人的生理因素与安全的关系

人的生理因素与安全的关系人的生理因素与安全的关系 一一 人的感觉与感觉器官 人的感觉与感觉器官 l 视觉 1 常见的几种视觉现象 暗适应与明适应能力 人眼对光亮度变化的顺应性 称 为适应 适应有明适应和暗适应两种 暗适应是指人从光亮处 进入黑暗处 开始时一切都看不见 需要经过一定时间以后才 能逐渐看清被视物的轮廓 暗适应的过渡时间较长 约需要 30min 才能完全适应 明适应是指人从暗处进入亮处时 能够看清视物的适应过 程 这个过渡时间很短 约需 1min 明适应过程即趋于完成 人在明暗急剧变化的环境中工作 会因受适应性的限制 使视力出现短暂的下降 若频繁地出现这种情况 会产生视觉 疲劳 井容易引起事故发生 为此 在需要频繁改变光亮度的 场所 应采用缓和照明 避免光亮度的急剧变化 2 眩光 当人的视野中有极强的亮度对比时 由光源直射 或由光滑表面的反射出的刺激或耀眼的强烈光线 称为眩光 眩光可使人眼感到不舒服 使可见度下降 并引起视力的明显 下降 眩光造成的有害影响主要有 使暗适应破坏 产生视觉后 像 降低视网膜上的照度 减弱观察物体与背景的对比度 观 察物体时产生模糊感觉等 这些都将影响操作者的正常作业 3 视错觉 人在观察物体时 由于视网膜受到光线的刺激 光线不仅使神经系统产生反应 而且会在横向产生扩大范围的 影响 使得视觉印象与物体的实际大小 形状存在差异 这种 现象称为视错觉 视错觉是普遍存在的现象 其主要类型有形 状错觉 色彩错觉及物体运动错觉等 其中常见的形状错觉有 长短错觉 方向错觉 对比错觉 大小错觉 远近错觉及透视 错觉等 色彩错觉有对比错觉 大小错觉 温度错觉 距离错 觉及疲劳错觉等 在工程设计时 为使设计达到预期的效果 应考虑视错觉 的影响 2 视觉损伤与视觉疲劳 视觉损伤 在生产过程中 除切屑颗粒 火花 飞沫 热气流 烟雾 化学物质等有形物质会造成对眼的伤害之外 强光或有害光也会造成对眼的伤害 眼睛能承受的可见光的最大亮度值约为 106cd m2 如越 过此值 人眼视网膜就会受到损伤 300m 以下的短波紫外线可 引起紫外线眼炎 紫外线照射 4 5h 后眼睛便会充血 l0 12h 后会使眼睛剧痛而不能睁眼 这一般是暂时性症状 大多可以 治愈 常受红外线照射可引起白内障 直视高亮度光源 如激光 太阳光等 会引起黄斑烧伤 有可能造成无法恢复的视力减 退 低照度或低质量的光环境 会引起各种眼的折光缺陷或提 早形成老花 眩光或照度剧烈而频繁变化的光可引起视觉机能 的降低 视觉疲劳 长期从事近距离工作和精细作业的工作者 由于长时间看近物或细小物体 睫状肌必须持续地收缩以增加 晶状体的白度 这将引起视觉疲劳 甚至导致睫状肌萎缩 使 其调节能力降低 长期在劣质光照环境下工作 会引起眼睛局部疲劳和全身 性疲劳 全身性疲劳表现为疲倦 食欲下降 肩上肌肉僵硬发 麻等自律神经失调症状 眼部疲劳表现为眼痛 头痛 视力下 降等症状 此外 作为眼睛调节筋的睫状肌的疲劳 还可能形 成近视 3 视觉的运动规律 人们在观察物体时 视线的移动对看清和看准物体有一定 规律 掌握这些规律 有利于在工程设计中满足人机工程学的 设计要求 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 所以 一般机器的外形常设计成 横向长方形 视线运动的顺序习惯于从左到右 从上到下 顺时针进 行 3 