1、安全人机工程学的应用幻灯片优选第六章安全人机工程学的应用主要内容主要内容u控制室安全设计控制室安全设计u安全人机工程学在建筑施工安全事故安全人机工程学在建筑施工安全事故预防中的应用预防中的应用u煤矿生产安全人机工程设计煤矿生产安全人机工程设计u日常生活安全人机工程设计日常生活安全人机工程设计安全人机工程学在建筑施工安全事故安全人机工程学在建筑施工安全事故预防中的应用预防中的应用道路交通运输安全人机工程设计道路交通运输安全人机工程设计 随着时代的迈进，交通工具越来越发达，随着时代的迈进，交通工具越来越发达，道路建设越来越复杂，随之而来的交通安道路建设越来越复杂，随之而来的交通安全问题也越来越多，
2、怎样通过安全人机工全问题也越来越多，怎样通过安全人机工程思想改进交通设施建设，改善交通工具程思想改进交通设施建设，改善交通工具设计，成为新的重要的研究课题。设计，成为新的重要的研究课题。汽车的人机系统设计汽车的人机系统设计 安全人机工程学对于机械产品设计的重要安全人机工程学对于机械产品设计的重要性越来越被人们重视，现代社会汽车广泛性越来越被人们重视，现代社会汽车广泛地得到普及应用。汽车机构是一项人性化地得到普及应用。汽车机构是一项人性化要求比较高的部件，目前国内市场上由于要求比较高的部件，目前国内市场上由于汽车座椅等机构而产生的安全隐患问题也汽车座椅等机构而产生的安全隐患问题也比较多比较多1）
3、 汽车驾驶座椅的人机工程学设计汽车驾驶座椅的人机工程学设计（1）人体生理特性分析）人体生理特性分析 坐姿时脊柱的形态人坐着时，身体主要坐姿时脊柱的形态人坐着时，身体主要由脊柱、骨盆、腿和脚支承，其中脊柱是由脊柱、骨盆、腿和脚支承，其中脊柱是构成人体的中轴。人处于不同的坐姿时，构成人体的中轴。人处于不同的坐姿时，脊柱形态不同，只有座椅的结构和尺寸设脊柱形态不同，只有座椅的结构和尺寸设计使驾驶员的脊柱形态接近于正常自然状计使驾驶员的脊柱形态接近于正常自然状态时，才能减少腰椎的负荷以及腰背部肌态时，才能减少腰椎的负荷以及腰背部肌肉的负荷，防止驾驶疲劳发生。图肉的负荷，防止驾驶疲劳发生。图8-8为坐为
4、坐姿人体模板侧视图。姿人体模板侧视图。 坐姿体压分布坐姿体压分布 体压分布与人的坐姿及座椅靠背和坐垫的体压分布与人的坐姿及座椅靠背和坐垫的刚度分布和形状密切相关。根据人机工程刚度分布和形状密切相关。根据人机工程学的研究成果，最合理的体压分布应该是：学的研究成果，最合理的体压分布应该是：体重应以较大的支承面积、较小的压力合体重应以较大的支承面积、较小的压力合理的分布在座垫和靠背上，但不要平均分理的分布在座垫和靠背上，但不要平均分布。体压分布过程应从小到大平滑过度，布。体压分布过程应从小到大平滑过度，避免突然变化。从图避免突然变化。从图8-9中可以看出，人体中可以看出，人体在座椅上的压力分布并非均
5、匀，而应根据在座椅上的压力分布并非均匀，而应根据各部位在产生不舒适感觉以前能承受压力各部位在产生不舒适感觉以前能承受压力的大小予以合理的分布。的大小予以合理的分布。（2）座椅对舒适性的影响）座椅对舒适性的影响 各部贴合度座椅靠背和坐垫的形状与人各部贴合度座椅靠背和坐垫的形状与人体背部、臀部及大腿底面的形状相贴合，体背部、臀部及大腿底面的形状相贴合，有利于改进接触面积和部位，提高乘坐的有利于改进接触面积和部位，提高乘坐的舒适性。舒适性。 横向稳定性汽车转弯时，驾驶员人体承横向稳定性汽车转弯时，驾驶员人体承受横向加速度，对座椅的侧面加高，可使受横向加速度，对座椅的侧面加高，可使两跨和大腿部能支承身
