第7章：人的作业环境.ppt

人因工程,篇章总汇,总论第1章 人因工程概述第2章 人因工程的研究方法与工具基础篇第3章 人体测量第4章 人体生理特性第5章 人的心理认知特征第6章 人的信息处理第7章 人的作业环境,应用篇第8章 作业空间设计第9章 肌肉骨骼失调及其预防第10章 脑力负荷与脑力工作绩效提升第11章 人机界面设计扩展篇第12章 可用性第13章 安全性,第7章 人的作业环境,温度照明噪声运动环境,作业环境直接影响人机环境系统的效率和操作者的身心健康与安全，是人因工程的重要研究方面。在系统设计的各阶段，尽可能的排除各种环境因素对人体的不良影响，使人具有舒适的作业环境，将有利于保护劳动者的健康安全和最大限度的提高系统的综合效能。本章主要介绍温度、噪声、照明和振动等一般环境条件对人的工作效率和健康的影响以及对这些环境条件的改善。,7.1 温度,温度是评价作业环境气候条件的主要指标。温度与气压、空气电离度以及空气污染等指标都是构成环境的重要方面。它们对人的健康、舒适和工作绩效都有很大的影响。,7.1.1热交换过程,人类自身具有适应气候条件的生理调节机制 调节的机制主要是收缩或扩张机体深处和体表的血管、出汗和发抖 人体通过新陈代谢过程将化学能转化为热能和机械能 新陈代谢来的能量大约有70转变成热量散发掉了，只有大约25变成机械能,7.1.1热交换过程,热交换方式 身体与环境间热交换方式有四种：传导：通过直接接触固体，液体来传递热量 对流：通过气体或液体来交换热量 辐射：通过物体间电磁辐射而转移热能 蒸发：物体形态转变过程中需要从人体吸收热量 例如从汗水转变为水蒸气,热交换方程式:其中：S=体内热能含量（存储）的变化量 M新陈代谢的热量 W劳动消耗的热量 R辐射交换的热量 C对流交换的热量 E蒸发的热量损失新陈代谢是正的，因为该过程产生热能。蒸发总是负的，因为该过程总是损失热能。下页图气温和墙面温度组合中蒸发、辐射和传导散热的百分比假如身体处于热平衡状态，将是零,7.1.1热交换过程,7.1.2热舒适,气流对热舒适的影响 人们对头顶（即头，颈肩和背部）的空气流动最敏感。短头发的人比长头发人对气流的感受更迟钝。低湿度对热舒适的影响 低湿度能引起鼻腔、喉咙和皮肤干燥，嘴唇干裂，对气味也更敏感。当相对湿度小于或等于30时，戴和不戴隐性眼镜的人都会感到由低湿度带来的对眼睛的刺激。衣着对热舒适的影响 衣着的绝热性是影响热交换的一个主要因素；另一个影响热交换的因素是衣料对湿气的渗透性。,热舒适环境是指人在心理状态上感到满意的热环境。所谓心理上感到满意，就是既不感到冷，又不感到热，我们称作热舒适。影响热舒适环境的因素有很多，与环境有关的主要因素有四个：空气温度、湿度、空气流动和周围物体的表面温度，这些因素的相互作用是相当复杂的。,7.1.3高温,高温对生理的影响Q10效应心血管反应：血管扩张，升高皮肤温度，心率增加 出汗，汗液蒸发散热，但是汗滴不散热热病：热疹（痱子）、热痉挛、热衰竭、中暑 等,在高温情况下，身体吸收或产生的热量比散发的热量更多。这会导致身体内核温度上升，出现疾病，甚至死亡。,7.1.3高温,个体差异与高温 对高温的忍耐度存在个体差异的因素有：身体健康状况：身体越健康，对工作热环境忍耐度越大 老龄化：老人适应性差性别：女性对热的适应能力比男性差 脂肪：大量的脂肪，不利于散热酒精：饮酒易于引起中暑，不利于散热,7.1.3高温,对高温的适应性经常工作于热环境中的人表现出对高温明显的适应性 出汗效率的提高 简短的日常暴露对维持适应性是必须的 暴露中不补充水分可能会延缓适应性的产生 人们对热适应的能力有很大的差异,7.1.3高温,高温的各项指标热压指标HIS：它是现有的综合性最好的指标之一，但由于太复杂而未普遍使用 热指标：它是对热和湿度影响人体自身冷却能力的量度。热指标量度表示在下页图中，每条线代表了对人有相同的总体影响的空气温度和相对湿度的组合。,7.1.3高温,美国国家气象服务机构的热指标,7.1.3高温,高温对绩效的影响1.对体力工作的影响:在有效温度升至大约28ET时，并不影响人的生产效率,温度再升高则降低效率2.对运动神经绩效的影响：绩效的影响与工作类型有关警觉的变化、意志和体温的影响 3.对安全行为的影响:工人的不安全行为与环境温度的关系为“U”字型，在1723WBGT之间，工人不安全行为比例最小,7.1.3高温,高温环境下的保护措施 空气调节改变任务,劳逸结合 保护措施,7.1.3高温,案例,目前，国内工业生产中的爆作、火灾、剧毒化学物泄漏等穴难性事故频发；恐怖分子利用爆炸、生化毒剂袭击等各种手段危害公众安全的威胁增加。