第五章人机系统的安全设计与评价 金 人机系统的安全设计的内容 机 工 租 学 1、人机界面的安全设计 2、作业环境设计 第 五 3、安全防护装置设计 章 4、人机系统的安全可靠性设计 2023/7/17 湖有工学院安全工程系 第1页
安 全 人 机 工 程 学 ︵ 第 五 章 ︶ 2023/7/17 湖南工学院安全工程系 第 1 页 第五章 人机系统的安全设计与评价 人机系统的安全设计的内容 1、人机界面的安全设计 2、作业环境设计 3、安全防护装置设计 4、人机系统的安全可靠性设计
第一节人机界面的安全设计 一、显示器的设计 金 1、显示器的性能要求 机 用简单明了的方式传达信息，使传递信息的形式尽量 能直接表达信息的内容，以减少译码的错误。 程 显示精度要适当，保证最少的认读时间，避免因精度 学 超过需要，反而使阅读困难和误差增大。 显示形式要符合操作者的习惯及操作能力极限，易于 第 了解，避免换算，减少训练时间，减少受习惯干扰造 成解释不一致的差错。 根据作业条件（如照明、速度、振动、操作者的位置、 运动的约束等)，运用最有效的显示技术和显示方法， 要使显示变化速度与操作者的反应能力相适应，不要 让显示速度超过人的反应速度。 2023/7/17 湖南工学院安全工程系 第2页
安 全 人 机 工 程 学 ︵ 第 五 章 ︶ 2023/7/17 湖南工学院安全工程系 第 2 页 第一节 人机界面的安全设计 一、显示器的设计 1、显示器的性能要求 • 用简单明了的方式传达信息，使传递信息的形式尽量 能直接表达信息的内容，以减少译码的错误。 • 显示精度要适当，保证最少的认读时间，避免因精度 超过需要，反而使阅读困难和误差增大。 • 显示形式要符合操作者的习惯及操作能力极限，易于 了解，避免换算，减少训练时间，减少受习惯干扰造 成解释不一致的差错。 • 根据作业条件（如照明、速度、振动、操作者的位置、 运动的约束等），运用最有效的显示技术和显示方法， 要使显示变化速度与操作者的反应能力相适应，不要 让显示速度超过人的反应速度
2、显示器设计的基本原则 ·明显度高 安 全 可见度高 人 可读性好 机 工 阐明力强 程 简单明了 学 ·确保安全 第 ·使视力有缺陷者（如视弱、色弱者）也不会 章 误认。 ·显示器的显示方式和操作者的思维过程应当 和谐一致。 2023/7/17 湖有工学灾安全工程 第3页
安 全 人 机 工 程 学 ︵ 第 五 章 ︶ 2023/7/17 湖南工学院安全工程系 第 3 页 2、显示器设计的基本原则 • 明显度高 • 可见度高 • 可读性好 • 阐明力强 • 简单明了 • 确保安全 • 使视力有缺陷者（如视弱、色弱者）也不会 误认。 • 显示器的显示方式和操作者的思维过程应当 和谐一致
3、视觉显示器的设计 视觉显示方式主要有数字显示和模拟 金 显示两类： 机 ·数字显示中有机械式，数码管式液晶 工 租 式和屏幕式等。它直接用数码来显示 学 有关参数和工作状态。 第 模拟显示最常用的有刻度盘指针式和 灯光显示式。它是用模拟量来显示机 章 器有关参数和状态。手表表盘就是一 个典型的模拟显示。 2023/7/17 湖有工学院安全工程系 第4页
安 全 人 机 工 程 学 ︵ 第 五 章 ︶ 2023/7/17 湖南工学院安全工程系 第 4 页 3、视觉显示器的设计 视觉显示方式主要有数字显示和模拟 显示两类： • 数字显示中有机械式，数码管式液晶 式和屏幕式等。它直接用数码来显示 有关参数和工作状态。 • 模拟显示最常用的有刻度盘指针式和 灯光显示式。它是用模拟量来显示机 器有关参数和状态。手表表盘就是一 个典型的模拟显示
(1)指针式仪表的设计 安 ·依刻度盘的形状，指针显示器可分为圆形、 弧形和直线形（见表5一1）。 人 设计指针式仪表时应考虑安全人机工程学 的问题 程 。 ①指针式仪表的大小与观察距离是否比例适当； 学 ②刻度盘的形状与大小是否合理； ③刻度盘的刻度划分、数字和字母的形状、大小 以及刻度盘色彩对比是否便于监控者能迅速而准 章 确地识读； ④根据监控者所处的位置，指针式仪表是否布置 在最佳视区范围内。 2023/7/17 湖有工学院安全工程系 第5页
安 全 人 机 工 程 学 ︵ 第 五 章 ︶ 2023/7/17 湖南工学院安全工程系 第 5 页 （1）指针式仪表的设计 • 依刻度盘的形状，指针显示器可分为圆形、 弧形和直线形（见表5－1）。 • 设计指针式仪表时应考虑安全人机工程学 的问题 • ①指针式仪表的大小与观察距离是否比例适当； • ②刻度盘的形状与大小是否合理； • ③刻度盘的刻度划分、数字和字母的形状、大小 以及刻度盘色彩对比是否便于监控者能迅速而准 确地识读； • ④根据监控者所处的位置，指针式仪表是否布置 在最佳视区范围内
