..5.1作業空間概述人與作業器具共同完成任務是在一定的作業空間進行的。人、機所占的空間稱為作業空間。按作業空間包含的范圍,可把它分為近身作業空間、個體作業場所和總體作業空間。1.近身作業空間近身作業空間指作業者在某一位置時,考慮身體的靜態和動態尺寸,在坐姿或站姿狀態下,其所能完成作業的空間范圍。近身作業空間包括3種不同的空間范圍：<1>在規定位置上進行作業時,必須觸及的空間,即作業范圍；<2>人體作業或進行其他活動時<如進出工作崗位,在工作崗位進行短暫的放松與休息等>人體自由活動所需的范圍,即作業活動空間；<3>為了保證人體安全,避免人體與危險源<如機械傳動部位等>直接接觸所需要的安全防護空間距離。2.個體作業場所個體作業場所指操作者周圍與作業有關的、包含設備因素在內的作業區域,如汽車駕駛室。在作業場所的設計中,除了要保證近身作業空間外,還要考慮到信息顯示器、操縱控制器的安排設置,以使操縱者能夠適宜地獲取信息、進行操作。3.總體作業空間不同的個體作業場所的布置構成總體作業空間。總體作業空間反映的是多個作業者或使用者之間作業的相互關系,如一條生產線、一間辦公室等。作業空間設計,從大的范圍來講,就是組織生產、生活現場,把所需要的機器、設備和工具,按照生產任務、工藝流程的特點和人的操作要求進行合理的空間布局。給人、物等確定最佳的流通路線和占有區域,提高系統總體可靠性和經濟性。從小的范圍來講,就是合理設計工作崗位,以保證作業者安全、舒適、高效工作。5.2近身作業空間設計5.2.1近身作業空間設計應考慮的因素1.作業特點人們所從事的工作內容和性質往往有很大差別。性質和內容不同的工作,對作業空間的要求也會有所不同：體力作業比腦力作業的作業空間大,動態作業比靜態作業的作業室間大,高溫作業比常溫作業的作業空間大。例如,車床操作工作所要求的作業室間應比汽車、飛機駕駛員的作業空間大得多。總之,作業空間的大小尺寸與構成特點,都必須首先服從工作需要,要與工作性質和工作內容相適應。2.人體尺度作業空間設計必須參照人體尺度數據,特別是在一些空間受限制的作業環境中。作業空間設計中,有時要以使用者總體的第5百分位數的人體尺度為依據,如樓梯踏級寬度；有時要以使用者總體的第50百分位數或平均人體尺度為依據,例如工作面高低；有時要以使用者的第95百分位數的人體尺度為依據,如座位寬度、門框大小等。有的作業空間則必須參照功能人體尺度來設計。有些特殊作業空間嗎,還需根據特定人體尺寸來設計。需要注意的是,人體尺度一般是在不著衣或只穿單衣的條件下測量的,而人們在工作中往往要穿上工作服和防護服,設計時須予以考慮。3.作業姿勢人們在工作中,通常采用的姿勢有3種,即坐姿、立姿和坐立交替結合姿勢。某些特殊情況下,例如車輛檢修、設備維修等,有時采取臥姿、跪姿或俯姿進行工作。顯然,采用不同的姿勢需要占用的空間不同。因而在設計作業空間時,必須對操作者的作業姿勢有所考慮。4.個體因素設計作業空間還應考慮使用者性別、年齡、人種、體型因素的差異。如男性身體尺度一般大于女性,專供女性使用的作業空間可比男性專用或男女通用的作業空間設計得小一點；不同年齡階段使用的作業空間應有不同要求；黃種人軀干對四肢長度的比值大于白種人,但在身體骨架大小、體重、肢體力量等方面不如白種人,因此為不同人種使用的作業空間設計,上下左右空間應按美國人體尺寸設計,而對坐高的設計應以中國人體尺寸為依據。