctum remotum), la infinit.

Pierderea elasticității cristalinului (de regulă, odată cu înaintarea în vârstă) duce la apariția presbitismului, care se corectează prin lentile specifice, pentru vederea de aproape sau la distanță.

Există însă și alte defecte ale ochiului, care se manifestă chiar la vârste mici. Astfel, dacă convergența ochiului neacomodat este prea mare, focarul imagine al cristalinului este situat înaintea retinei; punctum proximum și punctum remotum se apropie, situându-se la aproximativ 5 cm, respectiv aproximativ 1 m. Defectul, numit miopie, se corectează cu lentile divergente. Dacă convergența ochiului neacomodat este prea mică, focarul imagine al cristalinului este situat în spatele retinei; punctum proximum se îndepărtează la distanțe mai mari de 25 cm, iar punctum remotum poate deveni virtual. Defectul, numit hipermetropie, se corectează cu lentile convergente.

Capacitatea de separare a ochiului, numită acuitate vizuală, este determinată de densitatea celulelor fotosensibile, deci de distanța medie dintre acestea. În fovea centralis, conurile se găsesc la distanțe de aproximativ 2,5 m. Pentru ca două puncte să dea imagini distincte, acestea trebuie deci să se formeze la o distanță de cel puțin 5 m una de alta.

Câmpul vizual al ochiului are o deschidere de aproximativ 120 pe verticală, respectiv 150 pe orizontală.

Pentru studiul simplificat al ochiului ca instrument optic se folosește modelul ochiului redus (figura 3.2.b), considerat ca un dioptru sferic cu indice de refracție n = 1,33, rază de curbură r = 5 mm, vârful V la 2 mm în spatele corneei, centrul pe fața posterioră a cristalinului, cu distanțe focale de 15 și respectiv 20 cm.

3.2 Ochiul

3.2.1 Cum focalizează ochiul?

Vederea este principalul simț al omului, iar noi ne bazăm pe acest organ relativ mic, pentru toate informațiile vizuale. În ciuda mărimii lui, noi putem să ne concentrăm asupra unei stele depărtate sau a unui fir de praf, să vedem în lumină strălucitoare sau în întuneric aproape total.

Ochiul uman funcționează precum o cameră foto. Razele de lumină de la un obiect trec printr-o deschidere(pupila) și sunt concentrate de cristalin către retină, un strat fotosensibil de pe fundul ochiului.

Calitatea optica și adaptabilitatea ochiului sunt mult mai bune decât ale oricărei camere foto.

Retina-echivalentul ochiului pentru pelicula de film a camerei foto- este o membrană fotosensibilă compusă din straturi de fibre nervoase și straturi ce conțin un pigment fotosensibil. Conține două tipuri de celule: conuri și bastonașe.

Conurile și bastonașele

Conurile (5-7 milioane pe fiecare retină) sunt sensibile la lumina roșie, verde sau albastră și semnalele lor permit creierului să interpreteze o imagine colorată. Ele dau ochiului acuitatea vizuală crescută.

Bastonașele (125-130 milioane pe fiecare retină) sunt extrem de sensibile la lumina scăzută, dar nu pot diferenția culorile, ceea ce face ca obiectele să pară că își pierd culoarea noaptea. Conurile și bastonașele sunt legate de creier prin celulele nervoase care ies toate prin spatele globului ocular, formând nervul optic.

Pentru a vedea obiectele clar, mușchii ochiului trebuie să tragă de cristalin, care va concentra lumina pe retină. Dacă acest proces este tulburat sau cristalinul ori ochiul au defecte, imaginea apare neclară si este nevoie de ochelari sau chiar de intervenție chirurgicală.

Mușchii ochiului

Irisul este o structură musculară în formă de inel, cu o gaură în mijloc, care se numește pupilă.

Irisul conține un pigment distinctiv, specific. Mușchii irisului sunt folosiți pentru a mări sau micșora pupila, prin aceasta permițând intrarea unei cantități mai mari sau mai mici de lumină în ochi, în funcție de condițiile în care persoana încearcă să vadă. Mușchii irisului se găsesc în corpul ciliar, care este o parte ce leagă irisul de coroidă.

