安全人机工程学第3章 人的特征

官有效反应的刺激称为该感觉器官的适宜刺激。（如
眼的适宜刺激为可见光；而耳的适宜刺激则为一定频
感 受
率范围的声波）
性 刺激包括刺激的强度、作用时间和强度－时间变化率3
和 个要素，将3个要素作大小不同组合可以得到不同的
感 受
刺激。
阈 能被感觉器官感受的刺激强度范围称为感觉阈。
限
33Baidu Nhomakorabea
类型： 绝对感受性和绝对感受阈限； 差别感受性和差别感受阈限；
3
4
人体尺度是产品体量和空间环境设计的基础依据，合理的设 计首先要符合人的形态和尺寸，使人感到方便和舒适。人 体尺度可分为构造尺寸和功能尺寸。
构造尺寸是指静态的人体尺寸，它是人体处于固定的标准状 态下测量的。
功能尺寸是指动态的人体尺寸，是人在进行某种功能活动时 肢体所能达到的空间范围，它是动态的人体状态下测得的。
性
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感觉反映的是客观事物的个别属性，而知觉反映的是客观事物的整 体。
感觉的性质较多取决于刺激物的性质，而知觉过程带有意志成分， 人的知识、经验、需要、动机、兴趣等因素直接影响知觉的过程。
知觉是在感觉的基础上产生的，感觉的事物个别属性越丰富、越精 确，对事物的知觉也就越完整、越正确。感觉和知觉都是客观事 物直接作用于感觉器官而在大脑中产生对所作用的反映。在生活 和生产活动中，人都是以知觉的形式直接反映事物，而感觉只作 为知觉的组成部分而存在于知觉之中，在心理学中称为“感知 觉”。
知觉的过程：大脑皮质联合区对来自不同感觉器官的各 种信息进行综合加工，在人的大脑中产生了对各种客 观事物的各种属性、各个部分及其相互关系的综合的 整体的决策，这便是知觉。
知觉的类型：一般分为空间知觉，时间知觉，运动知觉 与社会知觉等。
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知觉的基本特性
知
知
觉
觉
的
的
整
理
体
解
性
性
知
知
觉
觉
的
的
选
恒
择
常
性
脊髓
神 经
脑神经；脊神经
系
按
统
解 剖
分
按功能分
周围神经
感觉（传入）神经
（运 传动 出神 ）经
躯体运动神经 （支配骨骼肌）
植物性神经 （支配内脏器官）31
3.2.2 感觉和知觉
1.人的感觉特性
（1）感觉的基本理论 1)感觉的基本概念
感觉定义：感觉是人脑对直接作用于感觉器官的客观事物个 别属性的反映，是一切复杂心理活动的基础和前提。
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差别感受性和差别感觉阈限
当两个不同强度的同类型刺激同时或先后作用于某一感觉 器官时，它们在强度上的差别必须达到一定程度，才能 引起人的差别感觉。
差别感觉阈限即为刚刚能引起差别感觉的刺激之间的最小 差别量，对最小差别量的感受能力则为差别感受性，两 者成反比关系。
职业对感受能力有要求。
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感觉的适应
Sopm Sa f 383 28 411mm
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（6）人体身高在设计中的应用方法
人体尺度设计主要决定人机系统的操纵是否方便和舒适宜人。 因此各种工作面的高度建筑室内通道空间高度、设备及家具 高度等，都要根据人的身高来确定。
以身高为基准确定工作面高度、设备和用具高度的方法，通 常是把设计对象归成各种典型的类型，并建立设计对象的高 度与人体身高的比例关系，以供设计时选择和查用。
Smin Sa f 另外，为了克服人们心理上产生的“空间压抑感”、 “高度恐惧感”等心理感受，或者为了满足人们“求美”、 “求奇”等心理需求，在产品最小功能尺寸上附加一项增 量，称为心理修正量。考虑心理修正量的产品功能尺寸称 为最佳功能尺寸。
Sopm Sa f p
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7）标准化准则 8）姿势与身材相关联准则 劳动姿势和身材大小要综合考虑、不能分开。 9）合理选择百分位和适用度准则 设计目标用途不同，选用的百分位和适用度也不同。
的产品和一般工业产品两个等级。在确认产品设计类型及 等级之后，选择人体尺寸百分位数的依据是适用度。（一 般原则是涉及健康、安全的适应度单限取99%（95％）； 双限取98％，一般情况取90％） 适应度的确定应根据所设计产品使用者总体的人体尺寸差 异性、制造该类产品技术上的可行性和经济上的合理性等 因素进行综合优化。
设计时必须考虑实际服务的区域和民族分布等因素。
22～30
年龄
地区与种族
男比女高 100mm
性别
年代
职业
美国按男子身高标准设
计的飞机，对于德国男 子的适应范围降为90％， 对法国人降为80％，对 日本人降为45％，对泰 国人降为25％。
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东北、华北区
西北区 东南区