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 4 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 在视线突然转移的过程中 约有 3 的视觉能看清目标 其余 97 的视觉都是不真实的 所以在工作时 不应有突然转 移视线的要求 否则会降低视觉的准确性 如需要人的视线突 然转动时 也应要求慢一些才能引起视觉注意 为此 应给出 一定标志 如利用箭头或颜色预先引起人的注意 以便把视线 转移放慢 或者采用有节奏的结构 6 对于运动的目标 只有当角速度大于 l s 2 s 时 且双眼的焦点同时集中在同一个目标上 才能鉴别出其运动状 态 人眼看 个目标要得到视觉印象 最短的注视时间为 0 07 0 3s 这里与照明的亮度有关 人眼视觉的暂停时间平均 需要 0 17s 2 听觉 听觉的功能有分辨声音的高低和强弱 还可以判断环境中 声源的方向和远近 1 听觉特性 1 听觉绝对阈限 听觉的绝对阈限是人的听觉系统感受 到最弱声音和痛觉声音的强度 它与频率和声压有关 在阈限 以外的声音 人耳感受性降低 以至不能产生听觉 声波刺激 作用的时间对听觉阈值有重要的影响 一般识别声音所需要的 最短持续时间为 20 50ms 听觉的绝对阈限包括频率阈限 声压阈限和声强阈限 声 强是指在垂直于声波传播方向上 单位时间内通过单位面积的 平均声能 单位为 w m2 频率为 20hz 声压为 2 10 5pa 声强为 10 12w m2 的为听阈 低于这些值的声音不能产生听 觉 2 听觉的辨别阈限 入耳具有区分不同频率和不同强度 声音的能力 辨别阈限是指听觉系统能分辨出两个声音的最小 差异 辨别阈限与声音的频率和强度都有关系 入耳对频率的 感觉最灵敏 常常能感觉出频率微小的变化 而对强度的感觉 次之 不如对频率的感觉灵敏 不过二者都是在低频 低强度 时 辨别阈值较高 3 辨别声音的方向和距离 在正常情况下 人的两耳的 听力是一致的 因此 根据声音到达两耳的强度和时间先后之 差可以判断声源的方向 例如 声源在右侧时 距左耳稍远 声波到达左耳所需时间就稍长 声源与两耳间的距离每相差 1cm 传播时间就相差 0 029ms 这个时间差足以给判断声源 的方位提供有效的信息 另外 由于头部的屏蔽作用及距离之 差会使两耳感受到声强的差别 因此 同样可以判断声源的方 位 以上这两种判断方法 只有声源恰好在听者的左方或右方 时 才能确切判断声源的方位 如果声源在听者的上 下方或 前 后方 就较难确定其方位 这时通过转达头部 以获得较 明显的时差及声强差 加之头部转过的角度可判断其方位 在 危险情况下 除了听到警戒声之外 如能识别出声源的方向 往往会避免事故的发生 判断声源的距离主要依靠声压和主观 经验 一般在自由空间 距离每增加一倍 声压级将减少 6 b 2 听觉的掩蔽 当几种声强不同的声音传到入耳时 只能听到最强的声音 而较弱的声音就听不到了 即弱声被掩盖了 一个声音被其他 声音的干扰而听觉发生困难 只有提高该声音的强度才能产生 听觉 这种现象称为听觉的掩蔽 被掩蔽声音的听阈提高的现 象 称为掩蔽效应 3 人的感觉反应 人们在操纵机械或观察识别事物时 从开始操纵 观察 识别到采取动作 存在一个感知时间过程 即存在一段反应时 间 1 反应时间 反应时间是指人从机器或外界获得信息 经过大脑加工分 析发出指令到运动器官开始执行动作所需的时间 