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1、第八章 环境特性的研究 以及作业空间的 设计与改进,8.1 环境的分类以及环境的基本特性,8.1.1 环境的分类 通常，环境可分为：物理环境、化学环境、生物环境和心理环境等几大类； 另外，在人机环境系统中，环境还可以按照来源，分成自然环境与人工环境； 按照环境对人机的影响程度，可分为通常环境与异常环境；,8.1.1 环境的分类,按环境与外部的联系可分为密闭环境与开放环境； 按照环境随时间的变化，分为稳态环境、非稳态环境与瞬变环境；,8.1.1 环境的分类,按照环境的空间特性，可以分为野外环境、室外环境、舱室环境、高空环境、深水环境以及宇宙环境等； 按照环境的组成因素，可分为单因素环境与复合因素
2、环境等等。,8.1.2 环境的一般特性,环境，作为人机环境系统中的一个子系统，它具有空间属性、物质属性和运动属性。,8.1.3 大气环境的基本特性,自地表向上，大气层可以划分为对流层、平流层、电离层和外大气层这四个区域。 物理学中定义标准大气压为纬度45处海平面高度时空气的压强。,8.1.3 大气环境的基本特性,在航空、潜水和航天等存在特殊外界压力的环境中，载人舱室是封闭的，这时人和机处于一种人工的劳动环境中。以载人航天器为例，为确保航天员的生命安全，航天器的乘员舱必须是密闭的，这时舱室内的气压需由载人航天系统的具体特点确定，美国在航天器研制中采用了1/3大气压力制度。,8.1.4 力学环境的
3、基本特性,所谓超重环境是指在这个环境中，有G 1，这里G的定义为： 在人机环境系统中，振动对人体的影响是非常重要的 。,人体对振动的感觉,人体短时间振动的耐限,震动对人体因素的影响,8.2 作业空间设计的基本要求,8.2.1 行动空间 8.2.2 心理空间 人身空间 领域性 8.2.3 活动空间,行动空间的设计要求,1.应满足人体测量学方面的要求 2.操作时要便于联系 3.机器布置要合理 4.信息交流应当通畅,8.3 作业空间分析,8.3.1 安全作业空间的分析与设计 安全作业空间的设计要求 作业空间案例分析,浴池内布置图,8.3.2 潜在危险作业空间的 分析与设计,矿井下的安全作业空间 1.
4、注意改善井下照明条件 2.保证良好的通风条件 3.防止顶板事故发生,8.4 安全作业研究与标准化 作业,8.4.1 作业的安全人机学分析 可分为预防性分析和回顾性分析两种。,回顾性分析的主要步骤,1.收集尽可能多的事故资料； 2.将资料按事故的性质进行分类； 3.按事故发生的工种、时间、受伤部位、人员特点分类； 4.统计出不同工种、时间、人员的事故频率； 5.分析事故发生的人或机方面的原因，找出问题的症结； 6.根据人或机的问题进行专题分析、提出解决的办法。,回顾性分析的案例 连接员和调车员跳上行驶列车的动作分析 预防性分析的案例 高处坠落事故的分析作业,高处坠落的事故树分析,8.4.2 标准
5、化作业,一.分解作业过程，明确生产作业中最基本的作业单元及其相应内容。例如炼钢作业有检查炉体、补炉、加料、兑铁水、吹炼、脱氧、出钢等八项作业，其中每项称为作业单元。标准化作业就是针对每个作业单元落实具体的实施步骤。,8.4.2 标准化作业,二.按作业单元制定作业标准。作业标准必须符合工艺、设备的技术特性，符合国家的有关规定，要体现出标准化操作方法的科学性、先进性和可操作性，要满足作业安全、准确、省力、高效的要求。,8.4.2 标准化作业,三.作业标准的内容可由三部分组成： 作业程序 动作标准 安全要点,8.5 工作座椅的静态舒适性 设计原理,坐姿乃是人体较自然的姿势，并且它比立姿更有利于血液循
