汽車駕駛室設(shè)計(jì)及人機(jī)工程學(xué)

1、汽車駕駛室設(shè)計(jì)與人機(jī)工程學(xué)我國對車輛人機(jī)界面的設(shè)計(jì)也非常重視，在我國汽車標(biāo)準(zhǔn)體系中，強(qiáng)制性執(zhí)行的前幾項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)基本都屬于人機(jī)界面設(shè)計(jì)的范疇。目前，我國的人機(jī)界面設(shè)計(jì)還僅限于測試技術(shù)的應(yīng)用與研究，也就是按國家標(biāo)準(zhǔn)對汽車顯控性能進(jìn)行測試試驗(yàn)，并對關(guān)鍵測試技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。第二章人體數(shù)據(jù)在汽車駕駛室中的應(yīng)用 為了使駕駛室設(shè)計(jì)能符合人的生理特征，讓人在使用時(shí)處于舒適的狀態(tài)和適宜的環(huán)境中，就必須在設(shè)計(jì)中充分考慮人體的各種尺度。人體測量是人機(jī)工程學(xué)的主要組成部分，它是通過測量人體各部位尺寸來確定個體之間和群體之間在人體上的差別，用以研究人的形態(tài)特征從而為人一機(jī)一環(huán)境系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供人體測量數(shù)據(jù)。在認(rèn)識人體數(shù)據(jù)在汽

2、車駕駛室中的應(yīng)用前，要先對人體測量有一定的了解。 2.1人體測量的分類 人機(jī)工程學(xué)范圍內(nèi)的人體形態(tài)測量數(shù)據(jù)主要有兩類，即人體結(jié)構(gòu)尺寸和功能尺寸的測量數(shù)據(jù)。人體結(jié)構(gòu)上的尺寸是指靜態(tài)尺寸;人體功能上的尺寸是指動態(tài)尺寸。 （1）靜態(tài)人體測量尺寸:指被測者靜止地站著或是坐著進(jìn)行的一種測量方法。靜態(tài)測量的人體尺寸用以設(shè)計(jì)工作空間的大小、家具、產(chǎn)品界面元件以及一些工作設(shè)施等的設(shè)計(jì)依據(jù)。 （2）動態(tài)人體尺寸測量:指被測者處于動作狀態(tài)下所進(jìn)行的人體尺寸測量。動態(tài)人體尺寸測量的重點(diǎn)是測量人在執(zhí)行某種動作時(shí)的身體動態(tài)特征，特點(diǎn)是在任何一種活動中身體各部位的動作不是獨(dú)立完成的，而是協(xié)調(diào)一致的，具有連貫性和活動性。

3、其中，人體結(jié)構(gòu)尺寸分為人體主要尺寸、立姿人體尺寸、坐姿人體尺寸、人體水平尺寸。而駕駛室的設(shè)計(jì)則主要應(yīng)用了人體主要尺寸和坐姿人體尺寸。人體主要尺寸包括身高、體重、上臂長、前臂長、大腿長、小腿長共六項(xiàng)數(shù)據(jù)。坐姿人體尺寸包括坐高、坐姿頸錐點(diǎn)高、坐姿眼高、坐姿肩高、坐姿肘高、坐姿大腿厚、坐姿膝高、小腿加足高、坐深、臀膝距、坐姿下肢長共十一項(xiàng)。而人體功能尺寸則包括立姿、坐姿、跪姿、俯仰、爬姿等作業(yè)姿勢的尺寸。而駕駛室的設(shè)計(jì)則主要應(yīng)用了坐姿人體功能尺寸。表2-1 我國人體主要尺寸測量項(xiàng)目男性女性均值標(biāo)準(zhǔn)差均值標(biāo)準(zhǔn)差身高167859.93157052.12體重596.66526.06上臂長31314.552

4、8413.33前臂長23712.7321312.12大腿長46522.4243821.82小腿長36918.7934418.79坐高90830.3085527.88坐姿眼高79839.7073926.67坐姿肩高59824.8555623.03坐姿肘高26321.2125121.82坐姿大腿厚13010.9113010.30坐姿膝高49322.4245820.61小腿加足高41318.1838224.24坐深45721.8243319.39臀膝距55423.6452920.61坐姿下肢長99243.0391236.97胸寬28016.3626013.36胸厚21215.7519917.58肩寬

5、37518.7935118.29臀寬30614.5531716.36坐姿臀寬32115.7634420.61坐姿兩肘間寬42230.9140433.94頭圍56014.5554615.77頭全高22310.302169.702.2測量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法 人群中個體與個體之間存在著差異，某一個或幾個人的人體測量數(shù)據(jù)不能作為產(chǎn)品設(shè)計(jì)的依據(jù)。任何產(chǎn)品都必須適合一定范圍的人群使用，產(chǎn)品設(shè)計(jì)中需要的是一個群體的人體測量數(shù)據(jù)。通常的做法是通過對測量群體采取抽樣調(diào)查，再進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理而獲得所需的群體的人體測量數(shù)據(jù)。 對一定數(shù)量的個體樣本進(jìn)行人體測量所得到的測量值，是離散的隨機(jī)變量，可以跟據(jù)概率論與數(shù)理統(tǒng)計(jì)理論對測量

6、數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，求得所需群體的人體測量數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律和特征參數(shù)。常用的統(tǒng)計(jì)特征參數(shù)有均值、方差、標(biāo)準(zhǔn)差、百分位數(shù)等。人體測量的數(shù)據(jù)常以百分位數(shù)來表示人體尺寸的等級，分位數(shù)是一種位置指標(biāo)，一個界值，以符號凡表示。一個百分位數(shù)將總體或樣本的全部測量值分為兩部分，有K%的測量值等于或小于此數(shù)，有(100-K)%的測量值大于此數(shù)。最常用的是第5, 50, 95三個百分位數(shù)，分別記作只、凡。、凡。其中只代表“小”身材的人群，指的是有5%的人群身材尺小于此值，而有95%的人群身材尺寸大于此值;凡。代表“中”身材的人群，指的是有50%的人群身材尺寸小于此值，而有SO%的人群身材尺寸大于此值;凡s代表“大”

7、身材的人群，指的是有95%的人群身材尺寸小于此值，而有5%的人群身材尺寸大于此值。駕駛室尺寸往往要滿足95%以上人群的需要，以適應(yīng)大部分人的使用要求。顯然，單一固定的尺寸很難滿足要求，所以駕駛室中座椅、安全帶等都是可調(diào)的。 第三章人體感應(yīng)與信息處理3.1人在人機(jī)系統(tǒng)中的功能（1）傳感功能。通過人體感覺器官的看、聽、摸等感知外界環(huán)境的刺激信息，如物體、事件、機(jī)器、顯示器、環(huán)境或工作過程等，將這些刺激信息作為輸入傳遞給人的中樞神經(jīng)。（2）信息處理功能。大腦對感知的信息進(jìn)行檢索、加工、判斷、評價(jià)，然后做出決策。（3）操縱功能。將信息處理的結(jié)果作為指令，指揮人的行動，即人對外界的刺激作出反應(yīng)，如操縱控

