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1、城市道路交叉口规划设计(2).ppt Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望本章主要内容p第一节第一节安全人机环境工程基础安全人机环境工程基础p第二节人机环境系统中的主体因素第二节人机环境系统中的主体因素p第三节人机环境系统第三节人机环境系统p第四节人机环境系统安全性分析第四节人机环境系统安全性分析11/21/20222安全第一，预防为主，综合治理第一节 安全人机环境工程基础p一、一、形成和发展形成和发展萌芽阶段：人类最初使用简单工具进行劳动时萌芽阶段：人
2、类最初使用简单工具进行劳动时期；期；形成阶段：更新型、更复杂、更精密的高性能形成阶段：更新型、更复杂、更精密的高性能设备的产生阶段；设备的产生阶段；发展阶段：电子计算机技术的迅速发展促进了发展阶段：电子计算机技术的迅速发展促进了人机环境工程学科的形成。人机环境工程学科的形成。11/21/20223安全第一，预防为主，综合治理第一节 安全人机环境工程基础起源于欧洲起源于欧洲形成于美国形成于美国发展于日本发展于日本作为一门独立学科的历史已有作为一门独立学科的历史已有50余年余年Ergonomics英国莫瑞尔/西欧HumanEngineering美国HumanFactorsEngineering美国
3、人间工学 日本 苏联“人体工程学”、“宜人学”、中国 “人因工程学”、“人类工程学”中国 “工效学”、“人机工程学”等 中国11/21/20224安全第一，预防为主，综合治理第一节 安全人机环境工程基础p二、二、基本概念和研究内容基本概念和研究内容、基本概念、基本概念研研究究人人机机环环境境系系统统的的安安全全本本质质，并并使使三三者者在在安安全全上上达达到到最最佳佳匹匹配配，以以确确保保系系统统高高效效、经经济济运运行行的的一门科学。一门科学。、研究内容、研究内容）人的安全特性研究）人的安全特性研究）机的安全特性研究）机的安全特性研究）环境的安全特性研究）环境的安全特性研究）人机环境系统安全
4、特性的研究）人机环境系统安全特性的研究11/21/20225安全第一，预防为主，综合治理第一节 安全人机环境工程基础p三、基础理论与研究方法三、基础理论与研究方法、基础理论、基础理论）系统论）系统论）控制论）控制论）模型论）模型论）信息论）信息论、研究方法、研究方法）实测法）实测法）实验模拟法）实验模拟法）定性、定量分析法）定性、定量分析法11/21/20226安全第一，预防为主，综合治理第二节人机环境系统中的主体因素p一、一、工程人体测量工程人体测量、人体的静态尺寸概念：、人体的静态尺寸概念：立姿人体尺寸立姿人体尺寸立姿人体尺寸立姿人体尺寸11/21/20227安全第一，预防为主，综合治理表
5、表51人体主要尺寸人体主要尺寸(单位：单位：mm)mm)11/21/20228安全第一，预防为主，综合治理 表表5-2立姿人体尺寸立姿人体尺寸(单位：单位：mm)11/21/20229安全第一，预防为主，综合治理 表表5-3坐姿人体尺寸坐姿人体尺寸(单位：单位：mm)11/21/202210安全第一，预防为主，综合治理表表5-4各区域的体重、身高和胸围三项参数的均值和标准差（单位：各区域的体重、身高和胸围三项参数的均值和标准差（单位：mm）11/21/202211安全第一，预防为主，综合治理名名称称计算式计算式名名称称计算式计算式坐高0.523H肘与肘间宽0.256H膝高0.311H臀部宽0.
