人机系统的安全设计与评价１

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1、2021/9/20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2021/9/20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。

2、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。2021/9/20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。2021/9/20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。

3、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。2021/9/20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。2021/9/20第6页表5－1指

4、针显示器的刻度盘分类2021/9/20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。2021/9/20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。

5、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）2021/9/20第9页表5－25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42.354.0110180180451001532523252021/9/20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

6、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。2021/9/20第11页怀特（W．J．White）等人对圆形刻度盘最优直径作过实验，将仪表安装在仪表盘上，然后测试反应速度和误读率。结果表明，圆形刻度盘的最优直径是44mm（表5－3）。关于圆形刻度盘的直径、观察距离和标记数量的推荐值请参见表5－4。2021/9/20第12页表5－3认读速度和准确度与直径大小的

7、关系（视距750mm）刻度盘直径mm观察时间s平均反应时间s读错率%250.820.766440.720.724700.755.73122021/9/20第13页表5－4观察距离和标记数量与刻度盘直径的关系刻度标记的数量刻度盘的最小允许直径观察距离500mm时观察距离900mm时3825.425.45025.432.57025.445.510036.464.315054.498.020072.8129.6300109.0196.02021/9/20第14页2）刻度与刻度线设计①刻度的大小刻度盘上最小刻度线间的距离称为刻度。

8、刻度的大小可根据人眼的最小分辨能力和刻度盘的材料性质及视距而确定。人眼直接读识刻度时，刻度的最小尺寸不应小于0.6～1mm。当刻度小于1mm时，误读率急剧增加。因此，刻度的最小尺寸一般在1～2.5Omm之间选取,必要时也可采用4～8mm。采用放大镜读数时，刻度的大小一般取1／Xmm（X为放大镜放大倍数）