华中区 华南区 西南区
人体尺寸的区域划分
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在现代化的人机系统中，人是主要 因素，起着主导作用，应当首先 加以研究。因此本章主要介绍两 个方面的内容，即人的生理特性 和心理特性。研究人的目的，在 于说明如何建立人与机器、环境 之间的最相适应关系，为安全人 机工程设计提供人体生理学和心 理学等方面的依据。
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中枢神经
脑：延髓；脑髓；中脑； 间脑；小脑；大脑
同时，为了消除人们心理上的“空间压抑感”、高度恐惧感和过于接近时的 窘迫感和不舒适感等心理感受，附加一项必要的心理空间尺寸——心理修 正量。
（4）确定产品的功能尺寸
最小功能尺寸 最佳功能尺寸
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（5）人体数据应用举例
例:试合理确定适用于中国男人使用的固定坐椅座面高度。
根据人体数据运用准则，坐椅座面高度应取第5百分位的 “小腿+足高”人体数据为基本设计数据Sa，查表3-3得： Sa=383mm；以防大腿下面承受压力引起疲劳和不舒适，功能 修正量（包括着装即裤厚取3mm，鞋根取25mm）取28mm；则坐 椅座面高度的合理值：
刚刚能引起感觉的最小刺激量，称为绝对感觉阈限的下限， 感觉出最小刺激量的能力称为绝对感受性。
绝对感受性与绝对感觉阈限值成反比。 若刺激量过大，超过了正常限度，将使感觉消失而引起痛觉，
甚至造成感官的损伤。刚刚使感觉消失的最大刺激量称为 绝对感觉阈限的上限。刺激量在上、下阈限之间才能引起 感觉。（例如：人眼只对波长380-780mm的光波刺激产生 反应，380mm和780mm即为视觉的下、上阈限。）
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（2）人体尺寸的应用方法和程序 1）确定所设计对象的类型和适应度
涉及人体尺寸的产品设计，确定产品功能尺寸的主要依据是 人体尺寸百分位数，后者与所设计产品的类型密切相关。应 按《在产品设计中应用人体尺寸百分位数的通则》 GB/T12985—91标准确认所设计的对象属于其中哪一种类型。
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2）选择人体百分位数 工程设计中按产品的重要程度又分为涉及人的健康、安全
黑龙江、吉林、辽宁、内蒙古、山东、北 京、天津、河北。 甘肃、青海、陕西、山西、西藏、宁夏、 河南、新疆。
安徽、江苏、上海、浙江。
湖南、湖北、江西。
广东、广西、福建。
贵州、四川、云南。
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6）功能修正与最小心理空间相结合准则 设计中所设计的人体尺度是在穿衣服、穿鞋甚至戴
帽条件下的人体尺寸。这样，对测定的人体数据就需要修 正，修正量记为功能修正量。
感觉类型：视觉、听觉、化学感觉（嗅觉和味觉）、皮肤感 觉、本体感觉(平衡觉、运动觉和内脏觉）等。
感觉的过程：人的感觉器官接受内外环境的刺激，将其转化 为神经冲动，通过传入神经，将其传至大脑皮质感觉中枢， 便产生了感觉。
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外部环境中有许多物质的能量形式，人体的一种感觉器
官只对一种能量形式的刺激特别敏感，能引起感觉器
时，应考虑： 1）满足度：产品设计尺寸满足特定使用者群体的百分率；
也就是说从人体工程学角度看，你的设计适合多少人。 满足度的确定因素：①人体尺寸的变异性(标准差）；②
技术可行性；③经济合理性。
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2）产品尺寸设计任务分类 工业产品尺寸设计可分为三大类，五小类；即Ⅰ型（双限值
设计）、Ⅱ型（单限值设计）、ⅡA型（大尺寸设计）、 ⅡB型（小尺寸设计）和Ⅲ型（折中值或平均尺寸设计）。 （见表3-9）
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（3）确定功能修正量和心理修正量
根据人体数据运用准则，凡涉及人体尺寸的设计，必须考虑实际中的可能姿 势、动态操作、着装等设计富裕度——功能修正量（着衣修正量：坐姿测 高应加6mm，胸厚加10mm，臀膝距加20mm；穿鞋修正量：男加25mm，女加 20mm；姿势修正量：立姿身、眼高减10mm，坐姿坐、眼高减44mm）。
人体测量学是一门用测量方法研究人体的体格特征的科学。 它是通过测量人体各部位尺寸来确定个体之间和群体之间在 人体尺寸上的差别，用以研究人的形态特征，从而为各种安 全设计、工业设计和工程设计提供人体测量数据。 研究的对象：为特定的群体而非个人；
研究的结果：反映群体的形态特征与差异程度。 目的：提高设计对象的宜人性，让使用者能够安全、健康、 舒适地工作，从而减少人体疲劳和误操作，提高整个人机系 统的安全性和效能。