6、203H坐姿臀高0.249H肩宽0.229H座到肘高0.135H手前伸长度0.462H大腿厚0.086H坐位眼高0.454H臀部到膝高0.342H两手恻平伸长度1.032H臀部到小腿长0.280H坐面至举手指尖高0.795H表表5-5静坐时人体尺寸与身高的关系静坐时人体尺寸与身高的关系11/21/202212安全第一，预防为主，综合治理、人的动态测量参数：、人的动态测量参数：坐姿工作岗位上肢在水平面上的运动范围坐姿工作岗位上肢在水平面上的运动范围坐姿工作岗位上肢在水平面上的运动范围坐姿工作岗位上肢在水平面上的运动范围11/21/202213安全第一，预防为主，综合治理11/21/202214安
7、全第一，预防为主，综合治理11/21/202215安全第一，预防为主，综合治理二、人对信息接收、处理和输出）人的信息接收）人的信息接收（1）信息传递的基本模式）信息传递的基本模式信源载体编码信道噪声译码信宿信源载体编码信道噪声译码信宿按照系统论的观点，人机系统中典型的信息传递按照系统论的观点，人机系统中典型的信息传递模式如下图模式如下图11/21/202216安全第一，预防为主，综合治理二、人对信息接收、处理和输出（2）人的信息接收能力）人的信息接收能力人通过自己的感觉器官获得周围环境和自身的各种信息，感觉器官中人通过自己的感觉器官获得周围环境和自身的各种信息，感觉器官中的感受器是接受刺激的专
8、门装置。感受器按其接受刺激的性质可以分的感受器是接受刺激的专门装置。感受器按其接受刺激的性质可以分为视、听、触觉感受器等多种。每一种感受器通常只对一种能量形式为视、听、触觉感受器等多种。每一种感受器通常只对一种能量形式的刺激特别敏感。的刺激特别敏感。11/21/202217安全第一，预防为主，综合治理人的感官是一些性能有一定局限性的信息接受器，在一个范围之内。感官人的感官是一些性能有一定局限性的信息接受器，在一个范围之内。感官人的感官是一些性能有一定局限性的信息接受器，在一个范围之内。感官人的感官是一些性能有一定局限性的信息接受器，在一个范围之内。感官的这种对信号刺激能量范围要求称为该感官的绝
9、对感觉阈限。那种刚能使的这种对信号刺激能量范围要求称为该感官的绝对感觉阈限。那种刚能使的这种对信号刺激能量范围要求称为该感官的绝对感觉阈限。那种刚能使的这种对信号刺激能量范围要求称为该感官的绝对感觉阈限。那种刚能使感官神经兴奋引起感觉的最小信号刺激能量称为绝对感觉阈限下限，刚能感官神经兴奋引起感觉的最小信号刺激能量称为绝对感觉阈限下限，刚能感官神经兴奋引起感觉的最小信号刺激能量称为绝对感觉阈限下限，刚能感官神经兴奋引起感觉的最小信号刺激能量称为绝对感觉阈限下限，刚能引起感官不适或产生不正常感觉的最大信号刺激能量称为绝对感觉阈限上引起感官不适或产生不正常感觉的最大信号刺激能量称为绝对感觉阈限上引
10、起感官不适或产生不正常感觉的最大信号刺激能量称为绝对感觉阈限上引起感官不适或产生不正常感觉的最大信号刺激能量称为绝对感觉阈限上限。在人机系统中，为保证信息的有效传递，机器信源发出的信号能量值限。在人机系统中，为保证信息的有效传递，机器信源发出的信号能量值限。在人机系统中，为保证信息的有效传递，机器信源发出的信号能量值限。在人机系统中，为保证信息的有效传递，机器信源发出的信号能量值应尽可能地远离感觉阈限的上下限。应尽可能地远离感觉阈限的上下限。应尽可能地远离感觉阈限的上下限。应尽可能地远离感觉阈限的上下限。11/21/202218安全第一，预防为主，综合治理当信号刺激的能量分布落在感觉阈限的上下
11、限之当信号刺激的能量分布落在感觉阈限的上下限之间时，人不仅可觉察到信号的存在，还能觉察到间时，人不仅可觉察到信号的存在，还能觉察到信号刺激的能量分布差异。刚刚能引起差别感觉信号刺激的能量分布差异。刚刚能引起差别感觉的刺激间的最小差别称为差别感觉阀限，也叫最的刺激间的最小差别称为差别感觉阀限，也叫最小可觉差别。对最小差别量的感受能力叫差别感小可觉差别。对最小差别量的感受能力叫差别感受性。下表列出了人类各种感官对信号能量的感受性。下表列出了人类各种感官对信号能量的感知范围和对信号能量差异的辨别能力参数。知范围和对信号能量差异的辨别能力参数。11/21/202219安全第一，预防为主，综合治理人体主
