人因工程课程设计

1、湖南科技大学本科生课程设计人因工程课程设计题目：人因工程在交通信号灯中的设计与应用学 院： 机电工程学院 专业班级： 14工业工程二班 姓 名： 汪长鑫 王浩 学 号: 1401040210 1401040222 时 间： 14-15周 指导教师： 吴海 摘要现在交通安全对于我们的日常生活越来越重要，交通信号灯与我们的日常生活联系越来越紧密。交通信号灯的出现，使得交通得以有效管制，对于疏导交通流量，提高道路通行能力减少交通事故有明显效用。但是交通信号灯也存在以下几个问题，本次课程设计研究旨在发现设计及安装不合理的状况1. 传统红绿灯(全屏灯)每个方向一组，共四组。这种红绿灯控制简便但是缺点是只

2、适合小型城市，由于没有各灯的停留时间，极易造成驾驶员误判从而导致交通拥堵。2. 箭头型红绿灯每个方向三组，共十二组。这种红绿灯应用广泛，该模式下各方向车辆行人只需要按照相应指示箭头通行，缺点是绿灯时间较短，等待时间长，驾驶者容易心理焦躁。3. 红绿灯倒计时显示器与信号灯颜色不一致。容易出现闯红灯4. 部分红绿灯是单灯，通过变换颜色来控制交通，这种单一刺激的情况下（即只有颜色）感知觉系统所需要的时间会较长针对发现的问题及缺陷，运用人因工程学方面的知识进行重新考察和设计，提出部分建议，对机动车、非机动车、人行横道信号灯及信号灯灯架中存在的缺陷进行重新设计，力求重新设计的道路交通信号灯在交通安全中发

3、挥作用。关键词：道路交通信号灯，不合理设计，误判，心理焦躁，闯红灯AbstractNow the traffic safety of our daily life more and more important, traffic lights in touch with our daily life more and more closely. The emergence of the traffic lights, make traffic is effectively controlled, for facilitating traffic flow, improve road traff

4、ic capacity to reduce traffic accidents have obvious effect. But there are also several problems with traffic lights, the course design of study aims to find the status of the design and installation is unreasonable 1. The traditional traffic light lamp (full screen) each direction a group, a total

5、of four groups. The traffic light control is simple but the downside is only suitable for small city, because there is no residence time of each lamp driver misjudgment caused by extremely easily lead to traffic jams. 2. The arrow lights three groups in each direction, twelve groups. Under this mode

6、l is widely used at the traffic lights, the direction of traffic just need to follow the instructions of the corresponding arrow, the disadvantage is that green time is shorter, waiting time is long, the driver easy psychological anxiety. 3. The traffic lights countdown display and light color is no

7、t consistent. It's easy to have a red light 4. Part of the traffic light is light, through the change color to control the traffic, the single stimulus (that is, the only color) under the condition of perceptual system need time will be longer In view of the problems and defects found, using the

8、 knowledge of human factors engineering to inspect and design, puts forward some Suggestions, for motor vehicles, non-motor vehicles and pedestrian crossing the defects existing in the light and signal light fixtures are redesigned, makes every effort to set 目录摘要2Abstract3一、引言61.2研究目的61.3研究内容6二、理论依据

9、62.1人的视野和视距62.2人的反应时间8三、道路交通信号灯设置与安装规范93.1道路交通信号灯类型93.2机动车、非机动车、人行横道信号灯安装位置要求113.3信号灯安装高度要求12四、信号灯现状分析134.1问题发现与分析144.2问题改善17五、应用及原理18六、参考文献18一、引言1.1研究背景随着社会的发展，我国交通运输行业迅猛发展，统计公报显示截至2014年全国公路总里程446.39万公里。机动车数量增加势头极其迅猛私家车数量超过1.24亿。随着交通工具的增加，交通问题成为了一大难题。交通信号灯是交通安全产品中的一种类别。适用于十字、丁字等交叉路口。作为疏导交通流量的主要工具，发

10、挥了很大的作用，相应的交通设施相对公路和汽车的迅速发展还有一定的差距。1.2研究目的1.3研究内容通过实地观察与查找资料，研究各种类型的交通型号灯的不同，例如时灯的显示，灯的停留时间，灯的类型。灯的数字显示器颜色与通过对各种交通信号灯的研究找出符合人因工程学的最佳信号灯设计，从而改善交通状况。灯色是否一致等等 二、理论依据2.1人的视野和视距视野是指当头部和眼球固定不动是所能看到的正前方空间范围，或称静视野，常以角度表示。眼球自由转动时所能看见的空间范围称为动视野如图 2-1 图2-1正常人的视野在水平面内的视野，双眼视区大学在左右60°以内的区域在这个区域内还包括字、字母和颜色的辨

