（安全技术及工程专业论文）机车单司机作业劳动制度研究.pdf

西堕壅望查兰堡里壅竺兰堡堡窒 篁! ! 蔓 _ _ _ h - 一一一。 a b s tr a c t o na p r i l1 8 ，2 0 0 4 ，m i n is t r yo fr a i l w a y sr e a l i z e d t h ef i f t h s d e e d - a c c e l e r a t i o no nourc o u n t r y sr a i l w a ya n di n t r o d u c e dt h e s y s t e mo fs i n g l ed r i v e ro p e r a t i n gl o c o m o t i v eo n t h em a i nt r u n k w h i l eo f 【e r a t i o ns a f e t yi st h er a i l w a y se t e r n a ls u b j e c t ，t h e b e h a v i o ro ft h ed r i v e r isa n i m p o r t a n tg u a r a n i e e t ol t e s t a b l is h i n gas c ie n t i f icw o r k i n gs y s t e mu n d e rt h es y s t e mo f s i n g l ed r i v e ro p e r a t i n gl o c o m o t i v et oe n s u r et h eo p e r a t i o ns a f e t y a f t e rt h er e f o r mo f1 0 c o m o t i v ea f f a i rb e c o m e sa ni m p o r t a n ta n d e m e r g e n tis s n e t h ed i s s e r t a t i o nisb a s e do nm ys u r v e ya n dr e s e a r c hont h e l o e o m o t i v e ，t e s to ft h ed r i v e r 7 sm e n t a l i t ya n dp s y c h o l o g ya n d i n v e s t i g a t i o i l o ft h ed r i v e rb yq u e s t i o n n a i r e w i t ha n a i mt o e s t a b l is har e a s o n a b l ed r i v e r s e l e c t i n g s t a n d a r da n dw o r k i n g s y s t e t oe nsuret h eo p e r a t i o ns a f e t y ，t h i sd i s s e r t a t i o ns t u d i e s t h er e l i a b i l i t yo fm a n - m a c h i n es y s t e m i nl o c o m o t i v ec a b i t i n c l u d e s ： 1 t h ed is s e r t a t i o nin t r o d u c e s t h em a i n p u r p o s e a n d s i g n i f i c a n c eo ft h er e s e a r c hont h es y s t e mo fs i n g l e d r i v e r o p e r a t i n gl o c o m o t i v e ，a n do u t l i n e st h eb a c k g r o u n da n ds t a t u sq u o o fd o m e s t i ca n di n t e r n a t i o n a lr e s e a r c ho ni t 2 t h ed is s e r t a t i o na n a l y z e st h ed r i v i n gw o r k sd e m a n d o n d r i v e r sm e n t a l i t ya n dp s y c h o l o g ya n dt e s t ssomed r i v e r s m e n t a l q u a l i t ya n dp s y c h o l o g i c a lq u a l i t y o nt h a t ，i tp u t f o r w a r dt h e s t a n d a r do nd r iversm e n t a lq u a l i t ya n dp s y c h o l o g i e a lq u a l i t y u n d e rt h es y s t e mo fs i n g led r i v e ro p e r a t