安全工程 第3章 人—机系统.ppt

第3章 人—机系统,3.1人机系统概念3.1.1人机系统定义1.人机系统：就是指“人”与他所对待的“物”共处于同一时间及空间时所构成的系统2.人机系统中的 人指“参与系统过程中的人” 机指“与人交换着信息和能量的物” 广义：环境属于“机”的范围 一般情况将环境单独分开称为人一机一环系统3.人机同信息物质及能量的交换方式 人感受信息 神经系统进行分析判断，控制相应器官做出操作 机器输入人的操作信息 做出相应的输出，用一定方式显示 人对显示信息再次感受,3.1.2人机界面,1.定义 参加“人接受外界信息”和“向外传递人发出的信息和能量”的一切领域2.三种类型（1）控制系统人机界面（人机接口） （2）工具性人机界面 要求符合人体的形态，尺寸及能力（3）环境性人机界面 作用于人生理过程,,3.2人机关系,3.2.1人机相互适应1.机宜人 机满足使用者的体格、生理、心理、审美社会经济观念2.人适机 操作环境技术上，经济上限制,3.2.2人机相互适应的条件,1.机宜人是有条件的，人适机是有限度的 人适机是人学习训练的过程 机器设计符合人的长期习惯2.系统可靠性因人的因素变化，可提供某些阈值作为机宜人的条件3.人适机由体力型向心理型转变4.人机工程设计是解决人机矛盾,3.3人机功能分配,2.3.1人与机功能特性1.人比机器优越的特性 （1）人体能量利用率高 （2）人的可靠性较高，自动维修能力强 （3）人的某些感官感受性强 （4）人的学习，适应和应付突然事件能力比机器强 （5）创造性，主观能力性，社会性,,2.机器比人优越的特性 （1）运算和操作速度快 （2）能量人，精度高 （3）同时完成多种操作（不三心二意），无疲劳和单调现象 （4）接收超声，电磁波，等信息，能量同时可发射 （5）信息传递能力比人大 （6）记忆速度和保持能力优于人 （7）抗恶劣环境能力优于人,3.3.2人机功能分配原则,1.原则见书2.考虑因素 （1）人和机器的性能，特点，负荷能力，潜在能力，以各种限度。