11、别范围，辨别字的视线角度为10°20°：分辨字母的视线角度为5°30°，在各自视线范围以外，字和字母模模糊糊，趋于消失。对于特定的颜色的辨别，视线角度为30°到60°。最敏锐的势力是在标准视线每侧1°的范围内。 在同一光照下，对不同颜色的光测得的视野范围不同，白色视野最大，黄、蓝色次之，再其次为红色，绿色的视野最小。这表面不同颜色的光波被不同颜色敏感的感光细胞在视网膜的分布范围不同。人对不同颜色的视野如图2-2所示图2-2：人对于不同颜色的视野 视距是指人在操作系统中正常的观察距离，视距过远或过近都会影响认读的速度和准确性，

12、而且观察距离与工作的紧密程度密切相关。推荐使用的几种工作视距见表2-1任务要求举例视距离（CM）固定视野直径（CM）最精细工作安装最小部件（表电子元件）12252040精细工作安装收音机。电视机2535（多为3032）4060中等粗活印刷机、机床旁工作50以下至80粗活包装、粗磨5015030250远看看黑板、开汽车150以上250以上2.2人的反应时间表2-2反应时间随感觉通道的变化感觉通道听觉触觉视觉嗅觉味觉咸味甜味酸味苦味T（s）0.1150.1820.1170.2010.1880.2060.2000.3070.3080.4460.5231.082表2-3反应时间与刺激数目的关系刺激选择

13、数12345678910反应时间（ms）187316364434485532570603619622表2-4反应时间与刺激数目的关系刺激信号类型反应时间（ms）光176电击143声音142光和电击142光和声音142声音和电击131光，声和电击127表2-5反应时间与颜色的关系颜色对比白与黑红与绿红与黄红与橙平均反应时间（ms）197208217246三、道路交通信号灯设置与安装规范3.1道路交通信号灯类型 主要分为：机动车信号灯、非机动车信号灯、人行横道信号灯、方向指示信号灯、车道信号灯、闪光警告信号灯、道口信号灯。3.1.1机动车信号灯motorvehicle signals 黄色、绿色三

14、个几何位置分立的无图案圆形单元组成的一组信号灯，指导机动车通行。3.1.2非机动车信号灯non-motorvehicle signals 黄色、绿色三个几何位置分立的内有自行车图案的圆形单元组成的一组信号灯，指导非机动车通行。注：左转非机动车信号灯,由红色、黄色、绿色三个几何位置分立的内有自行车和向左箭头图案的圆形单元组成的一组信号灯，指导左转非机动车通行。3.1.3人行横道信号灯crosswalk signals 置分立的内有红色行人站立图案的单元和内有绿色行人行走图案的单元组成的一组信号灯，指导行人通行。3.14方向指示信号灯direction signals 黄色、绿

15、色三个几何位置分立的内有同向箭头图案的圆形单元组成的一组信号灯，用于指导某一方向上机动车通行。箭头方向向左、向上和向右分别代表左转、直行和右转。绿色箭头：表示车辆允许沿箭头所指的方向通行；红色或黄色箭头：表示仅对箭头所指方向起红灯或黄灯的作用。3.1.5车道信号灯lane signals 由一个红色交叉形图案单元和一个绿色向下箭头图案单元组成的信号灯。红色交叉形表示本车道不准车辆通行；绿色向下箭头表示本车道准许车辆通行。3.1.6闪光警告信号灯flash alarm signals 色无图案圆形单元构成的信号灯。工作状态闪烁，表示车辆、行人通行时应注意暸望，在确保

16、安全后通过。3.1.7道口信号intersection of road and railway signals 由两个或一个红色无图案圆形单元构成的信号灯。两个红灯交替闪烁或者一个红灯亮时，表示禁止车辆、行人通行；红灯熄灭时，表示允许车辆、行人通行。3.2机动车、非机动车、人行横道信号灯安装位置要求 没有机动车道和非机动车道隔离带的道路，对向信号灯灯杆宜安装在路缘线切点附近。当道路较宽时，可采用悬臂式安装在道路右侧人行道上，也可根据需要在左侧人行道上增加一个信号灯组：到道路较窄时，可采用柱式安装在道路两侧人行道上信号灯安装数量和位置，对应于路口

17、某进口，可根据需要安装一个或多个信号灯组。 注：信号灯组指用于指导路口某进口所有机动车交通流通行的信号灯的最小集合。信号灯可安装在出口左侧、出口上方、出口右侧、进口左侧、进口上方和进口右侧。若只安装一个信号灯组，应安装在出口处。至少有一个信号灯组的安装位置能确保，在该信号灯组所指示的车道上的驾驶人，位于表4规定的范围内时均能清晰观察到信号灯。若不能确保驾驶人在该范围内能清晰观察到信号灯显示状态时，应设置相应的警告标志。悬臂式机动车灯杆的基础位置(尤其悬臂背后)应尽量远离电力浅沟、窨井等，同时与路灯杆、电杆、行道树等相协调。设置的信号灯和灯杆不应侵入道路通行净空限界范围。3.3信号灯安装高度要求

