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安全人机工程学︵第三章︶第1页2020/6/21第三章人的生理心理因素及生物力学特性第一节人的生理因素与安全一、人的感知特性1、人的感觉•人机系统（见图1）•人的神经系统结构（见图2）安全人机工程学︵第三章︶第2页2020/6/22图1人机系统图安全人机工程学︵第三章︶第3页2020/6/23图2人的神经系统结构神经系统中枢神经周围神经脊髓按解剖分脑神经；脊神经按功能分感觉（传入）神经运动神经（传出）脑：延髓；脑髓；中脑；间脑；小脑；大脑躯体运动神经（支配骨骼肌)植物性神经（支配内脏器官）安全人机工程学︵第三章︶第4页2020/6/24(1)感觉的基本特征•人的各种感受器都有一定的感受性和感觉阈限。（表3-1）•从人的感觉阈限来看，刺激本身必须达到一定强度才能对感受器官发生作用。（表3-2）•一种感受器官只能接受一种刺激和识别某一种特征，眼睛只接受光刺激，耳朵只接受声刺激。人的感觉印象80%来自眼睛，14%来自耳朵，6%来自其他器官。•同时有多种视觉信息或多种听觉信息，或视觉与听觉信息同时输入时，人们往往倾向于注意一个而忽视其它信息，如果同时输入的是两个强度相同的听觉信息，则对要听的那个信息的辨别能力将下降50%，并且只能辨别最先输入的或是强度较大的信息。•感觉器官经过连续刺激一段时间后，敏感性会降低，产生适应现象。安全人机工程学︵第三章︶第5页2020/6/25表3－1刺激及感觉反应感觉种类感觉器官适宜刺激识别特征作用视觉眼光形状、大小、位置、远近、色彩、明暗、运动方向等鉴别听觉耳声声音的高低、强弱、方向和远近报警、联络嗅觉鼻挥发和飞散的物质辣气、香气、臭气报警、鉴别味觉舌被唾液溶解的物质甜酸、苦辣、咸等鉴别皮肤感觉皮肤及皮下组织物理或化学物质对皮肤作用触觉、痛觉、温度觉、压觉报警深部感觉肌体神经及关节物质对肌体的作用撞击、重力、姿势等平衡感觉前庭器官运动和位置变化旋转运动、直线运动和摆动等调整安全人机工程学︵第三章︶第6页2020/6/262006.2表3－2人体主要感觉阈值感觉感觉阈下限上限视觉（2.2～5.7）×10-17J（2.2－5.7）×10-8J听觉1×10-12J/m21×102J/m2嗅觉2×10-7kg/m3味觉4×10-7(硫酸试剂摩尔浓度)触觉2.6×10-9J温度觉6.28×10-9kg·J/m2·s9．13×10-6kg·J/m2·s振动觉振幅2.5×10-4mm安全人机工程学︵第三章︶第7页2020/6/27(2)知觉的基本特征人的知觉一般分为空间知觉，时间知觉，运动知觉与社会知觉等，它们有如下共同特征：•知觉的整体性（见图3）•知觉的理解性（见图4）•知觉的恒常性•知觉的选择性（见图5）安全人机工程学︵第三章︶第8页2020/6/282006.2图3知觉的整体性安全人机工程学︵第三章︶第9页2020/6/29图4知觉的理解性安全人机工程学︵第三章︶第10页2020/6/210图5人头托盘双关图安全人机工程学︵第三章︶第11页2020/6/2112、人的视觉特性•（1）人眼的构造眼球的基本结构（见图6）眼球的水平解剖图（见图7）•（2）视觉的基本参数波长和强度效应视角（见图3-1）视力视野（见图3-2，图3-3）视距（见表3-3）色觉安全人机工程学︵第三章︶第12页2020/6/212图6人眼球的基本结构安全人机工程学︵第三章︶第13页2020/6/213图7眼球的水平解剖图安全人机工程学︵第三章︶第14页2020/6/214图3－1视角LDarctg22＝安全人机工程学︵第三章︶第15页2020/6/215图3－2人的水平视野和垂直视野安全人机工程学︵第三章︶第16页2020/6/216图3－3人对不同颜色的视野安全人机工程学︵第三章︶第17页2020/6/2172006.2表3－3几种工作视距的推荐值任务要求举例视距离（cm）固定视野直径(cm)备注最精细的工作安装最