12、要感觉阈值感觉感觉感感 觉觉 阈阈下下 限限上上 限限视觉视觉（2.22.25.75.7）1010-17-17J J（2.22.25.75.7）1010-8-8J J听觉听觉1 11010-12-12J/mJ/m2 21 110102 2J/mJ/m2 2嗅觉嗅觉2 21010-7-7mg/mmg/m3 3味觉味觉4 41010-7-7(硫酸试剂摩尔浓度硫酸试剂摩尔浓度)触觉触觉2.62.61010-9-9J J温度觉温度觉6.286.281010-9-9J/mJ/m2 2s s9.139.131010-6-6J/mJ/m2 2s s振动觉振动觉振幅振幅2.52.51010-4-4mmmm11
13、/21/202220安全第一，预防为主，综合治理二、人对信息接收、处理和输出）人对信息的中枢加工）人对信息的中枢加工它由三个交互作用的子系统所组成（它由三个交互作用的子系统所组成（1）感知系统；（）感知系统；（2）认知系统；（认知系统；（3）运动系统，每个子系统都有各自功能上）运动系统，每个子系统都有各自功能上相对独立记忆的记忆储存器和加工处理器。感知系统由感相对独立记忆的记忆储存器和加工处理器。感知系统由感觉器官及与其相关的记忆缓冲器组成。这些储存器的功能觉器官及与其相关的记忆缓冲器组成。这些储存器的功能是将感觉到的信息进行暂时储存以便转换到下一加工环节。是将感觉到的信息进行暂时储存以便转换
14、到下一加工环节。这些缓冲器保存着感觉器官输出的全部信息，在此把信息这些缓冲器保存着感觉器官输出的全部信息，在此把信息进行编码并输送到下一加工环节。认知系统接收从感知系进行编码并输送到下一加工环节。认知系统接收从感知系统传入的经过编码后的信息，并将这些信息存入本系统的统传入的经过编码后的信息，并将这些信息存入本系统的工作记忆中，同时从长时记忆中提取以前存入的有关信息工作记忆中，同时从长时记忆中提取以前存入的有关信息和加工规律，进行综合分析后做出如何反应的决策，并将和加工规律，进行综合分析后做出如何反应的决策，并将决策信息输出到运动系统。运动系统的功能较简单，它接决策信息输出到运动系统。运动系统的
15、功能较简单，它接收认知系统输出的信息并将它付之实行、做出相应的运动，收认知系统输出的信息并将它付之实行、做出相应的运动，同时将执行的信息反馈回感知系统。同时将执行的信息反馈回感知系统。11/21/202221安全第一，预防为主，综合治理二、人对信息接收、处理和输出）人的信息输出）人的信息输出）影响人传递信息能力的主要因素）影响人传递信息能力的主要因素信号方面的因素信号方面的因素人的主体因素人的主体因素环境因素环境因素11/21/202222安全第一，预防为主，综合治理第三节人机环境系统第三节人机环境系统p一、一、人机环境系统的整体设计人机环境系统的整体设计u（一）人机系统的类型：（一）人机系统
16、的类型：.闭环和开环人机系统：闭环和开环人机系统：闭环人机系统：就是反馈控制人机系统，它有一闭环人机系统：就是反馈控制人机系统，它有一个封闭的回路结构；个封闭的回路结构；11/21/202223安全第一，预防为主，综合治理第三节人机环境系统第三节人机环境系统开环人机系统：系统的输出对控制作用没有影响。开环人机系统：系统的输出对控制作用没有影响。.手工操作与自动化系统：手工操作系统、半自手工操作与自动化系统：手工操作系统、半自动化系统、自动化系统；动化系统、自动化系统；11/21/202224安全第一，预防为主，综合治理一、人机环境系统的整体设计u（二）人机环境系统的整体设计：（二）人机环境系统
17、的整体设计：设计步骤如下：设计步骤如下：）人人机机环环境境系系统统分分析析：系系统统整整体体的的必必要要条条件件、系系统统的的外外部部环环境境、系系统统的的内内部部环环境境、系系统统组组成成、组组成成系系统统各各要要素素的的机机能能特特性性和和限限制制条条件件、人人和和机机器器的的协协调调和和有有机机结结合合关关系系、要要素素的的决决定定和和选选择择评评价方法；价方法；2）人人机机环环境境系系统统的的设设计计程程序序：人人机机环环境境系系统统的的预预备备设设计计、人人机机界界面面的的设设计计、作作业业辅辅助助设设计计和和系系统统的综合与评价。的综合与评价。11/21/202225安全第一，预防
18、为主，综合治理第三节人机环境系统第三节人机环境系统p二、二、人机环境系统中的人机关系人机环境系统中的人机关系u（一）人机功能特征的比较（一）人机功能特征的比较u（二）显示装置的设计（二）显示装置的设计u（三）操纵装置的设计（三）操纵装置的设计11/21/202226安全第一，预防为主，综合治理第三节人机环境系统第三节人机环境系统在人机系统设计中，首先要按照科学的观点分析人和在人机系统设计中，首先要按照科学的观点分析人和机器各自所具有的不同特点，以便研究人与机器的功机器各自所具有的不同特点，以便研究人与机器的功能分配，从而扬长避短，各尽所长，充分发挥人与机能分配，从而扬长避短，各尽所长，充分发挥