表5一1指针显示器的刻度盘分类 类别 圆形指示器 弧形指示器 安金人机工程 度盘 圆形 半圆形 偏心圆形 水平弧形 竖直弧形 m 类别 直线指示器 说明 度盘 水平直线 竖直直线 开窗式 开窗式的刻度 盘也可以是其 简图 他形状 2023/7/17 湖南工学院安全工程系
安 全 人 机 工 程 学 ︵ 第 五 章 ︶ 2023/7/17 湖南工学院安全工程系 第 6 页 表5－1 指针显示器的刻度盘分类
LAAAAAS 金 0 工 误读率×100 学 误读率比较：开窗型，由于指针不动，刻度数字动，窗中的数字 第 易读，其误读率最小。与此相反，圆型，半圆型等，由于需在 仪表中寻找和确认指针的位置，所以在较短的揭示时间内比开 窗型的误读率高，但因可以用指针的倾角来推测显示量，因此 章 高于水平型和竖直型显示。水平型和竖直由于寻找指针位置最 费时间，在提示时间短的情况下，误读率最高，但与竖直型相 比，水平型的误读率偏低，这是因为眼球的运动快的缘故。 2023/7/17 湖有工学院安全工程系 第7页
安 全 人 机 工 程 学 ︵ 第 五 章 ︶ 2023/7/17 湖南工学院安全工程系 第 7 页 误读率比较:开窗型，由于指针不动，刻度数字动，窗中的数字 易读，其误读率最小。与此相反，圆型，半圆型等，由于需在 仪表中寻找和确认指针的位置，所以在较短的揭示时间内比开 窗型的误读率高，但因可以用指针的倾角来推测显示量，因此 高于水平型和竖直型显示。水平型和竖直由于寻找指针位置最 费时间，在提示时间短的情况下，误读率最高，但与竖直型相 比，水平型的误读率偏低，这是因为眼球的运动快的缘故
·1)刻度盘的设计 安 刻度盘的形状。刻度盘的形状主要取 决于仪表的功能和人的视觉运动规律。 机 以数量识读仪表为例，其指针值必须 程 能使识读者精确、迅速地识读。 学 实验研究表明，不同形式刻度盘的误 第 读率亦不同（表5一2）》 章 2023/7/17 湖南工学院安全工程系 第8司
安 全 人 机 工 程 学 ︵ 第 五 章 ︶ 2023/7/17 湖南工学院安全工程系 第 8 页 • 1） 刻度盘的设计 • 刻度盘的形状。刻度盘的形状主要取 决于仪表的功能和人的视觉运动规律。 以数量识读仪表为例，其指针值必须 能使识读者精确、迅速地识读。 • 实验研究表明，不同形式刻度盘的误 读率亦不同（表5－2）
表5-2 5种显示器读数准确度的比较 安 (圆型仪表为100%) 人 显示器类型 最大可见度盘尺寸 读数错误率 (mm) (%) 程 学 开窗式 42.3 45 圆形 54.0 100 五 半圆形 110 153 水平直线形 180 252 竖直直线形 180 325 2023/7/17 湖肩工学灾安全工程系 第9页
安 全 人 机 工 程 学 ︵ 第 五 章 ︶ 2023/7/17 湖南工学院安全工程系 第 9 页 表5－2 5种显示器读数准确度的比较 （圆型仪表为100％） 显示器类型 最大可见度盘尺寸 （mm） 读数错误率 （%） 开窗式 圆形 半圆形 水平直线形 竖直直线形 42.3 54.0 110 180 180 45 100 153 252 325
·刻度盘的大小。刻度盘的大小取决于盘 上标记的数量和观察距离。 安 ·以圆形刻度为例，当盘上标记数量多时， 金 人 为了提高清晰度，须相应增大刻度盘。 机 但是，这必将增加眼睛的扫描路线和仪 工 表占用面积。而缩小刻度盘又会使标记 租 密集不清晰。 学 ·刻度盘的最佳直径与监控者的视角有关。 第 实验证明，最佳视角为2.5~5°。因此， 由最佳直径和最佳视角便可确定最佳视 章 距，或已知视距和最佳视角便可推算出 仪表刻度盘的最佳直径。 2023/7/17 湖有工学院安全工程系 第10页
安 全 人 机 工 程 学 ︵ 第 五 章 ︶ 2023/7/17 湖南工学院安全工程系 第 10 页 • 刻度盘的大小。刻度盘的大小取决于盘 上标记的数量和观察距离。 • 以圆形刻度为例，当盘上标记数量多时， 为了提高清晰度，须相应增大刻度盘。 但是，这必将增加眼睛的扫描路线和仪 表占用面积。而缩小刻度盘又会使标记 密集不清晰。 • 刻度盘的最佳直径与监控者的视角有关。 实验证明，最佳视角为2.5～5° 。因此， 由最佳直径和最佳视角便可确定最佳视 距，或已知视距和最佳视角便可推算出 仪表刻度盘的最佳直径