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1、第七章 人机界面的 安全设计,在人机系统中，存在着一个人与机相互作用的“面”，所有的人机信息交流都发生在这个“面”上，通常人们称这个面为人机界面 。 人机界面设计主要指显示器、控制器以及它们之间的关系设计，使人机界面符合人机信息交流的规律与特性。,三要素基本模型,7.1 信息显示装置的类型 及其特点,7.1.1 信息显示方式的类型及其功能 仪表是信息显示器中应用极为广泛的一种视觉显示器。一般可按其显示形式和显示功能分为两类。,如果按显示形式分类，这时可分为数字式显示器和模拟式显示器两大类。 数字式显示器是直接用数码来显示信息的仪表，这类显示器的特点是认读过程简单速度快，读数准确、精度高。 模拟
2、式显示器是用标定在刻盘上的指针来显示信息的，这类显示器的特点是能连读、直观地反映信息的变化趋势，使人对模拟值在全量程范围内一目了然。,如果按显示功能分类，这时可分为读数用仪表、检查用仪表、警戒用仪表、追踪用仪表和调节用仪表。 读数用仪表用于显示机器的有关参数和状态； 检查用仪表用于显示系统状态参数偏离正常值的情况，一般无需读出确切的数值；,警戒用仪表用于显示机器是处于正常区、警戒区还是危险区。 追踪用仪表是动态控制系统中最常见的操纵方式之一； 调节用仪表只用于显示操纵器调节的值，宜选用由操纵者直接控制指针或刻度盘运动的结构形式。,7.1.2 显示方式的选择方法与原则,1.用尽量简单明了的方式显
3、示所传达的信息，尽量减少译码的错误。 2.使用与信息精度要求相一致的显示精度，要保证最少的认读时间。,3.采用与操作人员的操作能力及习惯相适应的信息显示形式，提高显示方式和人机可靠性。 4.按观察条件，运用最有效的显示技术和显示方法，使显示变化的速度不要超过人的反应速度。,7.2 显示装置的设计,7.2.1 显示器设计的基本原则 准确性原则 简单性原则 一致性原则 排列性原则,位置排列原则,1.最常用的和最主要的显示器应尽可能安排在视野中心3范围之内，因在这一视野范围内，人的视觉效率最优，也最能引起人的注意； 2.当显示器很多时，应按它们的功能分区排列，区与区之间应有明显界限；,位置排列原则,
4、3.显示器应尽量靠近，以缩小视野范围； 4.显示器的排列要适合于人的视觉特征。例如，人眼的水平运动比垂直运动快且幅度宽，因此显示器水平排列的范围可以比垂直方向大。此外，为达到较好的视觉效果，在光线暗的地方要装设合适的照明设备。,7.2.2 视觉显示器的设计,指针式仪表的设计 数字显示器的设计,设计指针式仪表时应考虑的安全 人机工程学问题,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、数字和字幕的形状、大小以及刻度盘色彩对比是否便于监控者迅速而准确地识读； 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。,7.2.3 听觉显示
5、器的设计,听觉传示装置分为两大类：一类是音响及报警装置，另一类是语言传示装置。,音响及报警装置的类型及特点,1.蜂鸣器是音响装置中声压级最低、频率也较低的装置。蜂鸣器发出的声音柔和，不会使人紧张或惊恐，适合较安静的环境，常配合信号灯一起使用。 2.铃。铃因其用途不同，其声压级和频率有较大差别。,音响及报警装置的类型及特点,3.角笛和汽笛。角笛的声音有吼声（声压级90100dB、低频）和尖叫声（即高声强、高频）两种。 4.警报器。警报器的声音强度大，可传播很远，频率由低到高，发出的声调富有上升与下降的变化，主要用于危急状态报警。,音响和报警装置的设计原则,音响信号必须保证位于信号接受范围内的人员
6、能够识别并按照规定的方式作出反应； 音响信号必须易于识别，因此音响和报警装置的频率选择应在噪音掩蔽效应最小的范围内；,为引人注意，可采用时间上均匀变化的脉冲声信号，其脉冲声信号频率不低于0.2Hz和不高于5Hz； 报警装置最好采用交频的方式，使音调有上升和下降的变化。 对于重要信号的报警，除使用音响报警装置外，最好与光信号同时作用，组成视听双重报警信号。,设计语言传示装置应注意的问题,1.语言的清晰度 2.语言的强度,7.2.4 信号灯与符号标志的设计,信号灯的设计原则 1.清晰、醒目和必要的视距； 2.具有合适的使用目的。 3.按信号性质设计。 4.信号灯位置与颜色的选择。 5.要注意信号灯
7、与操纵杆间的配合与协调。,7.3 控制器的设计,7.3.1 控制器的类型及其适用范围 7.3.2 控制器设计的人机工程学因素,7.3.2 控制器设计的人机 工程学因素,控制器编码 控制器的外形结构和尺寸 控制器的阻力 操作反馈 防止控制器的意外启动,控制器编码,形状编码 大小编码 颜色编码 标记编码,防止控制器的意外启动的办法,在控制器上加保护罩 将控制器安装在不易碰撞的位置上； 操作者必须连续作两种操作运动才能使控制器启动，而且后一种操作运动的方向与前一种操纵的方向不同，以此将控制器锁定在位置上； 适当增大控制器的操作阻力等。,7.3.4 手动与脚动控制器的设计,基本要求： 1.控制器应根据
8、人体测量数据、生物力学以及人体运动特征进行设计。 2.控制器的运动方向应与机器设备的被控方向一致。 3.应尽量利用控制器的结构特点以及操作者身体部位的重力进行控制； 4.在可能的条件下，尽量设计和选用多功能控制器。,脚踏板的类型,（a）往复式；（b）回转式；（c）直动式,踏板角与脚的最大操纵力之间的关系,7.4 显示器与控制器的 工效学设计,7.4.1 显示器和控制器的布局设计原则 使用顺序原则 功能原则 使用频率原则 重要性原则,7.4.2 视觉显示器的布置 7.4.3 控制器的布置,手动控制器在垂直面板上的布置区域,7.4.4 显示器与控制器的配合,所谓控制显示比（简称C/D比）是指控制器的位移量与对应的显示器可动元件的位移量之比。位移量可用直线距离（例如杠杆、直线式刻度盘等）或角度、旋转次数（例如旋钮、手轮、图形或半圆形刻度盘等）来测量。控制显示比表示了系统的灵敏度，即C/D值越高表明系统的灵敏度愈低，反之则相反。,调节时间与C/D比的关系,