6、体，提高驾驶员的两跨和大腿部能支承身体，提高驾驶员的身体保持性身体保持性。 腰背支承度腰背支承度 汽车座椅应提供形状和位置适宜的两点支汽车座椅应提供形状和位置适宜的两点支承，第一支承位于人体第承，第一支承位于人体第56胸椎之间的高胸椎之间的高度上，作为肩靠能减轻颈曲变形；第二支度上，作为肩靠能减轻颈曲变形；第二支承设置在腰曲部位，作为腰靠能保证乘坐承设置在腰曲部位，作为腰靠能保证乘坐姿势下近似于正常的腰曲弧线，提高驾驶姿势下近似于正常的腰曲弧线，提高驾驶员的舒适性。员的舒适性。 乘坐软硬感乘坐软硬感 座椅最重要的作用是支撑驾驶员的身体，座椅最重要的作用是支撑驾驶员的身体，表面硬的座椅不易使人疲
7、劳，但与身体贴表面硬的座椅不易使人疲劳，但与身体贴合度差，压迫身体的某一部分，造成疲劳合度差，压迫身体的某一部分，造成疲劳感的增加。感的增加。 一、座椅的静态舒适性设计一、座椅的静态舒适性设计 座椅的形式和尺度与其功用有关，并参座椅的形式和尺度与其功用有关，并参照人体测量学数据确定座椅尺寸设计主要照人体测量学数据确定座椅尺寸设计主要参数包括：椅面高度、宽度、深度、椅面参数包括：椅面高度、宽度、深度、椅面倾角；靠背的高度、宽度和倾角。倾角；靠背的高度、宽度和倾角。 座椅所使用的材料应适应人体的舒适性座椅所使用的材料应适应人体的舒适性 座椅的位置要与其作业空间相协调，便座椅的位置要与其作业空间相协
8、调，便于驾驶员作业根据汽车驾驶的特点，在驾于驾驶员作业根据汽车驾驶的特点，在驾驶座椅设计时还应考虑座椅与空间的协调驶座椅设计时还应考虑座椅与空间的协调问题，驾驶空间以坐姿活动空间为依据。问题，驾驶空间以坐姿活动空间为依据。 二、座椅的动态舒适性设计二、座椅的动态舒适性设计 驾驶用座椅动态舒适性主要与振动特性有驾驶用座椅动态舒适性主要与振动特性有关。影响驾驶疲劳的振动主要是行驶中车关。影响驾驶疲劳的振动主要是行驶中车辆的随机振动和车辆本身的机械振动。驾辆的随机振动和车辆本身的机械振动。驾驶员受到纵向、横向及垂直三个方向的线驶员受到纵向、横向及垂直三个方向的线振动与角振动，这几个振动中，以垂直振振
9、动与角振动，这几个振动中，以垂直振动和绕纵、横坐标轴的角振动对驾驶员的动和绕纵、横坐标轴的角振动对驾驶员的影响较大。影响较大。 振动通过座椅传递到人体的臀部、后背部振动通过座椅传递到人体的臀部、后背部而引起全身性振动。因此，在设计汽车座而引起全身性振动。因此，在设计汽车座椅时应尽量隔离人体敏感的振动。椅时应尽量隔离人体敏感的振动。3）安全人机功能分配分析）安全人机功能分配分析 人机功能分配时设计汽车机构就应考虑以人机功能分配时设计汽车机构就应考虑以下几点：要求付出的体力必须保持在人下几点：要求付出的体力必须保持在人体生理上可以承受的限度内，必要时可采体生理上可以承受的限度内，必要时可采用技术性
10、的辅助手段；身体的运动应符用技术性的辅助手段；身体的运动应符合自然的运动规律，付出的体力应与人体合自然的运动规律，付出的体力应与人体的活动状况相适应；不得因姿势不当而的活动状况相适应；不得因姿势不当而给人体肌肉、关节、韧带以及心血管系统给人体肌肉、关节、韧带以及心血管系统造成不必要的负担；显示仪表的选择设造成不必要的负担；显示仪表的选择设计和布置应与人的视觉、听觉和触觉等察计和布置应与人的视觉、听觉和触觉等察觉能力相适应。觉能力相适应。4） 环境对汽车人机系统的影环境对汽车人机系统的影响响 在汽车机构的设计中，环境对人机系统影在汽车机构的设计中，环境对人机系统影响尤为重要，车上人机系统的工作环
11、境是响尤为重要，车上人机系统的工作环境是多种多样的，道路状况的影响，还有温度、多种多样的，道路状况的影响，还有温度、光照、振动及噪声等几个方面光照、振动及噪声等几个方面图图8-12 车内温度测试车内温度测试图图8-14 车内噪音测试车内噪音测试噪音的波形图噪音的波形图乐音的波形图乐音的波形图彩色路面在交通安全中的应用彩色路面在交通安全中的应用 目前如何解决我国道路的交通安全问题，目前如何解决我国道路的交通安全问题，是我国交通持续健康发展必须面对和解决是我国交通持续健康发展必须面对和解决的问题。其中彩色路面对于降低交通事故的问题。其中彩色路面对于降低交通事故率方面起着积极作用。在欧美，从率方面起