5.維修活動在許多人機系統中,需要定期檢修或更換機器部件。設計操作工位的作業本間時,必須考慮到維修活動對作業空間的需要,維修活動空間是根據維修中的位置來考慮的。需維修的部件可能在機器的內部,也可能在機器的外部或后側部。工位設計和機器布置時應為維修機器的各種部件留出維修活動所必需的活動空間。5.2.2坐姿作業空間坐姿作業是人體常用的操作姿態,具有持續長工作時間不易疲勞、身體穩定性好、操作精度高、手腳可以并用作業等優點。因此坐姿適合以下作業：精細作業,如書寫、計算機操作、小部件的裝配；施力較小的作業<提重物時不大于4.5kg>；所需的工具、材料等在坐姿狀態下易于拿到的作業。缺點是長時間的坐姿,尤其是不正確的坐姿會對腰部產生不利影響。1.上肢作業空間坐姿作業通常在作業面以上進行,作業空間的范圍主要由上肢伸展的范圍決定,這一范圍又由上肢伸展的方向和所要完成任務的性質決定。隨作業面高度、手偏離身體中線的距離及手舉高度的不同,其舒適的作業范圍也在發生變化。如手處于身體中線處,直臂抓握式作業的區域由肩關節轉軸高度及該轉軸到手心距離決定：直臂接觸式作業的區域則由肩關節轉軸高度及該轉軸到指尖距離決定<圖5.1、圖5.2>。此外還要受到其他約束條件和著裝的影響。圖5.1男女坐姿垂直面作業區域<mm>來源：曹琦,人機工程設計,XX西南交通大學出版社,1988,根據圖7.11重新繪制圖5.2男子上肢水平面作業區域<mm>來源：周美玉,工業設計應用人類工效學。北京中國輕工業出版社,2001,根據圖5-5重新繪制坐姿作業面的高度設計,應遵循以下基本原則：作業面的高度應能使人的上臂自然下垂,處于舒適放松的狀態,下臂一般應接近水平狀態或略下斜,因此作業面的高度應該設計為在工作時肘部所必的高度；作業面的高度使其下部的高度應該提供足夠的大腿空間,應高于兩腿交叉時的膝高,使膝部可上下活動；如果可能,應該把作業面設計為可調的,以滿足尺度不同的作業者<表5.1>。2.下肢作業空間與手操作相比,腳的操作力大,但精確度差,且活動范圍較小。一般腳操作限于踏板類裝置。正常的腳作業空間位于身體前側,座高以下的區域,其舒適的作業空間取決于身體尺寸與動作的性質<圖5.3>。圖5.3腳作業區域5.2.3立姿作業空間相對于坐姿而言,立姿作業具有以下優點：可活動空間增大,適合來回走動和經常變換體位的作業,如紡織擋車工、普通車床的操作等；上肢力量增大,人體能輸出較大的操縱力；不需要容膝空間,相對坐姿所需的作業空間更小。因此立姿作業適合于頻繁的、短期的、中體力或重體力的作業。但其缺點是相對于坐姿容易疲勞。立姿作業一般允許作業者自由地移動身體,但其作業空間仍受到一定的限制,如應避免伸臂過長的抓握、蹲身或屈曲、身體扭轉及頭部處于不自然的位置等<圖5.4立姿作業區域>。立姿作業空間同樣受到上肢伸展方向、任務性質和著裝等因素的影響。此外,還要考慮操作者的性別、年齡、種族、殘疾等因素。實際中常根據操作者人群第5百分位的值來設計,使產品可滿足95%的人。立姿作業面高度的設計要素與坐姿相似,基本原則與坐姿作業面高度設計相同<圖5.5>圖5.5立姿作業面高度<a>精密作業<b>一般作業<c>重荷作業圖中,零位線為肘高,我國男性肘高均值為1020mm,女性為960mm.5.2.4坐立姿交替作業空間坐立姿交替作業常用于同時要求坐和立兩種作業方式的場合,如既要求坐姿的穩定體位以提高操作的精確度,又要求體位易于改變的作業場合。