19、人与机器的各自优点；从设计开始就尽量防止产生人的不安器的各自优点；从设计开始就尽量防止产生人的不安全行动和机器的不安全状态，做到安全生产。全行动和机器的不安全状态，做到安全生产。人和机各有自己的能力和长处，归纳起来各表现在四人和机各有自己的能力和长处，归纳起来各表现在四个方面：个方面：人的功能的限度是准确性、体力、速度和知觉能力；人的功能的限度是准确性、体力、速度和知觉能力；机器功能的限度是性能维持能力、正常动作、判断能机器功能的限度是性能维持能力、正常动作、判断能力、造价及运营费用。力、造价及运营费用。11/21/202227安全第一，预防为主，综合治理人与机的优缺点比较项项目目机机器器人人
20、速速度度占优势占优势时间延时为时间延时为1s逻辑逻辑推理推理擅擅长长于于演演绎绎而而不不易易改改变变其其演演绎绎程程序序擅长于归纳，容易改变其推理程序擅长于归纳，容易改变其推理程序计计算算快且精确，但不善于修正误差快且精确，但不善于修正误差慢且易产生误差，但善于修正误差慢且易产生误差，但善于修正误差可可靠靠性性按按照照恰恰当当设设计计制制造造的的机机器器，在在完完成成规规定定的的作作业业中中可可靠靠性性很很高高，而而且且保保持持恒恒定定，不不能能处处理理意意外外的的事事态。在超负荷条件下可靠性突降态。在超负荷条件下可靠性突降人人脑脑可可靠靠性性远远超超过过机机械械，但但极极度度疲疲劳劳与与紧紧
21、急急事事态态下下很很可可能能变变成成极极不不可可靠靠，人人的的技技术术水水平平、经经验验以以及及生生理理和和心心里里状状况况对对可靠性很有影响，可处理意外紧急事态可靠性很有影响，可处理意外紧急事态连连续续性性能能长长期期连连续续工工作作，适适应应单单调调专专业业，需要适当维护需要适当维护容容易易疲疲劳劳，不不能能长长时时间间连连续续工工作作，且且受受性性别别、年年龄龄和和健健康康状状态态等等影影响响，不不适适应应单调作业单调作业灵灵活活性性如如果果是是专专用用机机械械，不不经经调调整整则则不不能改作其它用途能改作其它用途通通过过教教育育训训练练，可可具具有有多多方方面面的的适适应应能能力力11
22、/21/202228安全第一，预防为主，综合治理人与机的优缺点比较（续）项项目目机机器器人人输输入入灵敏度灵敏度具具有有某某些些超超人人的的感感觉觉，如如有有感觉电离辐射的能力感觉电离辐射的能力在在较较宽宽的的能能量量范范围围内内承承受受刺刺激激因因素素，支支配配感感受受器器适适应应刺刺激激因因素素的的变变化化，如如眼眼睛睛能能感感受受各各种种位位置置、运运动动和和颜颜色色，善善于于鉴鉴别别图图象象，能能够够从从高高噪噪声声中中分分辨辨信信号号，易易受受（超超过过规规定定限限度度的的）热热、冷、噪声和振动的影响冷、噪声和振动的影响智智力力无无（智能机例外）（智能机例外）能能应应付付意意外外事事
23、件件和和不不可可能能预预测测事事件件，并能采取预防措施并能采取预防措施操作处操作处理能力理能力操操纵纵力力、速速度度精精密密度度、操操作作量量、操操作作范范围围等等均均优优于于人人的的能能力力。在在处处理理液液体体、气气体体、粉粉体体方方面面比比人人强强，但但对对柔柔软软物体的处理能力比人差物体的处理能力比人差可可进进行行各各种种控控制制，手手具具有有非非常常大大的的自自由由度度，能能极极巧巧妙妙地地进进行行各各种种操操作作。从从视视觉觉、听听觉觉、变变位位和和重重量量感感觉觉上上得得到到的信息可以完全反馈给控制器的信息可以完全反馈给控制器11/21/202229安全第一，预防为主，综合治理人
24、与机的优缺点比较项项目目机机器器人人功率功率输出输出恒定恒定不论大的，固定不论大的，固定的或标准的的或标准的1471KW的的功功率率输输出出只只能能维维持持10s，367.75KW的的功功率率输输出出可可维维持持几几分分钟钟，150KW以以下下的的功功率率输输出出能能持续一天持续一天综合综合能力能力多种途径多种途径单一手段单一手段记记忆忆最最适适用用于于文文字字的的再再现现和和长长期存储期存储可可存存储储大大量量信信息息，并并进进行行多多种种途途径径的的存存取取，擅擅长长于于对对原原则则和和策策略略的记忆的记忆11/21/202230安全第一，预防为主，综合治理人机的功能分配 1、人机功能分配