（2）人适应机器所需的选拔条件，培训时间和体力限度 （3）人的人体差异和群体差异 （4）人和机器对突然事件适应反应能力的差异和对比5）机器代替人的效果，以及可行性，可靠性，经济性，分析对比 机器：笨重、快速、精细、规律、单调、高阶运算、操作复杂 人：系统设计、维修、监控、应急处理、程序和指令安排,3.4人的失误,3.4.1产生操纵事故的原因 从人机角度来说，假定机器本身是可靠的 同时具备下列三个条件 1.较低的操纵能力 2.较高的操纵要求 3.以上两个条件同时刻发生,3.4.2 人失误的分类,1、人的行动 S—O—R S—O—R—FStimulate Operation Respond Feedback 刺激 响应 输出 反馈2.人的失误分为以下四种情况：（1）没执行分配给他的功能（2）错误地执行分配给他的功能（3）按错误的顺序或错误的时间执行分配给他（4）执行了没分配给他的功能3.失误指正常人 生理发育、精神状态、健康水平、心理状态,3.4.3人失误的类型,1. 输入脱漏、误认、不认、忘记、误联系2.输出无反应、误操作、不能操作、下意识操作,3.4.4人失误的场合,指挥失误计划失误设计失误操作失误检查失误运输失误人机混合失误立法失误,3.4.5人失误的致因,1.个人因素 （1）生理、心理因素 （2）社会生活因素2.管理因素 （1）计划管理 （2）组织管理 （3）现场管理,,3.人机接口 （1）显示因素 （2）控制因素 （3）环境条件本章书只讨论：生理心理因素、显示因素、控制因素,3.5人失误的因素分析（一）—人机接口,3.5.1信息显示的人机工程要求1.主要是仪表 数字式仪表，模拟式仪表（指针式）2.特点 （1）数字式 读数十分精确，不宜用于变化很快的动态显示 （2）模拟式显示 可通过偏角直接感知读数,,①原则：如何仪表由几个表组成，则每个刻度盘内数字增加方向应完全一到 刻度盘内读数应顺时针增加②模拟式仪表群 极易发现部体异常（3）仪表人机工程学要求 ①简单明了、间接 ②使用与信息精度要求一到的仪表→认读时间短 ③适应观察条件 ④较好的可见度 ⑤确保安全，如：仪表失效装置,,,3.5.2可控制装置的人机工程要求,控制装置分为：钮键类、杠杆类和拉杆（1）肢体动作敏捷特性（2）臂及手的动作特性（3）往复动作的特性（4）人的出力特性,,,3.5.3显示—控制系统的人机界面设计,1.控制器显示器布置原则 （1）控制重要程序进行布置 如：人眼以视中心为基准，上下各150°区域内分辨力最高 （2）按使用频率布置 （3）按功能布置 按其逻辑关系紧缩布置 （4）按使用顺序布置 水平左→右，垂直上→下,,2.控制器和显示器布置 （1）运动兼容性 顺时针或自下而上→增加 （2）空间兼容性 控制器布置在显示器下方或右方 或空间位置上方应有逻辑关系 （3）概念兼容性 红→危险期 绿→安全,,3.控制→显示比设计 （1）控制器与显示器移动量 C/D 粗调希望C/D小 精调希望C/D大 （2）旋钮的C/D最佳范围0.2～0.8粗调 对操纵杆或手柄2.5～4.0 精调,3.6人失误的因素分析（二）—个人因素,3.6.1 反应特性一、人情报的处理的过程 人在人机系统中对情报的处理分三个过程：即人用眼睛等获得情报的过程、大脑根据情报进行判断的过程以及根据判断进行处置的过程。

二、反应时间1、定义 人由眼睛等感觉器官获得情报，传入大脑，经大脑处理后发出命令而产生动作，这一段时间称为反应时间2、构成 神经对刺激的传递需要时间，大脑的处理过程也需要时间，这两个时间之和就构成反应时间3、分类（1）简单反应时间 对于一种刺激，只需要做一个动作即可，这个动作所需要的时间2）选择反应时间（复杂反应） 对于两种以上的刺激，需按既定方式，采取一个以上的动作所需要的时间三、反应时间的测定方法四、反应时间的特性 1、反应时间与刺激的种类有关在各类刺激中，以音刺激的反应时间最短 光刺激 0.200~0.222s 力刺激(触刺激)0.182~0.212 s 音刺激0.149~0.167s 2、反应时间与反应运动系统的种类有关无论左手或右手，都比脚反应快 左手144ms 右手147ms 右脚174ms 左脚179ms,3、反应时间与显示的刺激性质有关 颜色对比鲜明时，反应时间短 4、反应时间与反应者的年龄、性别有关 儿童、老人、女人的反应时间较长,3.6.2 视觉特性,一、静视力 静视力就是静止时的视力视力的测定，以能识别的最小两点所形成的观角为标准。