18、3.3.1机动车信号灯、方向指示信号灯、闪光警告信号灯和道口信号灯 采用悬臂式安装时，高度5.5m至7m；采用柱式安装时，高度不应低于3m；安装于立交桥体上时，不得低于桥体净空。3.3.2非机动车道信号灯 安装高度为2.5m至3m，在借用指导机动车通行信号灯灯杆采用悬臂式安装非机动车信号灯情况下，应符合7.4.2要求。3.3.3人行横道信号灯安装高度为2m至2.5m。3.3.4车道信号灯安装高度5.5m至7m；安装于立交桥体上时，不得低于桥体净空。3.3.5道口信号灯高度不应低于3m。四、信号灯现状分析 根据实地调查与查找资料，发现信号灯主要存在以下几种类型1单灯信号灯2三灯信号灯 3箭头型信

19、号灯4.1问题发现与分析19世纪中期在英国等欧洲国家最先出现了交通灯，当时只有红绿两种颜色两个灯，后来发展为三个灯或四个灯（直行、转弯两个灯），一方面因为技术尚不能实现一盏灯实时切换不同颜色，另一方面多个灯，固定排列的方式也能照顾到色盲人士，帮助他们有效辨识。很多交通灯都使用LED点阵技术（发光二极管），单灯转换颜色在技术上没有什么门槛但是单灯信号灯一般只做临时紧急应用虽然单灯信号灯控制简便，但是设置的太低，后车极易被前车遮挡，看不清信号灯。从而驾驶者会有错误的判断，最终导致交通堵塞根据GB14886-2006机动车信号灯采用柱式安装不得低于三米。垂直平面视野中颜色辨界限为视平线以上30

20、76;视平线以下40°只有高度高于三米才符合人因工程学中人视野角度的辨别区域交通灯的设计典型的运用了信息编码的冗余设计，即为了传达一个信息（停、等待、走）使用了两种编码：颜色（红、黄、绿）和位置（左、中、右/上、中、下）。人识别、获取信息的能力是有限制的，在短时间、紧急状态下，信息识别能力会降低。而双重刺激下的（颜色与位置）感知系统能让用户在短时间内做出更快的判断（反应时间更短）红绿灯颜色必须要与位置的一一对应，依赖于信息的物理刺激感知储存的编码进一步形成工作记忆。因此相比而言三灯信号灯比单灯号灯更符合人因工程学 。但是大部分三灯信号灯都没有数字显示器，驾驶者与过马路的行人不知道信号

21、灯的持续时间，所以不能知道红绿灯会何时变化而慢几秒动作，使得后方原本可以通过的车辆不能通过，易造成交通拥堵。目前大部分城市建设采取的都是最新型的箭头型信号灯，这种信号灯容易看懂，行人和驾驶者只需要按照相应的箭头指示即可。但是由于信号灯的组合过多，导致绿信比（绿灯持续时间所占的比例）较小，等待时间长，则会影响驾驶者的情绪。有调查显示，在德国，行人马路口红灯的等待时间忍耐限度是60秒，因此德国人行信号灯设计最长红灯时间都不超过60秒，英国则是45秒。中国目前还没有这样的调查。在广灵二路和中山北路的交叉口红灯的时间为64秒，绿灯时间为42秒，绿灯闪烁倒计时为14秒；在曲阳路玉田路口，红灯的时间长达1

22、26秒，绿灯时间仅有34秒，绿灯闪烁倒计时为20s同时还存在一个问题，根据调查，部分信号灯的数字显示器颜色与灯色不一致，导致驾驶者形成误判，从而引起交通混乱甚至造成交通事故。这是由于感知系统接收的刺激相违背而引起的。下表是调查118人对以上信号灯的通行看法，从表中可以看出大部分人对于这种状况下的信号灯不知所措4.2问题改善通过对各种类型信号灯的调查与分析，再结合人因工程的各项原则设计出以下类型的交通信号灯。 根据视野与视距的原理，在来车方向距离停止线50米处安装警告标志，并设置减速带。通过这个方法提高驾驶员注意力。安全驾驶安装高度5.5米至7米。增加语音提示系统。箭头型信号灯可以和三灯信号灯切

23、换，根降低等待时间，提高交通效率。同时各灯的形状不一致，通过多种刺激提高驾驶者的注意力，加快反应时间。这些措施是通过调整刺激性质和感觉通道以及增加刺激树木的方式来提高驾驶者的注意力，使得驾驶者更好的接受信号。并且使得信号灯的颜色与数字显示器颜色保持一致使人能做出正确的判断五、应用及原理 红绿灯是应用了光的衍射的原理，红绿灯好考虑到天气的变化，让天气的影响降到最低，光的波长使的红光在气雾，阴天，光线比较差的时候容易看到。特别是起雾的时候红光在雾气里的穿透力比较强，基本上不会受到雾气的影响，司机们比较容易看到。我觉得还有一个原因就是红色比较耀眼比较显眼。 而绿光好象是因为是冷色调的，红光是暖色调，两者刚好是对立的。当然选择绿色也是跟绿光的波长有关的。 红绿灯主要在车流量大和人流