i n gl o c o m o t i v e 3 b a s e do nt h ea n a l y s i so ft h ed r i v e r sm e n t a l a n d p s y c h o l o g ic a lb u r d e na n dt h er e s e a r c ho nd r i v e r sm a i nb e h a v i o r s 西南交通大学硕士研究生学位论文 第| ii 页 a n df o c u s e so fa t t e n t i o nw h i l ed r i v i n g ，t h i sd i s s e r l a t i o n d iscussest h es i g n i f i c a n e ea n dm a i np r i n c i p leo fc r e a t i n ga f a y o r a b l ee n v i r o n m e n ti na1 0 c o m o t i v ec a b 4 t h ed is s e r t a t i o ni n t r o d u c e st h ed e v e l o p m e n to f1 0 c o m o t i v e a f f a i r si nourc o u n t r y ，a n dp u i sf o r w a r dt h es t a n d a r do fl o n g 1 0 c o m o t i v er o u t i n g a n di t a ls oa n a ly z e st h er e l i a b i l i t yo ft h e m a n m a c h i m es y s t e mf r o mt h el o c o m o t i v ee q u i p m e n ta n dd r i v e ra n d p u t sf o r w a r dt h es u g g e s t io no nt h ew o r k i n gs y s t e mu n d e rt h es y s t e m o fs i n 9 1 ed r jv e to p e r a t i n g1 0 c o m o t i v eo nt h e1 0 n gl o c o m o t i v e r o u t i n g 5 t h ed is s e r t a t i o np o i n t so u tt h ed e f i c i e n c yo ft h isr e s e a r c h a n dp u t sf o r w a r dt h enewt r a i no ft h o u g h t sa n dm e t h o df o rf u r t h e r r e s e a r c h k e y w o r d s ：s y s t e mo fs i n g l e r o u t i n g ：w o r m n g d r i v e ro p e r a t i n g ：l o n g1 0 c o m o t i v e s y s t e m ：r e l i a b i l i t y ：f a t i g u e 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 第1 章概述 1 1 研究的目的及意义 1 1 1 机车单司机作业对司机提出了更高的要求 2 0 0 4 年4 月1 8 日，我国铁路进行了第五次大提速，大大提高了 列车运行速度。并在主要干线上大力推行机车单司机作业，这在我国铁 路发展史上是一个里程碑式的改革，必将极大地推动我国铁路事业的发 展。相对于传统主副司机驾驶而言，机车单司机作业有很多优点( 如节 省人力，减员增效，增加机车运用效率，增强司机责任感等) ，但是，由 此产生的行车安全问题也不容忽视，对机车单司机作业可靠性进行深入 研究，保障行车安全，是我们目前面临的重要课题。 主副司机驾驶作业，两个司机可以互相依靠，在其中一个人可能出 现人为失误时，另外的司机则可以及时指正，这样可以有效地减少人为 失误，保障行车安全。现在单司机作业则无人来纠正司机的人为失误， 所以对司机的整体素质要求就更高，避免出现人为失误，这也是保证行 车安全的重要措施。 1 1 2 制定合理的作业标准的必要性和迫切性 随着机车的行驶速度不断提高，行车安全问题日益突出，其中核心 的环节就是机车司机的安全驾驶问题。而其中司机驾驶劳动制度对安全 的影响不容忽视，我国在这方面的研究还不深入。 司机在途中驾驶时主要是控制机车速度，观察前方路线，保持与地 面联系。由于是单司机，所有这些都是一人操作。在线路情况良好，机 车质量提高的情况下，由于行驶速度大大提高，司机必须时刻关注各种 信息，导致精神高度紧张，时间一长就很容易疲劳。尤其是长交路行车， 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 停站少时更是如此。 