8、制器、使用工具、處理材料等，最后達(dá)到人的預(yù)期目的，如機(jī)器被開動運(yùn)轉(zhuǎn)、零件被加工成形、機(jī)器的故障已被排除、缺陷零件已被修復(fù)或者更換等。而具體到汽車駕駛室，人的作用主要是從儀表盤、路上的信號燈和標(biāo)志等獲取信息，經(jīng)過神經(jīng)系統(tǒng)處理，操作方向盤、踏板等操縱設(shè)備，完成駕駛操作。3.2聽覺 人體聽覺器官的功能是分辨聲音的強(qiáng)弱和高低，以及環(huán)境中聲源的方向和遠(yuǎn)近。聲波是因空氣分子前后振動而形成的。可聽聲主要取決于聲音的頻率，一般人的最佳可聽頻率是20-20000Hz 。駕駛室隔音就是主要根據(jù)人的聽覺來設(shè)計(jì)的。車內(nèi)噪聲不外乎來自發(fā)動機(jī)、底盤、風(fēng)噪聲以及車身共鳴等。目前國內(nèi)流行的汽車隔音技術(shù)都是根據(jù)這幾個噪聲源進(jìn)行

9、防治，以達(dá)到隔絕噪聲進(jìn)入車廂，營造一個安靜的車內(nèi)空間。防噪聲的方法主要是在車頂、兩側(cè)車門和車廂內(nèi)中央底盤等位置加上隔音材料。目前常用的隔音材料有毛氈纖維棉、棉毯和毛氈等材料。另外，車上的提示音也可以算是對人的聽覺的利用。例如啟動車后，如果沒有扣好安全帶，就會聽到煩人的提示音，直到駕駛員扣好安全帶。還有轉(zhuǎn)向時(shí)的聽到的提示音。3.3視覺據(jù)估計(jì)，人腦獲得的全部信息中，有95%以上來自視覺輸入。因此，在駕駛室設(shè)計(jì)中應(yīng)該保證駕駛員具有良好的視野。視野是指人眼和頭部在正常的活動狀態(tài)下，眼睛所能看到的空間區(qū)域。駕駛員在駕駛汽車時(shí)，實(shí)際獲得的視野范圍是通過轉(zhuǎn)動眼睛、頭部和人眼的主視野綜合作用的效果。汽車駕駛員

10、眼橢圓是指不同身材的駕駛員按自己的意愿將座椅調(diào)整到適意位置、并以正常的駕駛姿勢入座后，他們眼睛位置在車內(nèi)坐標(biāo)系中的統(tǒng)計(jì)分布圖形，由十圖形呈橢圓狀，因此被稱為駕駛員眼橢圓。駕駛員眼橢圓的確立為研究汽車視野性能提供了科學(xué)的視野原點(diǎn)基準(zhǔn)。在汽車行駛時(shí)，80%以上的交通信息是通過駕駛員的視覺得到的，駕駛員的視覺通道是最重要的信息通道。由于駕駛員眼橢圓代表了一定群體的駕駛員在正常駕駛位置時(shí)眼睛在車身坐標(biāo)系中的分布。因此，在汽車設(shè)計(jì)時(shí)可以用眼橢圓來衡量和評價(jià)駕駛員視野性的好壞。另外儀表盤的設(shè)計(jì)也是主要根據(jù)人的視覺。一般人的正常視距為4671cm， 視覺效率高的視角為40左右， 在視野中心30的范圍內(nèi)影像最

11、清楚， 因此， 應(yīng)把最重要的、使用額次最高的儀表布置在此范圍內(nèi)，一般的儀表布置在60范圍內(nèi)。其次， 儀表的排列應(yīng)適宜于人的視覺特性。人的眼睛習(xí)慣于從左向右，從上向下運(yùn)動和順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動， 儀表的排列應(yīng)符臺這一習(xí)慣。當(dāng)儀表很多時(shí)， 應(yīng)按功能分區(qū)排列，并且儀表刻度線的粗細(xì)， 長短及間距都應(yīng)便于視讀。儀表盤上還應(yīng)裝有足夠的開關(guān)和照明裝置， 以減輕駕駛員的視覺疲勞等?？梢钥紤]儀表盤用黑色不透明材料制造， 刻度盤也采用黑色，以吸收使駕駛員眼睛產(chǎn)生疲勞的內(nèi)部照明反射光。全部開關(guān)都沉裝在控制板內(nèi)，標(biāo)志醒目，容易分辨。還設(shè)有能產(chǎn)生各種顏色的微型光學(xué)信號儀表，用以檢查各零部件的工作狀況（機(jī)油壓力、蓄電池充電狀況

12、、差速器鎖止?fàn)顩r等）。汽車儀表3.4觸覺人體觸覺是非常準(zhǔn)確的，在人機(jī)系統(tǒng)的操縱裝置設(shè)計(jì)中，可利用人的觸覺特性，設(shè)計(jì)具有各種不同觸感的操縱裝置，使操縱者能依靠觸覺準(zhǔn)確地控制各種不同功能的操縱裝置。一般而言，簡單的形狀比復(fù)雜的形狀更易被準(zhǔn)確辨別;外形相差較大者比外形輪廓類似者更易被準(zhǔn)確辨別。例如：變速器操縱桿和手剎操縱桿的形狀不同，離合器、剎車和油門踏板的大小不一。變速器操縱桿手剎操縱桿離合器、剎車和油門踏板（從左往右）第四章人的心理與行為特征心理現(xiàn)象是研究人的心理現(xiàn)象及其活動規(guī)律的科學(xué)。心理是人的感覺、知覺注意記憶思維、情感、意志、性格、意識傾向等心理現(xiàn)象的總稱。人的心理活動是很復(fù)雜的，主要應(yīng)用

13、在駕駛室的儀表上，表現(xiàn)為各種提示燈的顏色，如機(jī)油燈、燃油燈和安全帶燈等涉及駕駛安全和車輛狀況的燈，一般采用紅色。因?yàn)榧t色在人的潛意識中代表危險(xiǎn)和警告的意思，采用紅色容易引起駕駛員的注意。第五章人體生物力學(xué)與施力特征人體的生物力學(xué)特性主要是針對人體運(yùn)動系統(tǒng)而言。人體運(yùn)動系統(tǒng)由骨、關(guān)節(jié)和肌肉組成。骨是人體運(yùn)動的杠桿，關(guān)節(jié)是運(yùn)動的樞紐，肌肉是動力。在生產(chǎn)勞動中，為達(dá)到操作效果，操作者身體有關(guān)部位所施出的一定量的力稱為操縱力。人體所能發(fā)揮的操縱力大小除取決于人體肌肉的生理特性外，還取決于人的操作姿勢，施力部位、施力方向、持續(xù)時(shí)間等。骨與骨之間除了由關(guān)節(jié)相連外，還由肌肉和韌帶聯(lián)結(jié)在一起。因韌帶除了有聯(lián)結(jié)

14、兩骨、增加關(guān)節(jié)的穩(wěn)固性的作用外，它還有限制關(guān)節(jié)運(yùn)動的作用。因此，人體各關(guān)節(jié)的活動有一定的限度，超過限度，將會造成損傷。另外，人體處于各種舒適姿勢時(shí)，關(guān)節(jié)必然處在一定的舒適調(diào)節(jié)范圍內(nèi)。下表為人體各關(guān)節(jié)活動角度范圍。表5-1 關(guān)節(jié)活動角度（度）運(yùn)動部分 平均值 標(biāo)準(zhǔn)差 肩屈18812肩伸6114肩外展13417肩內(nèi)收489肩向內(nèi)旋轉(zhuǎn)9722肩向內(nèi)旋轉(zhuǎn)3413肘屈14210臀部屈11313臀部外展5312臀部內(nèi)收3112膝屈12510踝屈3812踝展357操縱器是駕駛員將信號傳遞給汽車的工具。操縱器的設(shè)計(jì)應(yīng)適宜于人體尺寸要求和人肢體的用力范圍，以便于人的操縱，操縱速度不得超造人可能的反應(yīng)速度， 操作