消防队员等应急救险人员是人民生命财产的守护神，保障应急救援人员的人身安危成为救援的前提，设计开发耐高温防护服、消防服等防护服装，提高应急救援防护服的防护水平就成为关键。随着社会的不断发展，耐高温热防护服的舒适性越来越得到了人们的重视。人体生理学、医学、信息科学等相关领域的新技术会促进耐高温热几防护服的智能化。在研究新型耐高温防护服的时候，充分发挥新检测技术和数据处理相结合的潜力，将催生舒适性更强、防护性更全面的耐高温热防护服。,7.1.4低温,低温对生理的影响 低温可引起体温过低，通常表现为体温低于35。最初阶段表现为不辨方向，冷淡，幻觉或兴奋。当体温进一步降低时，人可能昏迷，甚至死亡。在极端的低温下，身体的新陈代谢速率变慢，身体需要更少的氧气。低温对生理的影响主要有两种：血管收缩寒颤 在严酷的低温环境下，最常见的冷伤害是冻疮,低温对健康危害的严重性比高温小。虽然低温也会使人死亡，当体内温度降至28以下时，会危及生命，但很少发生。,7.1.4低温,对低温的适应 人重复地暴露于冷环境中，新陈代谢速率也会提高 技能、经验和健康状况对低温的的适应很重要人体适应能力有限，做好保护工作才是关键低温的主观感受 舒适或不适的感觉与皮肤温度有一定的关系教材中表7-2说明各种感觉时的平均皮肤温度和手部皮肤温度 低温的指标 风冷指数WCI,7.1.4低温,低温对绩效的影响体力劳动：身体核心温度每降低 1，最大作业量下降46%触觉灵敏度：灵敏度下降手工任务绩效：不损害绩效的下限为以平均手部皮肤温度计为 1318 跟踪任务的绩效：周围温度为413时跟踪任务受到寒冷的显著影响 反应时间：影响不大，但确实存在不利影响 脑力活动：低温对脑力劳动的影响的证据不明确,7.1.4低温,低温环境下的保护措施 使用手套 在特定条件下使用半截手套使用辅助加热器 取暖设施 暴露于寒冷中往往会有一个或几个相关的指标（像皮肤温度，手皮肤温度，身体核心温度，空气温度，工作绩效等超过合理的忍耐水平。当超过这些忍耐水平时，人应到取暖的地方（像暖和的房间暖和一段时间再进行工作。,7.1.4低温,USB供电的防寒手套 IT人士和经常与电脑打交道的人看到这个肯定会一下子叫出来，好主意啊！要知道在冬天敲键盘是多么痛苦的事，有了这个USB加热手套，再配上两种温度调节，让你在冬天里也能够轻松应付繁重工作。,案例,7.2 照明,当人们在室内或夜间活动时，通常必须要有一定形式的人工照明。人工照明系统的设计确实对那些使用该环境的人的绩效和舒适感以及人们对环境的有效反应有影响。照明工程既是一种艺术又是一种科学。科学性的方面包括对各种照明参数的测量和高能效的照明系统的设计。艺术性体现在给含光源来创作，像饭店、橱窗里的特殊照明，或完成一个特殊的色彩设计。,良好的照明环境能使工作人员心情愉快，提高办公效率,明亮的照明能提高人们的购买欲望,7.2.1光,光是能使视网膜产生兴奋和产生视觉的辐射能源光通量()：基本的光学量。法定计量单位是流明(lm）1lm（555nm)=0.0015W 即在人眼最敏感的波段内，1lm的光通量相当于0.0015W的功率 光强度(I)：是用光源发出的每单位立体角()的流明量测算的。单位是坎德拉（cd）。I=/其中I指发光强度（cd），指光通量（lm），指立体角（sr）照明度(E)：光源置于一球面内部，照到球面内表面任一点的光量。如每平方米光通量为1流明（lm/m2）则称照明度(E)为一勒克司（lx）。E=/S亮度(L)：离开一表面的每单位面积的光量。国际单位是坎德拉每平方米（cd/m2）反射系数：表面反射的光量与照到该表面的光量的比。对于一个完全漫射的表面，反射系数 亮度/照明度,7.2.1光,光的颜色 光波波长不同，光颜色也不同，眼睛对各种波长的光线敏感程度不同。在高亮度下，眼睛对绿光是最敏感的；照明度下降时，眼睛对波长为500纳米左右的光是敏感的。从亮视觉到微光视觉的敏感性的变化称为普尔钦效应。应用该效应的一个实例是把靶子做成蓝绿色以提高夜间的可视性。,光线有两个来源：白炽体（“热”光源，像太阳，照明器或火焰）发光体（“冷”光源，即在周围能看到的发射光线的物体）。白光包含大部分波长，且各种波长近似等量。但在特定范围的光谱内，较其他范围有更大的能量的光，则呈现黄、红、蓝等色。