现在国内的机车最高行驶速度已达到17 0 k m h ，设各比较先进，需 要司机操纵的按钮越来越少，司机的主要任务就是控制速度调节，观察 前方视野和电子屏幕，眼睛极易疲劳。驾驶时间较短还能坚持，但持续 时间很长就会出现明显的疲劳症状，例如注意力下降，视线不清。 机车单司机作业有很多优点，但在实行过程中，还有很多问题需要 研究解决。如有些机车交路过长，司机整体素质较低，管理制度还不完 善等，这些都限制了单司机驾驶优越性的发挥。总之现在的单司机驾驶 制度还很不完善，很多方面需要改进。我们需要建立科学的司机劳动驾 驶轮换制度，减少司机辅助劳动时间，保证司机休息时间，使其保持精 神充沛，能够专心从事驾驶工作，从而确保行车安全。 1 2 机车乘务方式的发展和现状 1 2 1 国内的发展情况 我国现有1 6 0 0 0 台运用机车，其中9 0 是国产，机车研制和开发技 术也越来越先进。 机车长交路已经取得突破：从调整机务生产力布局、适应客货营销 发展的战略出发，在京哈、京沪、京广、京九、陇海、浙赣六大干线全 面推行了长交路轮换制。其中北京一杭州直达特侠机车交路突破 1 6 0 0 k m ；六大干线客运机车交路平均长度由4 9 8k m 调整为9 0 5k m 为延 长了4 0 7k m ；直通货运机车交路平均长度由2 8 2k m 调整为5 1 9k m ，延 长了2 3 7k m 。另外，在滨洲、滨绥、拉滨、平齐、沈吉、京包、包兰、 焦柳、湘桂、鹰厦、外福、成渝、北疆等线路，也按照客运机车交路5 0 0 、8 0 0 k m 、货运机车交路4 0 0 。6 0 0k m 的要求，进一步优化了机车交路布局。机 车长交路的全面推行，对创新列车品牌、优化车流调整、优化列检布局 等起到了积极的推动作用。 在这些交路运行的乘务方式上，有很多己经在实行单司机作业制度。 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 而我国第一列单司机机车运行试点，则是2 0 0 3 年1 0 月1 4 目牵引杭州一 上海的k8 2 2 次。 机务生产及劳动组织管理模式的创新，有力地拉动了运输生产力布 局调整、安全保障、调度指挥、劳动配置等方面的创新，同时也推动了 生产的发展。第五次大提速，全路共计撤并机务段、供电段和水电段2 7 个：机务行车安全和全路行车安全一样，继续保持稳定：提速直达特快 客车正点率达到9 5 6 ；其它客车正点率达到9 9 5 ；机车运用效率大幅 度提高。全路每天节约使用机车乘务员近3 0 0 0 人，采用单司机值乘的劳 动生产率提高4 0 5 0 ；2 0 0 4 年l 一5 月份，全路日均运用机车1 2 6 5 4 1 台，比上年同期增长4 5 ：机车总走行公里达到9 9 9 亿公里，比上年 同期增长5 4 ；货运机车日产量达到1 0 8 4 万吨公里，比上年同期提高 3 2 万吨公里；货运机车日车公里达到4 5 6 公里，比上年同期提高4 公 里；列车平均重量达2 8 9 8 吨，比上年同期提高8 4 吨。 1 2 2 国外的最新进展 由于机车单司机作业在我国尚属首次涉及，在自己积极准备数据和 研究的同时，我们必须参考和吸收国际的先进经验，为我们所用。由于 是新兴事物，国际上铁路实行单司机作业的国家也不多，相关研究也只 是刚刚开始。以下是几个铁路发达国家的基本情况。 臼本：新干线单司机作业一连续作业时间3 小时 英国：南安普顿一伦敦铁路单司机作业一连续作业时间3 小时 德国： 高速铁路单司机作业一连续作业时间3 小时 国外机车速度普遍很快，运距较短，连续作业时间短，基本不存司机 在途中轮换的问题。而我国地域广阔，运距较长，速度较低，连续作业 时间长，所以长交路驾驶轮换制度是我们研究的重要内容。 1 3 论文研究的主要内容 随着铁路事业的快速发展，机车单司机作业已成为大势所趋。我国 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 实行机车单司机作业不仅仅是机车乘务制度的改革，而且将带动铁路系 列改革。铁路行车安全是永恒的主题，驾驶疲劳是影响机车司机安全作 业的首要因素，针对我国即将实行长运距机车单司机作业这一新机车乘 务模式，需要研究长运距不同作业方案下机车司机疲劳特性，制定安全 作业标准。 本文从机车设备可靠性和司机可靠性两方面进行了深入分析，提出 合理安排单司机劳动制度是提高机车单司机可靠性的重要途径。主要研 究了如下问题：什么样的身体心理素质可以长期从事单司机作业：单司 机作业时间轮换制度如何确立。 作者从2 0 0 3 年1 1 月开始，对机车单司机作业情况进行了长期的跟 踪调查。并基于对提速干线的实际调查数据，运用人机工程学原理对机 车司机在驾驶时的实际情况进行系统科学的分析，着重探讨了机车驾驶 室的布置和外部环境对机车司机心理、生理产生的影响，测试并分析机 车司机的疲劳周期，试图确定从事单司机作业人员的生理和心理素质标 准；通过分析机车周转制、乘务制度和司机换班制度的特点和关系，结 合对长交路机车驾驶室人机系统的可靠性研究，建立机车单司机作业， 特别是长交路条件下的劳动轮换制度标准。 