Aktualności

Symulatory szkoleniowe jako innowacja i wyzwanie w procesach przygotowywania kadr dla współczesnej gospodarki (3)

Doświadczenia transportu lotniczego

Jak wcześniej wskazano największe doświadczenie w zakresie wykorzystania urządzeń symulacyjnych w szkoleniu personelu ma transport lotniczy. Jednocześnie transport lotniczy wypracował przez szereg lat wykorzystanie w praktyce różnych urządzeń symulacyjnych od najbardziej prostych do urządzeń wysoce skomplikowanych. Jednocześnie doświadczenie w eksploatacji urządzeń symulacyjnych w procesie szkolenia pilotów wskazują na istotną rolę budowy i doskonalenia programów szkoleniowych z wykorzystaniem różnych rodzajów i typów symulatorów z uwzględnieniem etapu szkolenia kandydatów na pilotów i doskonalenia umiejętności (weryfikacji) kompetencji czynnych pilotów.

Jest to także spowodowane faktem, że technologie lotnicze i kosmiczne znajdujące zastosowanie we współczesnych aparatach latających stawiają coraz wyższe wymagania przed personelem lotniczym obsługującym je, a szczególnie przed pilotem – operatorem statku powietrznego. Latanie jest trudnym, złożonym zadaniem wymagającym od pilotów dużego zasobu wiedzy ogólnotechnicznej i specjalistycznej oraz szerokiego wachlarza umiejętności, stosownie do rodzaju statku powietrznego i zadań na nim realizowanych. Powoduje to, że szczególną wagę przywiązuje się obecnie do rozwoju lotniczych urządzeń treningowych, stosowanych m.in. w procesie szkolenia podstawowego i doskonalenia zawodowego pilotów.

Przy wdrażaniu do systemu szkoleniowego maszynistów symulatorów, należy uwzględnić doświadczenia transportu lotniczego w obszarze wykorzystania symulatorów, w procesie szkoleniowym, jak również w procesie weryfikacji i podnoszenia kwalifikacji zawodowych maszynistów. Oczywiście należy uwzględnić specyfikę branżową tej gałęzi transportu, jednak pewien stopień uogólnienia i podobieństwa uzasadnia traktowanie tych doświadczeń jako dobrego benchmarku. Lotnicze urządzenia treningowe, obok szkolno-treningowych aparatów latających, są praktycznym i sprawdzonym narzędziem wspomagającym proces szkolenia teoretycznego oraz praktycznego pilotów, co zobrazowano na poniższym rysunku.

Jak wynika z powyższego rysunku urządzenia wspomagające mogą być i są wykorzystywane zarówno na etapie szkolenia teoretycznego jak i szkolenia o charakterze praktycznym. Symulator lotu jest jednym z urządzeń szkolenia praktycznego. Fakt ten należy podkreślić, gdyż wydaje się uzasadnione, aby podjąć działania mające na celu wypracowanie narzędzi i urządzeń wspomagających teoretyczne i praktyczne szkolenie kadr dla szeroko definiowanego transportu kolejowego w tym maszynistów. Z pewnością na bazie długoletnich doświadczeń w szkoleniu kadr dla transportu kolejowego, istnieje możliwość upowszechnienia szeregu pomysłów i rozwiązań tkwiących w samym systemie szkoleniowym kadr dla transportu kolejowego, który ma długoletnie doświadczenie.

Szereg jednostek naukowo-badawczych jest w stanie w sposób systematyczny uporządkować i zaproponować tego typu rozwiązania dla całego systemu szkolenia maszynistów i innego personelu dla transportu kolejowego, gdyż wiedza i doświadczenie kształtowane przez dziesiątki lat i systematyka i doświadczenie transportu lotniczego z pewnością ten proces ułatwi i pozwoli na systemowe, uporządkowane rozwinięcie obecnego systemu szkoleniowego kadr dla transportu kolejowego, w tym uzupełnienie go o wykorzystanie urządzeń wspomagających efektywność procesu szkolenia, w tym symulatory. Mając powyższe na uwadze autorzy zdecydowali się dość szczegółowo zaprezentować doświadczenia transportu lotniczego, mając świadomość, że szereg rozwiązań i doświadczeń jest podyktowanych wymaganiami kształtowania funkcjonalności psychofizycznych pilotów/ kandydatów na pilotów, które są o wiele bardziej wymagające niż wymagania psychofizyczne, stawiane przed przyszłymi czy aktywnymi maszynistami kolejowymi.