6、环。 8.5.1 舒适坐姿的生理特征 在坐姿状态下，支撑身体的是脊柱、骨盆、腿和脚。脊柱是人体的主要支柱，它由24节椎骨以及5块骶骨和4块尾骨组成。,脊柱的构造以及在不同姿态下 人体腰椎的弯曲,舒适坐姿的关节角度,8.5.2 工作座椅设计的主要 准则与基本要求,工作座椅的设计准则： 1.人体躯干的重量应该由坐骨、臀部及脊 椎按适当比例分别支承，其主要部分由坐骨承担。 2.人体上身应保持稳定。 3.人体腰椎下部应有适当的腰靠支承。,4.座面的高度应确保大腿的肌肉和血管不受压迫。 5.坐者可自如地改变坐姿而不至滑脱。 6.座椅的位置与尺寸应与工作台、显示装置、操纵装置相配合，以达到操作时舒适、方便
7、。,工作座椅设计的基本要求,1.工作座椅的结构型式应该尽可能与坐姿工作的各种操作活动要求相适应，应使操作者在工作中保持身体舒适、稳定并能进行准确的操作与控制。 2.工作座椅的座高和腰靠高应该可以调节。 3.操作者无论坐在座椅的前部、中部还是往后靠，工作座椅座面和腰靠结构均应使坐者感到安全、舒适。,工作座椅设计的基本要求,4.工作座椅腰靠结构应具有一定的弹性和足够的刚性。在座椅固定不动的情况下，腰靠承受250N的水平方向作用力时，腰靠倾角不得超过115。 5.工作座椅的结构材料和装饰材料应耐用、阻燃、无毒。对于座垫与腰靠的材料要柔软、防滑、透气性好。,8.6 微气候及其改善,8.6.1 人体对微
8、气候条件的感受 与评价 1.热舒适环境 Fanger建立了PPD与PMV间的计算公式为：,人体热平衡状态,新有效温度ET*以及舒适区,PPD与PMV的关系曲线,2.热应激时的人体生理反应 大致可分为代偿、耐受、热病、热损伤 四个阶段 3.冷应激反应时人体的生理反应 4.高温对人体以及作业带来的影响 5.低温对人体以及作业带来的影响,人体热紧张过程,热应激反应,人体的冷紧张过程,冷应激反应,8.6.2 基于暖体假人的热环境 评价问题,暖体假人（Thermal Manikin）是作为一个测量工具来使用，去获得热环境的评价指标，这类问题属于客观评价的范畴。,ET与MMRT指标,最早提出并制作暖体假人
9、的是英国的Dufton（达弗顿）。 ET的实验经验公式，即 MMRT为假人平均辐射温度（Manikin MRT简称MMRT），显然有,EHT与EQT指标,针对不均匀热环境，Wyon提出了等效均温度（Equivalent Homogeneous Temperature，简称为EHT）的概念。,EHT指标,EHT的定义为：将暖体假人置于无风、所有表面温度等于空气温度的均匀试验室环境中，假人服装不变，保持坐姿，但无椅子热阻（即为带状或网状椅子），若假人这时的散热量与在原真实环境中的相等，则这时试验室的温度就是原真实环境的等效均一温度EHT。 主观热感觉MTV与EHT的关系为 MTV20.30.81E
10、HT,等价温度EQT,等价温度（Equivalent Temperature，简记为EQT）就是根据暖体假人的散热量导出的热指标，这里等价温度的定义为：假设有一个温度均一的封闭空间，空气温度等于平均辐射温度，气流平稳，相对湿度为50%，暖体假人在该环境中的热损失与在实际环境中相等，则这时封闭空间的温度就是实际环境的等价温度 。,EQT指标,8.6.3 微气候温度条件的 改善措施,高温作业环境 1.在有热源的生产场所中，热源的散热率大于83736J/（m3h）； 2.工作地的气温，在寒冷地区超过32，在炎热地区超过35； 3.工作地的热辐射强度大于4.186J/（cm2min） 4.工作地的气温
11、超过30，相对湿度超过80%； 低温作业环境,8.6.4 噪声的危害以及 噪声控制措施,噪声的危害 噪声的评价及其控制措施,噪声控制的措施,对于噪声源的控制 要控制噪声的传播 注意采取个体防护措施 当环境噪声强度较低时，采用音乐调节往往是十分有效的。,8.7 职业危害以及职业安全与健康,8.7.1 有毒环境的卫生标准 8.7.2 瓦斯及其防治,8.7.2 瓦斯及其防治,矿井瓦斯是煤矿生产过程中，从煤、岩体内涌出的以甲烷（CH4）为主的各种有害气体的总称。在煤矿，一般所讲的瓦斯就是甲烷。瓦斯是无色、无味、无毒气体。与空气相比，其相对密度为0.554，比空气轻，容易聚集在矿井巷道的顶部。,8.7.
