安全工程師安全生產(chǎn)技術(shù)重點(diǎn)預(yù)習(xí)(37)

1、安全生產(chǎn)技術(shù)精講班第 37講講義第一節(jié)安全人機(jī)工程基本知識安全人機(jī)工程基本知識【考試大綱要求】：1. 了解安全人機(jī)學(xué)及主要內(nèi)容、人機(jī)系統(tǒng)的類型；2. 熟悉機(jī)械設(shè)計(jì)本質(zhì)安全要求；3. 了解人的感官與器官、視覺損傷、疲勞、聽覺特性;4. 熟悉人的感覺反應(yīng)，【教材內(nèi)容】：第四章安全人機(jī)工程第一節(jié) 安全人機(jī)工程基本知識一、安全人機(jī)工程的概念、主要研究內(nèi)容及其分類（一）安全人機(jī)工程的定義安全人機(jī)工程是運(yùn)用人機(jī)工程學(xué)的理論和方法研究“人一機(jī)一環(huán)境”系統(tǒng)，并使三者從安全的角度 上達(dá)到最佳匹配，以確保系統(tǒng)高效、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的一門綜合性的邊緣科學(xué)。（二）安全人機(jī)工程的主要研究內(nèi)容安全人機(jī)工程在所研究的諸多因素中，主

2、要是研究人與機(jī)器的關(guān)系，主要內(nèi)容包括如下（1）分析機(jī)械設(shè)備及設(shè)施在生產(chǎn)過程中存在的不安全因素，并有針對性地進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)、維修性 設(shè)計(jì)、安全裝置設(shè)計(jì)、安全啟動和安全操作設(shè)計(jì)及安全維修設(shè)計(jì)等。（2）研究人的生理和心理特性，分析研究人和機(jī)器各自的功能特點(diǎn)，進(jìn)行合理的功能分配，以構(gòu)成 不同類型的最佳人機(jī)系統(tǒng)。（3）研究人與機(jī)器相互接觸、相互聯(lián)系的人機(jī)界面中信息傳遞的安全問題。（4）分析人機(jī)系統(tǒng)的可靠性，建立人機(jī)系統(tǒng)可靠性設(shè)計(jì)原則，據(jù)此設(shè)計(jì)岀經(jīng)濟(jì)、合理以及可靠性高 的人機(jī)系統(tǒng)。在人機(jī)系統(tǒng)中人始終起著核心和主導(dǎo)作用，4個(gè)方面:機(jī)器起著安全可靠的保證作用自動化代替人的部分危險(xiǎn)操作，牙全生產(chǎn)。"r

3、解決安全問題的根本是 從根本上將人從危險(xiǎn)作業(yè)環(huán)境中徹底解脫岀來，（三）人機(jī)系統(tǒng)的類型 卜 _!人機(jī)系統(tǒng)主要有兩類，一類為機(jī)械化、機(jī)械化、半機(jī)械化控制的人機(jī)系統(tǒng)，人機(jī)共 中主要充當(dāng)生產(chǎn)過程的操作者與控制者，即 如果人操作失誤，機(jī)器會拒絕執(zhí)行或提出瑟壬 的人機(jī)系控。系控 在全自動化控制操作機(jī)系統(tǒng)中，者，監(jiān)視自動化機(jī)器的工作。只有在自動控制系統(tǒng)岀現(xiàn)差錯(cuò)時(shí)，人才進(jìn)行干預(yù)，采取相應(yīng)操措施其結(jié)構(gòu)框圖如圖4 2所示。系統(tǒng)的安全性主要取決于機(jī)器的本質(zhì)安全性、機(jī)器的冗余系統(tǒng)失靈以及人處于低負(fù)荷時(shí)應(yīng)急反應(yīng)變差等。制，人只是一個(gè)監(jiān)視者和半機(jī)械化控制的人機(jī)系統(tǒng)；一類為全自動化控制的人機(jī)系統(tǒng)。召體，或機(jī)為主體，系統(tǒng)的動

4、力源由機(jī)器提供，人在系統(tǒng) 1控制器主要由人來操作。在控制系統(tǒng)中設(shè)置監(jiān)控裝置，其結(jié)構(gòu)如圖4 一 l所示，這是現(xiàn)代生產(chǎn)中應(yīng)用最多合理性，機(jī)器的本質(zhì)安全性及人為失誤。機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)完全依賴于閉環(huán)系統(tǒng)的機(jī)器自身的控警告機(jī)功以機(jī)為主體，二、機(jī)械設(shè)計(jì)本質(zhì)安全（一）機(jī)械設(shè)計(jì)本質(zhì)安全的定義機(jī)械設(shè)計(jì)本質(zhì)安全是指機(jī)械的設(shè)計(jì)者，在設(shè)計(jì)階段采取措施來消除安全隱患的一種機(jī)械安全方法。 包括在設(shè)計(jì)中排除危險(xiǎn)部件，減少或避免在危險(xiǎn)區(qū)處理工作需求，提供自動反饋設(shè)備并使運(yùn)動的部 件處于密封狀態(tài)之中等。（二）機(jī)械失效安全機(jī)械設(shè)計(jì)者應(yīng)該在設(shè)計(jì)中考慮到當(dāng)發(fā)生故障時(shí)不出危險(xiǎn)。這一類裝置包括操作限制開關(guān)，限制不應(yīng)該發(fā)生的沖擊及運(yùn)動的預(yù)設(shè)