小部件（表·电子元件）12～2520～40完全坐着，部分地依靠视觉辅助手段精细工作安装收音机、电视机25～35（多为30～32）40～60坐着或站着中等粗活印刷机、钻井机、机床旁工作50以下至80坐着或站着粗活包装、粗磨50～15030～250多为站着远看黑板、开汽车150以上250以上坐着或站着安全人机工程学︵第三章︶第18页2020/6/218（3）常见的几种视觉现象•暗适应与明适应•眩光•视错觉（图3-4）安全人机工程学︵第三章︶第19页2020/6/219图3－4几种常见视觉错误安全人机工程学︵第三章︶第20页2020/6/220动画图8一系列视错觉图安全人机工程学︵第三章︶第21页2020/6/221图9趣味图片安全人机工程学︵第三章︶第22页2020/6/222（6）视觉运动规律•眼睛的水平运动比垂直运动快，即先看到水平方向的东西，后看到垂直方向的东西。•视线运动的顺序习惯于从左到右，从上至下，顺时针进行。•对物体尺寸和比例的估计，水平方向比垂直方向准确、迅速、且不易疲劳。•当眼睛偏离视中心时，在偏离距离相同的情况下，观察率优先的顺序是左上、右上、左下、右下。•两眼的运动总是协调的、同步的，在正常情况下不可能一只眼睛转动而另一只眼睛不动；在操作中一般不需要一只眼睛视物，而另一只眼睛不视物。•人眼对直线轮廓比对曲线轮廓更易于接受。•颜色对比与人眼辨色能力有一定关系。当人们从远处辨认前方的多种不同颜色时，其易于辨认的顺序是红、绿、黄、白。当两种颜色相配在一起时，易于辨认的顺序是：黄底黑字，黑底白字，蓝底白字，白底黑字等。安全人机工程学︵第三章︶第23页2020/6/2233、人的听觉特性（1）人耳构造和听觉过程（见图10，图3-9）（2）听觉特征•可听范围（见图3-5）•可听声音的强度（见图3-6）•方向敏感度•掩蔽效应安全人机工程学︵第三章︶第24页2020/6/224图10人耳的构造安全人机工程学︵第三章︶第25页2020/6/225图11人耳的剖面图安全人机工程学︵第三章︶第26页2020/6/226图3－5年龄对听力敏感性的影响安全人机工程学︵第三章︶第27页2020/6/227图3-6人的听觉阈限安全人机工程学︵第三章︶第28页2020/6/2284、人的嗅觉、味觉和肤觉特性（1）嗅觉（2）味觉（3）肤觉•触觉（触觉感受器见图12，触觉阈限）•温度觉•痛觉（见图13）安全人机工程学︵第三章︶第29页2020/6/229图12部分触觉感受器安全人机工程学︵第三章︶第30页2020/6/230图13人的痛、温度和粗略触觉传导通路安全人机工程学︵第三章︶第31页2020/6/231二、人的反应时间1、定义2、影响反应时间的因素•随感觉通道不同而不同（见表3-4）•与运动器官有关（见表3-5）•与刺激性质有关（见表3-6）•随执行器官不同而不同（见表3-7）•与刺激数目的关系（见表3-8）•与颜色的配合有关（见表3-9）•与年龄有关（见表3-10）•与训练有关安全人机工程学︵第三章︶第32页2020/6/232表3－4反应时间随感觉通道的变化T（秒）听觉触觉视觉嗅觉味觉咸味甜味酸味苦味0.115～0.1820.117～0.2010.188～0.2060.200～0.3700.3080.4460.5231.082动作部位动作特点最少平均时间（ms）手握取直线曲线70220旋转克服阻力不克服阻力720220脚直线的克服阻力的360720腿直线的脚向侧面360720～1460躯干弯曲倾斜720～16201260表3－5反应时间与运动器官的关系安全人机工程学︵第三章︶第33页2020/6/233表3－7执行器官的反应时间动作部位动作特点最少平均时间（ms）手握取直线曲线70220旋转克服阻力不克服的720220脚直线的克服阻力的360720腿直线的脚向侧面360720～1460躯干弯曲倾斜720～16201260表3－6反应时间与刺激性质的关系执行器官反应时间（ms）右手左手右脚左脚147144174179