安全工程师安全生产技术重点预习(37)

1、安全生产技术精讲班第 37讲讲义第一节安全人机工程基本知识安全人机工程基本知识【考试大纲要求】：1. 了解安全人机学及主要内容、人机系统的类型；2. 熟悉机械设计本质安全要求；3. 了解人的感官与器官、视觉损伤、疲劳、听觉特性;4. 熟悉人的感觉反应，【教材内容】：第四章安全人机工程第一节 安全人机工程基本知识一、安全人机工程的概念、主要研究内容及其分类（一）安全人机工程的定义安全人机工程是运用人机工程学的理论和方法研究“人一机一环境”系统，并使三者从安全的角度 上达到最佳匹配，以确保系统高效、经济运行的一门综合性的边缘科学。（二）安全人机工程的主要研究内容安全人机工程在所研究的诸多因素中，主

2、要是研究人与机器的关系，主要内容包括如下（1）分析机械设备及设施在生产过程中存在的不安全因素，并有针对性地进行可靠性设计、维修性 设计、安全装置设计、安全启动和安全操作设计及安全维修设计等。（2）研究人的生理和心理特性，分析研究人和机器各自的功能特点，进行合理的功能分配，以构成 不同类型的最佳人机系统。（3）研究人与机器相互接触、相互联系的人机界面中信息传递的安全问题。（4）分析人机系统的可靠性，建立人机系统可靠性设计原则，据此设计岀经济、合理以及可靠性高 的人机系统。在人机系统中人始终起着核心和主导作用，4个方面:机器起着安全可靠的保证作用自动化代替人的部分危险操作，牙全生产。"r

3、解决安全问题的根本是 从根本上将人从危险作业环境中彻底解脱岀来，（三）人机系统的类型 卜 _!人机系统主要有两类，一类为机械化、机械化、半机械化控制的人机系统，人机共 中主要充当生产过程的操作者与控制者，即 如果人操作失误，机器会拒绝执行或提出瑟壬 的人机系控。系控 在全自动化控制操作机系统中，者，监视自动化机器的工作。只有在自动控制系统岀现差错时，人才进行干预，采取相应操措施其结构框图如图4 2所示。系统的安全性主要取决于机器的本质安全性、机器的冗余系统失灵以及人处于低负荷时应急反应变差等。制，人只是一个监视者和半机械化控制的人机系统；一类为全自动化控制的人机系统。召体，或机为主体，系统的动

4、力源由机器提供，人在系统 1控制器主要由人来操作。在控制系统中设置监控装置，其结构如图4 一 l所示，这是现代生产中应用最多合理性，机器的本质安全性及人为失误。机器的正常运转完全依赖于闭环系统的机器自身的控警告机功以机为主体，二、机械设计本质安全（一）机械设计本质安全的定义机械设计本质安全是指机械的设计者，在设计阶段采取措施来消除安全隐患的一种机械安全方法。 包括在设计中排除危险部件，减少或避免在危险区处理工作需求，提供自动反馈设备并使运动的部 件处于密封状态之中等。（二）机械失效安全机械设计者应该在设计中考虑到当发生故障时不出危险。这一类装置包括操作限制开关，限制不应该发生的冲击及运动的预设

5、制动装置，设置把手和预防下 落的装置，失效安全的限电开关等。（三）机械部件的定位安全把机械的部件安置到不可能触及的地点，通过定位达到安全的目的。设计者必须考虑到人在正常情 况下不会触及到部件，而在某些情况下可能会接触到，例如登着梯子对机械进行维修等情况。（四）机器的安全布置在车间内对机器进行合理的安全布局，可以使事故明显减少，布局时要考虑如下因素：（1）空间：便于操作、管理、维护、调试和清洁。（2）照明：包括工作场所的通用照明（自然光及人工照明，但要防止炫目）和为操作机器而需的照明。（3）管、线布置：不要妨碍在机器附近的安全出入，避免磕绊，有足够的上部空间。保证维修时 人员的出入安全。第二节人

6、的特性第二节人的特性一、人的生理因素与安全的关系（一）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，并容易引起事故发生。为此，在需要频繁改变

7、光亮度的场所，应采用缓 和照明，避免光亮度的急剧变化。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岀的刺激或耀眼的强 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

8、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 45h后眼睛便会充血，1012h后会使眼睛剧痛而不能睁眼

9、，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，会弓I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

10、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。 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。 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

11、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，应给岀一定标志，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。 对于运动的目标，只有当角速度大于丨/s2' /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。 人眼看一个目标要得到视觉印象，最短的注视时间为0.070.3s，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

12、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2050 ms。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 2X 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。人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

13、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

14、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6Db(A)。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

15、蔽效应。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岀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 10 . 5s。对于复杂的选择性反应时间达丨3s，要进行复杂判断和认识的反应时间平均达35s，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为等概率岀现的选择对象数；(n十1)是考虑判明是否岀现刺激。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