12、着积极作用。在欧美，从 20 世纪世纪 50 年代就开始利用彩色防滑标线和路面来年代就开始利用彩色防滑标线和路面来降低交通事故急剧增长问题。降低交通事故急剧增长问题。 彩色路面的作用彩色路面的作用 随着我国经济的快速发展，交通量急剧增随着我国经济的快速发展，交通量急剧增加，造成严重的交通阻塞和交通事故急剧加，造成严重的交通阻塞和交通事故急剧增长等问题。彩色路面作为管理措施之一，增长等问题。彩色路面作为管理措施之一，对于减少交通阻塞、降低交通事故率方面对于减少交通阻塞、降低交通事故率方面起着重要的作用。起着重要的作用。图 8-15 高速公路路面立体减速标线图 8-16 高速公路路面立体减速标线图
13、8-17 转弯路面的彩色防滑诱导标提高亮度提高亮度 （3） 方便交通管理方便交通管理 目前国内大中城市的机动车、非机动车和目前国内大中城市的机动车、非机动车和行人混行复杂，路权不明确，为了保证车辆与行人混行复杂，路权不明确，为了保证车辆与行人畅通安全以及交通事故责任确认，对道路行人畅通安全以及交通事故责任确认，对道路的各部分功能进行有效率的划分是解决城市交的各部分功能进行有效率的划分是解决城市交通拥堵和减少交通事故的有效方法之一。基于通拥堵和减少交通事故的有效方法之一。基于上述思考，我们可以利用颜色的特点，在路面上述思考，我们可以利用颜色的特点，在路面上作出各种不同颜色和图案以区分各种车辆的上
14、作出各种不同颜色和图案以区分各种车辆的专用车道和人行道，以防止其他车辆人员的误专用车道和人行道，以防止其他车辆人员的误入带来安全隐患。专车专道行驶，可以加快交入带来安全隐患。专车专道行驶，可以加快交通流、提升城市形象。如利用彩色路面与通流、提升城市形象。如利用彩色路面与 BRT 相结合是最常见的一种做法，利用彩色相结合是最常见的一种做法，利用彩色路面铺筑的彩色公交专用车道，提示其他车辆路面铺筑的彩色公交专用车道，提示其他车辆勿闯入该车道。相似的还有人行道与非机动车勿闯入该车道。相似的还有人行道与非机动车道的分离道的分离方便交通管理方便交通管理（4）美化道路空间环境）美化道路空间环境（5）减速警
15、示）减速警示第第 58 页页第第 59 页页第第 60 页页第第 61 页页第第 62 页页第第 63 页页第第 64 页页图图8-22 彩色视觉错觉引导减速带彩色视觉错觉引导减速带煤矿生产安全人机工程设计煤矿生产安全人机工程设计煤矿井下人煤矿井下人机机环境系统的特点环境系统的特点 1）煤矿安全中人的因素分析）煤矿安全中人的因素分析 一是矿工文化程度低，技术素质差，井下生一是矿工文化程度低，技术素质差，井下生产人员多为农民工，初中一下文化程度占多产人员多为农民工，初中一下文化程度占多数，并且流动性大，工作经验欠缺，操作不数，并且流动性大，工作经验欠缺，操作不熟练。二是部分矿工安全意识淡薄，不能
16、按熟练。二是部分矿工安全意识淡薄，不能按安全规程作业，安全规程作业，“三违三违”问题较多。三是井问题较多。三是井下生产时间长，劳动强度大，一个班要十几下生产时间长，劳动强度大，一个班要十几个小时，容易产生疲劳和失误。四是井下高个小时，容易产生疲劳和失误。四是井下高温、潮湿、通风不畅等导致人的生理、心理温、潮湿、通风不畅等导致人的生理、心理异常，造成的反应迟钝、操作失误。异常，造成的反应迟钝、操作失误。基于安全人机工程学的煤矿机械设计基于安全人机工程学的煤矿机械设计 矿山机械工作环境恶劣，工作负荷大，工矿山机械工作环境恶劣，工作负荷大，工作对象具有较大的不确定性，这些因素都作对象具有较大的不确定