15、力求簡單、省力， 以減輕駕駛疲勞；操縱器的外形應(yīng)美觀大方、手感好等。設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮這些因素，有利于提高操作的準(zhǔn)確性和可靠性。汽車的操縱器一般分手控和腳控兩種。手操縱器通常指方向盤、變速桿等， 由于手的動作靈敏、準(zhǔn)確， 因此， 多希望用手控制操縱器。設(shè)計(jì)手操縱器時(shí)， 應(yīng)考慮到手的運(yùn)動特點(diǎn)、功能及在不同操作條件下的用力狀況。一般人坐姿以手臂操縱桿或手輪的用力規(guī)律是： 右手的力量大于左手， 向下的力量略大干向上的力量，向內(nèi)用力大干向外用力。依據(jù)上述特點(diǎn)設(shè)計(jì)操縱桿時(shí)， 操作角度一般小于90，通常為3060對于操作幅度，前后方向最大位移一般為350mm，左右方向最大位移950mm，操縱桿的長度有操作角度

16、、位移及操作力來確定；當(dāng)操縱桿的端部裝有球形手柄時(shí)，球體的直徑一般為12.525mm；當(dāng)操縱桿的直徑小于7.5mm時(shí)會引起肌肉緊張而容易疲勞；操縱器操作時(shí)最好存在一定阻力，使駕駛員有操作感，以便于連續(xù)操作；一般單手操作時(shí)最小力約為10N，對于最大力，前后方向130N，左右方向90N。當(dāng)操縱力超過50N150N，或者用手操作不方便， 或者需要連續(xù)操作時(shí)， 往往使用腳控操縱器， 如加速踏板、制動踏板等。人腳發(fā)出力的大小與人的姿勢、腳的位置和方向等有關(guān)。通常踏板的高度應(yīng)設(shè)置在腳能發(fā)出最大力的位置，即腳踏板與座椅座墊上表面齊平或腳踏板稍低一些。踏板力隨座墊上表面高度的升高而減小， 是由于靠背的反作用力

17、改變的緣故。踏板相對于座墊上表面的最佳位置范圍是高度大約100300mm。為了減輕駕駛員的疲勞， 應(yīng)力求減小駕駛員需要施加在方向盤和踏板上的力。 對駕駛室內(nèi)的操縱器的評價(jià)方法包括主觀評價(jià)和客觀評價(jià)，評價(jià)指標(biāo)體系的建立主要從以下幾方面考慮:(1)人是否舒適地進(jìn)行作業(yè);(2)機(jī)器各元件的分布是否按重要性原則合理布置;(3)手腳負(fù)荷分配是否合理;(4)手操縱時(shí)，手的動作距離和順序是否合理;(5)操作范圍的尺度按人體百分位設(shè)計(jì);(6)從人體生理特征出發(fā)考慮各元件的設(shè)計(jì)是否合理;(7)是否有防誤操作的設(shè)計(jì)措施;(8)環(huán)境條件是否有利作業(yè)進(jìn)行，機(jī)器是否滿足該環(huán)境工況。具體評價(jià)會在后面的章節(jié)進(jìn)行闡述。第九章

18、 人與環(huán)境的界面設(shè)計(jì)9.1摘要：人機(jī)工程（丁玉蘭）關(guān)于人與環(huán)境的界面設(shè)計(jì)這一章實(shí)際研究的是作業(yè)環(huán)境對系統(tǒng)的影響及作業(yè)環(huán)境的防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)及評價(jià)方法，包括熱環(huán)境、光環(huán)境、聲環(huán)境及震動環(huán)境等。本章將以熱環(huán)境為例在課文的基礎(chǔ)上進(jìn)一步闡述作業(yè)環(huán)境設(shè)計(jì)的相關(guān)知識及評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。9.2人體與熱環(huán)境熱舒適的定義人體熱舒適定義為人對熱環(huán)境表示滿意的意識狀態(tài)。熱舒適環(huán)境則是人在心理狀態(tài)上感到滿意的熱環(huán)境。1影響人體熱舒適性的環(huán)境參數(shù)主要有空氣溫度、氣流速度、空氣的相對濕度和平均輻射溫度; 人的自身參數(shù)有衣服熱阻和勞動強(qiáng)度（新陳代謝）。人體熱舒適的研究涉及建筑熱物理、人體熱調(diào)節(jié)機(jī)理的生理學(xué)和人的心理學(xué)等學(xué)科。研究方法有實(shí)驗(yàn)

19、、實(shí)際調(diào)查和數(shù)值模擬等。熱舒適習(xí)慣地定義為主觀上對熱環(huán)境滿意是不夠的。這會導(dǎo)致熱舒適的新定義對熱環(huán)境的主觀中性狀態(tài)。 如此定義, 舒適就是靜止的并能經(jīng)久存在, 明顯區(qū)別于瞬時(shí)愉快的特點(diǎn)。關(guān)于熱舒適和熱感覺的區(qū)別，熱感覺是假定與皮膚熱感受器的活動有聯(lián)系, 而熱舒適是假定依賴于來自熱調(diào)節(jié)中心的熱調(diào)節(jié)反應(yīng)。在熱感覺、熱舒適和熱調(diào)節(jié)方面可能的神經(jīng)活動過程可由示意圖9-1表示。由圖可見, 熱感覺主要是皮膚感受器在熱刺激下的反應(yīng), 而熱舒適則是綜合各種感受器的熱刺激信號, 形成集總的熱激勵而產(chǎn)生。圖中虛線表示一種可能性, 熱舒適則包含舒適與不舒適兩種可能性。長期以來, 研究者分別在穩(wěn)態(tài)熱環(huán)境和動態(tài)熱環(huán)境下

20、做了大量的實(shí)驗(yàn),結(jié)果發(fā)現(xiàn)受試者在穩(wěn)態(tài)熱環(huán)境下可較明確地回答冷熱感覺, 但難于回答是否舒適或愉快; 動態(tài)熱環(huán)境下, 人體熱反應(yīng)的特點(diǎn)是在熱刺激時(shí)人體的熱感覺變化較慢( 0.5 s0.9 s) , 而在冷刺激時(shí)則較快( 0.3 s0.5 s) , 并當(dāng)人體溫度高于中性時(shí), 冷刺激會引起人體的舒適或愉快反應(yīng)。圖9-2 出示了人體處于不同熱狀態(tài)時(shí), 熱刺激和冷刺激的不同作用?？梢? 在動態(tài)條件下可有條件地使舒適和不舒適交替出現(xiàn), 舒適是忍受不舒適的解脫過程, 它不能持久存在, 只能轉(zhuǎn)化為另一不舒服過程, 或趨于無差別狀態(tài)。在穩(wěn)定中性熱環(huán)境下達(dá)到熱舒適是沒有根據(jù)的。從衛(wèi)生學(xué)的觀點(diǎn), 一些學(xué)者指出“ 在房