,7.2.1光,光的颜色（续）光源的色温描述其光线的颜色。当不同光源分别照射同一种颜色的物体上时，该物体将呈现不同的颜色（表现色），这种现象称为光源的显色性。显色性最好的日光作为标准，其显色指数定为100，显色指数愈小，显色性愈差。物体所反射出的光有三个特性：主波长、亮度和饱和度。,几种人工光源的显色指数,7.2.1光,光的分布 光的分布对视觉舒适和任务绩效也有影响假若工作环境中不同区域间照明度差别很大，操作者把视线从一地移到另一地时，眼睛必须调整以适应这些不同亮度。这种瞬间的调整适应会短暂地减弱可见性直至眼睛完全适应了新的照明水平。亮度上的过大差别会产生耀眼，引起不适。亮度比：亮度比是视野里任两块区域的亮度比值。IES建议办公室环境的最大亮度比例为：邻近环境为 3：1；远处是暗环境时为10：1；远处是亮环境时为 1：10。反射：视野内的强反射面会引起耀眼的感觉。房内反射性的表面一般都远离地板而靠近天花板。下页图为办公室内房间和用具表面的反射率。,7.2.1光,办公室内房间和用具表面的反射率,7.2.1光,眩光眩光是由在视野内存在大于眼睛所能适应的亮度而产生的由此可引起烦恼、不适或视觉功能和可见性的丧失。眩光的种类：直射眩光是由强烈光线直接照射产生的。直射眩光效应与光源位置有关；反射眩光是由视野内的表面所反射光线引起的。反射眩光有可能是镜面反射、散射、漫反射或者是复合式的（前面三种的复合。眩光的不利影响有三种类型：不舒服眩光产生不适感，但并不必然会干扰视觉绩效或可见度；失能眩光减弱了视觉绩效和可见度，并经常伴有不适感；致盲眩光，它是如此强烈的眩光，以致移走一段相当长的时间后还看不到什么东西。减少眩光的方法 例：防眩光护眼台灯；汽车的防眩光倒后镜（光学蓝镜）,7.2.1光,案例,“除 眩 车 灯”的 发 明 分 析,汽车的发明为经济的发展作出了重大的贡献，同时也给人类带来了巨大的灾难。沿袭了一百多年的汽车远光灯，射出的圆锥形雪亮的直光束，射到对而驾驶员和行人的眼睛里，顿时，灯光之外的一切景物就处在一片黑暗之中，什么也看不清，这就是眩光现象。人一旦进入眩目状态，他就感觉到对而那车是直冲着自己开来的，此时他如果向左拐，就可能直撞那车;如果朝右拐，就可能撞上右边的同向车、树木和行人，或翻入右边沟中。,一位青午发明人关于车辆外部除眩照明系统的发明车用前灯装置和车体轮廓照明灯(发明专利申请号分别为200410055576.4和200410055575.X),解决了车辆防眩难题。,按照反向思维的原理，发明人把车廓灯传统的“向外照射失改为“向里照射”，发明了车体轮廓照明灯，使汽车在夜间没有路灯照射的情况下，也能显示如同白昼一样的面貌。,7.2.2照明对绩效的影响,照明系统应使细节更易于看到、颜色更易于分辨而不产生不适或分心的感觉。完成任务通常需要视觉、认识和运动神经共同配合。视觉对任务完成程度的贡献越大，照明系统的影响也越大。,视觉绩效模型视觉绩效阈值模型 描述刚刚能看到或认出所关心物体的状态与照明参数的关系，研究的是观察或认出目标的可能性。视觉绩效超阈值模型 此时的照明足以看到或认出目标，它所研究的是辨认时间问题。需要指出：目前尚没有能处理复杂的视觉任务的视觉绩效模型。没有一个视觉效果模型能够完全预测工作效果，除非工作中非视觉效果的影响趋于零，因此这方面还有许多工作要做。,7.2.2照明对绩效的影响,一般性结论在一定范围内照明水平的提高虽可以提高工作效率，但随着照明水平的提高，工作效率的改善将越来越小，直至出现负效率（效率减低）。通过改变任务特征（即放大它的尺寸或提高对比度比通过提高照明水平在视觉效果上更能取得满意效果。一般很难仅仅通过提高照明水平来使视觉困难的任务（小尺寸、低对比度）的工作效果达到与视觉容易任务的工作效果同样的水平。操作者的年龄对工作效果有很大影响，照度对老人更重要。高水平的亮度可提高智力工作效率；但也有问题，虽然随照度增加，工作效果的改善有所减弱，但由于附加照明水平使得任务的难度不断下降。,7.2.1照明对绩效的影响,照明系统与老年人,案例,1.任何40岁以上人的视觉能力都随着年龄下降。2.晶状体增厚是引起老年人远视的首要原因，50岁时比20岁时视网膜厚度减少50，60岁时减少量增加到66。3.瞳孔直径减小的效应以及眼内光的散射的增加，使老年人对失能眩光的敏感度增加。4.老年人对任务对比度更苛刻，为使他们的视觉绩效最大，要求有更高的对比度。