农机产品的安全性设计研究.docVIP

说明：公式，图标（除表1）不用翻译 基于人机工程学的农机具安全性研究 叶振合 摘要：农业机械在操作的过程中，由于在人机数据,面板设定,色彩特征以及防护装置设计的不合理因素,导致伤亡人数较多，经济损失巨大，农机具的安全性问题十分突出。基于人机工程学的角度作为农机具的安全性评价依据,提出身体尺寸数据、操作界面、防护装置和色彩特征设计的四大因素，大大提高了农机具操作过程的安全性。 关键词：人机工程学；安全性；人体数据；面板；色彩 0　引言 农机产品具有实用、经济、方便、高效、灵活的特点，在我国遍布农村千家万户，它对于提高农业生产率、 减轻农民劳作辛苦、抢收粮食作物等方面起到了不可替代的作用。但另一方面，据农业部农机事故统计数据显示，仅在2011年上半年，全国农机事故就频发442起，造成人身死亡46人，受伤211人，直接经济损失超过214.78万元[1]。随着我国农业机械化的不断普及，农机事故呈不断上升的趋势，揪其事故原因，除了农机操作人员违反安全操作规程以外，农机产品在人机数据、操作面板、安全防护装置等设计上的不安全因素，导致操作员在使用产品的过程中事故频发，对人身伤害和经济收入造成了巨大损失有着直接的联系。 1　产品安全性 产品的安全性是一个相对的概念,它与产品本身有关,一方面，一件带有安全隐患的产品本身就是诱发危险事故发生的重要因素；另一方面，一件安全的产品其使用者在操作的过程中，是否能够正确使用也有着密切的关系，也就是说对一件安全的产品进行错误和不合理的操作同样存在很大的安全隐患[2]。所以产品的安全性必须要建立在产品本身安全和操作者安全理解和操作的基础上。 将操作机具的过程中使诱发人的失误行为的外部环境因素得到有效控制,从而减少人的不安全行为,使事故的发生降至最低(表1－机具操作过程中的不安全因素)。因此，在产品设计过程中对安全因素的考虑是否周到全面,设计处理是否到位与产品最终安全性能的好坏有着直接的联系。 Table 1 Insecurity in the equipment during operation 类型 失误 举例 环境 影响操作机能下降的物理、化学的空间环境 环境因素－噪声、温度、湿度、照明、震动、加速度 作业空间设计不良－①操作容量与控制板高度、宽度、距离等②座椅设备、脚、腿空间的可能性③操作容量④机器配置与人的位置可移动性 心理状态 操作者因焦急产生的心理紧张状态 人处于过分紧张状态 裕度过小的设计 疲惫、劳累、生病等引起的心理反应力下降 控制 控制器设计不良 操作容量与控制器的排列和位置不一致 控制器的识别性差 控制器的标准性差 控制器设计不良①用法②大小③形态④防护⑤变位⑥动性 显示 信息显示设计不良 操作容量与显示器的排列和位置不一致 显示器识别性差 设计不良①指示方式②指示形式③编码④刻度⑤指针运动 2数据样本依据 人体尺寸测量按照测量对象的不同分为个体测量和群体测量。在现代工业产品设计中，多数不是为了满足个人需要，而是为适合所有公众，或某特定人群的需要而设计的，即农机操作员的人体尺寸统计特征。确定了样本数量后，通过样本均值和样本标准差是最常用的两个统计量，特别是在人体尺寸测量中符合正态分布的测量项目，其分布特征可以用均值和标准差S来描述。若某个数据文件X中包括有n个样本，从而有n个相关的数值，则X的均值为： X的标准差为： 　　　　　　 标准差是最常用的反映数据离散趋势的统计量，它表示尺寸之间的差异与变化。然后通过百分位确定95％的农机操作员各身体测量数据，具体公式： 人体百分位数以符号表示，说明第K百分位的百分位数是。它是一个分界值，表示k%的人体尺寸测量值小于等于，%的人体尺寸测量值大于。计算公式为： 表示组距，是样本总量，是所在组的下限，是所在组的频次，是直到所在组之前的向上累计频次。 身高、体重、手长等是基本的人体尺寸数据。通常可以取基本人体尺寸之一作为自变量，把某一人体尺寸表示为该自变量的线性函数： 　　 表示某一人体尺寸数据，表示身高、体重、手长等基本人体尺寸（之一），表示常数。研究表明，人体各基本结构尺寸与身高具有近似的比例关系，在要求精度不高的情况下，即对人体基本结构尺寸而言，上式中，上式简化为。 农机具的安全性设计要素 3．1身体数据 农机具在野外作业的过程中，由于噪音、震动、油污和操作气候、环境等因素较为恶劣，操作员再经过长时间的工作后，身体机能开始下降，极易产生紧张和疲劳，生产效率下降，导致事故发生。为了减少事故的发生，首先农机的使用、维修、检测等操作行为要匹配操作员的生理和心理特点属性，在设计初期要充分的了解和测量农机具的使用范围和我国人体各部位适宜的尺寸操作范围，