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 第2 章机车乘务员生理和心理素质的测评 2 1 机车乘务员的心理和生理素质的测试 2 1 1 心理和生理素质对驾驶工作的重要性 铁路是一个庞大机体，运输安全是铁路各部门工作的综合反映，同 时受到社会经济和自然环境等诸多因素的影响，其中任何一个环节的失 误都可能对行车安全产生严重后果。发生行车事故，会给人民生命财产 造成巨大损失，还会对社会造成不良影响。发生行车事故的原因是错综 复杂的，但主要原因是由人的因素( 指挥人员、操作人员和社会群体) 引起的。国内外重大行车事故分析都表明：人的因素，特别是铁路司机 所起的作用越来越突出。对人的因素进一步分析发现，铁路司机的生理 和一b 理素质是引起、行车事故的决定因素。为保证行车安全，铁路司机必 须具备良好的生理和心理素质，司机的责任心、劳动纪律、技术业务素 质及先天体质都和生理、心理素质密切相关。 日本在进行铁路行车安全综合治理时，将人的因素列在首位，取得 了显著成效，列车事故率由1 9 5 5 年百万列车公里0 3 7 件事故减到1 9 8 5 年的o ：0 5 件。日本铁道劳动科学研究室，经过大量生理和心理科学试验 及研究，制定出选拔铁路司机的生理和心理的j r 行车适宜性检查标准， 通过采用职业适宜性检查，淘汰一些生理和心理素质不合格者，使司机 的整体素质有很大的提高，行车事故率下降了4 5 。 在我国有关铁路司机的生理和心理素质的研究是一个新领域，虽起 步较晚，目前已认识到这项研究对确保铁路行车安全所具有的理论和实 用价值。 西南交通大学硕士研究生学位论文 第6 页 2 1 2 机车乘务员应具备的生理和心理素质 研究铁路司机生理和心理素质必须以机车乘务人员职业特性为基 础，作为机车乘务人员应具有良好的视觉功能、视觉对光的适应能力以 及对各种信号的敏感性和辨别力，在行车过程中才能认真观察、准确地 辨认信号，发现异常情况立即做出反应；此外，还要求铁路司机应具备 一定的记忆力，因为所有的操作程序、作业规范和必备的业务知识都需 熟记；机车乘务员要有良好的注意力及对环境反应的敏感能力，既在行 车中注意驾驶操作，又要观察周围的情况：既能有目的地集中，有善于 转移，反应敏捷。同时，铁路司机应具备良好的心理质量，即在紧急、 危险关头，能够沉着冷静、控制自己、不丧失工作能力、应变能力强、 有很强的事业心和责任感等。 综合以上论述可知，合格机车乘务人员应具备的职业生理和心理素 质归纳如下： 1 认知能力： 智力中等，视觉功能好，注意力转移和分配好，反应快，动作协 调、准确。 2 身体健康： 身体无病，心理健康，社会适应能力良好。 3 人格特点： 责任心强，情绪稳定，紧急状态下处事能力较强，不怕单调工作， 在长期疲劳状态下适应能力较强。 2 1 3 生理和心理素质测试的必要性 机车乘务人员的生理和心理素质的研究是人的因素研究的重要内 容，是从人的生理、心理素质角度，考察和选拔一批适合从事机车乘务 职业的铁路司机工作的一种科学方法，从而提高机车乘务人员的整体素 质和行车安全的可靠性。 为此，我们对北京铁路局、沈阳铁路局、郑州铁路局、上海铁路局、 西南交通大学硕士研究生学位论文 第7 页 广铁集团公司等共2 3 4 位机车司机进行了测试。 2 1 4 测试的主要内容和过程 1 单司机作业身心素质研究指标： ( 1 ) 身高( 2 ) 体重( 3 ) 动态平衡能力( 4 ) 听力( 5 ) 夜间视力( 6 ) 色觉( 7 ) 动态视野( 8 ) 动视力( 9 ) 静视力( 1 0 ) 反应能力( 1 1 ) 操纵能力( 1 2 ) 速度判断 能力( 13 ) 应急处理能力( 1 4 ) 注意能力( 15 ) 视立体觉( 】6 ) 血压( 1 7 ) 性格 ( 1 8 ) 情绪稳定性( 1 9 ) 智力综合测验( 2 0 ) 双手协调能力 ( 2 1 ) 手脚协调能力( 2 2 ) 瞬间记忆能力 2 测试实验程序 图2 1 单司机适应性可靠性实验( 图) 为了有效地测定这些生理和心理指标，特制定了此测试实验程序 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 如图2 一l 。 参加测试的司机：平均年龄3 4 6 岁，年龄最小的2 6 岁，最大的4 9 岁。平均驾龄8 2 年，驾龄最短的3 年，最长的有18 年。 2 1 5 主要测试结果统计和分析 ( 1 ) 平均身高：1 7 0 1 8 c m ( 2 ) 平均体重：7 5 5 2 k g ( 3 ) 听力： 左耳平均听力：1 0 8 0 d b 右耳平均听力：1 2 3 3 d b 综合平均昕力：1 】5 7 d b ( 4 ) 夜间视力适应性：4 8 2 s ( 5 ) 色觉正常率：9 9 6 ( 6 ) 动态视野缺损率：5 9 8 ( 7 ) 动视力：0 6 9 8 ( 8 ) 静视力：左跟平均5 2 0 右眼平均5 2 3 ( 9 ) 反应能力：5 0 3 1 i l l s ( 1 0 ) 速度判断能力：1 7 5 3 m s ( 1 1 ) 注意能力： 一般占4 3 6 ，较差占2 9 5 ，很好占2 6 9 ( 1 2 ) 视立体觉正常率：9 8 7 ( 1 3 ) 血压： 收缩压：7 8 3 1 m m h g 舒张压：1 2 7 8 1 m m h g 脉搏：8 5 9 1 ( 1 4 ) 瞬间记忆能力： 优秀占15 2 ，良好占3 1 7 ，一般占5 1 2 ，较差占1 9 职业安全态度： 一般的为5 8 人，较差的为5 7 人，较好的为9 7 人，很好的为2 2 人。 