5、制動裝置，設(shè)置把手和預(yù)防下 落的裝置，失效安全的限電開關(guān)等。（三）機(jī)械部件的定位安全把機(jī)械的部件安置到不可能觸及的地點(diǎn)，通過定位達(dá)到安全的目的。設(shè)計(jì)者必須考慮到人在正常情 況下不會觸及到部件，而在某些情況下可能會接觸到，例如登著梯子對機(jī)械進(jìn)行維修等情況。（四）機(jī)器的安全布置在車間內(nèi)對機(jī)器進(jìn)行合理的安全布局，可以使事故明顯減少，布局時(shí)要考慮如下因素：（1）空間：便于操作、管理、維護(hù)、調(diào)試和清潔。（2）照明：包括工作場所的通用照明（自然光及人工照明，但要防止炫目）和為操作機(jī)器而需的照明。（3）管、線布置：不要妨礙在機(jī)器附近的安全出入，避免磕絆，有足夠的上部空間。保證維修時(shí) 人員的出入安全。第二節(jié)人

6、的特性第二節(jié)人的特性一、人的生理因素與安全的關(guān)系（一）人的感覺與感覺器官l，視覺1）常見的幾種視覺現(xiàn)象 暗適應(yīng)與明適應(yīng)能力。人眼對光亮度變化的順應(yīng)性，稱為適應(yīng)，適應(yīng)有明適應(yīng)和暗適應(yīng)兩種。暗 適應(yīng)是指人從光亮處進(jìn)入黑暗處，開始時(shí)一切都看不見，需要經(jīng)過一定時(shí)間以后才能逐漸看清被視 物的輪廓。暗適應(yīng)的過渡時(shí)間較長，約需要30min才能完全適應(yīng)。明適應(yīng)是指人從暗處進(jìn)入亮處時(shí)，能夠看清視物的適應(yīng)過程，這個(gè)過渡時(shí)間很短，約需1min，明適應(yīng)過程即趨于完成。人在明暗急劇變化的環(huán)境中工作，會因受適應(yīng)性的限制，使視力出現(xiàn)短暫的下降，若頻繁地出現(xiàn)這 種情況，會產(chǎn)生視覺疲勞，并容易引起事故發(fā)生。為此，在需要頻繁改變

7、光亮度的場所，應(yīng)采用緩 和照明，避免光亮度的急劇變化。眩光。當(dāng)人的視野中有極強(qiáng)的亮度對比時(shí)，由光源直射或由光滑表面的反射岀的刺激或耀眼的強(qiáng) 烈光線，稱為眩光。眩光可使人眼感到不舒服，使可見度下降，并引起視力的明顯下降。眩光造成的有害影響主要有，使暗適應(yīng)破壞，產(chǎn)生視覺后像；降低視網(wǎng)膜上的照度；減弱觀察物體 與背景的對比度；觀察物體時(shí)產(chǎn)生模糊感覺等，這些都將影響操作者的正常作業(yè)。3）視錯(cuò)覺。人在觀察物體時(shí)，由于視網(wǎng)膜受到光線的刺激，光線不僅使神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生反應(yīng)，而且會 在橫向產(chǎn)生擴(kuò)大范圍的影響，使得視覺印象與物體的實(shí)際大小、形狀存在差異，這種現(xiàn)象稱為視錯(cuò) 覺。視錯(cuò)覺是普遍存在的現(xiàn)象，其主要類型有形狀

8、錯(cuò)覺、色彩錯(cuò)覺及物體運(yùn)動錯(cuò)覺等。其中常見的 形狀錯(cuò)覺有長短錯(cuò)覺、方向錯(cuò)覺、對比錯(cuò)覺、大小錯(cuò)覺、遠(yuǎn)近錯(cuò)覺及透視錯(cuò)覺等。色彩錯(cuò)覺有對比 錯(cuò)覺、大小錯(cuò)覺、溫度錯(cuò)覺、距離錯(cuò)覺及疲勞錯(cuò)覺等。在工程設(shè)計(jì)時(shí)，為使設(shè)計(jì)達(dá)到預(yù)期的效果，應(yīng)考慮視錯(cuò)覺的影響。（2）視覺損傷與視覺疲勞 視覺損傷。在生產(chǎn)過程中，除切屑顆粒、火花、飛沫、熱氣流、煙霧、化學(xué)物質(zhì)等有形物質(zhì)會造 成對眼的傷害之外，強(qiáng)光或有害光也會造成對眼的傷害。眼睛能承受的可見光的最大亮度值約為106cd /m2。如越過此值，人眼視網(wǎng)膜就會受到損傷。300m以下的短波紫外線可引起紫外線眼炎。紫外線照射 45h后眼睛便會充血，1012h后會使眼睛劇痛而不能睜眼