反应时间是 从包括感觉反应时间 从信息开始刺激到感觉器官有感觉所用时 间 到开始动作所用时间 信息加工 决策 发令开始执行所用 时间 的总和 由于人的生理心理因素的限制 人对刺激的反应速度是有 限的 一般条件下 反应时间约为 0 1 0 5s 对于复杂的选 择性反应时间达 l 3s 要进行复杂判断和认识的反应时间平均 达 3 5s 具体的带有判别的反应时间 t 可用下式求得 t klog2 n 1 4 1 式中 k 为常数 n 为等概率出现的选择对象数 n 十 1 是考虑判明是否出现刺激 为了保证安全作业 一方面在机器 设计中 应使操纵速度低于人的反应速度 另一方面应设法提 高人的反应速度 2 减少反应时间的途径 般来说 机器设备的情况 信息的强弱和信息状况等外 界条件是影响反映时间的重要因素 而机器的外观造型和操纵 机构是否适宜于人的操作要求 以及操作者的生物力学特性等 则是直接影响动作时间的重要因素 1 合理地选择感知类型 比较各类感觉的反应时间 发 现听觉和知觉反应时间最短 约 0 1 0 2s 其次是触觉和视 觉 所以在设计各类机器时 应根据操纵控制情况 合理选择 感觉通道 尽量选用反应时间短的通道去控制和调节机器 2 适应人的生理心理要求 按人机工程学原则设计机器 3 操作者操作技术的熟练程度直接影响反应速度 应通 过训练来提高入的反应速度 二 人体的特性参数 1 人体特性参数 与产品设计和操纵机器有关的人体特性参数很多 归纳起 来有如下 4 类 1 静态参数 静态参数是指人体在静止状态下测得的形态参数 也称人 体的基本尺度 如人体高度及各部分长度尺寸 我国 6 大区域 人体尺寸及体重见表 4 1 2 动态参数 表 4 1 我国 6 大区域人体尺寸及体重 注 人的年龄为 18 60 岁 动态参数是指在人体运动状态下 人体的动作范围 主要 包括肢体的活动角度和肢体所能达到的距离等两方面的参数 如手臂 腿脚活动时测得的参数 3 生理学参数 生理学参数主要是指有关的人体各种活动和工作引起的生 理变化 反映人在活动和工作时负荷大小的参数 包括人体耗 氧量 心脏跳动频率 呼吸频率及人体表面积和体积等 4 生物力学参数 生物力学参数主要指人体各部分 如手掌 前臂 上臂 躯 干 包括头 颈 大腿和小腿 脚等 出力大小的参数 如 握力 拉力 推力 推举力 转动惯量等 2 人体劳动强度参数 a 能量代谢率 能量代谢率 劳动代谢率 基础代谢率 所谓基础代谢率是指劳动者在绝对安静横卧状态下 为维 持生命 在单位时间内所需的最低能量消耗量 劳动代谢率是指劳动者在劳动时的能量消耗量与安静时的 能量消耗量之差除以劳动时间 安静时的能量消耗量大体为基 础代谢量的 120 能量消耗量可通过测定劳动时呼出气中的 o2 及 co2 的比例 算出劳动者 o2 的消耗量折算得到 能量代 谢率 rmr 的经验计算公式为 logrmr 0 0945x o 53794 4 4 log 13 26 rmr 1 1648 0 0125x 4 5 式中 x 每平方米体表面积每分钟呼气量 即 x 每分钟 呼气量 每平方米体表面积 按上式分别求出各项劳动与休息 时的能量代谢率 分别乘以相应的累积时间 最后得出一个工 作日各种活动和休息时的能量消耗值 再把各项能量消耗值总 计除以工作日总工时 即得出工作日平均能量代谢谢率 b 耗氧量 单位 l min 人在作业时因耗能量增加 需氧量也必增多 每分钟的需 氧量称为耗氧需 