21、間內(nèi)實(shí)際的恒溫狀態(tài)對居住者的健康有害”。圖9-1熱感覺與熱舒適示意圖圖9-2冷刺激與熱刺激作用差別圖綜上所述,熱舒適只在動態(tài)熱環(huán)境下出現(xiàn)，非持久過程。而在課本人機(jī)工程（丁玉蘭）上，熱舒適環(huán)境的定義為：人在心理狀態(tài)上感到滿意的熱環(huán)境。課本對心理上感到滿意的解釋就是既不感到冷，又不感到熱。由此知道，課本關(guān)于熱舒適的定義是在不變的溫度環(huán)境內(nèi)，有所欠缺。9.3影響熱舒適性的微氣候指標(biāo)對人體熱感覺起重要作用的是建筑物的微氣候指標(biāo), 其包括周圍環(huán)境的熱工參數(shù)及其組合。其中最重要的5個參數(shù)為: 空氣溫度、氣流速度、空氣相對濕度、周圍表面溫度和熱輻射。重要的組合為: 空氣溫度和周圍表面溫度; 空氣溫度、周圍表

22、面溫度和氣流速度; 空氣溫度、周圍表面溫度、氣流速度和相對濕度;空氣溫度、氣流速度和相對濕度; 空氣溫度和相對濕度。19.4熱環(huán)境的評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)9.4.1主觀評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)熱環(huán)境對人體影響的主觀感覺評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)都是通過調(diào)查得到，因此，不多加與評述。表9-2 不同熱經(jīng)歷背景的受試者中性溫度（或偏好溫度）的比較9.4.2客觀評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)到目前為止，對人體熱舒適程度進(jìn)行評價(jià)的方法相當(dāng)有限，基本上都是采用熱舒適主觀評價(jià)方法，即采用熱舒適問卷調(diào)查的形式直接詢問人們在某熱環(huán)境下的熱感覺與熱舒適程度。熱舒適主觀評價(jià)方法是一種較為可靠、簡便的評價(jià)方法，然而，熱舒適主觀評價(jià)方法評價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性在很大程度上會受到受試者自身對熱舒適

23、是否能合理判斷的影響，或者說熱舒適主觀評價(jià)的結(jié)果具有較大的主觀性。人體熱舒適雖然是一種主觀感覺，但從生理學(xué)角度看，當(dāng)人體處于熱舒適或熱不舒適時(shí)，受自主性體溫調(diào)節(jié)活動的影響，其生理狀態(tài)也是不同的。根據(jù)不同熱舒適程度間人體熱生理狀態(tài)的差異來評價(jià)熱舒適程度，也就是熱舒適客觀評價(jià)方法，評價(jià)結(jié)果將不完全依賴于受試者對熱舒適狀態(tài)的主觀判斷，更客觀，同時(shí)由于引入了人體生理參數(shù)，評價(jià)結(jié)果還具有生理學(xué)意義，可為進(jìn)一步人體熱舒適生理機(jī)理研究提供理論依據(jù)。與人體熱舒適有關(guān)的生理參數(shù)較多，而生理指標(biāo)的合理選擇對熱舒適客觀評價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性有重要影響。2人體對熱環(huán)境的反應(yīng)有 2 個方面：主觀感覺反應(yīng)和客觀生理反應(yīng)。主觀感

24、覺反應(yīng)即熱舒適感覺?？陀^生理反應(yīng)即人體的自主性體溫調(diào)節(jié)活動，是人體在熱環(huán)境中為維持體溫穩(wěn)定而產(chǎn)生的一種非意識性的生理調(diào)節(jié)反應(yīng)。人體自主性體溫調(diào)節(jié)具有3種重要生理調(diào)節(jié)方式：皮膚血管收縮與 擴(kuò) 張、冷顫、發(fā)汗。(1) 皮膚血管收縮與擴(kuò)張。當(dāng)人體內(nèi)的溫度高于體溫調(diào)定點(diǎn)時(shí)，皮膚血管擴(kuò)張，導(dǎo)致皮膚血流量增加，將人體內(nèi)更多的熱量通過皮膚交換到外界環(huán)境；而當(dāng)人體內(nèi)的溫度低于體溫調(diào)定點(diǎn)時(shí)，皮膚血管收縮，使皮膚血流量減少，導(dǎo)致人體向外界環(huán)境的散熱也減少。(2) 冷顫。當(dāng)人體內(nèi)的溫度降低到一定程度，而皮膚血管的收縮不足以維持體內(nèi)熱平衡時(shí)，人體肌肉會通過冷顫的方式產(chǎn)生熱量，從而使體溫恢復(fù)到正常范圍內(nèi)。(3) 發(fā)汗。

25、當(dāng)皮膚血流量的增加還不足以將體內(nèi)多余的熱量充分交換至體外時(shí)，人體開始發(fā)汗，汗腺將汗液排至皮膚表面蒸發(fā)。這是冷卻皮膚、增加體內(nèi)散熱的一種非常有效的手段。人體皮膚溫度雖然人體熱舒適感覺是一種主觀心理意識，而體溫調(diào)節(jié)活動是人體客觀的生理反應(yīng)，但是，二者之間有著密切的關(guān)系。研究表明：通常當(dāng)來自于人體熱感受器的神經(jīng)信號強(qiáng)度最弱、體溫調(diào)節(jié)活動最小時(shí)，人就會處于熱舒適的狀態(tài)；而較強(qiáng)的體溫調(diào)節(jié)活動對熱不舒適的形成起了重要的作用，如冷環(huán)境下人體皮膚血管的收縮和冷顫會引起人冷不舒適，而熱環(huán)境下人體皮膚血管的擴(kuò)張和發(fā)汗會導(dǎo)致人熱不舒適。圖9-5給出了人體體溫調(diào)節(jié)活動與熱舒適的關(guān)系。圖9-5另一方面，從人體體溫調(diào)節(jié)的

26、方式來看，體溫調(diào)節(jié)活動會引起人體相關(guān)生理參數(shù)發(fā)生相應(yīng)的變化。因此，這些生理參數(shù)與熱舒適之間也應(yīng)該存在著相關(guān)性，具備可作為人體熱舒適客觀評價(jià)指標(biāo)的生理基礎(chǔ)。在閱讀相關(guān)文獻(xiàn)研究工作的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)皮膚溫度、心率變異性、新陳代謝率、腦電波、肌電、排汗率與熱舒適感覺有緊密聯(lián)系，有可能作為熱舒適客觀評價(jià)的生理指標(biāo)。人體皮膚血管的收縮或擴(kuò)張會導(dǎo)致皮膚溫度降低或升高，因此，皮膚溫度是反映人體冷熱應(yīng)激程度以及人體與環(huán)境之間熱交換狀態(tài)的 1 個重要生理參數(shù)?，F(xiàn)有的研究基本上都將皮膚溫度作為 1 個與熱舒適以及熱感覺密切相關(guān)的人體生理參數(shù)。圖9-6所示為實(shí)驗(yàn)中受試者平均皮膚溫度與熱舒適程度的關(guān)系。圖9-6圖9-6表