25、的含义、人机功能分配的含义对人和机的特性进行权衡分析，将系统的不同功能恰对人和机的特性进行权衡分析，将系统的不同功能恰当地分配给人或机，称为人机的功能分配。当地分配给人或机，称为人机的功能分配。人与机器的结合形式，依复杂程度不同可分为：劳动人与机器的结合形式，依复杂程度不同可分为：劳动者者-工具；操作者工具；操作者-机器；监控者机器；监控者-自动化机器；监督者自动化机器；监督者-智能机器等几种。智能机器等几种。机器的自动化与智能化使操纵复杂程度提高因而对操机器的自动化与智能化使操纵复杂程度提高因而对操纵者提出了严格要求。同时操纵者的功能限制也对机纵者提出了严格要求。同时操纵者的功能限制也对机器
26、设计提出特殊要求。器设计提出特殊要求。11/21/202231安全第一，预防为主，综合治理人机结合的原则改变了传统的只考虑机器设计人机结合的原则改变了传统的只考虑机器设计的思想，提出了同时考虑人与机器两方面因素，的思想，提出了同时考虑人与机器两方面因素，即在机器设计的同时把人看成是有知觉有技术即在机器设计的同时把人看成是有知觉有技术的控制机、能量转换机、信息处理机。的控制机、能量转换机、信息处理机。凡需要由感官指导的间歇操作，要留出足够间凡需要由感官指导的间歇操作，要留出足够间歇时间；机器设计中，要使操纵要求低于人的歇时间；机器设计中，要使操纵要求低于人的反应速度，这便是获得最佳效果的设计思想
27、。反应速度，这便是获得最佳效果的设计思想。11/21/202232安全第一，预防为主，综合治理2、人机功能分配的一般原则、人机功能分配的一般原则人能完成并能胜过机器的工作人能完成并能胜过机器的工作：发觉微量的光和声，：发觉微量的光和声，接受和组织声、光的型式，随机应变和应变程度，长接受和组织声、光的型式，随机应变和应变程度，长时间大量储存信息并能回忆有关的情节，进行归纳推时间大量储存信息并能回忆有关的情节，进行归纳推理和判断并形成概念和创造方法等。理和判断并形成概念和创造方法等。目前机器能完成并胜过人的工作目前机器能完成并胜过人的工作：对控制信号迅速作：对控制信号迅速作出反应，平稳而准确地产生
28、出反应，平稳而准确地产生“巨大力量巨大力量”，做重复的，做重复的和规律性的工作，短暂地储存信息然后废除这些信息，和规律性的工作，短暂地储存信息然后废除这些信息，快速运算，同一时间执行多种不同的功能。快速运算，同一时间执行多种不同的功能。11/21/202233安全第一，预防为主，综合治理采用人、机时有利点采用人、机时有利点采用机器时的有利点采用机器时的有利点采用人时的有利点采用人时的有利点1、重重复复性性的的操操作作、计计算算，大大量量的的情情报报资资料存储料存储1、由于各种干扰，需要判断信息时、由于各种干扰，需要判断信息时2、迅速施加大的物理力时、迅速施加大的物理力时2、在在图图形形变变化化
29、情情况况下下，要要求求判判断断图图形时形时3、大量的数据处理、大量的数据处理3、要求判断各种各样的输入时、要求判断各种各样的输入时4、根根据据某某一一特特定定范范围围，多多次次重重复复作作出出判判断断4、对对发发生生频频率率非非常常低低时时的的事事态态需需要要进行判断时进行判断时5、由由于于环环境境约约束束，对对人人有有危危险险或或操操作作容容易犯错误时易犯错误时5、解决问题需要归纳、判断时、解决问题需要归纳、判断时6、当当调调节节、操操作作速速度度非非常常重重要要，具具有有决决定意义时定意义时6、预测不测事件的发生时、预测不测事件的发生时7、控制力的施加要求非常严格时、控制力的施加要求非常严
30、格时8、必须长时间地施加控制力时、必须长时间地施加控制力时11/21/202234安全第一，预防为主，综合治理人机功能分配的一般原则人机功能分配的一般原则笨重的、快速的、精细的、规律性的、单调的、高阶运笨重的、快速的、精细的、规律性的、单调的、高阶运算的、支付大功率的、操作复杂的、环境条件恶劣的作算的、支付大功率的、操作复杂的、环境条件恶劣的作业以及需要检测人不能识别的物理信号的作业，分配给业以及需要检测人不能识别的物理信号的作业，分配给机器承担机器承担 指令和程序的安排，图形的辨认或多种信息输入时，机指令和程序的安排，图形的辨认或多种信息输入时，机器系统的监控、维修、设计、创造、故障处理及应
31、付突器系统的监控、维修、设计、创造、故障处理及应付突然事件等工作，由人承担然事件等工作，由人承担 11/21/202235安全第一，预防为主，综合治理3、人机功能匹配对人机系统的影响、人机功能匹配对人机系统的影响过去，由于不明人与机的匹配关系特性，使机的设计与过去，由于不明人与机的匹配关系特性，使机的设计与人的功能不适应而造成的失误很多，如作战飞机的高度人的功能不适应而造成的失误很多，如作战飞机的高度计等仪表的设计与人的视觉不适应是造成飞机失事的主计等仪表的设计与人的视觉不适应是造成飞机失事的主要原因要原因.在工作负荷过高的情况下，人往往出现应激反应（即生在工作负荷过高的情况下，人往往出现应激