,7.2.3照明亮度的确定,美国照明工程学会（IES）提出了一个简单的确定最低照明水平的方法，这种方法对于复杂的问题的确是一个相对简单的办法。但IES建议的照明水平比欧洲的要高。例如:建议照明水平表,设计一个优秀的照明系统时，要提供适当的照度，适当的光谱成分，而不产生眩光。,7.2 照明案例,案例,北京奥运“鸟巢”与“水立方”应急照明系统,Cooper Menvier为国家游泳中心量身定制的全方位的应急照明解决方案，实现了“及时的应急照明切换、安全的应急照明系统、合理的应急照明强度、完善的系统智能控制和高效的自动巡检维护”，充分体现了“绿色奥运、科技奥运、人文奥运”的宗旨。,7.2 照明案例,特别应用视觉显示终端（VDTs）的照明VDTs是自身发光而不是靠反射才被人看见的。VDTs有很特别的曲面玻璃，会产生许多有趣的效果，它的工作表面比大部分桌面任务都更加竖直。所有这些因素必须在布置桌面环境时考虑到。适用于VDTs的三个主要的照明因素是：照度水平、亮度比和屏反射。VDTs的许多方面，像字符、颜色、背景、对比度及闪烁等因素都与照明系统相互作用，对视觉绩效产生影响。屏上字符越不容易辨认，照明环境的质量越重要。,特别应用：视觉显示终端（VDTs）的照明,1.照度水平由于大部分VDT屏会发光，不要求有周围照度来帮助阅读。对大部分办公识别任务，周围照度水平越高，越容易看清任务。但对VDTs却相反。照度水平应是阅读手写的铅笔字体所需的高照明水平和看清VDTs屏所需的低照明水平的折衷。大多数情况下照度在300500LX。美国人因协会建议为200500lx。据调查，在配有VDT 的办公室里实际照度水平大部分在300500LX。,特别应用：视觉显示终端（VDTs）的照明,2.亮度比在屏幕和近距离区之间的亮度比，一般建议是1:3，而在远区则为1:10，但1:100的比值并不显得对视觉绩效有很大影响。实际现场观测证实办公室的亮度比经常超过1:10。屏幕亮度与手写文件的亮度比值为1:101:87，中值为1:26。屏幕对窗户的比值范围为1:871:1450，中值为1:300。美国人因协会认为，视野外围的高亮度光源是应该避免出现的。基本原理是：假如所有的照度水平在200500LX之间，则亮度的差别不致于对VDT用户的绩效或舒服感有显著影响。Grandjan建议在办公室内最大亮度比不应超过40:1，有VDT办公室的墙、天花板等的反射系数应比无VDT的办公室小0.10左右,这可以减小屏幕与周围物的亮度比。,特别应用：视觉显示终端（VDTs）的照明,3.屏反射及其减小措施屏反射是VDT使用中最普遍的问题之一 反射会引起分心和不适反射减小了字符和背景的对比度，使得从屏上阅读信息更加困难反射能引起注意力在屏上字符间偏移镜面反射使视觉集中于屏后。减小屏反射的方法有针对光源和屏之间的反射源和荧屏本身两方面针对反射源问题的技术包括：把窗户遮住；调整固定反射源的位置；减少光源的强度和亮度；使用漫反射、非直射照明系统。设置荧屏的技术有：移动或倾斜显示屏使反射不在视野中；将工作站的位置安置在一排顶光光源之间而不要直接安置在灯下；使屏幕与窗户的夹角成直角，避免面向窗户；用负对比（亮背景上的字符）显示；屏幕采用抗反射处理。,特别应用：视觉显示终端（VDTs）的照明,4、结论设计一个的优秀的照明系统时，要提供适当的照度，适当的光谱成分，而不产生眩光。在高效利用能源的条件下做到这些是相当不容易的。基于简单化的假设和忽略视觉能力个人差异时，所采用的技术及参数应在照明条件相对比较中选择，没有普便适用的参数值。建议根据实际情况，加以修正。,7.3 噪声,噪音在工作环境和公共生活中无处不在，形成噪音污染。噪音通常是指“与目前状况无信息方面的联系或与完成眼下任务无关的听觉刺激物”。与任务有关但无信息量的声音在效果上和与任务无关的声音一样。,7.3 噪声,2000年温州市区噪声污染总体水平依然严重，其中生活噪声影响最大。,2005年深圳市宝安区声环境质量继续保持良好状态，道路交通噪声平均值为68.0分贝，达到国家城市区域环境噪声标准（70分贝）；区域环境噪声平均值为55.5分贝，达到国家城市区域环境噪声标准（60分贝）。2005年区域环境主要噪声来源为生活噪声和工业噪声，生活噪声比重比2004年有所增加。,7.3.1基本概念,声级 人耳对声音的所有频率并不同样敏感，对低频（小于100Hz不敏感，对较高频敏感。当声压相同时，低频音听起来不如高频音响亮。