27、明：與舒適狀態(tài)時(shí)相比，人體在感到冷不舒適時(shí)平均皮膚溫度較低，而在感到暖不舒適時(shí)平均皮膚溫度較高。這 3 種熱舒適狀態(tài)下的平均皮膚溫度均具有顯著性差異。心率變異性在應(yīng)用動態(tài)心電圖的過程中，人們發(fā)現(xiàn)心跳的脈搏之間的時(shí)間間期不一致，這種心跳間期有節(jié)律的波動稱為心率變異性。人體體溫調(diào)節(jié)活動受自主神經(jīng)系統(tǒng)(交感神經(jīng)與副交感神經(jīng)系統(tǒng))支配，心率變異性分析正是醫(yī)學(xué)上一種用來評價(jià)自主神經(jīng)系統(tǒng)功能和平衡性的有效方法。在心率變異性頻域分析中，低頻段與高頻段的功率比值是 1 個很重要的指標(biāo)。它反映了交感神經(jīng)與迷走神經(jīng)的相對均衡性。增加表明交感神經(jīng)活動增強(qiáng)，迷走神經(jīng)活動受到抑制；其值減少則表明交感神經(jīng)活動減弱，迷走神

28、經(jīng)活動增強(qiáng)。而交感神經(jīng)興奮會引起體溫調(diào)節(jié)活動(發(fā)汗、皮膚血管收縮)的產(chǎn)生。Liu 等3對受試人員在不同熱舒適狀態(tài)下的心率變異性進(jìn)行分析，結(jié)果如圖9-7所示(其中，“”表示有顯著性差異；n 表示符合成對 T 檢驗(yàn)要求的受試者的人數(shù))。圖9-7人體處于熱舒適與不舒適時(shí)心率變異性指標(biāo)的比較由圖9-7可知：當(dāng)人體處于不舒適狀態(tài)時(shí)，其顯著高于處于舒適狀態(tài)時(shí)的值，表明較強(qiáng)的交感神經(jīng)活動(導(dǎo)致體溫調(diào)節(jié)活動增強(qiáng))對人體熱不舒適感覺的產(chǎn)生起重要作用?？梢姡嚎蔀樵u判人體熱舒適與不舒適提供有效的生理依據(jù)。新陳代謝率人體新陳代謝率是影響人體熱舒適的 1 個重要的因素。在 Fanger 熱舒適方程、PMV-PPD 指標(biāo)

29、中，人體的新陳代謝率被作為影響人體熱舒適的人為因素。在熱中性環(huán)境溫度下，人體的新陳代謝率最低，基本保持穩(wěn)定；在冷環(huán)境溫度中，為保持人體熱平衡，人體內(nèi)產(chǎn)熱，新陳代謝率會增加；而在熱環(huán)境中，人體也會通過體溫調(diào)節(jié)活動來維持熱平衡，這時(shí)人體的呼吸、循環(huán)等生理功能處于較高水平，新陳代謝率也較高。葉曉江4對冷環(huán)境(自然通風(fēng))和熱舒適環(huán)境(空調(diào)環(huán)境)下受試者在靜坐時(shí)的新陳代謝率分別進(jìn)行測量計(jì)算，結(jié)果如圖9-8所示。圖9-8表明：在冷環(huán)境溫度下，受試者的新陳代謝率顯著高于舒適溫度下的新陳代謝率。9-8不同溫度環(huán)境下受試者的新陳代謝率腦電波人體腦電波產(chǎn)生的原理，目前較公認(rèn)的觀點(diǎn)是突觸后電位學(xué)說，即認(rèn)為腦電波是皮

30、層內(nèi)神經(jīng)細(xì)胞群同步活動時(shí)突觸后電位的綜合反映。腦電波包含 4 個周期性節(jié)律： 波(頻率4 Hz，電壓 20200 V)， 波(48 Hz，10 V)， 波(814 Hz，20200 V)和 波(1435 Hz，510 V)。有研究表明：人體腦部溫度的變化可能會影響到腦電波的頻率，從而對腦電波的功率密度譜造成顯著影響。腦電波能反映人體精神狀態(tài)的變化。熱舒適是人對熱環(huán)境的一種主觀反應(yīng)，也屬于精神狀態(tài)，因此，腦電波也許可反映人體的熱舒適程度。對受試者在不同熱感覺時(shí)的腦電波進(jìn)行測量與分析，結(jié)果如圖9-9所示。圖9-9不同熱感覺下腦電波各波段功率比率從圖9-9可見： 波和 波與人體熱感覺有較明顯的關(guān)系；

31、當(dāng)實(shí)驗(yàn)中受試者熱感覺為稍涼、中性、稍暖時(shí)， 波所占的功率比率明顯比其他熱感覺時(shí)的高，而 波在熱感覺為熱或冷時(shí)具有較高的功率比率。結(jié)合受試者的熱舒適狀態(tài)，可以得出腦電中 波的功率在人體感到熱舒適時(shí)增加，而 波的功率在人體感到不舒適時(shí)較高。肌電肌電是神經(jīng) 肌肉興奮發(fā)放生物電的結(jié)果。肌電能在一定程度上反映神經(jīng)肌肉的活動，因而在神經(jīng)肌肉疾病診斷、康復(fù)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的肌肉功能評價(jià)、體育科學(xué)中的疲勞評定等方面都具有實(shí)用價(jià)值。有關(guān)肌電與人體精神狀態(tài)之間的聯(lián)系研究很少。葉曉江4對大鼠在不同環(huán)境溫度中的肌電(四肢肌與軀干肌)進(jìn)行測量，統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果如圖9-10所示。圖9-10表明：環(huán)境溫度對大鼠的肌肉放電頻率有影響；在

32、環(huán)境溫度較低時(shí)，大鼠四肢肌和軀干肌的放電活動明顯較多；當(dāng)環(huán)境溫度為 26.028.0 時(shí)，其放電活動下降到最低；當(dāng)環(huán)境溫度繼續(xù)上升時(shí)，其放電活動又有所增加，但是增加的幅度很小(變化不顯著)。人體感到寒冷時(shí)，會通過加強(qiáng)肌肉活動產(chǎn)熱(如冷顫)，維持體內(nèi)熱平衡。與大鼠相似，此時(shí)肌電可能與舒適狀態(tài)下的肌電有較大差異；因此，肌電也有可能作為反映人體的冷不舒適狀態(tài)的生理指標(biāo)。圖9-10不同環(huán)境溫度下大鼠肌肉放電情況排汗率人體出汗有 2 種：一種是不顯性出汗，另一種是顯性出汗。正常人體的組織間液直接滲出皮膚或者是體內(nèi)水分通過皮膚角質(zhì)層擴(kuò)散到體表繼而蒸發(fā)后散發(fā)到大氣中，這種排汗方式為不顯性出汗。當(dāng)環(huán)境溫度升高

33、或活動強(qiáng)度增大時(shí)，人體通過輻射和對流途徑散發(fā)的熱量不足以帶走代謝產(chǎn)生的熱量，為維持體熱平衡，汗腺開始分泌汗液，即顯性出汗。一般認(rèn)為皮膚溫度達(dá)到 34 時(shí)，人體開始啟動出汗機(jī)制。研究表明：人體在熱舒適時(shí)，應(yīng)有最佳的排汗率。通常，當(dāng)人體顯性出汗時(shí)會感到熱不舒適，因此，排汗率可作為判斷舒適與熱不舒適的指標(biāo)。結(jié)論(1) 熱舒適的形成在很大程度上受到人體自主性體溫調(diào)節(jié)活動的影響，因此，由體溫調(diào)節(jié)活動引起的生理參數(shù)的變化可反映人體的熱舒適程度。(2) 人體皮膚溫度、心率變異性、新陳代謝率、腦電波、肌電、排汗率與人體熱舒適具有較好的生理相關(guān)性，具備作為人體熱舒適客觀評價(jià)指標(biāo)的生理基礎(chǔ)。(3) 心率變異性指標(biāo)