32、反应（即生理紧张），导致重大事故的发生。理紧张），导致重大事故的发生。进行合理的人机功能分配，也就是使人机结合面布置得进行合理的人机功能分配，也就是使人机结合面布置得恰当，从安全人机工程学的观点出发，分析人机结合面恰当，从安全人机工程学的观点出发，分析人机结合面失调导致工伤事故，进而采取改进对策。失调导致工伤事故，进而采取改进对策。11/21/202236安全第一，预防为主，综合治理4、人机分工不合理的表现、人机分工不合理的表现可以由人很好执行的功能分配给机器而把设备能更有效可以由人很好执行的功能分配给机器而把设备能更有效地执行的功能分配给人地执行的功能分配给人 让人承担超过其能力所能承担的负
33、荷或速度让人承担超过其能力所能承担的负荷或速度不能根据人执行功能的特点而找出人机之间最适宜的相不能根据人执行功能的特点而找出人机之间最适宜的相互联系的途径与手段互联系的途径与手段11/21/202237安全第一，预防为主，综合治理5、人机功能分配应注意问题、人机功能分配应注意问题(1)信息由机器的显示器传递到人，选择适宜的信息通道，避免信息由机器的显示器传递到人，选择适宜的信息通道，避免信息通道过载而失误，以及显示器的设计应符合安全人机工程信息通道过载而失误，以及显示器的设计应符合安全人机工程的原则。的原则。(2)信息从人的运动器官传递给机器，应考虑人的权限能力和操信息从人的运动器官传递给机器
34、，应考虑人的权限能力和操作范围，控制器设计要安全、高效、可靠、灵敏。作范围，控制器设计要安全、高效、可靠、灵敏。(3)充分适用人和机的各自优势。充分适用人和机的各自优势。(4)使人机结合面的信息通道数和传递频率不超过人的能力，以使人机结合面的信息通道数和传递频率不超过人的能力，以及机适合大多数人的应用。及机适合大多数人的应用。(5)一定要考虑到机器发生故障的可能性，以及简单排除故障一定要考虑到机器发生故障的可能性，以及简单排除故障的方法和使用的工具。的方法和使用的工具。(6)要考虑到小概率事件的处理，有些偶发性事件如果对系统无要考虑到小概率事件的处理，有些偶发性事件如果对系统无明显影响，可以不
35、必考虑，但有的事件一旦发生就会造成功能明显影响，可以不必考虑，但有的事件一旦发生就会造成功能的破坏，对这种事件就要事先安排监督和控制方法。的破坏，对这种事件就要事先安排监督和控制方法。11/21/202238安全第一，预防为主，综合治理显示装置设计显示装置设计 一、显示器的性能要求一、显示器的性能要求1、用用简简单单明明了了的的方方式式传传达达信信息息，使使传传递递信信息息的的形形式式尽尽量量能直接表达信息的内容，以减少译码的错误。能直接表达信息的内容，以减少译码的错误。2、显显示示精精度度要要适适当当，保保证证最最少少的的认认读读时时间间，避避免免因因精精度度超过需要，反而使阅读困难和误差增
36、大。超过需要，反而使阅读困难和误差增大。3、显显示示形形式式要要符符合合操操作作者者的的习习惯惯及及操操作作能能力力极极限限，易易于于了了解解，避避免免换换算算，减减少少训训练练时时间间，减减少少受受习习惯惯干干扰扰造造成成解释不一致的差错。解释不一致的差错。4、根根据据作作业业条条件件（如如照照明明、速速度度、振振动动、操操作作者者的的位位置置、运运动动的的约约束束等等），运运用用最最有有效效的的显显示示技技术术和和显显示示方方法法，要要使使显显示示变变化化速速度度与与操操作作者者的的反反应应能能力力相相适适应应，不不要要让让显示速度超过人的反应速度。显示速度超过人的反应速度。11/21/2
37、02239安全第一，预防为主，综合治理二、显示器设计的基本原则二、显示器设计的基本原则1 1、明、明显显度高度高2 2、可可见见度高度高3 3、可、可读读性好性好4、阐阐明力明力强强5 5、简单简单明了明了6 6、确保安全、确保安全7 7、使、使视视力有缺陷者（如力有缺陷者（如视视弱、色弱者）也不会弱、色弱者）也不会误误认认。8 8、显示器的显示方式和操作者的思维过程应当和、显示器的显示方式和操作者的思维过程应当和谐一致。谐一致。11/21/202240安全第一，预防为主，综合治理三、视觉显示器的设计三、视觉显示器的设计 视觉显示方式主要有数字显示和模拟显示两视觉显示方式主要有数字显示和模拟显