安全人机工程学︵第三章︶第34页2020/6/234表3－8反应时间与刺激数目的关系刺激选择数12345678910反应时间（ms）187316364434485532570603619622表3－9反应时间与颜色的关系表3－10年龄与反应时间的关系年龄2030405060反应时间相对值100104112116161颜色对比白与黑红与绿红与黄红与橙平均反应时间（ms）197208217246安全人机工程学︵第三章︶第35页2020/6/235三、大脑的觉醒水平1、人体活动时机体的调节与适应•神经系统•血管系统（心率、血压、血液再分配、血液成分）•呼吸系统•体温调节2、脑力劳动时机体的调节与适应3、人体信息处理系统4、人体节律周期和昼夜周期安全人机工程学︵第三章︶第36页2020/6/236第二节人的心理因素与安全认识过程：如感觉、知觉、记忆、注意、思维、想象心理过程特性情感过程：如情绪与情感意志过程：如意志个性心理特征：如需要、动机、兴趣、能力、气质、性格、世界观心理特性心理学概述安全人机工程学︵第三章︶第37页2020/6/237一、人的心理特性对安全生产的影响1、注意•当心理活动指向或集中于某一事物时，就是注意。•从生理上，心理上不可能始终集中注意力于一点。•不注意的发生是必然的生理和心理现象，不可避免。•不注意就存在于注意之中。安全人机工程学︵第三章︶第38页2020/6/238自动化程度越高，监视仪表等工作最容易发生不注意。预防不注意产生差错的方法如下：•1）建立冗余系统，为确保操作安全，在重要岗位上，多设l～2个人平行监视仪表的工作；•2）为防止下意识状态下失误，在重要操作之前，如电路接通或断开、阀门开放等采用“指示唱呼”，对操作内容确认后再动作；•3）改进仪器、仪表的设计，使其对人产生非单调刺激或悦耳、多样的信号，避免误解。安全人机工程学︵第三章︶第39页2020/6/2392、情绪与情感•情绪、情感是人对客观事物的一种特殊反应形式。•情绪、情感为三种因素所制约：环境影响、生理状态和认识过程。其中认识过程起关键作用。•情绪状态可分为心境，激情，应激。•情感是在人类社会历史发展过程中形成的高级社会性情感，人类社会性情感可归结为道德感、理智感和美感。安全人机工程学︵第三章︶第40页2020/6/240在实际工作中表现出来的有如下几种不安全情绪：•①急躁情绪：人的情绪状况发展到引起人体意识范围变狭窄，判断力降低，失去理智力和自制力。心血活动受抑制等情绪水平失调呈病态时，极易导致发生不安全行为。（见图1）•②烦躁情绪：表现沉闷，不愉快，精神不集中，心猿意马，严重时自身器官往往不能很好协调，更谈不上与外界条件协调一致。安全人机工程学︵第三章︶第41页2020/6/241图3－1安全操作水平与情绪激动水平关系图安全人机工程学︵第三章︶第42页2020/6/242•过高和过低的情绪激动水平，使人的动作准确度降至50%或以下，注意力无法集中，不能自制。某矿技术员与爱人吵架，为逃避家庭烦恼而提前上班，误人顶板未撬实的采场，被冒落松石打死。这是抑制状态下事故的一例。•从事快速、紧张的劳动，如兴修水利等，较高的情绪激动水平有利于发挥劳动效率，可播放欢快的乐曲鼓动生产情绪。应当指出，设备复杂、多工种作业的冶金厂等，车间内不应播放音乐和口号，以免造成干扰，影响安全生产。安全人机工程学︵第三章︶第43页2020/6/243•情绪激动水平的高低是外界（环境的、社会的）刺激情景引起的，因此，改变外界刺激可以改变情绪的倾向和水平。从组织管理上（包括思想工作、安全检查、劳动组织等）及个体主观上若能注意创造健康稳定的心理环境并用理智控制不良情绪，由情绪水平失调导致的不安全行为就可以大幅度下降。•安全检查表中有一栏目，调查工人有无家庭纠纷、打架、赌气等事件发生。如影响工人情绪较大，可采取换班休息、谈话等方式，不使工人带着沉重的情绪进人操作岗位。实践证明，这是行之有效的安全措施。安全人机工程学︵第三章︶第44页2020/6/2443、