为了使噪音测量结果能同人的主观感受一致起见，通常在测量仪器中引进一个模拟人耳听觉特性的计权网络，对被测噪音进行权重，所得结果叫做声级。例如，按美国国家标准协会（ANSI）标准做的声压计含有频响加权系统（标以A,B,C)。最常用的是A声级。响度、噪度和骚扰程度都是基于A声级的。所以国际标准化组织及绝大数国家，已将A声级作为噪声标准中的主要指标加以利用。D声级主要是为测量飞机噪音，还未得到普遍的接受，目前很少用。,7.3.1基本概念,响度表征声音强度和频率在主观或心理生理上的感觉。最早和普遍认可的响度的心理生理指标是方(Phon)和宋(Sone)。1000Hz、40dB音调的响度定义为1宋。比该参考音响2倍的声音其响度为2宋。下表是几个响度水平的例子,7.3.1基本概念,等效声级一定时期内的平均声级水平称为等效声级水平（Leq），其声压水平（dB(A)）与一个持续噪音相同，持续噪音在一定时间内传到接收器的声能与实际中变化声音的声能相同。它是衡量人的噪声暴露的一个重要的物理量。Leq取决于时间间隔和该段时间内的噪声的状况。100dB(A)的噪音持续1小时，Leq为100dB(A)。如接着的4小时是安静的，则这5小时的Leq是94dB(A)，即5小时94dB(A)的噪声在声能上等于1小时100dB(A)噪声和4小时安静的情况。目前已有手持式声波测量仪可直接显示Leq值。Leq的另一种度量方法是声波暴露水平（SEL），它的定义是在一秒期间传到接收器的持续噪音声压水平（dB(A)），与在该抽样时间内实际过程中变化声波有相同的声能。,7.3.1基本概念,噪度 噪声的噪度与响度不同。噪度的度量是让被试者按语言尺度来评估。例如用可察觉的、受打扰性的、恼人的、很恼人的、不可忍受的等词语描述噪声。有许多听觉或非听觉的因素，影响噪声的烦噪程度。,影响噪度量的一些因素,7.3.2噪声对生理的影响,听力丧失 噪音最重要的和明显的一个后果是听力丧失。主要有两种耳聋神经性耳聋 是由于耳蜗器官的毛细胞损伤或退化。它引起的听力丧失对不同的频率是不同的，即高频听觉的损失比低频的丧失更大。传导性耳聋 是由影响声波传向内耳的、外耳或中耳的某些原因引起的。传导性耳聋对各种频率的听觉损失比较平衡，不会完全丧失听觉。听觉辅助设备对这种耳聋比对神经损伤引起的耳聋更有用。,7.3.2噪声对生理的影响,其他生理影响 耳朵生理机能被破坏的后果是永久性听力丧失。连续暴露于噪音还可能诱发其它暂时性的或永久的生理变化。吵闹噪音会形成“惊觉反射”，其特征是肌肉收缩，眨眼，头部突然动作，呼吸运动更深、更慢，心率有小的变化，以及瞳孔扩张。身体外围区域，特别是皮肤的血管直径也有适度减小。所有这些反应都是相对短暂的，很快就恢复正常或接近正常水平。随着重复暴露于这个噪音。响应的幅度也减小了。惊觉反射能干扰感觉神经的绩效，例如，突发的噪音干扰步枪瞄准12秒。通常在高噪音（大于95dB(A)）环境下，会对健康产生严重的危害（如高度紧张、心电图不规则和头痛）。,7.3.3噪声对绩效的影响,噪音对绩效的影响还不明确，不同的调查可得出噪音降低绩效、对绩效无影响、甚至提高绩效这三种结论。结论不一致部分是由于实验中条件的差别很大。在一些例子中所实验的噪音是间歇性的，在另一些例子中是连续的；实验者对安静的定义不同；任务难度不同；对被试者的感觉、认知、记忆和运动神经能力的要求不同；甚至用于测试噪音影响的设计的不同均会影响结果。采用重复测量的设计方法（即同样的被试者在噪音和安静中进行）可能导致不同的设计组合（即不同组的被试者在噪音和安静中间歇）得出的结论。,7.3.3噪声对绩效的影响,噪声影响的一般性结论除了短期记忆以外，能对绩效产生确切影响所要求的噪音水平是很高的（高于95dB(A)）；简单的习惯性任务绩效不受影响，甚至噪音经常对其有改善作用；连续的大噪音（95dB(A）)对在一定次数内作出的反应（如接收清晰的警告信号，响应易见的刺激等）的绩效影响很小；噪音对感觉性功能（如视觉敏锐性，差异辨别，暗视觉等）影响很小；除非涉及平衡动作外，运动神经绩效几乎不受噪音的损害；只要被试者对什么时候响应有足够的警惕，简单的反应时间也不受噪音影响；严重的噪音影响通常是在连续不休息的工作，以及对感性和信息处理能力有较高要求的困难任务时发生。,7.3.4各种噪声暴露的限制,连续和间歇性的噪声噪音允许水平取决于持续暴露时间，下表给出了暴露于80dB（A）及其以上的声级的允许时间。小于80dB(A)的声级在计算剂量中可忽略不计。