9、，這一般是暫時(shí)性癥狀，大多可以治愈。常受紅外線照射可引起白內(nèi)障。直視高亮度光 源 < 如激光、太陽光等，會弓I起黃斑燒傷，有可能造成無法恢復(fù)的視力減退。低照度或低質(zhì)量的光環(huán) 境，會引起各種眼的折光缺陷或提早形成老花。眩光或照度劇烈而頻繁變化的光可引起視覺機(jī)能的 降低。 視覺疲勞。長期從事近距離工作和精細(xì)作業(yè)的工作者，由于長時(shí)間看近物或細(xì)小物體，睫狀肌必 須持續(xù)地收縮以增加晶狀體的白度。這將引起視覺疲勞，甚至導(dǎo)致睫狀肌萎縮，使其調(diào)節(jié)能力降低。長期在劣質(zhì)光照環(huán)境下工作，會引起眼睛局部疲勞和全身性疲勞。全身性疲勞表現(xiàn)為疲倦、食欲下 降、肩上肌肉僵硬發(fā)麻等自律神經(jīng)失調(diào)癥狀；眼部疲勞表現(xiàn)為眼痛、頭

10、痛、視力下降等癥狀。此外， 作為眼睛調(diào)節(jié)筋的睫狀肌的疲勞，還可能形成近視。3）視覺的運(yùn)動規(guī)律人們在觀察物體時(shí)，視線的移動對看清和看準(zhǔn)物體有一定規(guī)律。掌握這些規(guī)律，有利于在工程設(shè)計(jì) 中滿足人機(jī)工程學(xué)的設(shè)計(jì)要求。 眼睛的水平運(yùn)動比垂直運(yùn)動快，即先看到水平方向的東西，后看到垂直方向的東西。所以，一般 機(jī)器的外形常設(shè)計(jì)成橫向長方形。 視線運(yùn)動的順序習(xí)慣于從左到右，從上到下，順時(shí)針進(jìn)行。 對物體尺寸和比例的估計(jì)，水平方向比垂直方向準(zhǔn)確、迅速，且不易疲勞。 當(dāng)眼睛偏離視中心時(shí)，在偏離距離相同的情況下，觀察率優(yōu)先的順序是左上、右上、左下、右下。 在視線突然轉(zhuǎn)移的過程中，約有3%的視覺能看清目標(biāo)，其余97%的

11、視覺都是不真實(shí)的，所以在工作時(shí)，不應(yīng)有突然轉(zhuǎn)移視線的要求，否則會降低視覺的準(zhǔn)確性。如需要人的視線突然轉(zhuǎn)動時(shí)，也 應(yīng)要求慢一些才能引起視覺注意。為此，應(yīng)給岀一定標(biāo)志，如利用箭頭或顏色預(yù)先引起人的注意， 以便把視線轉(zhuǎn)移放慢?；蛘卟捎糜泄?jié)奏的結(jié)構(gòu)。 對于運(yùn)動的目標(biāo)，只有當(dāng)角速度大于丨/s2' /s時(shí)，且雙眼的焦點(diǎn)同時(shí)集中在同一個(gè)目標(biāo)上，才能鑒別出其運(yùn)動狀態(tài)。 人眼看一個(gè)目標(biāo)要得到視覺印象，最短的注視時(shí)間為0.070.3s，這里與照明的亮度有關(guān)。人眼視覺的暫停時(shí)間平均需要0 17s。2.聽覺2.聽覺聽覺的功能有分辨聲音的高低和強(qiáng)弱，還可以判斷環(huán)境中聲源的方向和遠(yuǎn)近。1) 聽覺特性(1) 聽覺絕