坐立交替的作業姿勢可以避免由于長時間站姿操作而引起的疲勞,又可以在較大的區域內活動以完成作業,同時穩定的坐姿可以幫助作業本完成一些較精細的作業。但坐立姿交替作業姿勢只適合一些特殊的場合,如需要重復前伸超過41cm或高于15cm的操作等。坐立姿交替作業空間需要綜合坐姿和立姿的特點,因此設計時在水平面上可參照坐姿的作業空間尺寸,在垂直面上可參照站姿的作業空間尺寸。同時為了兼顧坐姿與立姿的舒適,坐立姿交替作業的作業面相對較高,坐面也需相應提高。一般水平臺面的高度為914～965mm,相應的座高為508～762mm,此外距離坐面下約457mm的位置應設計腳踏,以避免坐姿時雙腳懸垂。5.2.5其他姿勢作業空間除了坐姿、立姿和坐立姿交替3種姿勢外,作業者有時還需采用跪姿、俯臥姿、爬姿等一些特殊姿勢進行作業。跪姿、俯臥姿、爬姿,包括坐姿、立姿、坐立姿交替的人體尺度數據,可通過GB/T13547一一1992《工作空間人體尺寸》查詢和計算。有時作業者還必須在限定的空間中作業,如管道內維修等。為了保證作業者的正常作業,應根據作業特點和人體尺寸確定受限作業空間的最低尺寸要求,一般根據第95百分位或更高百分位數的人體測量數值進行設計,還應考慮不同季節、不同要求的著裝對操作的影響<圖5.6,圖中代號所示尺寸見表5.2>。具體可參照GB/T18717.12002《用于機械安全的人類工效學設計第1部分：全身進入機械的開口尺寸確定原則》,GB/T18717.2-2002《用于機械安全的人類工效學設計第2部分：人體局部進人機械的開口尺寸確定原則》和GB/T18717.3-2002《用于機械安全的人類工效學設計第3部分：人體測量數據》。此外,作業空間還包括作業者需要經過的通道,其設計原則與受限作業空間的設計相同〔圖5.7,圖中代號所示尺寸見表5.3。此外,作業空間的設計還可以參考GB/T14776-1993《人類工效學工作崗位尺寸設計原則及其數值》。5.3作業場所布置原則作業場所的布置是在限定的作業空間內,設定合適的作業面后,顯示器與控制器<或其他作業設備、元件>的定位與安排。對于一個作業場所而言,由于設施眾多,不可能每一設施都處于其本身最理想的位置,這時必須依據一定的原則來安排。從人機系統整體來看,最重要的是保證方便、準確操作。1.重要性原則根據人、機之間所交換信息的重要程度設計產品,將最重要的設施布置在離操作者最近或最方便的位置,保證操作者對重要信息和操作的準確和效率。2.使用頻率原則根據人、機之間信息交換頻率布置機器。將信息交換頻率高的設施布置在操作者近處,便于操作者觀察和操作。3.功能原則根據產品的功能進行布置,把具有相同或同類功能的設施布置在一定區域內,以便于操作者學習、記憶和管理。4.使用順序原則根據人操作產品或觀察顯示器的順序規律布置設施,可使操作者作業方便、高效。例如,開關電源、啟動機床、看變速標牌、變換轉速等。在進行系統中各種設施布置時,需要綜合考慮以上原則。通常,重要性和頻率原則主要用于作業場所內設施的區域定位階段,而使用順序和功能原則側重于某一區域內各設施的布置。