38、示两类：类：数字显示中有机械式，数码管式液晶式和屏数字显示中有机械式，数码管式液晶式和屏幕式等。它直接用数码来显示有关参数和工幕式等。它直接用数码来显示有关参数和工作状态。作状态。模拟显示最常用的有刻度盘指针式和灯光显模拟显示最常用的有刻度盘指针式和灯光显示式。它是用模拟量来显示机器有关参数和示式。它是用模拟量来显示机器有关参数和状态。手表表盘就是一个典型的模拟显示。状态。手表表盘就是一个典型的模拟显示。11/21/202241安全第一，预防为主，综合治理1 1、指针式仪表的设计、指针式仪表的设计依刻度盘的形状，指针显示器可分为圆形、弧形和直线依刻度盘的形状，指针显示器可分为圆形、弧形和直线形
39、（见表形（见表516）。）。设计指针式仪表时应考虑安全人机工程学的问题设计指针式仪表时应考虑安全人机工程学的问题指针式仪表的大小与观察距离是否比例适当；指针式仪表的大小与观察距离是否比例适当；刻度盘的形状与大小是否合理；刻度盘的形状与大小是否合理；刻度盘的刻度划分、数字和字母的形状、大小以及刻刻度盘的刻度划分、数字和字母的形状、大小以及刻度盘色彩对比是否便于监控者能迅速而准确地识读；度盘色彩对比是否便于监控者能迅速而准确地识读；根据监控者所处的位置，指针式仪表是否布置在最佳根据监控者所处的位置，指针式仪表是否布置在最佳视区范围内。视区范围内。11/21/202242安全第一，预防为主，综合治理
40、表表516指针显示器的刻度盘分类指针显示器的刻度盘分类11/21/202243安全第一，预防为主，综合治理刻度盘的设计刻度盘的设计刻度盘的形状刻度盘的形状。刻度盘的形状主要取决于仪。刻度盘的形状主要取决于仪表的功能和人的视觉运动规律。以数量识读表的功能和人的视觉运动规律。以数量识读仪表为例，其指针值必须能使识读者精确、仪表为例，其指针值必须能使识读者精确、迅速地识读。迅速地识读。实验研究表明，不同形式刻度盘的误读率亦实验研究表明，不同形式刻度盘的误读率亦不同（表不同（表51717）11/21/202244安全第一，预防为主，综合治理误读率比较误读率比较:开窗型，由于指针不动，刻度数字动，窗中的
41、数字易读，其开窗型，由于指针不动，刻度数字动，窗中的数字易读，其误读率最小。与此相反，圆型，半圆型等，由于需在仪表中寻找和确认指误读率最小。与此相反，圆型，半圆型等，由于需在仪表中寻找和确认指针的位置，所以在较短的提示时间内比开窗型的误读率高，但因可以用指针的位置，所以在较短的提示时间内比开窗型的误读率高，但因可以用指针的倾角来推测显示量，因此高于水平型和竖直型显示。水平型和竖直由针的倾角来推测显示量，因此高于水平型和竖直型显示。水平型和竖直由于寻找指针位置最费时间，在提示时间短的情况下，误读率最高，但与竖于寻找指针位置最费时间，在提示时间短的情况下，误读率最高，但与竖直型相比，水平型的误读率
42、偏低，这是因为眼球的运动快的缘故。直型相比，水平型的误读率偏低，这是因为眼球的运动快的缘故。11/21/202245安全第一，预防为主，综合治理表表5 517 517 5种显示器读数准确度的比较种显示器读数准确度的比较（圆型仪表为（圆型仪表为100）显示器类型显示器类型最大可见度盘尺寸最大可见度盘尺寸（mmmm）读数错误率读数错误率（%）开窗式开窗式圆形圆形半圆形半圆形水平直线形水平直线形竖直直线形竖直直线形42.342.354.054.0110110180180180180454510010015315325225232532511/21/202246安全第一，预防为主，综合治理刻刻度度盘盘
43、的的大大小小。刻刻度度盘盘的的大大小小取取决决于于盘盘上上标标记的数量和观察距离。记的数量和观察距离。以以圆圆形形刻刻度度为为例例，当当盘盘上上标标记记数数量量多多时时，为为了了提提高高清清晰晰度度，须须相相应应增增大大刻刻度度盘盘。但但是是，这这必必将将增增加加眼眼睛睛的的扫扫描描路路线线和和仪仪表表占占用用面面积积。而缩小刻度盘又会使标记密集不清晰。而缩小刻度盘又会使标记密集不清晰。刻刻度度盘盘的的最最佳佳直直径径与与监监控控者者的的视视角角有有关关。实实验验证证明明，最最佳佳视视角角为为2.52.555。因因此此，由由最最佳佳直直径径和和最最佳佳视视角角便便可可确确定定最最佳佳视视距距，
44、或或已已知知视视距距和和最最佳佳视视角角便便可可推推算算出出仪仪表表刻刻度度盘盘的的最佳直径。最佳直径。11/21/202247安全第一，预防为主，综合治理怀怀特特（W WJ JWhiteWhite）等等人人对对圆圆形形刻刻度度盘盘最最优优直直径径作作过过实实验验，将将仪仪表表安安装装在在仪仪表表盘盘上上，然然后后测测试试反反应应速速度度和和误误读读率率。结结果果表表明明，圆圆形形刻刻度度盘盘的的最最优优直直径径是是44mm44mm。关关于于圆圆形形刻刻度度盘盘的的直直径径、观观察察距距离离和和标标记记数数量量的的推推荐值请参见表荐值请参见表5 51818。11/21/202248安全第一，预