Oczekiwania (wymogi) zdrowotne dla kadry w transporcie kolejowym są dobrze rozpoznane i opisane, co ma odzwierciedlenie w systemie specjalistycznych badań lekarskich. Specjalistyczny trening na lotniczych urządzeniach treningowych, wspomagających proces szkolenia lotniczego, jest zasadniczą metodą całościowego oddziaływania na organizm pilota, która kompleksowo rozwija pożądane cechy psychofizyczne szkolonego. Różnorodność wymagań stawianych przed pilotami poszczególnych typów statków powietrznych powoduje, że nie wszystkie z nich w takim samym stopniu znajdują zastosowanie w procesie szkolenia lotniczego pilotów. Looping, koło reńskie pojedyncze i żyroskop zaliczane są do grupy lotniczych urządzeń treningowych stosowanych w kondycyjno – sprawnościowym przygotowaniu do lotów pilotów wojskowych. Wpływają one na poprawę sprawności psycho – motorycznej pilota, a szczególnie takich elementów jak koordynacja wzrokowo – ruchowa, orientacja przestrzenna oraz równowaga we wszystkich stanach lotu.

Badania przeprowadzone przez A. Stelęgowskiego, M. Kołaszewskiego i Z. Wochyńskiego na grupie podchorążych Wyższej Szkoły Oficerskiej Sił Powietrznych wskazują jednoznacznie, że ćwiczenia na ww. lotniczych urządzeniach treningowych powodują korzystne, istotne statycznie zmiany w ważnych dla pilota obszarach: koordynacji, orientacji przestrzennej, sile oraz szybkości reagowania na zmiany w otoczeniu zadaniowym. Elementy te związane są bezpośrednio ze zdolnością pilota do osiągania/ utrzymania pożądanego stanu świadomości sytuacyjnej w czasie realizacji zadań lotniczych. Trening na tych urządzeniach ma szczególne znaczenie dla pilotów wykonujących zadania lotnicze w szczególnie uciążliwych warunkach – duże prędkości lotu, przyspieszenia liniowe i kątowe. Specjalistyczny trening lotniczy na wyżej wymienionych lotniczych urządzeniach treningowych to jedna z metod całościowego oddziaływania na organizm pilota, która kompleksowo rozwija pożądane w lotnictwie wojskowym cechy psychofizyczne pilota.  Wirówka przeciążeniowa (ang. hypergravity centrifuge) – określenie to stosowane jest do urządzenia technicznego wytwarzającego przeciążenia. Urządzenie to składa się z zespołu napędowego wysokiej mocy, zespołu przekładni łączących zespół napędowy z długim ramieniem, na końcu którego znajduje się kabina samolotu.

W wyniku wprowadzenia kabiny w ruch obrotowy (w płaszczyźnie poziomej) na pilota umieszczonego w niej działa siła odśrodkowa wywołująca stan przeciążenia, której wielkość uzależniona jest od wytworzonej prędkości obrotowej. Na wirówkach można uzyskiwać siły wielokrotnie przekraczające możliwości ludzkiego organizmu, rzędu kilkudziesięciu „G”. Urządzenie to znalazło zastosowanie w lotnictwie i astronautyce. Służy między innymi do określania przydatności kandydata na pilota do wykonywania lotów w warunkach określonej wielkości przeciążeń, jak również do prowadzenia badań w zakresie wpływu przeciążeń na organizm człowieka. Komora niskich ciśnień – jest to urządzenie przeznaczone do wykonywania badań i treningów personelu latającego w warunkach obniżonego ciśnienia barometrycznego w złożonych kombinacjach wysokości.