有研究表明,按使用順序原則布置設施,執行時間最短。5.4總體作業空間設計的依據總體作業空間設計隨設計對象的性質不同有所差別。對生產企業來講,總體作業空間設計與企業的生產方式直接相關。如流水生產企業中,車間內設備按產品加工順序逐次排列；成批生產企業中,<如機械行業>同種設備和同種工人布置在一起。總之,作業空間設計時應結合操作任務要求,以人為主體進行設計。也就是首先考慮人的需要,為操作者提供舒適的作業條件,再將相關的設施進行合理的排列布置。6章作業環境設計人的各種作業都是在一定環境下進行的,作業環境包括照明、溫度、濕度、噪聲、振動、空氣,乃至重力、加速度、輻射等眾多因素。這些因素的差異可能導致作業者感到舒適或不舒適、甚至難以忍受,關系到作業者的安全和健康,進而影響到作業的質量和效率。因此在進行人機工程設計時,除了協調人與產品之間的關系外,還要營造一個使人舒適而又有利于作業的環境,使人一機一環境系統達到最佳狀態。本章主要討論溫熱、噪聲、照明和振動環境對作業者和作業的影響,以及如何對這些環境條件進行改善。6.1熱環境及其設計6.1.1熱環境與人體熱平衡作業區的熱環境是決定人的作業效能和健康的重要影響因素。人所處的熱環境條件主要包括空氣的溫度、濕度、風速和熱輻射這4種物理因素。另一方面,為了使人對該熱環境感到舒適,必須考慮人所具有的特性,在上述4種物理因素外,還要加入人體代謝量和著衣量,一般將這6種因素稱為熱環境六因素。熱環境的各因素是互相影響和補償的,某一因素變化對人體造成的影響,常可由另一因素的相應變化來補償。例如,溫度、濕度的增高所帶來的影響在一定范圍內可由風速的增大來抵消。另一方面,因人體本身所具有的熱調節功能及對環境的適應能力,人們對熱環境的認可范圍不是一個孤立的狀態點而是一個范圍,對舒適性的討論將給出統計學上的人感到舒適的熱環境范圍。盡管人所處的環境是千變萬化的,可是人的體溫卻波動很小,始終維持在36.5℃左右。人要保持這一體溫,體內的產熱量應與對環境的散熱量及吸熱量相平衡。否則會導致體溫上升或下降,使人感到不舒服,甚至生病。人體的熱平衡方程式為：S=M-W-H式中S——人體單位時間儲熱量；M——人體單位時間能量代謝量；W——人體單位時間所做的功；H一人體單位時間向體外散發的熱量。H值取決于人體的4種散熱方式,即輻射熱交換、對流熱交換、蒸發熱交換和傳導熱交換。當M>W+H時,人感到熱；當M<W+H時,人感到冷；當M=W+H時,人處于熱平衡狀態,此時,人體皮膚溫度在36.5℃左右,人感到舒適。6.1.2熱環境對作業者及其作業的影響1.高溫環境對人及其作業的影響一般具有下列條件之一,即可認為是高溫作業環境：在有熱源的生產場所中,熱源的散熱率大于20kcal<m3·h>；工作地的氣溫,在寒冷地區超過32℃,在炎熱地區超過35℃；工作地的熱輻射強度大于lcal<cm2·min>；工作地的氣溫超過30℃,相對濕度超過80%。作業者在高溫環境條件下操作,新陳代謝速度加快,此時,人的產熱量增加,雖然體溫調節加強了散熱過程,但仍落后于產熱過程,體內積蓄過量的熱,導致體溫升高,呼吸和心率加快。若長時間處于這種狀況,將出現失鹽、失水、頭暈、惡心、極度疲乏等癥狀；極為嚴重時,甚至昏厥乃至死亡。在高溫環境條件下,操作者知覺的速度和準確度以及反應能力均會不同程度地下降。