12、對閾限。聽覺的絕對閾限是人的聽覺系統(tǒng)感受到最弱聲音和痛覺聲音的強(qiáng)度。它與頻率和聲壓有關(guān)。在閾限以外的聲音，人耳感受性降低，以至不能產(chǎn)生聽覺。聲波刺激作用的時(shí)間對聽覺 閾值有重要的影響，一般識別聲音所需要的最短持續(xù)時(shí)間為2050 ms。聽覺的絕對閾限包括頻率閾限、聲壓閾限和聲強(qiáng)閾限。聲強(qiáng)是指在垂直于聲波傳播方向上，單位時(shí)間內(nèi)通過單位面積的平均聲能，單位為W/ m2。頻率為 20Hz、聲壓為 2X 10-5Pa、聲強(qiáng)為10-12w /m2的為聽閾。低于這些值的聲音不能產(chǎn)生聽覺。(2) 聽覺的辨別閾限。人耳具有區(qū)分不同頻率和不同強(qiáng)度聲音的能力。辨別閾限是指聽覺系統(tǒng)能分辨 出兩個(gè)聲音的最小差異。辨別閾

13、限與聲音的頻率和強(qiáng)度都有關(guān)系。入耳對頻率的感覺最靈敏，常常 能感覺出頻率微小的變化，而對強(qiáng)度的感覺次之，不如對頻率的感覺靈敏。不過二者都是在低頻、低強(qiáng)度時(shí)，辨別閾值較高。(3) 辨別聲音的方向和距離。在正常情況下，人的兩耳的聽力是一致的。因此，根據(jù)聲音到達(dá)兩耳的 強(qiáng)度和時(shí)間先后之差可以判斷聲源的方向。例如，聲源在右側(cè)時(shí)，距左耳稍遠(yuǎn)，聲波到達(dá)左耳所需時(shí)間就稍長。聲源與兩耳間的距離每相差1cm，傳播時(shí)間就相差0. 029ms。這個(gè)時(shí)間差足以給判斷聲源的方位提供有效的信息。另外，由于頭部的屏蔽作用及距離之差會使兩耳感受到聲強(qiáng)的差別， 因此，同樣可以判斷聲源的方位。以上這兩種判斷方法，只有聲源恰好在聽

14、者的左方或右方時(shí)，才 能確切判斷聲源的方位。如果聲源在聽者的上、下方或前、后方，就較難確定其方位。這時(shí)通過轉(zhuǎn) 達(dá)頭部，以獲得較明顯的時(shí)差及聲強(qiáng)差，加之頭部轉(zhuǎn)過的角度可判斷其方位，在危險(xiǎn)情況下，除了 聽到警戒聲之外，如能識別出聲源的方向，往往會避免事故的發(fā)生。判斷聲源的距離主要依靠聲壓 和主觀經(jīng)驗(yàn)。一般在自由空間，距離每增加一倍，聲壓級將減少6Db(A)。2) 聽覺的掩蔽當(dāng)幾種聲強(qiáng)不同的聲音傳到入耳時(shí)，只能聽到最強(qiáng)的聲音，而較弱的聲音就聽不到了，即弱聲被掩 蓋了。一個(gè)聲音被其他聲音的干擾而聽覺發(fā)生困難，只有提高該聲音的強(qiáng)度才能產(chǎn)生聽覺，這種現(xiàn) 象稱為聽覺的掩蔽。被掩蔽聲音的聽閾提高的現(xiàn)象，稱為掩

15、蔽效應(yīng)。人的感覺反應(yīng)人們在操縱機(jī)械或觀察識別事物時(shí)，從開始操縱、觀察、識別到采取動作，存在一個(gè)感知時(shí)間過程，即存在一段反應(yīng)時(shí)間。1) 反應(yīng)時(shí)間反應(yīng)時(shí)間是指人從機(jī)器或外界獲得信息，經(jīng)過大腦加工分析發(fā)岀指令到運(yùn)動器官開始執(zhí)行動作所需 的時(shí)間。反應(yīng)時(shí)間是從包括感覺反應(yīng)時(shí)間(從信息開始刺激到感覺器官有感覺所用時(shí)間)到開始動作所用時(shí)間(信息加工、決策、發(fā)令開始執(zhí)行所用時(shí)間)的總和。由于人的生理心理因素的限制，人對刺激的反應(yīng)速度是有限的。一般條件下，反應(yīng)時(shí)間約為0 10 . 5s。對于復(fù)雜的選擇性反應(yīng)時(shí)間達(dá)丨3s，要進(jìn)行復(fù)雜判斷和認(rèn)識的反應(yīng)時(shí)間平均達(dá)35s，具體的帶有判別的反應(yīng)時(shí)間 t可用下式求得：t=klog2( n+1)(4 1)式中，k為常數(shù)；n為等概率岀現(xiàn)的選擇對象數(shù)；(n十1)是考慮判明是否岀現(xiàn)刺激。為了保證安全作業(yè)，一方面在機(jī)器設(shè)計(jì)中，應(yīng)使操縱速度低于人的反應(yīng)速度。另一方面應(yīng)設(shè)法提高人的反應(yīng)速度。2) 減少反應(yīng)時(shí)間的途徑般來說，機(jī)器設(shè)備的情況、信息的強(qiáng)弱和信息狀況等外界條件是影響反映