,美国职业安全与健康管理局（OSHA）允许的噪音暴露,连续和间歇性的噪声（续）对一个80dB（A）以上的声压水平的部分噪音量的计算如下：存在声级的实际时间/声级的最大允许时间总的噪音量等于部分噪音量的总和。噪音量能转换为8小时时间加权平均TWA声级。50的噪音量（TWA=85dB(A)）指定为活动水平，即企业必须坚持采用有效的听力保护计划的临界点。计划必须包括暴露监测、听力测试、听力保护、员工训练和作记录。100的噪音量（TWA为90dB(A)）指定为允许的暴露水平，即员工必须使用可行的工程和管理控制手段来减小噪音暴露的临界点。下表为噪音量转换为8小时时间加权平均TWA声级：,噪音量转换为8小时时间加权平均TWA声级,7.3.4各种噪声暴露的限制,脉冲噪声“脉冲噪音”定义为上升到峰值强度的时间小于35ms，持续到低于峰值20dB(A)的时间小于500ms的声波。下表为脉冲噪声允许暴露水平：,7.3.4各种噪声暴露的限制,次声波噪声次声波是频率低于听觉范围（典型的是低于20Hz）的噪音。它不能主观感觉到，不能对绩效，舒适或总体的安静产生影响。为了保护听觉系统，建议136dB、1Hz(到123dB、20Hz)限制暴露8小时，噪音水平每增加3dB，则允许的持续时间减半。超声波噪声超声波是频率高于可听见范围（典型的是高于20,000Hz）的噪音。对于20,000Hz的暴露限制为110dB。,7.3.5噪声的控制,解决噪音问题的办法是：找出有关引起噪音的有用、可靠的信息，用系统化的方法去解决。,7.3.5噪声的控制,控制噪声源噪音源的控制可由振动量减少及振动表面积的减小来实现 多花点钱买安静的设备经常比购买较吵的设备而再加额外的的噪音控制费用来得更经济 下图是一些噪音控制措施可能效果的示意图。图中曲线a表示了采用振动隔离；b表示吸音材料包裹；c表示坚实密封包装；a+b+c 表示振动隔离与单层复合包装；a+2b+2c表示振动隔离和双层复合包装条件下可能出现的噪音衰减。,7.3.5噪声的控制,控制噪声源（续）,一些噪音控制措施及效果示意图,7.3.5噪声的控制,控制噪音传播高频噪音比低频噪音更有方向性，更容易被障碍物控制和反射。隔音材料和硬直密封包装主要对高频噪音进行衰减。当设计成全封装形式时，必须兼顾被封装设备的维护需要。低频噪音容易地穿过或绕过障碍物。延长从噪声源到接收器的传播路径能降低噪音水平。在房间的墙上、天花板上和地板上增加吸音材料能在一定环境下降低噪音水平37dB。,7.3.5噪声的控制,个人防护个人防护主要是使用听力保护设备，也有辅助方法调配工作、对出现听力衰退的工人减少其暴露时间和对工人进行听力测试等。美国OSHA规定要求企业对所有噪音量超过50（TWA85dB(A)）的员工提供听力保护设备；噪音量在100以上（TWA=90dB(A)）工人必须戴听力保护设备。听力保护设备有两大类：嵌入型和包被型。嵌入型是铸模制作的，可以是泡沫塑胶或塑料的，或者是简易纤维的塞子；包被型可以是液体填充或泡沫填充的，放在束发带或钢盔中。不同类型的设备的效果差别很大，需要根据干挠噪音的特性选择合适的听力保护器。,7.2 噪声案例,案例,某市纺织工人对噪声及防护知识的认知现状调查,目的：了解某市接噪纺织工人对噪声防护知识的认知现状，发现对防护行为有影响的相关因素，以便采取有针对性的防护措施。方法：采用问卷调查方式，对所调查对象进行有关噪声及防护知识的调查。结果：调查对象对噪声的职业危害知识有一定认识，噪声强的车间和工种对噪声危害有认识的人较多，防噪耳塞佩戴率亦较高，期望有得力的防护措施。,结论：影响耳塞佩戴率的主要原因为自我防护意识不强和佩戴耳塞有明显的不舒适感，改良耳塞舒适度及提高个人防护理念，已迫在眉睫。,7.2 噪声案例,7.2 噪声案例,7.2 噪声案例,7.4 运动环境,运动中的人经常会遇到振动、加速（或减速）、转动、碰撞摇动等情况，它们对生理和工作绩效都有潜在的负面影响。人因工程研究运动环境的目的就是合理设计物理系统或保护设备，将这些影响降低到最小化，使系统能与操作者能力的衰退相匹配，使其可以忍受设备的任何运动。,7.4.1振动,振动概述 振动术语振动主要有两类：正弦振动和随机振动。振动强度是用各种方式测算的：振度:米；位移:米；速率:米/秒;加速度：米/秒2；加速度改变速率：米/秒3。在随机振动的情况中，频谱用均方谱密度代替，表示为功率谱密度PSD（g2/Hz）。PSD定义了特定波段内的离散频率的功率。