Corpul ciliar este format din:

– inelui ciliar, care se unește cu coroida;

– procesele ciliare, 70 de creste ciliare, din jurul corpului ciliar;

– mușchii ciliari, care controlează curbura cristalinului.

3.2.2 Focalizarea pe retină

Lumina care întră în ochi trece prin cornee și umoarea apoasă, fiecare dintre ele producând refracția luminii.

Corneea refractă cea mai mare parte din limna intrată, iar sarcina de reglaj fin o are cristalinul, care concentrează astfel razele încât imaginea cade exact pe retină.

Cristalinul este o lentilă cu structură limpede, constituită din câteva straturi. Este legată de corpul ciliar prin ligamente suspensoare.

Mișcările mușchilor ciliari modifică foema cristalinului, în funcție de distanța la care se află obiectul pe care ochiul trebuie să se concentreze.

Lumina de la un obiect îndepărtat ajunge la ochi prin raze aproape paralele. Cristalinul, prin modificarea curburii, frânge lumina, făcând-o să se conveargă către retină. Aceasta are ca rezultat proiectarea unei imagini inversate pe retină, dar creierul este capabil să proceseze informația, astfel încât imaginea să fie „văzută” în poziție corectă.

DD

3.2.3Defecte obișnuite ale ochiului

Miopia incapacitatea de a vedea clar obiectele îndepărtate. Este de obicei datorată faptului că globul ocular este puțin mai mare, ceea ce înseamnă că imaginea cea mai clară a unui obiect se formează în fața retinei. Aceasta se corectează purtând ochelari cu lentile divergente(concave).

Hipermetropia, din contră, apare atunci când globul ocular este prea scurt, având ca rezultat faptul că imaginea clară a unui obiect aflat aproape se formează în spatele retinei. Aceasta se corectează folosind ochelari cu lentile convergente(convexe).

Alt defect comun de vedere este presbitismul, care este o incapacitate a ochiului de a vedea clar obiectele aflate în apropiere, ca rezultat al pierderii elasticitații cristalinului. Deficiența apare în mod natural odată cu înaintarea în vârstă si se poate corecta purtând ochelari cu lentile convergente.

Astigmatismul este rezultatul faptului că globul ocular este discret deformat, făcând ca imaginea unui obiect să devină deformată. Acest defect poate fi corectat prin purtarea ochelarilor, cu lentile cilindrice, care anulează distorsiunea cauzată de ochi.

Daltonismul este un defect al vederii care constă în imposibilitatea de percepție a uneia sau a mai multor culori. Deși această deficiență nu se tratează, daltoniștii nu au impresia că suferă de vreun handicap deoarece ei dezvoltă alte căi de a vedea lumea.
Boala ereditară a vederii, daltonismul atinge mai ales bărbații. Acest sexism al maladiei este consecința localizării cromozomiale a genelor implicate în percepția colorată: două dintre ele, genele care codează pigmenții roșu și verde, se situează pe cromozomul sexual X, pe care bărbații îl au doar într-un singur exemplar.
Adesea, prin termenul de daltonist se înțelege doar incapacitatea de a vedea culorile roșu și verde, însă se cunosc aproape tot atatea forme de daltonism pe câte culori există.

Cei care suferă de acromatopsie, de exemplu, nu disting nicio culoare, doar nuanțe de negru, alb și gri. Această boală nu evoluează, dar nici nu este tratabilă.

Din punct de vedere funcțional, retina fiecărui ochi are o jumătate nazală și una temporală. Datorită modului particular de încrucișare a fibrelor nervului optic la nivelul chiasmei optice, hemiretina nazală stângă devine corespondentă cu hemiretina temporală dreaptă și invers. Astfel imaginile proiectate pe hemiretinele stângi, ajung în aria vizuală a emisferei cerebrale stângi și invers.