注意力不集中,煩躁不安、易于激動,對工作的滿意感大為降低。此外,人在高溫下為了實現體溫調節,必須增加心血輸出,因而使心臟負擔加重,脈搏加速。據抽樣結果,長期接觸高溫的工人<如冶煉、軋鋼>,其血壓比一般溫度作業的工人高。人在高溫下,體內血液重新分配,引起消化道相對貧血。由于出汗排出大量鹽分及大量飲水,致使胃液酸度下降。在熱環境中,消化液分泌量減少,消化吸收能力受到不同程度的抑制,因而引起食欲不振、消化不良的胃腸疾患增加。高溫環境對作業效率也有很大影響,大致在溫度達27～32℃范圍時,主要使肌肉用力的工作效率下降；當溫度高達32℃以上時,需要注意力集中的工作以及精密工作的效率也開始下降。有研究資料表明,夏季裝有通風設備的工廠,生產量較之春秋季降低3%；而缺少通風設備的同類工廠,產量則降低13%。在高溫環境中作業,不僅生產效率下降,而且還會誘發事故。2.低溫環境對人及其作業的影響低溫環境條件通常是指低于允許溫度下限的氣溫條件。在低溫條件下,皮膚毛細血管收縮,體表溫度降低,使人體散熱量減少。在嚴重的冷暴露中,皮膚血管處于持續的極度的收縮狀態,流至體表的血流量顯著下降或完全停滯。當局部溫度降至組織冰點<-5℃>以下時,組織就發生凍結,造成局部凍傷。人可以通過增強肌肉收縮<表現為肌肉緊張、顫抖>,使人體產熱量增加。當產熱量小于散熱量時,人體熱平衡遭到破壞,機體體溫下降,此時,神經系統機能處于抑制狀態。體溫下降至30℃以下,可導致死亡。低溫對作業的影響,最常見的是肢體麻木,特別是影響手的精細運動靈巧度和雙手的協調動作。隨著溫度的降低,操作的靈活性下降；在相同溫度條件下,暴露時間延長,手的靈活性越差。手的觸覺敏感性的臨界皮膚溫度是10℃左右,操作靈巧度的臨界皮膚溫度是12～16℃。長時間暴露于10℃以下,手的操作效率就會明顯降低。研究表明,當環境溫度<干球溫度>為7℃時,手工作業的效率僅為最舒適溫度時的80%。研究還表明,手指溫度緩慢冷卻比快速冷卻對手指動作的不良影響更為嚴重。6.1.3舒適的熱環境1.舒適溫度和允許溫度1>舒適溫度生理學上對舒適溫度規定為：人坐著休息、穿薄衣、無強迫熱對流,在通常地球引力和海平面的氣壓條件下,未經熱習服<人長期在高溫下生活和下作,相應習慣熱環境>的人所感覺到的舒適溫度。按照這一規定,舒適溫度應在<21±3>℃范圍內。影響舒適溫度的因素很多,主要包括如下幾點：<1>季節不同,舒適溫度不同,夏季偏高,冬季偏低。85%以上的人感到舒適的夏季有效溫度<有效溫度反映了氣溫、相對濕度和風速三因素對人的熱感覺的影響>為20.5～22.8℃,冬季為18.3～21.1℃,大體相當于相對濕度50%時,夏季溫度為<24土3>℃,冬季為<22土2>℃。<2>勞動強度不同,要求的舒適溫度也不同。相對濕度為50%時,某些勞動的舒適溫度指標如下：坐著從事輕體力勞動<簡單操縱或小零件分類等>時為16～24℃；站著從事輕體力勞動<如車工、銑丁等>時為16～23℃；站著從事重體力勞動<如沉重零件安裝等>時為14～21℃；從事極重體力勞動<如伐木>時為14～18℃。<3>衣著厚度不同,要求的舒適溫度也不同。穿厚衣服對環境舒適溫度要求較低。<4>不同地區的人由于在冷或熱環境中長期生活,對冷或熱環境已習慣和適應。因此,習服不同、對舒適溫度的要求也不同。