强度通常表示为加速度的均方根值rms(m/s2,或g)。均方根加速度定义了整个范围的能量。当要描述振动强度的波动性是用波峰因子，它是峰值振幅对均方根幅度之比。,本课程主要讨论低频（大致低于100Hz）的全身振动，特别是在卡车，飞机等工具中的情况。,7.4.1振动,振动衰减、放大和共振振动会被放大或衰减，这主要看物体的姿势（如立式或卧式）、支架类型和振动频率。每个物体都有一个固有频率。物体以固有频率振动时，振幅将达到最大，称为共振。人体以及身体的各组成部分和器官都有各自的固有频率，并且它们柔性地连在身上，因此它们将以不同的频率振动。器官越大，固有频率越低。下表是一个坐着的人其身体各部分的固有频率：,7.4.1振动,振动的生理影响 受强烈的、长期的整体振动的工人可能患脊椎和周围神经系统疾病。消化系统、体表血管、女性生殖系统和前庭系统也可能受影响。振动强度越大或暴露时间越长对健康的危害越大。采用较软的座垫后，司机发生的身体疼痛及其程度都有显著下降。符合各个身体部位的固有频率的整体振动会产生与之频率大致相同部位的病理影响。例如，振动频率主要在410Hz 频率时胸部和腹部出现疼痛；在812Hz时发生背痛。头痛、眼睛疲劳以及肠和膀光发炎，通常与1020Hz频率振动有关。,7.4.1振动,振动对绩效的影响 振动主要影响视觉和机动性能。相对于正弦振动，随机振动对这两类性能的影响较小。视觉绩效1025Hz的振动会减小视觉绩效。影响绩效的关键因素是振幅，绩效的减小可能是因为视网膜上图像的移动引起的。振动对运动绩效的影响振动对运动绩效的影响与追踪任务的难度、显示器类型及操纵器类型有关。使用边侧型操纵器和扶手可比使用传统的安装在中间的驾驶盘减小高达50的由振动引起错误量。在垂直方向上的正弦振动的不利影响发生在420Hz内，加速度超过0.20g时，它比无振动的控制状态多出现高达40的追踪错误。,7.4.1振动,振动对绩效的影响（续）对其它过程的绩效的影响 主要与过程任务有关，像反应时间、监测和模式识别，能抵御中断的消极影响。3.5-6Hz的振动能对乏味的守夜任务产生警觉效果。这个频率内，绷紧躯干肌肉能减轻肩膀振动的幅度，而绷紧肌肉能保持警觉。在3.56Hz外，人放松躯干肌肉就能减轻肩膀的振动，但却使人容易入睡。全身振动的主观感受把振动的频率和加速度与舒服的主观评价联系起来可得到频率和加速度的等舒服曲线。但各研究结果相差很大。这是由于采用不同的研究方法、被试者、振动环境及描述舒服的词语引起的。使用正弦和随机振动得出的等值曲线形状相似。人们对三分之一倍频带的随机振动比对正弦振动更敏感。随机振动对绩效的干挠虽小，但比正弦振动更令人感到不舒服。,7.4.1振动,全身振动暴露的评价标准为统一评价人体承受全身振动的效应，国际标准化组织（ISO）在综合分析各国大量试验研究资料的基础上，提出“人体承受全身振动评价指南”的标准（ISO2631-1989(E)），该标准已被许多国家所采用。ISO2631以振动方向，振动频率，振动加速度有效值和人体受振持续时间这四个最基本的振动参数之间的关系来评价全身振动对人体的影响，出于对舒服程度、任务精通程度和生理安全方面的考虑，它将180Hz频率范围内人体承受的全身振动划分为三种不同的感受界限：舒适性降低界限；疲劳工作效率降低界限；受振极限（或健康界限）。,7.4.1振动,全身振动暴露的评价标准（续）,疲劳工作效率降低界限是从振动对人体引起疲劳的感受，从而影响其工作效率的角度而确立的。右图表明了ISO2631 疲劳工作效率降低界限图线,7.4.1振动,影响振动对机体作用的因素振动的频率，振幅和加速度是振动作用于人体的主要因素，寒冷是振动引起机体不良反应的重要外界条件之一，接振时间及接振方式也很重要。主要因素有：频率加速度接振时间体位和操作方式寒冷,7.4.1振动,对振动的控制可采用下列措施，消除或减少振动隔离振源。设计减振座椅、弹性垫，以缓冲振动对人的影响。采用新工艺代替风动工具以减轻手的振动。增加设备的阻尼，如采用吸振材料、安装阻尼器或阻尼环、附加弹性阻尼材料等，以减轻设备的振动。采用钢丝弹簧类、橡胶类、软木类、毡板、空气弹簧和油压减振器等多种形式的减振器。降低设备减振系统的共振频率。可通过减少系统刚性系数或增加质量来降低共振频率。缩短工人暴露于振动环境的时间。加强手部的保暖。,7.4.2加速度环境,线性加速度可发生在相对于身体的各个方向。在大部运动系统中，其加速度是适度的，对人的影响也很小。