17、性，这些因素都将对使用者和机器产生极为不利的影响。将对使用者和机器产生极为不利的影响。矿机产品的这些特点使得人矿机产品的这些特点使得人-机机-环境关系的环境关系的相互协调显得尤为重要。相互协调显得尤为重要。1）矿机的安全人机设计元素）矿机的安全人机设计元素 色彩设计色彩设计 有关实验研究表明，在产品给人的第一印象有关实验研究表明，在产品给人的第一印象中，色彩占中，色彩占 80，造型占，造型占 20，在熟悉产品，在熟悉产品之后则是两者各占之后则是两者各占 50。由于矿山机械产品。由于矿山机械产品的使用环境恶劣，人们往往只注重其功能的的使用环境恶劣，人们往往只注重其功能的完善以及提高强度和可靠性等
18、方面，对于产完善以及提高强度和可靠性等方面，对于产品的外观色彩则不够重视。一些调查资料表品的外观色彩则不够重视。一些调查资料表明，有相当部分的矿山安全事故与产品的色明，有相当部分的矿山安全事故与产品的色彩设计不当，从而导致视读不清，出现误操彩设计不当，从而导致视读不清，出现误操作有关。作有关。图8-24 潜孔钻机日常生活中的安全人机工程设计日常生活中的安全人机工程设计中国传统人机工程学思想事例明椅的中国传统人机工程学思想事例明椅的设计设计（2）扶手造型中的设计）扶手造型中的设计 桌案边沿处桌案边沿处 一气呵成的扶手造型一气呵成的扶手造型 踏脚枨的舒适踏脚枨的舒适架子床与拔步床中的人机设计架子床
19、与拔步床中的人机设计基于人机工程学的健身踏步滑板车的基于人机工程学的健身踏步滑板车的设计与应用设计与应用 近年来，随着生活水平的不断提高，健身、近年来，随着生活水平的不断提高，健身、休闲、娱乐已成为人们追求的时尚，各种休闲、娱乐已成为人们追求的时尚，各种相应的健身娱乐器械随之涌现。相应的健身娱乐器械随之涌现。 滑板车作滑板车作为时尚运动器械的代表受到广大青少年的为时尚运动器械的代表受到广大青少年的青睐，其作为极限运动的一个分支更是风青睐，其作为极限运动的一个分支更是风靡世界靡世界 。 而新型的健身运动器械而新型的健身运动器械踏步踏步机，以其独特的使用方式和适中的运动量，机，以其独特的使用方式和
20、适中的运动量， 同样受到了健身人群广泛的欢迎。同样受到了健身人群广泛的欢迎。总体结构设计 （2）工作原理）工作原理 动力来源动力来源 动力来源于人体自身的重力，当使用者双动力来源于人体自身的重力，当使用者双脚交替踩踏滑板车左、右两踏板时，重心脚交替踩踏滑板车左、右两踏板时，重心产生偏移，从而实现重力势能与动能的连产生偏移，从而实现重力势能与动能的连续转换，以产生滑板车运动持续的驱动力，续转换，以产生滑板车运动持续的驱动力，人和车体便可向前连续稳定地滑行人和车体便可向前连续稳定地滑行 传动装置工作原理传动装置工作原理 在人体自身重力作用下拉动左在人体自身重力作用下拉动左(或中或中)链条向链条向下
21、运动，然后经过两条路线传递运动；一下运动，然后经过两条路线传递运动；一条是通过左条是通过左(或右或右)飞轮将运动传递给主轴，飞轮将运动传递给主轴，再通过大链轮将运动传递给后轴，从而驱再通过大链轮将运动传递给后轴，从而驱动后轮前行；另一条是通过左动后轮前行；另一条是通过左(或右或右)链轮将链轮将运动传递给联动轴，再通过右运动传递给联动轴，再通过右(或左或左)链轮将链轮将运动传递给右运动传递给右(或左或左)飞轮。飞轮。 由于左、中两由于左、中两根链条经过左、右飞轮后，与左、右链轮根链条经过左、右飞轮后，与左、右链轮的连接方向相反，因而产生向上的拉力，的连接方向相反，因而产生向上的拉力，从而带动右从而带动右(或左或左)踏板向上运动，实现两个踏板向上运动，实现两个踏板的联动，如图踏板的联动，如图8-41所示所示