熱帶人稍偏高,寒帶人稍偏低。<5>不同性別、年齡的人對舒適溫度的要求不同。女性的舒適溫度比男性高0.55℃,40歲以上的人比青年人高約0.55℃,老年人要求更高。2>允許溫度允許溫度通常是指基本上不影響人的工作效率、身心健康和安全的溫度范圍。允許溫度范圍一般是舒適溫度土<3～5>℃。對于受低溫環境條件影響最明顯的手部精細操作勞動,環境溫度采用舒適溫度為宜。2.舒適的濕度舒適的濕度一般力40%~60%。濕度在70%以上為高氣濕,在30%以下為低氣溫。在不同的空氣濕度下,人的感覺不同,溫度越高,高濕度的空氣對人的感覺和工作效率的消極影響越大。根據相關研究,室內空氣濕度φ<%>和室溫t<℃>的關系可參考下式：Φ=188-7.2t<12.2<t<26>例如,室溫是20℃時,濕度最好是44%。對于不同的空氣濕度,人的主觀感覺狀態見表6.1.3.舒適的風速在工作人數不多的房間里,空氣的最佳速度為0.3m/s,而在擁擠的房間里為0.4m/s。室內溫度和濕度很高時,空氣流速最好是1～2m/s。我國采暖通風和空調設計規范中規定的工作場所風速如表6.2所示。6.1.4改善熱環境的措施1.生產技術措施<1>合理布置熱源和疏散熱源。應盡可能地將熱源布置在作業場所主導風向下風側及天窗下面。高溫半成品和成品應及時運出室外。<2>隔熱。設置水幕<鐵紗水幕、鐵皮水幕>、水箱<流動水箱、水爐門、串水板>、水涼亭、遮熱板等。<3>自然通風。主要設施有普通天窗、擋風天窗、井式天窗和開敞式廠房等。<4>降低濕度。在高溫或低溫環境中,在通風口設置去濕器。<5>機械通風。主要采用風扇、噴霧風扇、空氣淋浴和崗位送風等。<6>設置空氣調節設備。改善熱環境的生產技術措施見圖6.1.圖6.1改善熱環境的生產技術措施<a>濕簾<b>天窗<c>通風器2.保健措施<1>供給飲料和補充營養。可供0.2%～0.3%的鹽開水或鹽茶、鹽汽水。飲料的溫度以8～12℃為宜。飲用方式以少量多次為好。由于在高溫下勞動,能耗增加,所以膳食總熱量應達到3100～3300kcal。此外還應適當補充蛋白質和維生素等。<2>合理使用勞保用品。高溫環境條件下勞動應合理地使用個人防護用品,以防止高溫和輻射對人體的危害。特殊高溫作業須佩戴隔熱面罩和穿熱反射服或冰服、風冷衣。在低溫作業車間作業或冬季在室外作業,應穿御寒服。御寒服應用熱阻值大、吸汗和透氣性強的衣料制成,且衣服尺寸不宜過緊。如穿御寒服影響操作時,可采用熱輻射的方法御寒<圖6.2>。<3>進行適應性檢査。人的熱適應能力是有差別的,因此就業前應進行職業適應性檢查。凡有心血管器質性病變的人均不適宜于高溫作業。3.在生產組織方面采取的措施<1>合理安排作業負荷。在高溫環境下,為使機體維持熱平衡,應盡可能縮短連續作業時間,如實行小換班、增加休息次數、延長午休時間等。<2>布置好工間休息場所。工間休息場所一般應遠離熱源,并須備有足夠的椅子、茶水、風扇及半身淋浴等設施。休息室中的氣流速度不宜過高、溫度不宜過低,以免破壞皮膚的汗腺機能。休息室中的溫度在20～30°C時,最有利于高溫作業環境下身體積熱后的休息。<3>職業適應。對于離開高溫作業環境較長時間而又重新從事高溫作業者,應給予更長的工間休息時間,使其逐步適應高溫環境。高溫作業應采用集體作業,以便能及時發現熱昏迷。