分别占总人数的2 4 7 9 、2 4 3 6 、4 1 4 5 和9 4 0 。 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 从这些测试结果来看，动态视野缺损率太高需要加强改进；舒张压 普遍偏高，这可能与驾驶环境有关，应引起重视；速度判断能力分化严 重，驾龄8 年以上的司机表现指标明显好于驾龄8 年以下的司机；反应 能力上年龄低于3 5 岁的司机明显较快：记忆力上也是年龄低于3 5 岁的 司机优势明显；年龄在3 5 岁以上的司机在安全态度上普遍认真：其它测 试指标均表现正常，差别不大。 2 2 确定合格机车乘务员的；b 理和生理素质标准 2 2 1 人体的主要生理特- 陆， 在人们认知世界的过程中，大约有8 0 一9 0 的信息是通过视觉系 统获得的，因此，视觉系统是人与外界相联系的最主要途径。 视觉特征包括：视力、视野、视觉适应和视错觉。 1 ) 视力： 是眼睛分辨细小物体的能力。视力受到照度、背景亮度和物体与对 比度的影响。视觉适应中的暗适应约需4 5 分钟以上；明适应约需卜2 分钟；听觉适应约需15 分钟。 刚刚能引起感觉的最小刺激量，称为绝对感觉阈限的下限。引起感 觉所需要的刺激量越小即绝对感觉阈限的下限值越低，绝对感受性就越 高，感觉越敏锐。 若刺激量过大，超过了正常限度，将使感觉消失而引起通觉，甚至 造成感官的损伤。刚刚使感觉消失时的最大刺激量称为绝对感觉阈限的 上限。刺激量在上、下闽限之间才能引起感觉。 人眼只对波长3 8 0 7 8 0 m m 的光波刺激产生反应，3 8 0 m m 和7 8 0 m m 即 为视觉的下、上闽限，波长在3 8 0 m m 以下和7 8 0 m m 以上的光波都不能引 起视觉。 2 ) 视野： 当头部和眼睛不动时，眼睛观察正前方所能看到的空间范围( 用角 度来衡量) ，视觉信息的感知受视野范围的限制。 西南交通大学硕士研究生学位论文第lo 页 在垂直面内，实际上人的自然视线低于标准视线，直立时低1 5 。，放 松站立时低3 0 。，放松坐姿时低4 0 。因此，视野范围在垂直面内的下界限 也应该随着放松立姿、放松坐姿而改变。有效视野范围：水平视线以上2 5 。、以下3 5 。垂直最佳视区：上、下i5 。 图2 2 即为垂直面内的视野图示： 图2 - 2 垂直面内的视野图 在水平面内，人的最大固定视野范围为1 8 0 。( 左右各9 0 。) ；扩大 的视野为1 9 0 。( 左右各9 5 。) ：有效视野范围为左右3 5 。：最佳视野为左 右各1 5 。 图2 3 为水平面内的视野图示： 西南交通大学硕士研究生学位论文第1l 页 图2 3 为水平面内的视野图 应特别指出，良好的视野状况意味着操作工作的安全可靠性，也关系 到操作者的舒适程度。 3 ) 视觉适应 人由暗处进入明处，眼睛有个适应过程，就是明适应。人由明处进 入暗处，眼睛也有个适应过程，就是暗适应。 暗适应过程的时间较长，最初5 分钟，适应的速度很快，以后逐渐 减慢。获得8 0 的暗适应约需2 5 分钟，完全适应则需1 小时。人在暗环 境中可以看到大的物体、运动物体，但不能看清细节，也不能辨别颜色。 4 ) 视错觉 当观察外界物体时，所得到的印象与实际形状的差异。 2 2 2 驾驶环境对机车乘务员生理特- 眭的要求。 在机车驾驶室仪表指示设计中， 为4 6 c m 7 1 c m ，视角为3 9 。4 1 。 视觉显示装置最多。人的正常视距 。仪表应设置在操作者正面视野内， 西南交通大学硕士研究生学位论文第l2 页 最佳视距为5 0 c m 5 5 c m ：重要仪表不得超出4 0 。视角的范围，常用仪表 必须在3 0 。视角内。仪表高度最好与眼睛相平，上下视线在l o 。4 5 。 范围内。指针刻度间距摆角不得小于1 0 。，指针的宽度为1 0 跚2 5 m m ， 并应贴近刻度盘表面，以减少误差。当有多个仪表并列时，其正常位置 变化所对应的指针方向应该相同，闪光信号不要太多，闪光频率以 0 6 7 h z 1 6 7 1 z 为宜。 在机车驾驶室仪表指示设计中，应使乘务员在观察仪表时，头部转 动角度尽量小：左右均不宜超过4 5 。，上、下均不宜超过3 0 。当转移 视线时，约9 7 时间的视觉是不真实的，所以应避免在转移视线中进行 观察。 为了准确把握线路情况，了解与乘务员在驾驶中需要通过对讲机与 外界联系，这也对其听力提出了一定的要求。人的可听声音频率范围 1 6 2 0 0 0 0 h z 。 过强的噪声会使听力下降，注意力不易集中，反应迟钝，容易疲乏， 不仅使工作速度受到影响，而且会降低工作质量。如果噪声级超过8 5 d b ， 将会危害人的神经系统、心血管系统、消化系统和内分泌系统，产生神 经衰弱和高血压等病症。 环境噪音一3 0 8 0 d b 能为多数人接受，到了1 2 0 d b 就使人感到很烦 躁，3 0 d b 以下，太安静了也会使人产生寂寞甚至恐怖的感觉，所以3 0 8 0 d b 的声环境就是环境噪音的舒适环境。 