Komora przeznaczona jest do wykonywania następujących badań: okresowych – mających na celu określenie stopnia odporności ustroju na wpływ niedoboru tlenowego i na wpływ wysokości, okolicznościowych – mających na celu określenie lub uaktualnienie odporności ustroju na niedobór tlenowy, specjalnych – zgodnie z zapotrzebowanym profilem10. Symulator urządzenia katapultowego statku powietrznego pozwala na ćwiczenie przez szkolonych elementów związanych z procedurą jego opuszczania w sytuacjach awaryjnych, co jest o tyle istotne, że przeciążenia wytwarzane w czasie realizacji przez pilota tej procedury sięgają ok. 20G. Symulatory lotów i ich klasyfikacja Symulator lotów – jest to urządzenie techniczne lub program komputerowy imitujące działanie samolotu w rzeczywistych warunkach lotu. Mogą one mieć postać od prostych gier komputerowych do zaawansowanych symulatorów lotniczych będących pełnowymiarowym, funkcjonalnym duplikatem kokpitu wraz z systemami pokładowymi i oprzyrządowaniem zamontowanym na platformie hydraulicznej lub wirówce przeciążeniowej wytwarzającej przeciążenia adekwatne do tych, występujących w poszczególnych fazach lotu statku powietrznego.

Współczesny, najprostszy symulator zazwyczaj składa się z: monitora komputerowego lub jego wielokrotności dla wizualizacji środowiska wewnętrznego (kabiny) i zewnętrznego (lotniska z infrastrukturą, ukształtowania terenu, warunków meteorologicznych itd.), środowiska realizacji operacji powietrznych; urządzeń sterowania statku powietrznego (drążek sterowny lub wolant, joystick, sterownice nożne) celem wprowadzania danych z zakresu sterowania samolotem (pochylenie, przechylenie, kierunek); komputerowych systemów komunikacji wewnętrznej i zewnętrznej, symulacji dźwięków występujących w samolocie; systemów komputerowych służących do przetwarzania sygnałów wejściowych zadanych przez pilota w zakresach pilotowania samolotu na wskazania przyrządów pokładowych (przyrządów pilotażowo- nawigacyjnych, przyrządów kontroli pracy silnika, systemów r/ nawigacyjnych itp.).

Uwzględniając złożoność konstrukcji i zastosowany stopień wierności odwzorowania kabiny, urządzeń i systemów statku powietrznego oraz sposób symulacji obciążeń występujących w czasie wykonywania manewrów przez statek powietrzny symulatory lotnicze (Flight Simulation Training Devide – FSTD) możemy podzielić na cztery zasadnicze grupy11:
• Full Flight Simulator (FFS),
• Flight Training Device (FTD),
• Flight and Navigation Procedures Trainer (FNPT),
• Basic Instrument Training Device (BITD). Full Flight Simulator (FFS) – najbardziej zaawansowany technicznie rodzaj symulatora. Kompletna, pełnowymiarowa i funkcjonalna replika kokpitu danego typu, modelu lub serii statku powietrznego połączona z odpowiednim systemem komputerowym niezbędnym do odwzorowania statku powietrznego podczas operacji na ziemi i w powietrzu.

System wizualizacji zapewnia widok poza kokpitem, a system siłowników odwzorowuje wrażenia fizyczne związane z ruchem. Urządzenia tego typu wykorzystuje się m.in. do treningu personelu latającego w niebezpiecznych stanach lotu, wyrobienia i utrwalania nawyków. Flight Training Device (FTD)- kompletna, pełnowymiarowa i funkcjonalna replika instrumentów, wyposażenia i paneli kontrolnych danego typu statku powietrznego połączona z odpowiednim systemem komputerowym niezbędnym do odwzorowania statku powietrznego, w warunkach na ziemi i w powietrzu. Urządzenia tego typu nie muszą być wyposażone w systemy wizualizacji i odwzorowania wrażeń ruchowych. Flight and Navigation Procedures Trainer (FNPT) – model kokpitu połączony z odpowiednim systemem komputerowym niezbędnym do prezentacji danego typu lub danej grupy typów statków powietrznych podczas wykonywania operacji w locie. Urządzenia tego typu wykorzystywane są m.in. do treningu lotu proceduralnego i nawigacji. Basic Instrument Training Device (BITD) – urządzenie odwzorowujące przyrządy statku powietrznego (możliwe jest ich wyświetlanie na ekranie monitora), umożliwiające trening co najmniej proceduralnych aspektów lotów według przyrządów. Symulatory dopuszczone do szkolenia licencjonowanego personelu lotniczego muszą spełniać wymagania określone w JAR – STD (Joint_ Aviation_Requirements – Synthetic Training Devices). Spełnienie tych wymagań przez dane urządzenie potwierdzane jest poprzez wydanie stosownego certyfikatu przez uprawnioną instytucję państwową – w Polsce zgodność tę stwierdza i wydaje stosowny certyfikat Prezes Urzędu Lotnictwa Cywilnego.