二、动视力1、定义 驾驶人员在行驶中的视力称为动视力2、相关因素 （1）动视力随车辆的行驶速度的变化而变化 速度提高动视力降低，一般来说，动视力比静视力低10～20％，特殊情况下比静视力低30~40％ 40cm的字体60km/h 124米、80 116米、100 109米、120 94米 （2）动视力还与年龄有关，年龄愈大，动视力与静视力之差愈大三、夜间视力 1、相关因素 （1）视力与亮度有关，亮度加大可以增强视力 黄昏对于驾驶人员来说，是最坏的时刻，因为在黄昏时，光线较暗，而开头灯时，其亮度与周围的亮度相差不大，因此，驾驶人员不易看到周围的情况2）夜间视力与驾驶人员的年龄有关，年龄愈大，夜间视力愈差 20~30岁之间的驾驶人员夜间视力最好（3）夜间视力还与速度有关，速度增加，视力下降四、暗适应与明适应 1、定义 暗适应：由亮处到暗处，由于视觉的习惯性，视力需要恢复 亮适应 ：由暗处到亮处，视力也需要恢复2、特性 暗适应比亮适应所需要的时间要长入暗室时，大约需经过15分钟才开始适应，要完全适应则需要30分钟以上而亮适应的时间却一般只要几秒钟到1分钟视网膜中央锥细胞（白昼）、外周是杆细胞（黑夜） 影响暗适应的因素：光强、维生素A 五、晃眼 1、定义 晃眼主要是指光在眼球内的角膜与网膜之间的媒质中产生散射而引起的反应，这种现象使人晃眼。

2、特性 光源晃眼可使视力下降，其下降的程度与光的强度成正比，与光的角距离的平方成反比3、分类 晃限又可分为连续性晃眼和间断性晃眼两种 汽车在夜闻行驶时所遇到的晃限主要是间断性晃眼，这通常是由于对向车的头灯所引起，这种间断性晃眼明生理性晃眼或称危害性晃眼 另外一种晃限是由于街道照明(路灯)而引起的，是连续的，这种晃眼主要是给驾驶人员一种不愉快龅感觉，我们称这种晃眼叫心理性晃眼六、视力与烟雾1、烟雾可使光线散射并可将光线吸收 光线吸收，对象物的亮度逐渐减弱；光的散射可发生光幕，从而使对象物的对比度下降这两者的联合作用，使驾驶人员的视觉顿时下降2、 烟雾也影响色觉 如果是浓雾天气，驾驶人员除黄色外几乎不能分辨其他颜色所以，在交通中，我们把黄灯叫雾灯八、视野 1、定义驾驶人员在驾驶车辆时，注视前方，两眼能够看到的范围称视野2、分类 静视野：驾驶人员的头部和眼球固定时能够看到的范围 动视野：仅将头部固定不动，眼球自由转动时能够看到的范围,3、视野范围（1）正常人每只眼睛垂直视野135~140度，左右150~1602）正常人双眼同时注视同一个目标时，视野大约有120度是重叠的两眼视野约为180度。

3）动视野比静视野大，左右宽15度，上下宽10度，下方无明显变化4、特点 视野随速度变化如：64km/h水平视野74度，81km/h为58度，97km/h为40度； 64km/h看不清24m以内的物体，90km/h看不清33m以外的物体 速度变化视野注意点前移：40km/h时180m，72 km/h时360m，105 km/h时600m,九、色觉1、分类 色弱（异常三色觉） 色盲（二色觉） 全色盲（单色觉） 2、特点 男90%，女99%正常 男红色弱1%，绿色弱4.6%；红色盲1.2%，绿色盲1.4%,十、错觉1、大小错觉 人对几何形状大小或线段长短的知觉，由于某种原因而出现的错觉称大小错觉2、形状错觉 人对几何图形的形状感知错误为形状错觉3、方向错觉 4、距离错觉 行车中，驾驶员对前方同向行驶车辆的间距判断也易产生错觉大车与小车相比，既使距离相同，也易认为小车距离远；深色车与浅色车相比，易认为深色车距离远5、速度错觉 驾驶员行车中，由于受到连续对比和自身条件的影响，往往会对速度产生错觉6、倾斜错觉 驾驶员行车过程中对道路坡度的感觉错误是倾斜错觉7、时间错觉,3.6.3 饮酒与驾驶,一、饮酒与交通安全二、人体酒精含量标准 饮酒驾车：车辆驾驶人血液中的酒精含量大于或者等于20mg/100ml，小于80mg/100ml的驾驶行为。

　　醉酒驾车：车辆驾驶人员血液中的酒精含量大于或者等于80mg/100ml的驾驶行为。