2 2 3 人对驾驶环境的舒适性要求 人机系统是在特定环境中进行工作的。环境对人机系统的工作效能 有很大影响；人机系统对环境也有具体要求。特别是作为系统主体的人， 对工作环境的要求更为苛刻。为了保持系统的高效率、可靠性和持久性， 单从不伤害人体的角度来创制环境是不够的，还必须考虑操作者工作的 舒适性。 1 人机匹配 西南交通大学硕士研究生学位论文第13 页 人机匹配是指人的特性与机器特性的适当配合。在人机系统中，人 是系统的主体，机器是人创造出来的，机器当然应该适应人的特点。如 操作空间应与人体外形测量尺寸相适应；操作机构应与人的形体和最佳 用力范围相适应，指示仪表及信号应适合人的视觉、听觉和触觉的常规 要求等。 2 光线 工作环境的光线照度与人的感官疲劳和精神疲劳密切相关。人有舒 适度感的基本照度要求是1 0 0 l x ，一般工作场合为2 0 0 l x 。照明光线应 均匀，无眩光，光色合适。对于装运设备特别要注意，司机室应有遮阳 装置，避免太阳的直接眩光，并要避免镜面、台面强反射眩光。当几面 开窗有多个阴阳时，应采用控光玻璃来减弱相反方向的入射光，手和身 体在台面上的阴影不要造成干扰，以免引起不舒适感觉，产生过早视觉 疲劳、工作效率降低和活动能力减弱等状况。 3 空间 驾驶室内空间尺度是一个整体概念，首先要满足人的生理要求( 同 时存在心理因素的影响) ，故其空间尺度则涉及到环境行为的活动范围 ( 三维空间) ，和满足行为要求的家具、设备等所占的空间大小。另外要 满足人的心理要求( 同时存在生理要求的作用，如听觉、嗅觉等) 4 温度 温度环境包括温度、湿度、风速等因素，表示方式主要是有效温度 ( e t ) 、操作温度( o t ) 、四小时汗率指数( p s r ) 和湿黑干球温度( w g b t ) 等。人体主观感受的舒适温度与人体主观条件( 运动量、穿衣多少、耐热 能力等) 有关。客观标准的舒适温度是生理学和医学上认为于人体最适宜 的温度：工作时为1 9 2 1 。休息时为2 5 2 9 。标准温度为 2 1 3 。在“工作温度”下，操作者可以安全、健康、有效地工作，故 又称为“允许温度”。生产率与温度和湿度变化的关系为：当温度为 2 0 c 、湿度为5 0 时，生产率为1 0 0 ；当湿度不变，温度升高至2 5 时， 生产率下降至8 0 ；当温度升高至4 0 、湿度为8 0 时，生产率下降至 西南交通大学硕士研究生学位论文 第l4 页 6 5 。 4 失误防范 由于作为人机系统主体的人有易出错误的特性，除通过训练提高其 可靠性外，在操作机构和指示仪表设计中还需采取安全措施，以防偶然 错失而造成严重后果。预防方法很多，常用的有顺序自锁、锁定、阻尼、 槽卡、定向、定位等物理方法。 2 2 4 单司机作业所需的生理和心理素质 机车乘务员肩负着广大人民群众的生命与财产安全的重任，其从业 人员的选拔更是不可忽视。由于现在从事驾驶工作的司机基本都是从铁 路技校毕业，专业技能应该不成问题，而重要的是他要能够适应司机这 份工作的特点，具备合格的身体条件和心理素质。 生理标准是指人的身体素质和各项生理指标。心理标准则是指人的 心理品质和精神心理状态。 1 气质 心理品质可用气质来描述：气质主要由生物遗传因素决定的、并具 有相当稳定的心理活动的动力特征。气质使每个人的整个心理活动过程， 都带有个人独特的色彩。可分为以下类型： 胆汁质：神经活动强而不平衡型； 多血质：神经活动强、平衡而灵活型； 粘液质：神经活动强、平稳而不灵活型； 抑郁质：神经活动弱 气质类型并无优劣之分，但每种气质类型都有自己的影响优势，而 不同的职业又要求每个人具有不同的心理品质。因此，在选择从事单司 机作业的人员时，要考虑人的气质，尽可能地使用气质与单司机工作楣 适应的人，以便扬长补短，有利于提高工作效率。 由于机车乘务员在驾驶过程中精神需要高度集中，相应的神经系统 活动也要加强；他们又必须具备定的平衡感来保持心理稳定，才不容 易冲动；在出现意外事故时，又要求能够随机应变，反应迅速灵活。所 以扭：奎蟊釜茧应该星量选搔氢匮兹芰血匿娄型的厶。 西南交通大学硕士研究生学位论文第l5 页 2 身体条件 司机最要紧的是对速度的掌控和机车性能的熟悉，对突然事件的反 应速度和应对能力。这一切的前提就是要有一个健康的身体，可能是在 长期的机车环境下生活，他们的血压普遍偏高。所以在选择司机时，其 血压就要严格要求，免得在途中血压突然升高，影响工作。 从实际测试中也可以得出年龄的差别对身体素质有着很明显的影 响。年龄大于4 0 岁的司机反应速度明显较慢，记忆力也较差，但安全态 度较好，经验丰富。体力已经不适合长期长运距下连续的单司机作业工 作，但可以设为备用司机，在适当时候帮助其他司机解决突发事件。 在综合统计分析的基础上，考虑到我国的实际情况，参考国外的部 分指标的淘汰率，研究结果认为：为了保障铁路的行车安全，在铁路实 行单司机过程中应该淘汰那些文化程度低( 低于中专) ，年龄偏大( 大于 4 0 岁) 的司机及驾龄不足3 年的新司机。 机车单司机驾驶工作的司机所需具备的生理素质： 身高：1 6 0 1 8 0 c m ，太矮操纵仪表困难，太高作业空间压抑。 体重5 5 8 5 k g ，太轻控制力不足，过重灵活度不够。 左右眼视力5 1 以上；视野无缺损：视力适应性强；血压不能太高； 听力要灵敏；反应速度快；记忆力强等。 