GB/T15759-1995《人体模板设计和使用要求》 GB/T14779-1993《坐姿人体模板功能设计要求》
常用的人体动力学模型分为14个模块，如下图所示。在 这个模型中人体被分解成14个节段。
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随着计算机技术的进步，目前的人体模板已经发展为三维 数字人体模型，三维数字人体模型不但可以储存大量人体 尺度的详细数据，自动计算生成处于特定百分位的使用者 的三维模型，还可以在虚拟环境中模拟真实情况下人的运 动和操作，按照不同的透视角度加以观察。
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GB10000-1988《中国成年人人体尺寸》根据人机工程学要 求提供了我国成年人人体尺寸的基础数据，它适用于工业 产品设计、建筑设计、军事工业以及工业的技术改造、设 备更新及劳动安全保护。
标准中共列出47项我国成年人人体尺寸基础数据，按男女性 别分开，且分三个年龄段：18～25（男、女），26～35 （男、女），36～60（男）、55（女），用七幅图分别表 示项目的部位，并用表列出其相应的百分位数。
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2）可调性准则 对与健康安全关系密切或减轻 作业疲劳的设计应按可调性准 则设计。如汽车座椅在高度、 靠背倾角、前后距离等尺度方 向上可调。
3）平均准则 对于一些公共场所的产品、用具如门拉手高、锤子和刀 的手柄等，常用平均值设计更合理。
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4）使用最新人体数据准则 所有国家的人体尺度都会随年代、社会经济的变化而不同。 5）地域性准则 一个国家的人体参数与地理区域分布民族等因素有关。因此
在同一刺激物的持续作用下，敏感性会降低，人的感受性发生 变化的过程，称为“感觉的适应”。
视觉适应中的暗适应约需30分钟以上～1h （5～7min）；明 适应约需1~2分钟（30s）；听觉适应约需15分钟；味觉适应 约需30s。
"久居兰室而不闻其香"
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2)知觉的基本概念
知觉的定义：知觉是在人脑对直接作用于感觉器官的客 观事物和主观状况整体的反映。
3.1 人体测量 3.2 人的生理特征 3.3 人的心理特征
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学习目标：
充分理解人体测量学的定义，常用人体尺度数据； 掌握人体尺度数据的应用，人体的生理特征如感觉、知觉
对人机系统安全性的影响； 掌握人体的心理特征如个体性格、情绪和不安全心理等于
安全生产之间的关系。
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3.1.1人体尺度数据的测量
间距类——高百分位数据（95）； 净空高度类——高百分位数据（99）； 可及距离类——低百分位数据； 座面高度类——低百分位数据； 隔断类——目的不同，可选高、低百分位数据； 公共场所工作台面设计—一般以肘部高度数据为依据，女(5)-男(95)之间。
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2.人体尺度在工程设计中的应用
（1）人体尺度应用的原则 从工程设计应用的角度来讲，人体尺寸在工程实际中应用
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图3-1人体主要部位 图3-2立姿人体部位 图3-3坐姿人体部位
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图3-4人体水平部位
图3-5人体头部部位
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图3-6人体手部部位
图3-5 人体足部部位
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正确运用人体数据是设计合理与否的关键，一旦数据被 误解或使用不当，就可能导致严重的设计错误。
1.人体测量数据的运用准则 1）最大最小准则 要求根据具体设计的目的，选用最小或最大人体参数。 例：通道和门的高度设计使用高百分位数据；而操纵力设计 应按最小操纵力准则设计。
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3.1.3人体模板的应用
由于人体各部位尺寸因人而异，而且人体的工作姿势随着 作业对象和工作情况的不同而不断变化，因而要从理论上来解 决人机相关位置问题是比较困难的。但若利用人体结构和尺度 关系，制成各种标准的人体外形模板(1:1或1:5)，通过机与人 体模板相关位置的分析，便可以直观地求出人机相对位置的有 关设计参数，为合理布置人机系统提供可靠条件。