但一些设备会使置身其中的人产生很大的加速度，像高性能的喷气式飞机和空间火箭，就会带来一定的问题。,7.4.2加速度环境,头向（向上）加速度的影响头向加速度（Gz）使体重明显增加，软组织有下垂趋势，血液流向身体下半部。头向加速度的主要影响是在人的总体运动和视觉方面。下表为 头向加速度的影响,7.4.2加速度环境,脚向（向下）加速度的影响加速度为1Gz时，是令人不快但可忍受的脸部充血的感觉。在2Gz3Gz时，脸部充血就变得严重了，会感到悸动性头疼，5秒后视线渐渐变模糊、变灰白或偶尔会变红。5Gz时可忍受的极限时间为大约5秒。前向加速度的影响,7.4.2加速度环境,后向加速度的影响它与前向加速度的影响相似。侧向加速度的影响这方面的资料还很少，但高强度的侧向加速度在工作环境中也是相对少见的。实验表明人所能忍耐一定时间的不同方向上的平均加速度水平是不一样的。能忍耐的Gz方向的加速度最小的，其次是Gz方向，再次是Gx向，Gx方向的加速度为最大。个体差异也很重要；经过训练的，经常处于高度兴奋的人能比平常人忍受高得多的加速度水平。,7.4.2加速度环境,对加速度影响的保护措施加速度较大时（特别是在长时间的经历中，如空间飞行）必须有一些保护措施。一般方式是采用能忍受更大加速度的，与该加速作用同向的姿势。抗重力服装对抵御+Gz方向的加速度有最大的优势，它的某些设计比其他方法更有效，典型的抗重力服装能施压于下腹部和双腿上，因而减弱了当Gz方向加速作用时血液流向下腹部和双腿的可能性。对Gz方向的加速作用，没有什么特别有效的方法来提供保护。,7.4.2加速度环境,减速和撞击 机车的正常减速与加速本质上是一致的，但方向相反。加速通常是逐渐进行的过程，但减速可能是极其突然的，特别在机车事故中。使用安全带能减少50或更多的事故，因为它能避免乘客撞出车外。安全带能减少大约25的轻微和中等程度的伤害，而且他们的伤害也不会那么严重。,空气袋能在车辆相撞时立即胀大，并挡在乘客前方，然后再变扁。其作用就是吸收乘客在撞击中前冲的能量，防止直接撞到一个坚硬的物体上（如挡风板或方向盘）。,7.4 运动环境案例,耳蜗振动创伤,案例,目的：在动物模型中探讨电钻振动诱导听力减退的机制和可能的血迷路屏障变化。方法：用电磁振荡器在只豚鼠听泡上产生可重复的振动，其振动频率为250Hz，用复合动作电位评估其听功能,振动后3小时至4天用特斯拉磁共振成像分析其血迷路屏障变化。静脉注射增强剂作为血迷路屏障的示踪剂。结果：振动诱导平均听力损失40dBHL,在振动后立即测试的耳蜗中，其中阶摄取增强剂，提示血迷路屏障通透性增加。在振动后2天至4天的动物中,其中阶内无增强剂摄取。结论：振动使血路屏障通透性增加是使导致听力减退的原因之一。其通透性的变化为一个可逆的过程。,7.4 运动环境补充内容,失重失重的生理影响一些暂时性影响，包括心电图反常，红、白细胞数变化、肌肉弹性丧失以及体重下降。宇航员在轨道上最初24天会患上太空综合症。综合症状包括就要摔倒的感觉、全身不舒服、长时间的恶心感、呕吐等。失重对绩效的影响目前为至，美国宇航员的经历说明没必要人为地在航天器中制造出引力。在航天飞机外面的活动绩效是有些不同的。因为一些宇航员在这些活动中有相当多的体力消耗。安排航天器外面的活动时要仔细考虑工作负荷。,7.4 运动环境补充内容,运动中的错觉错觉引起的迷失方向 错误感觉引起的混乱或误判断是由于半规管、耳石器或两者共同产生的不精确的感觉信息，迷失方向的种种错觉更容易发生在能见度低的夜间、云层或雾中。正是这个原因，飞行员要相信仪表而不是感觉。,误解引起的方向迷失产生错觉的是：因为大脑错误地理解了或错误地归纳了完全精确的通常由视觉提供的感觉信息。,思考着错觉开车会怎样？,7.4 运动环境补充内容,运动疾病运动疾病不是病理学上的真正疾病，它只是使人感到有病。运动病症状分成两类：头部和内脏症状。头部症状包括嗜睡，冷漠和头疼。内脏症状包括从胃部不适到恶心，呕吐。以下是减小运动病影响的实用措施，包括避免坐船；晕船时躺着经常是有益的；抱住头不动也会减轻症状。也可以使用治疗运动病的有效药品。模拟运动疾病使用模拟运动机的人出现的症状与和运动疾病有关的症状非常相似，包括迷失方向，晕眩、恶心、失去平衡、甚至呕吐。模拟运动病与某些因素有关，如宽视野的、逼真的窗外景色，视觉与运动模拟机系统的延时。模拟运动疾病可能由感觉的冲突或不协调引起的：视觉和前庭感觉的冲突；感觉到的与基于先前经验或固有的生物联系所预期的感觉冲突。,