为了保证机车正常运行，可将机车运行过程录像，经常组织司机进 行单司机作业值乘研讨：针对驾驶操作中的具体问题分析、讨论、总结， 推行标准化作业，加强注意力训练，从心理和作业方式上不断提高乘务 员的安全意识。相关领导要定期添乘，及时发现和解决司机驾驶中出现 的问题，解除司机后顾之忧，做好后勤保障。使他们保持良好的精神状 态，减少思想波动，增强其安全可靠性，减少和避免人为失误，保障行 车安全。 机车乘务人员的生理、心理素质研究是为了提高机车乘务人员的作 业可靠性和整体素质，确保行车安全。随着机车运用模式的变化还需继 续研究，以得出科学严密的计算模型更好地为铁路行车安全服务。 西南交通大学硕士研究生学位论文第16 页 第3 章机车驾驶室环境对司机的影响 我国铁路第五次大提速后推行机车单司机作业，在我国铁路发展史 上是一个里程碑式的改革，必将极大地推动我国铁路事业的发展。为了 保证这一新生事物能够真正发挥其积极作用，我们必须制定配套的劳动 制度模式。同时，为了保证单司机作业方式的安全可靠性，铁路也研制 开发了新型机车来配合这一改革。- 为了具体了解机车驾驶室的情况，研究机车环境对驾驶人员的影响， 掌握第手的资料，我们登乘机车对运行过程中的情况进行了跟踪调查。 3 1 机车驾驶室调查的具体内容和过程 3 1 1 调查的主要目的和调查对象 本次调查的主要目的是了解机车司机对单司机作业这一新型作业方 式的看法和亲身感受，观察其在驾驶过程中的生理和心理反应情况。 本次调查的主要对象是在提速干线上机车司机全程驾驶作业过程及 驾驶室的作业环境对司机驾驶行为的影响。掌握在各个线路上机车驾驶 情况的一般规律，及各自线路的特点，并了解各个线路上不同年龄特征的 机车司机对机车速度变化的反应，最终要确定适合高速机车驾驶的司机 劳动制度、工作环境和设施配置。 3 1 2 调查的主要线路和过程 本次跟踪调查的主要线路是：北京一上海，北京一杭州，北京一沈 阳，上海一南京，上海一沈阳等线路。 使用摄像机拍摄在各条线路上机车驾驶过程中驾驶室的外部景观环 西南交通大学硕士研究生学位论文 第17 页 境，用照相机在驾驶室内部进行全方位的拍照，准确记录驾驶室的各种 设施布置。 准确记录在不同运行速度时司机的反应及各种设备的工作状态。观 察机车的系统结构改变后对司机驾驶的影响，了解线路情况以及机车运 行特点 3 2 高速机车的驾驶室设施对司机的影响 为了建设安全、可靠的高速铁路客运系统应充分关注高速机车驾驶 中涉及到的人类工效学问题，分析高速机车司机的驾驶特性，按照人类 工效学的原理，提出高速机车驾驶氢的设计原则，以期使驾驶室的小环 境能适合驾驶人员的心理和生理需求，提高驾驶人员的工作效率和可靠 性。 高速机车的驾驶室，是机车司机获取车内外信息进行正确、安全驾 驶机车的特定作业场所，其问高度密集着众多的人机界面，在高速行驶 的特定环境中，在实行单司机作业后这些界面能否满足人类工效学原理 就显得尤为重要。 人类工效学研究的最终目的是使人的工作更加可靠、高效。在高速 机车驾驶系统中，首先应研究机车司机的特性。作业负荷是机车司机的 主要驾驶特性之一，也是我们调查关注的重要内容。 3 2 1 机车司机的作业负荷 1 应记1 z 的信息 ( 1 ) 机车运行交路中各种信号机、标识物等的确切位置。地形、地 貌，建筑物等。 ( 2 ) 曲线、坡道等线路运行环境。 ( 3 ) 正确操纵机车技术，惰性闯坡、开始制动的位置与程度等。 西南交通大学硕士研究生学位论文第18 页 ( 4 ) 站场的线路及站内停车位置目标等。 ( 5 ) 列车发生故障的处理方法及其它异常的应急处理方法等。 ( 6 ) 列车运行有关的规章制度等。 ( 7 ) 列车编组情况。 ( 8 ) 发车站名、发车时刻、发车线路、进出站场限制速度等。 ( 9 ) 通过站名、通过时刻、通过线路、通过站进出速度等。 ( 1 0 ) 停车站名、停车时刻、停车战线、进站限制速度等。 ( 1 1 ) 区间运行时分。 ( 1 2 ) 慢行区间及慢行速度，其它注意事项。 2 视觉负荷 ( 1 ) 观看列车速度表，读出速度。 ( 2 ) 看表确认时刻。 ( 3 ) 看气压表，了解风压。 ( 4 ) 看电压表，了解电机电压等，控制电压等。 ( 5 ) 发车时观看司机室门关闭的指示灯。 ( 6 ) 异常时故障指示灯。 ( 7 ) 异常时显示故障处置的指令器。 ( 8 ) a t s 的警告显示。 ( 9 ) 正常运行时主控制器与制动器位置。 ( 1 0 ) 各种按钮的位置( 0 n o f f - ) 。 ( 1 1 ) 机车信号。 ( 1 2 ) 各种信号机显示内容。 ( 1 3 ) 各种l 临时信号机显示内容。 ( 1 4 ) 异常时各种特殊信号显示内容。 ( 1 5 ) 各种线路标志与信号标志。 ( 1 6 ) 正常运行时沿线景致确认运行的区间位置。 ( 1 7 ) 正常运行时外界干扰的监视。 3 动作负荷 ( 1 ) 长时间的坐姿 西南交通大学硕士研究生学位论文第19 页 ( 2 ) 操纵各种控制装置的频率及所用的力。 4 心理负荷 ( 1 ) 出现紧急情况时的心理紧张 ( 2 ) 违规和误操作时的心理紧张 ( 3 ) 运行过程中经过的限速曲线、长大下坡道、平交道口、迸站方 向的第一、第二接近区段、隧道、桥梁等特殊路段的心理紧张 ( 4 ) 单调 5 不良的作业环境( 噪声、振动、温湿度等) 带来的心理、生理负荷。 