Lotnictwo wojskowe szeroko stosuje symulatory lotnicze w codziennej działalności szkoleniowej i tej odnoszącej się do podtrzymania/ doskonalenia nawyków przez pilotów. Ponadto symulatory znajdujące zastosowanie w szkoleniu personelu SZ RP nie poddawane są procesowi certyfikacji przez ULC, jednakże muszą spełniać wymogi wynikające ze specyfikacji zamówienia i zastosowania. Dlatego też w Wyższej Szkole Oficerskiej Sił Powietrznych w Dęblinie (WSOSP) możemy spotkać symulatory dedykowane do ćwiczenia i utrwalania pożądanych, niejednokrotnie określonych proceduralnie zachowań pilota czy też ich oceny. Wieloletnie doświadczenia i badania w zakresie wykorzystania urządzeń symulacyjnych i symulatorów w procesie szkoleniowym pozwala wskazać, zasadność opracowania/wykorzystania analogicznych urządzeń dedykowanych specyfice transportu kolejowego. Jako ciekawe i inspirujące przykłady zaprezentowano dwa rozwiązania opracowane i wdrożone w WSOSP.

Kompleksowy system naukowo-szkoleniowy SELEKCJA  – pozwala na dokonywanie oceny predyspozycji kandydata na pilota/ pilota do realizacji określonych zadań lotniczych. Baza danych w nim gromadzonych jest stale wzbogacana o bieżące dane z misji realizowanych przez pilota statku powietrznego na podstawie dedykowanych raportów. Raporty te przekazywane są drogą elektroniczną z jednostki szkoleniowej do systemu. Kolejnym przykładem jest symulator dezorientacji przestrzennej , który przeznaczony jest do opanowania przez pilota procedur na wypadek utraty orientacji przestrzennej, jak również zapoznania go z warunkami środowiskowymi wskazującymi na „bliskość” utraty orientacji przestrzennej przez pilota. Kolejnym przykładem mogą być urządzenia symulatory do ćwiczenia procedur związanych z posługiwaniem się urządzeniami i systemami statku powietrznego. Symulatory tego typu ukierunkowane są na naukę i weryfikacje tego typu procedur, a ich konstrukcja np. przy wykorzystaniu ekranów dotykowych, pozwalają na jednym symulatorze wyświetlać i ćwiczyć procedury obsługi systemów i urządzeń pokładowych z różnych typów statków powietrznych, co zobrazowano na zdjęciu nr 13. Niniejsze urządzenia symulacyjne, tj. symulator dezorientacji przestrzennej czy też symulator procedur obsługi urządzeń i systemów pokładowych statku powietrznego, pozwalają ćwiczyć wybrane, wąskie elementy związane z kompetencjami lotnika, nie są więc certyfikowanymi symulatorami lotów.

Bazując na doświadczeniu transportu lotniczego, w tym lotnictwa wojskowego, należy wskazać, że symulatory lotnicze stosowane w lotnictwie wojskowym możemy podzielić na dwie zasadnicze grupy, poprzez pryzmat realizowanych na nich zadań tj.:
• Symulatory przeznaczone do szkół i ośrodków szkolenia pilotów wojskowych,
• Symulatory jednostek lotniczych Sił Zbrojnych RP.

Wskazany podział wynika z istotnej różnicy w zakresie przygotowywania kandydatów na pilotów oraz procesu doskonalenia aktywnych pilotów i utrzymania ich w gotowości do wykonywania zadań. Analogicznie rozważając zakres wykorzystania symulatorów w transporcie kolejowym należy uwzględnić odmienność procesu przygotowywania kandydata np. na maszynistę czy też weryfikację i podnoszenie kwalifikacji czynnego maszynisty. Uwzględnienie odmienności tych procesów pozwoli zracjonalizować nakłady finansowe (inwestycyjne) związane w wdrożeniem symulatorów w istniejący system szkolenia kadr dla transportu kolejowego, w tym także maszynistów. płk. rez. prof. WSOSP dr hab. inż. Jarosław Kozuba Wydział Bezpieczeństwa i Logistyki Wyższa Szkoła Oficerska Sił Powietrznych w Dęblinie Prof. dr hab. Piotr Niedzielski Katedra Efektywności Innowacji Wydział Zarządzania i Ekonomiki Usług Uniwersytet Szczeciński.