34、在人感到舒適時(shí)顯著較低，而在暖或冷不舒適時(shí)均較高，因此，自主性神經(jīng)系統(tǒng)活動反映人體的熱舒適與不舒適狀態(tài)。(4) 平均皮膚溫度反映熱舒適程度的靈敏性較高，具備較高的可靠性，而且其測量與計(jì)算較簡單，可作為 1 個有效的客觀指標(biāo)來評價(jià)穩(wěn)態(tài)熱環(huán)境下的人體熱舒適程度。2第十章 人的可靠性與安全性設(shè)計(jì)10.1摘要：人機(jī)工程（丁玉蘭）關(guān)于人的可靠性與安全性設(shè)計(jì)這一章通過對人的可靠性、人為差錯和人的安全性的分析，找出事故發(fā)生的原因，并據(jù)此提出防止發(fā)生事故的措施。本章將在課文的基礎(chǔ)上進(jìn)一步對人的可靠性、人為差錯和人的安全性的分析，還將介紹汽車上的一些防護(hù)措施。10.2人機(jī)系統(tǒng)的可靠性人機(jī)可靠性是指任何一個有人參

35、與的工作系統(tǒng)，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，無差錯地完成規(guī)定任務(wù)的能力。10.2.1人機(jī)系統(tǒng)可靠性評價(jià)人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)工程整體安全性分析與計(jì)算人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)安全性的研究任務(wù),就是試圖利用理論計(jì)算或?qū)嶒?yàn)測試的方式,確定包含有人在內(nèi)的整個系統(tǒng)的安全度。“人-機(jī)-環(huán)境”系統(tǒng)的安全度是受人、機(jī)、環(huán)境3個因素的影響,也即系統(tǒng)的安全度是人、機(jī)、環(huán)境3個子系統(tǒng)的函數(shù),可以看作是功能串聯(lián)系統(tǒng)。通用表達(dá)式為: (1)式中, 為整個系統(tǒng)的安全度;為人的安全度;為機(jī)的安全度; 為環(huán)境的安全度。5系統(tǒng)設(shè)計(jì)的開始，首先要確定系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)，這是可靠性工程的第一步，也是十分關(guān)鍵的一步.如果不適當(dāng)?shù)靥岢隹煽啃灾笜?biāo)，就

36、可能帶來技術(shù)上的困難、資金和時(shí)間的浪費(fèi)，也就會損害系統(tǒng)的其他價(jià)值目標(biāo)6.在確定系統(tǒng)可靠性指標(biāo)水平時(shí)，需要考慮以下基本原則和要求:l)要根據(jù)用戶或上級部門對系統(tǒng)的可靠性要求、使用目的及功能來確定可靠性指標(biāo);2)可靠性指標(biāo)要有一定的先進(jìn)性，否則影響系統(tǒng)質(zhì)量降低產(chǎn)品競爭力;3)要考慮生產(chǎn)方制造工作的可靠性水平，注意指標(biāo)的可行性;4)對于會涉及人身安全的系統(tǒng)，一般要采用長壽命、低失效率的設(shè)計(jì);5)對復(fù)雜系統(tǒng)或采用先進(jìn)工藝的產(chǎn)品，設(shè)計(jì)時(shí)可靠性一般不宜要求過高;而已通過考驗(yàn)的產(chǎn)品，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)提出較高的可靠性要求；6)隨著研制工作的進(jìn)展，可靠性指標(biāo)可以適當(dāng)修正，最后形成合理的可靠性指標(biāo).10.2.2系統(tǒng)可靠性

37、預(yù)測系統(tǒng)的可靠性與組成系統(tǒng)的單元數(shù)量、單元的可靠性及單元之間的關(guān)系有關(guān).這里所說的單元相互關(guān)系主要是指功能關(guān)系.而不是單元之間的結(jié)構(gòu)裝配關(guān)系.系統(tǒng)可靠性預(yù)測方法有分析法、模擬法兩大類.分析法就是建立起系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，然后進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算.當(dāng)系統(tǒng)很復(fù)雜難以建立數(shù)學(xué)模型時(shí)，則采用模擬法(也稱為蒙特卡洛法).在工程上應(yīng)用較多的是數(shù)學(xué)模型法、界限法和故障樹分析法，以及一些近似的分析方法，如圖解法、相似法等.界限法系統(tǒng)的可靠性預(yù)測值將低于系統(tǒng)可靠度的上限，高于系統(tǒng)可靠度的下限.通過對系統(tǒng)可靠性模型的簡化、近似，可分別求出系統(tǒng)可靠性的上限值和下限值，然后經(jīng)過綜合即得系統(tǒng)的可靠性預(yù)測值.界限法最主要的優(yōu)點(diǎn)是它不

38、要求邏輯圖中的元器件或零部件是獨(dú)立的，特別適用于串聯(lián)與非簡單冗余之外的復(fù)雜系統(tǒng).它已應(yīng)用在阿波羅飛船的可靠性預(yù)測上，精度被實(shí)踐證明是可以滿足要求的.故障樹分析法故障樹分析法是在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，通過對可能造成系統(tǒng)失效的各種因素(包括硬件、軟件、環(huán)境、人為因素、工藝制造等)進(jìn)行分析，畫出故障樹，從而確定系統(tǒng)失效原因的各種組合方式及其發(fā)生概率，并計(jì)算系統(tǒng)失效概率，采取相應(yīng)的糾正措施，以提高系統(tǒng)可靠性的一種分析方法.現(xiàn)在國際上已公認(rèn)故障樹分析法是可靠性、安全性分析的一種簡單、有效、很有前途的方法.故障樹分析的主要步驟是:選擇和確定頂事件;建造故障樹;求故障樹的結(jié)構(gòu)函數(shù);故障樹定性分析;故障樹定量計(jì)算.

39、故障樹分析法的特點(diǎn)是:l)直觀性強(qiáng)這是由于故障樹分析法是一種圖形演繹法，因而能把系統(tǒng)的故障與導(dǎo)致故障的諸因素形象地表現(xiàn)為故障譜.2)靈活性大故障樹分析法不僅能反映系統(tǒng)內(nèi)部單元與系統(tǒng)故障的關(guān)系，還能反映環(huán)境因素和人為失誤對系統(tǒng)故障的影響.3)通用性好它除了適用于工程需要之外，還適用于分析國民經(jīng)濟(jì)大系統(tǒng)的運(yùn)行，對社會問題、軍事行動決策也很有用. 610.3人的可靠性10.3.1人的失誤及其可靠性分析的發(fā)展方向不可否認(rèn),現(xiàn)有的人的失誤及其可靠性分析方法的研究和應(yīng)用尚存在一定的不足,但它作為一種設(shè)計(jì)復(fù)雜系統(tǒng)和評價(jià)系統(tǒng)中人作業(yè)能力的方法,已在許多領(lǐng)域中得到了應(yīng)用。由于人可靠性分析可以對人機(jī)系統(tǒng)中人失誤的