人体每分钟内能供应的最大氧量称为最大耗 氧量 正常 一般不超过 3l 常锻炼者可达到 4l 以上 人的最 大耗氧量为 omax 56 592 0 398a w 10 5 4 6 omax 可作为允许最大体力消耗的标志 c 心率 f 单位 min 1 在其他条件相同时 有时也用心率的变化来评价劳动强度 人的最大心跳速率为 fmax 209 2 0 94a3 4 一 7 d 劳动强度指数 i 劳动强度指数 i 是区分体力劳动强度等级的指标 指数大 反映劳动强度大 指数小反映劳动强度小 体力劳动强度按 i 大小分为 4 级 级 i 15 为轻劳动 级 i 15 20 为中等强度劳动 级 i 20 25 为重强度劳动 级 i25 为 很重 体力劳动 i 的经验计算公式为 i 3t 7m 4 8 式中 t 劳动时间率 工作日净劳动时间 min 工作 日总工时 min m 8h 工作日能量代谢率 3 劳动时间的计算系数 7 能量代谢率的计算系数 通过以上经验公式计算的 i 基本上能正确反映生理负荷大 小 能量代谢率 耗氧量 心率及劳动强度指数分级标准见表 4 20 表 4 2 劳动强度分级 分级能量消耗 大于基础 代谢频率倍数 耗氧量 l min 1 相当于 omax 的百分率 心 率 l min d 劳动强度指标 i 轻 3 1 0 25100 15 中3 4 51 0 1 4 50 124 20 重4 6 7 01 5 2 0 75 150 25 很重7 02 0 7515025 三三 疲劳 疲劳 1 疲劳的定义 疲劳分为肌肉疲劳 或称体力疲劳 和精神疲劳 或称脑力 疲劳 两种 肌肉疲劳是指过度紧张的肌肉局部出现酸痛现象 一般只涉及大脑皮层的局部区域 而精神疲劳则与中枢神经活 动有关 它是一种弥散的 不愿意再作任何活动和懒惰的感觉 意味着肌体迫切需要休息 2 产生疲劳的原因及消除途经 1 疲劳的原因 超过生理负荷的激烈动作和持久的体力或脑力劳动 作业 环境不良 单调乏味的工作 不良的精神因素 肌体状况不良 以及长期劳逸安排不当等人的生理 心理因素及管理方面的因 素 都是造成疲劳的原因 另外 机器本身在设计制造时 没 有按人机工程学理论设汁或设计不周 也是人体过早出现疲劳 的原因 2 消除疲劳的途径 消除疲劳的途径归纳起来有以下几方面 在进行显示器和 控制器设计时应充分考虑人的生理心理因素 通过改变操作内 容 播放音乐等手段克服单调乏味的作业 改善工作环境 科 学地安排环境色彩 环境装饰及作业场所布局 合理的温湿度 充足的光照等 避免超负荷的体力或脑力劳动 合理安排作息 时间 注意劳逸结合等 环球职业教育在线 蔡瑞申主讲 3 疲劳的测定 主观感觉调查表法 列一个由若干两种截然相反状态组 成的表 让劳动者作出回答记号以表明他在特定瞬间的主观感 觉 分析脑电图 利用脑电图仪观测并记录大脑部分脑电波 和 等 5 种波形 的周期 波率 振幅波幅 和相位 以及波形分布 对称性 节率性等 可以判断劳动者 肌体处于何种机能状态 通常把 波 波增加 波减少 作 为疲劳和思睡的指标 这种脑电图分析法 目前 由于遥控和 遥测技术的发展 脑电图已能用于现场调查 并以成功地用于 追踪坐姿操作 如对车辆驾驶人员的疲劳研究 3 测定闪频值 cff 对于工作期间精神一直处于高度紧 张状态的工种 如电话员 机场调度员等 视力高度紧张的工 种以及枯燥无味单调重复的工种 其工作前后的闪频值有不同 程度的变化 一般可达 0 5