45、防为主，综合治理表表518认读速度和准确度与直径大小的关系认读速度和准确度与直径大小的关系（视距（视距750mm）刻度盘直径刻度盘直径mm观察时间观察时间s平均反应时间平均反应时间s读错率读错率%250.820.766440.720.724700.755.731211/21/202249安全第一，预防为主，综合治理表表51 18观察距离和标记数量与刻度盘直径的关系观察距离和标记数量与刻度盘直径的关系刻度标记的数量刻度标记的数量刻度盘的最小允许直径刻度盘的最小允许直径观察距离观察距离500mm时时观察距离观察距离900mm时时3825.425.45025.432.57025.445.510036
46、.464.315054.498.020072.8129.6300109.0196.011/21/202250安全第一，预防为主，综合治理（2）刻度线设计）刻度线设计 刻刻度度的的大大小小 刻刻度度盘盘上上最最小小刻刻度度线线间间的的距距离离称称为为刻刻度度。刻刻度度的的大大小小可可根根据据人人眼眼的的最最小小分分辨辨能能力力和和刻刻度度盘盘的的材材料料性性质质及及视视距距而而确确定定。人人眼眼直直接接读读识识刻刻度度时时，刻刻度度的的最最小小尺尺寸寸不不应应小小于于0.60.61mm1mm。当当刻刻度度小小于于1mm1mm时时，误误读读率率急急剧剧增增加加。因因此此，刻刻度度的的最最小小尺尺寸
47、寸一一般般在在1 12.5Omm2.5Omm之之间间选选取取,必必要要时时也也可可采采用用4 48mm8mm。采采用用放放大大镜镜读读数数时时，刻刻度度的的大大小小一一般般取取1 1X mmX mm（X X为放大镜放大倍数）。为放大镜放大倍数）。刻刻度度线线的的最最小小值值还还受受所所用用材材料料的的限限制制，钢钢和和铝铝的的最最小刻度为小刻度为1mm；黄铜和锌白銅为；黄铜和锌白銅为0.5mm11/21/202251安全第一，预防为主，综合治理 刻刻度度的的类类型型 常常见见的的刻刻度度类类型型有有单单刻刻度度线线、双双刻刻度度线线和和递递增增式式刻刻度度线线（见见图图5 51313）。递递增
48、式刻度线的形象特征可以减少识读误差。增式刻度线的形象特征可以减少识读误差。刻刻度度线线的的宽宽度度即即刻刻度度线线的的粗粗细细刻刻度度线线的的宽宽度度取取决决于于刻刻度度的的大大小小，当当刻刻度度线线宽宽度度为为刻刻度度的的10左左右右时时，读读数数的的误误差差最最小小。因因此此，刻刻度度线线宽宽度度一一般般取取刻刻度度的的515，普普通通刻刻度度线线通通常常取取0.10.02mm；远远距距离离观观察察时时，可可取取0.60.8mm，精精度度高高的的测测量量刻刻度度线线取取0.00150.1mm。11/21/202252安全第一，预防为主，综合治理图图513刻度线刻度线11/21/202253
49、安全第一，预防为主，综合治理 刻刻度度线线长长度度 刻刻度度线线长长度度选选择择合合适适与与否否，对对识识读读准准确确性性影影响响很很大大。刻刻度度线线长长度度受受照照明明条条件件和和视视距距的的限限制制，见见表表5-195-19。当当视视距距为为L L时时，刻刻度度线线最最小长度为：小长度为：长刻度线长度长刻度线长度L L90 90 中刻度线长度中刻度线长度L L125125短刻度线长度短刻度线长度L L200200刻度线间距刻度线间距L L600600刻刻度度线线长长度度还还受受刻刻度度大大小小的的影影响响，不不同同刻刻度度范范围围的刻度线长度按表的刻度线长度按表5 52020选取。选取。
50、11/21/202254安全第一，预防为主，综合治理表5-19刻度线的长度观察距离观察距离m长度长度mm长刻度线长刻度线中刻度线中刻度线短刻度线短刻度线0.5以内以内5.54.12.30.50.910.07.14.30.91.820.014.08.61.83.640.028.017.03.66.067.048.029.011/21/202255安全第一，预防为主，综合治理表表520刻度线长度选择表刻度线长度选择表（）（）刻度大小刻度大小长度长度刻度线刻度线0.150.30.30.50.50.80.81.21.22233558L1（短）（短）1.01.21.51.82.02.53.04.0L2（