40、本質(zhì)和失誤狀態(tài)進(jìn)行有效的辨識,即使對人失誤率量度結(jié)果的精度有待提高,但人可靠性分析至少可以給人們提供一種定量人失誤的基準(zhǔn)?；诖?人可靠性分析已從人們所認(rèn)識的起始階段(50年代)邁入第2階段(90年代),上升到一門新學(xué)科的高度。盡管如此,由于所涉及課題的復(fù)雜性,至今許多問題未能真正突破,因此,在它的深入發(fā)展過程中,人的失誤及其可靠性分析的研究者和應(yīng)用者尤其應(yīng)關(guān)注如下問題:注意到人行為中的隨機(jī)因素并充分考慮時(shí)間變量;評價(jià)模型的復(fù)雜性、精度及多學(xué)科的交叉滲透;需要量化人失誤的模糊性和突變性;人行為形成因子間的交互影響及人失誤的社會因素;關(guān)注人與作業(yè)環(huán)境的適宜性與相關(guān)性;完善人的失誤數(shù)據(jù)的采集及其處

41、理方法,建立大容量的人失誤數(shù)據(jù)庫;等等。710.3.2人不安全行為產(chǎn)生的機(jī)理、原因及分類從操作者的角度看,人的行為模式可表示為:S-O-R,即刺激-心理加工-行為,如果把人腦看成一個加工系統(tǒng),則輸入的是刺激,輸出的是行為:刺激輸入思維加工系統(tǒng)輸出行為。根據(jù)上述行為模式,從生產(chǎn)行為的角度看,人的不安全行為主要是由于人感知環(huán)境信息的失誤,人大腦處理信息時(shí)作出錯誤的決策,動作器官沒能完成指定動作3方面原因引起的。從系統(tǒng)的角度看,也就是從更深的一層進(jìn)行分析,人之所以出現(xiàn)行為失誤的原因,主要是由于人的心理、生理、管理決策、社會環(huán)境以及人機(jī)界面設(shè)計(jì)不協(xié)調(diào)等多方面原因所導(dǎo)致。其中人的生理方面的原因主要指人的

42、各種能力的限度,包括人的知覺、感覺、反應(yīng)速度、體力、生物節(jié)律等;人的心理方面的原因主要指人的氣質(zhì)、性格和情緒、注意等;管理決策方面的原因主要指不合理的作業(yè)時(shí)間,作業(yè)計(jì)劃,操作規(guī)程的不合理等;社會環(huán)境的原因包括物理環(huán)境和人際環(huán)境,即作業(yè)場所和人際關(guān)系的好壞;人機(jī)界面設(shè)計(jì)方面的原因主要指人機(jī)功能分配不當(dāng),工程設(shè)計(jì)上的不合理使人易失誤等等。510.3.3人的可靠性改進(jìn)人的可靠性改進(jìn)在人機(jī)環(huán)境系統(tǒng)中，人是決定因素，提高人的可靠性是提高系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵。人是各種因素的函數(shù)，為提高人的操作可靠性，要從以下方面作好工作:1） 改善工作環(huán)境、自然環(huán)境，增強(qiáng)人的可靠性.2） 加強(qiáng)培訓(xùn)手段、提高專業(yè)素質(zhì)、增強(qiáng)人的

43、可靠性. 6圖10-1 社會環(huán)境因素與人的目標(biāo)行為及可靠性關(guān)系10.3.4安全裝置的設(shè)計(jì)安全設(shè)計(jì)的方法直接安全設(shè)計(jì)法：主要依據(jù)下面三個原理進(jìn)行安全設(shè)計(jì)。安全存在原理：通過材料選擇、強(qiáng)度剛度穩(wěn)定性計(jì)算實(shí)現(xiàn)安全設(shè)計(jì)；有限損壞原理：當(dāng)破壞無法避免時(shí)，選擇損失較小的零件破壞，以減小損失；冗余配置原理：有人身安全與重大設(shè)備損失時(shí)，采取冗余配置實(shí)現(xiàn)高可靠性。間接安全設(shè)計(jì)法：通過防護(hù)系統(tǒng)與保護(hù)裝置來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的安全可靠性。提示性安全設(shè)計(jì)法：事故與危險(xiǎn)發(fā)生前，通過指示燈閃亮、警鈴發(fā)出警報(bào)聲提醒注意，達(dá)到安全設(shè)計(jì)的目的。8產(chǎn)品安全設(shè)計(jì)內(nèi)容主要由三個方面組成：產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的安全設(shè)計(jì)，消除或減小產(chǎn)品危險(xiǎn)與風(fēng)險(xiǎn)的主要途徑與

44、措施；產(chǎn)品人機(jī)界面安全設(shè)計(jì)。人機(jī)界面分類及特點(diǎn)安全行為理論人的行為受個性心理、社會心理、社會和環(huán)境等因素的影響，因而，生產(chǎn)中引起人的不安全行為、造成人的失誤和“三違”的原因是復(fù)雜的。因此，對于人為事故原因的分析就不能停留在“人因”這一層次上，應(yīng)該進(jìn)行更為深入的分析。例如在分析人的不安全行為表現(xiàn)時(shí)，應(yīng)分清是生理或是心理的原因;是客觀還是主觀的原因。對于心理、主觀的原因，主要從人的內(nèi)因人手，通過教育、監(jiān)督、檢查、管理等手段來控制和調(diào)整;對于生理或客觀的原因，除了需要管理和教育的手段外，更主要的是從物態(tài)和環(huán)境的方面進(jìn)行研究，以適應(yīng)人的生理客觀要求，減少人的失誤。安全裝置的目的是控制危險(xiǎn)點(diǎn)，從而消除危

45、險(xiǎn)點(diǎn)。一般的方法是采用防范，不讓身體部位進(jìn)人危險(xiǎn)點(diǎn)。其他的方法有切斷事故源，設(shè)立保護(hù)裝置等。對機(jī)械安全裝置的三個最重要的心理學(xué)要求是：1、好的安全裝置不可以被閑置；2、好的安全裝置應(yīng)是完全安全的；3、好的安全裝置不妨礙生產(chǎn)。9還原法還原法是一種產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法，它不是為了產(chǎn)品安全設(shè)計(jì)而生，但是可以有效的運(yùn)用在產(chǎn)品安全設(shè)計(jì)當(dāng)中，脫離原有產(chǎn)品的束縛，提升產(chǎn)品的安全性。使用還原法的過程是一個從具體到抽象，再回到具體的過程。抽象化的過程就是還原的過程。圖 10.2 所示為使用還原法的基本思路圖。圖中的新產(chǎn)品既可以是全新的，與原產(chǎn)品完全不同的，也可以是在原產(chǎn)品基礎(chǔ)上改良的。10圖10.3把運(yùn)用還原法進(jìn)行產(chǎn)品

46、安全設(shè)計(jì)的過程進(jìn)行歸納，直觀的表現(xiàn)還原法的詳細(xì)使用過程。圖10.2 還原法的基本思路圖10.3運(yùn)用還原法進(jìn)行產(chǎn)品安全設(shè)計(jì)的過程10.4飛度1.5L汽車上的安全防護(hù)措施危險(xiǎn)報(bào)警閃光燈（紅色背景，白色三角圖形，易辨認(rèn)，對人起危險(xiǎn)的暗示作用），是一種提醒其他車輛與行人注意本車發(fā)生了特殊情況的信號燈。應(yīng)當(dāng)開啟危險(xiǎn)報(bào)警閃光燈的幾種情況：在高速公路上發(fā)生故障時(shí)，牽引故障機(jī)動車時(shí)，運(yùn)送危急病人時(shí)，車輛發(fā)生交通事故時(shí)，道路上臨時(shí)停車時(shí)，教練車正在練習(xí)等。 車前左右都有三角形的透視窗口，增加駕駛員的視野，減少視野死角氛圍，增強(qiáng)行車安全性。同樣，后視鏡能增加倒車的安全性。安全氣囊、安全帶等能保護(hù)駕駛員的行車安全。