3 2 2 高速机车司机作业负荷特点 1 视觉负荷增大，视觉信息来源于观察驾驶室操纵台上的显示信息的 t 例增大。 ( 1 ) 各种不同速度下机车司机注视的内容 不同速度的机车司机驾驶过程中视觉注视内容的重点是不同的，速 度越快，向车外了望时间少而观察操纵台显示信息的相对时间增多，如 表3 一l 所示。 表3 - 1 各种速度的列车司机注视内容相对比例( ) 列车向外了望观察显示器车内了望 高速列车 5 34 1 55 5 特快列车 6 3 82 4 51 l 。7 普快列车6 4 】1 6 31 9 6 普通列车6 71 61 7 慢车列车7 84 41 7 6 ( 2 ) 各种不同速度下机车司机注视时间的分布 速度高低( 以平均速度8 0 k m h 为界) 两种机车司机注视时间的分布 统计规律。这表明机车速度较高时，注视的对象物较频繁地变换，注视 的时间分散，加之高速运行的余裕运行时分少，所以机车司机的视觉负 西南交通大学硕士研究生学位论文第20 页 荷增加，这也是高速机车司机驾驶疲劳的主要原因。如图3 1 所示： 频 室 图3 1视时间分布 2 机车司机的心理负荷明显加重 机车在运行的过程中，司机会产生紧张、疲劳、单调等心理现象， 这些心理现象都有可能引起误操作导致事故。为了避免人为失误造成事 故，减少对机车司机警觉状态的依赖t 设置a t s ( 自动制动系统) 、a t c ( 自 动控制系统) 、a t o ( 自动操纵系统) 等装置，以减少机车司机的心理负荷， 增加列车运行过程中的安全性。 3 高速机车司机信息负荷增大 由于高速机车的速度快，车内外信息变化频率也随之加快造成高速 机车司机的信息负荷大。但人的大脑信息处理系统功能是有一定限度的。 这些限度主要表现在数量方面，可用感觉通道的信息传递率来描述。 人的感觉通道每一信息的传输速率都是一定的，一般在l o b i t s 以下，若信息过大就不能完全被接受。因此驾驶室操纵台的设置不能太 复杂。例如，显示器的设计，如果认为设置的显示越多越好，越精确越 好，导致信息负荷超过了人的信息传输速率的闽值，就容易出差错。 信息传输速率与刺激维数的变化关系如图3 2 所示： ( a 、b 、c 、d 、e 、f 表示不同种类的信息) 西南交通大学硕士研究生学位论文 第2l 页 信 息 传 递 速 童 0 图3 2 人的感觉通道信息传输速率 4 机车司机生理负荷随速度的增大而增大 机车高速运行时，由于在限速处机车的减速、再加速、进出站等的 频率和速度调节的范围都增大，以及确认信号和排除外界干扰等作业密 度大大提高，再加上机车司机在高速驾驶作业中的心理紧张度较高，这 祥就加剧了他们的驾驶疲劳。但是，单纯以速度为主要因素来推断驾驶 作业负荷是有局限性的。这也是高速机车驾驶疲劳应研究的课题。日本 铁路科技人员，对高速( 2 4 0 k m h 以上) 机车司机的生理机能( 心率、眼 球运动、脑电波、闪频值、近点距离等) 测定，值得我们参考和进一步 研究。 关于运行速度与驾驶作业负荷的关系，日本学者试图进行定量化研 究，他们把lt 值( 连续乘务距离和连续乘务时间之积) 限定在一定的范 围内，提出 f = a v o 。5 ( 3 - 1 ) 式中：，一一l 小时的疲劳累计量； y 一一运行速度； 口一一驾驶作业的强度系数( 需实测统计得出) ； 由于高速机车的速度较高，驾驶人员的作业负荷较大，在噪声、振 动等因素的影响下更加容易疲劳。因此高速列车的驾驶室的设计更应该 符合人类工效学原理。 西南交通大学硕士研究生学位论文第22 页 3 3 机车驾驶系统研究的基础： 3 3 1 对机车司机驾驶行为进行考证 1 对速度的监控是司机的主要驾驶行为 机车司机的主要职责是保证列车运行的安全正点。由于列车在钢轨 上运行，不存在司机需对运行方向进行调整的问题。唯一可供操纵的就 是对速度的监控，在理论上称之为一维的输入、输出控制。作为这种控 制的有关参数一一力( 加速度) 、速度、时间、距离，则是司机直须关 注的。这些参数与司机的行为有互动性和过程性。这个特征对所有的机 车都是共同的，不管是哪种类型的机车，不管它的动力传递和转换的形 式如何，最后提供给司机操纵的模式都是通过对力的调节达到对速度的 控制。所以所有操纵台都应将以力和速度为中心的运行参数作为主要显 示内容。 2 对路况的监视是司机主要的视觉行为 由于列车运行轨迹是被限定的，所以发生在运行横断面上的任何障 碍，列车都将无法避让，因此，对路况的观察就成了司机主要的视觉任 务。这种监视目前还没有任何一种测控技术能取代。国内外的实验研究 表明，机车司机对路况的监视要占整个视觉行为的6 0 8 0 ，而且速度 越高，所占比例越大。因此对我国司机进行负荷设计时，不能让一些与 运行无关的信息干扰或减弱司机的主要视觉任务。这个原则对于我国所 有机车都是共同的。 3 3 。2 机车驾驶室操纵台的信息整合 操纵台信息整合的目的是：根据信息的类型，给予不同的显示方式； 减少同信息的重复显示，删除多余的信息，最大限度地减少操纵台上 的信息显示量。发生在操纵台上的信息大致分为两类：一类是以