12、2 瓦斯及其防治,在煤矿业，瓦斯防治是重点与难点，摸清瓦斯的形成过程、涌出规律，对瓦斯灾害的防治具有十分重要的意义。,影响煤层瓦斯含量的主要因素,煤的吸附特性（它取决于煤化程度。一般情况下，煤化程度越高，吸附性越大，瓦斯含量越大） 煤层露头（一般情况下，有露头时瓦斯含量比没有露头时的小） 煤层的埋藏深度（在煤体未受采动影响下，煤层埋藏越深，瓦斯含量就越高）,影响煤层瓦斯含量的主要因素,周围岩体的透气性（通常透气性越差，则煤层中的瓦斯含量就会越高） 煤层倾角（因为瓦斯沿水平方向流动比沿垂直方向流动难，因此埋藏深度相同的煤层，其倾角越小，则瓦斯含量就越大） 地质构造（通常，封闭性地质构造的瓦斯含量
13、要比开放性地质构造的瓦斯含量高）,瓦斯爆炸必须同时具备三个条件,1.瓦斯浓度在它爆炸的界限内； 2.氧气浓度在12%以上； 3.存在引爆热源，且温度在650750；,瓦斯爆炸的预防措施,1.预防瓦斯积聚，尤其要注意通风稀释瓦斯，及时检查瓦斯浓度等； 2.杜绝或限制高温热源，要禁止一切非生产性热源；另外对生产中可能出现的热源要采取专门措施，严格控制，防止引燃瓦斯。 3.一旦发生瓦斯爆炸，应使爆炸所波及的范围尽可能小，减少灾害损失。,8.7.3 矿尘的危害及其防治,这里矿尘是指在矿井生产过程中产生的各种煤、岩微粒的总称。,煤尘爆炸机理,一是煤尘本身可爆； 二是煤尘受热后能放出大量的可爆气体； 三是
14、煤尘被点燃后产生的热量得不到及时释放，形成热量积聚，最终导致爆炸。,煤尘爆炸的重要特征,形成高温、高压和冲击波； 产生大量CO； 形成粘焦。 显然，前两个特征与瓦斯爆炸相似，而有无形成粘焦是判断井下爆炸是否有煤尘参与的重要标志。,煤尘爆炸必须具备的三个条件,一是要有煤尘（因煤尘本身具有可爆性）； 二是空气中漂浮煤尘浓度达到452000g/m3，它属于爆炸范围； 三是具有达到点火能（温度为700800）的高温热源。,煤尘爆炸的防治技术,煤层注水，即预先在煤层中钻孔注水，使其渗透到煤体内部，增加煤的水分，减少煤层开采过程中的产尘量。 清除积尘，防止沉积的粉尘参与爆炸。 撒布岩粉，增加沉积粉尘的灰分
15、，抑制煤尘爆炸传播的作用。 设置隔爆设施，减缓煤尘爆炸的传播。 严格控制高温热源。,8.8 航空航天作业中的宇宙 辐射及其防护,宇宙辐射是航空航天作业时常会涉及到的重要问题之一。在地球表面，由于大气层的屏蔽作用，有效地防止了宇宙辐射危险。然而，在地球大气层以外的空间飞行，特别是在星际空间飞行或者在月球或行星表面停留时，宇宙辐射对人体的危害极大。,8.8.1 宇宙辐射的生物效应,在航天作业中，航天员可能会受到两种不同来源的辐射：一种是自然产生的，另一种是人工产生的。,一地磁捕获辐射 二银河宇宙辐射 三太阳宇宙辐射,自然产生辐射的主要来源,除了上述介绍的自然产生的辐射之外，航天员在航天器上还会受到
16、人工辐射源的照射。在载人航天器上还有人工辐射源，例如放射性同位素的发电机等。,宇宙辐射的急性生物效应,在载人航天中，需要考虑两种生物效应： 一种是急性效应，一种是后效应。 急性效应是短期大剂量照射产生的瞬时效应； 后效应是长期小剂量照射产生的后发效应。,宇宙辐射的急性生物效应,在载人航天技术发展的初期，科学家们比较重视人体特殊器官的急性效应。但近年来，随着载人航天经验的积累，人们更注意小剂量辐射引起的后效应，特别是癌症和遗传效应。,宇宙辐射的急性生物效应,恶心、呕吐、腹泻都是急性全身辐射后出现的重要症状。另外，急性效应还应包括血液学效应（即血小板减少，白细胞减少，出血和感染等症状）。,空间重粒子的生物效应,高能重粒子的主要特点是只要一个粒子能在组织中积存的话，就能使几个细胞失活。 另外，沿着这条离子径迹渐渐形成一条死亡细胞线，它使得这条线周围的细胞有的被杀伤、有的发生突变、有的则变成恶性肿瘤细胞。,空间重粒子的生物效应,美国阿波罗航天员在月球表面上时能