47、通過儀表燈等可了解汽車的基本狀態(tài)，如機(jī)油燈，可判斷機(jī)油系統(tǒng)是否出問題。通過手剎可保證駐車安全。第十一章 人機(jī)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)11.1總體設(shè)計(jì)的程序人一機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟系統(tǒng)開發(fā)的各階段各階段的主要內(nèi)容人機(jī)工程學(xué)專家的工作事例明確系統(tǒng)的重要性目標(biāo)的設(shè)定人員的特性、訓(xùn)練等的調(diào)查預(yù)測使命的確認(rèn)從安全和舒適性方面對系統(tǒng)的必要條件進(jìn)行復(fù)核以及對人員的士氣進(jìn)行預(yù)測等運(yùn)用條件的確認(rèn)系統(tǒng)分析與系統(tǒng)計(jì)劃系統(tǒng)必要條件的明細(xì)化統(tǒng)性能的判定系統(tǒng)機(jī)能的分析實(shí)施系統(tǒng)的總體輪廓系統(tǒng)構(gòu)思的發(fā)展（各種可能構(gòu)思的分析與評價(jià)）人與機(jī)的任務(wù)分配與各種方案系統(tǒng)性能變化的調(diào)研與評價(jià)關(guān)聯(lián)各個性能的作業(yè)分析調(diào)查決定必要的信息，確定顯示與控制的種類

48、系統(tǒng)設(shè)計(jì)預(yù)備設(shè)計(jì)（大綱的設(shè)計(jì)）準(zhǔn)備適用的可能的人機(jī)工程學(xué)資料細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)人機(jī)工程學(xué)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)提示等關(guān)于信息與控制必要性的研究與實(shí)現(xiàn)方法的選擇及開發(fā)（潛在的要求及最繁忙異常時(shí)的要求） 作業(yè)性（工作方便）的研究居住性的研究具體的設(shè)計(jì)決定構(gòu)成系統(tǒng)的最終方案及其實(shí)現(xiàn)步驟的意見最終決定人機(jī)間的機(jī)能分配各作業(yè)中為了正確判斷而必須的信息、聯(lián)絡(luò)、執(zhí)行等對安全性的考慮防止士氣、情緒下降的措施顯示、控制裝置的選擇與設(shè)計(jì)控制板的配置計(jì)劃提高安全性的措施空間設(shè)計(jì)、人員與機(jī)器的布置決定照明、溫度、防噪等環(huán)境條件系統(tǒng)的考核與評價(jià)計(jì)劃階段的評價(jià)模型制作階段原始樣式判斷考核模型的缺陷變更設(shè)計(jì)的意見設(shè)計(jì)圖階段的評價(jià)模型或操縱訓(xùn)練用

49、模擬裝置的人機(jī)關(guān)系評價(jià)評價(jià)基準(zhǔn)的設(shè)定（包含考核方法、資料的種類、分析法等）安全性、舒適性、對士氣意志的影響等的評價(jià)機(jī)械的設(shè)計(jì)變更，使用順序的變更人的作業(yè)內(nèi)容的變更，人員、設(shè)備和訓(xùn)練方式的改善等的建議，系統(tǒng)計(jì)劃內(nèi)的調(diào)整生產(chǎn)以上幾項(xiàng)為準(zhǔn)運(yùn)用、維護(hù)以上幾項(xiàng)為準(zhǔn)11.2總體設(shè)計(jì)的要點(diǎn)人機(jī)功能的分配功能分配：為了使系統(tǒng)達(dá)到最佳配備，在研究分析人和機(jī)器特性的基礎(chǔ)上，充分發(fā)揮人和機(jī)器的潛能，合理的將系統(tǒng)各項(xiàng)功能分配給人和機(jī)器的過程。人與機(jī)器的特性比較項(xiàng) 目 機(jī)人速度占優(yōu)延時(shí)1s邏輯推理擅長演繹擅長歸納計(jì)算快，精確；不會修正慢，易錯，善于修正可靠性較高；變化高；變化；應(yīng)變強(qiáng)連續(xù)性長期易疲勞靈活性取決于設(shè)計(jì)高檢

50、測物理量的檢測范圍廣而準(zhǔn)；能檢測到人不能檢測的電磁波 具有同認(rèn)識直接聯(lián)系的高度檢測能力；沒有固定的標(biāo)準(zhǔn)值，易產(chǎn)生飄移；具有味覺、嗅覺和觸覺 輸入靈敏度某些感覺超人（如電離輻射）受某些因素影響智力無操作處理能力操作力、速度、范圍等及處理固、液、氣方面強(qiáng)自由度大，靈巧功率輸出恒定，可極大、極小大小與時(shí)間有關(guān)記憶適于文字再現(xiàn)、長期儲存擅長原則、策略的記憶視覺能感受和利用紅外線等電磁波有限成本購置、運(yùn)轉(zhuǎn)、保養(yǎng)費(fèi)工資、福利、照顧、保險(xiǎn)等，生命比較分配原則：通過人與機(jī)器的特性比較，進(jìn)行客觀的和符合邏輯的分配。剩余分配原則：在功能分配時(shí)，首先考慮機(jī)器所能承擔(dān)的系統(tǒng)功能，然后將剩余部分功能分配給人。經(jīng)濟(jì)分配原

51、則：以經(jīng)濟(jì)效益為原則，合理恰當(dāng)?shù)剡M(jìn)行人機(jī)功能分配。宜人分配原則：系統(tǒng)的功能分配要適合于人的生理和心理的多種需求，有意識地發(fā)揮人的技能。彈性分配原則：即系統(tǒng)的某些功能可以同時(shí)分配給人或機(jī)器，人可以自由選擇參與系統(tǒng)行為的程度。11.3總體設(shè)計(jì)的評價(jià)11.3.1人機(jī)系統(tǒng)評價(jià)要點(diǎn)1、人、機(jī)系統(tǒng)功能分配是否合理2、手、腳負(fù)荷是否合理3、手操縱時(shí)的動作距離、順序是否合理4、操作范圍的尺度按第幾百分位數(shù)設(shè)計(jì)5、人的作業(yè)舒適性6、是否采取了防止誤操作的措施7、系統(tǒng)安全性、可靠性分析評價(jià)8、環(huán)境條件是否利于作業(yè)順利進(jìn)行11.3.2評價(jià)方法評價(jià)方法有連接分析法、失效樹分析、作業(yè)分析、檢查表等，下面逐次介紹。連接分析法連接分析法是綜合應(yīng)用感知類型、使用頻率、作業(yè)負(fù)荷和適應(yīng)性，分析評價(jià)信息傳遞的方法。是一種對已設(shè)計(jì)好的人、機(jī)、過程和系統(tǒng)進(jìn)行評價(jià)的簡便方法。表達(dá)人-機(jī)、人-人、機(jī)-機(jī)間的操作、視覺、聽覺、行走等關(guān)系。 目的：根據(jù)視