1 Do opracowania niniejszej części wykorzystano opracowanie naukowe: „Możliwości wykorzystania szkoleń symulacyjnych maszynistów w transporcie kolejowym w aspekcie analizy benchmarkingowej systemu szkoleń pilotów w transporcie lotniczym”, Ekspertyza naukowa wykonana na zlecenie Urzędu Transportu Kolejowego, Wyższa Szkoła Oficerska Sił Powietrznych w Dęblinie Wydział Bezpieczeństwa Narodowego i Logistyki, Uniwersytet Szczeciński Wydział Zarządzania i Ekonomiki Usług, Warszawa-Dęblin-Szczecin 2016 r (maszynopis powielony). 2 Lotnicze urządzenia treningowe są także efektywnym narzędziem stosowanym m.in. w procesie naboru i selekcji kandydatów na pilotów, czy też narzędziem badawczym stosowanym w dochodzeniach powypadkowych i badaniach sprzętu lotniczego na etapie konstruowania i wdrożenia. 3 Do doświadczenia tego należy zaliczyć zarówno doświadczenie PKP czy obecnie szeregu przewoźników, jak również system szkoleń zasadniczych Szkół Kolejowych czy Techników Kolejowych (obecnie szkół z klasami kolejowymi) czy uczelni ukierunkowanych na szkolenie specjalistów dla transportu kolejowego. 4 W uproszczeniu z punktu widzenia przygotowywania pilotów statków powietrznych możemy wyróżnić pilotów samolotów odrzutowych, pilotów samolotów transportowych oraz pilotów śmigłowców. 5 Looping – odmiana huśtawki o pełnym kącie obrotu w przód i w tył, z możliwym, po jego odblokowaniu, wykonywaniem równolegle obrotów wokół osi podłużnej ciała. A. Stelęgowski, M. Kłossowski, Z. Wochyński, Wpływ ćwiczeń na lotniczych gimnastycznych przyrządach specjalnych (LGPS) na sprawność motoryczną i skład ciała, WIML, Polski Przegląd Medycyny i Psychologii Lotniczej No 1/ Tom17/2011, s. 11. 6 Żyroskop – jest odmianą potrójnego koła reńskiego, które dzięki żyroskopowemu zawieszeniu umożliwia dowolne obroty wokół wszystkich osi przechodzących przez środek ciała i we wszystkich płaszczyznach. Tamże, s. 12. 7 Koło reńskie – jest przyrządem pozwalającym na obroty wokół dwóch różnych osi (zamiennie), przechodzących przez środek ciała ćwiczącego. W przypadku wpięcia się przodem są to obroty bokiem wokół osi strzałkowej, w płaszczyźnie czołowej w obie strony.

W przypadku wpięcia bokiem są to obroty wokół osi poprzecznej, w płaszczyźnie strzałkowej w przód i w tył. Tamże, s. 12-13. 8 Tamże, s. 3-19. 9 Zdolność operatora statku powietrznego do pozyskiwania z dynamicznie zmieniającego się środowiska zadaniowego informacji istotnych dla stworzenia mentalnego obrazu stanu statku powietrznego w określonym czasie i przewidywania jego zmian w określonej perspektywie czasowej – proces świadomości sytuacyjnej. Działania te mają na celu osiągnięcie pożądanego stanu wiedzy – stan świadomości sytuacyjnej, stanowiącego podstawę do wypracowania decyzji, pozwalającej operatorowi na utrzymanie wymaganego poziomu bezpieczeństwa realizacji zadania lotniczego. Szerzej: J. Kozuba, Selected aspects of forming pilot situational awareness, WSOSP, Dęblin 2013 10 http://www.wiml.waw.pl/node/90, dn. 03.02.2011 r. 11 JAR-FSTD – A: Aeroplane flight simulation training devices, s. 1-B-1. 12 Proces certyfikacji stanowi odrębne zagadnienie. System certyfikacji urządzeń symulacyjnych (symulatorów) wykorzystywanych w transporcie lotniczym szczegółowo został opisany w opracowaniu dla Urzędu Transportu Kolejowego.

W wypadku zainteresowania Redakcji „Rynku Kolejowego”, autorzy w kolejnych odcinkach zaprezentują ten system na łamach czasopisma.