應訓練高溫作業者,使其能辨別熱衰竭和熱昏迷,以便及時搶救。此外,在進行特定作業場所的熱環境設計時,還可參考GBZ1-2002《工業企業設計衛生標準》、GB50019-2003《采暖通風與空氣調節設計規范》等文件。6.2噪聲環境及其設計6.2.1噪聲環境噪聲通常是指一切對人們生活和工作有妨礙的聲音,或者說凡是使人煩惱的、討厭的、不愉快的、不需要的聲音都叫噪聲。噪聲不但由聲音的物理性質決定,而且與人們的心理狀態有關。例如,同樣的音樂在人休息時播放可以使人放松,但在人聚精會神思考時播放會使人注意力分散,成為噪聲。根據噪聲特點的不同,噪聲可分為：<1>工業噪聲：工業生產產生的噪聲,按其產生方式的不同又可分為空氣動力性噪聲<由于氣體壓力發生突變產生振動發出的聲音,如汽笛發出的聲音>、機械性噪聲<由于機械的轉動、撞擊、摩擦等產生的聲音,如車床發出的聲音>、電磁性噪聲<由于電磁交變力相互作用而產生的聲音,如變壓器發出的聲音>；<2>交通噪聲：交通產生的噪聲；<3>社會噪聲：社會活動和家庭生活引起的噪聲。根據噪聲隨時間變化的特性,噪聲可分為：<1>穩定噪聲：聲音強弱隨時間變化不顯著,其波動小于5dB；<2>周期性噪聲：聲音強弱呈周期變化；<3>無規律噪聲：聲音強弱隨時間無規律變化；<4>脈沖噪聲：突然爆發又很快消失,其持續時間小于1S,間隔時間大于ls,聲級變化大于40dB的噪聲。根據人們對噪聲的主觀評價,噪聲可分為：<1>過響聲：很響的使人煩躁不安的聲音,如織布機的聲音；<2>妨礙聲：聲音不大,但妨礙人們的交談、學習；<3>刺激聲：刺耳的聲音,如汽車剎車聲；<4>無形聲：日常人們習慣了的低強度噪聲。6.2.2噪聲環境對作業者及其作業的影響噪聲對作業者的影響1>噪聲對聽覺的影響<1>聽覺疲勞在噪聲作用下,人的聽覺敏感性降低,聽覺變得遲鈍,表現為聽閾提高,當離開噪聲環境幾分鐘后又可恢復,這種現象稱為聽覺適應。聽覺適應有一定的限度,在強噪聲長期作用下,聽力減弱,聽覺敏感進一步降低,聽閾提高15dB以上,離開噪聲后需要較長時間才能恢復,這種現象稱為聽覺疲勞,屬于病理前狀態。<2>噪聲性耳聾噪聲對人的聽覺的損害是一個積累過程,每次強噪聲只引起短時間的聽力損失,但若經常發生短時間的聽力損失,就會導致永久性的聽覺喪失,稱為噪聲性耳聾。長期在噪聲環境下工作產生的聽覺疲勞不能及時恢復,出現永久性聽閾位移并超過一定限度時,將導致噪聲性耳聾。<3>爆發性耳聾聽覺器官遭受巨大聲壓而伴有強烈的沖擊波作用時,鼓膜內外產生較大的壓差,會導致鼓膜破裂、雙耳完全失聽。研究表明,含高頻成分多的噪聲比含低頻成分多的噪聲對聽覺的損害要大；而沖擊噪聲比連續噪聲的危害要大,如一次劇烈的爆炸聲,可能立即造成聽力喪失。個體對噪聲的敏感程度也存在差異。聽力喪失過程與頻率有關,在一般情況下,人先喪失對4000Hz以上聲音成分的聽力,然后才逐漸喪失對低頻聲音的聽力。受到損害的人一般要等出現對低頻聲音的聽力喪失時,才會察覺到聽覺困難。2>噪聲的生理作用受噪聲的影響,消化系統會抑制胃運動和減少唾液分泌量,循環系統會使血壓升高、心率加快、皮下血管收縮,呼吸系統會加快呼吸和減少呼吸量,物質代謝系統會增加血糖等。上述生理反應的積極意義是使人體做好準備,以對聽覺的報警作出有效反應。但噪聲強度達到70dB以上時,會使人注意力分散、思維能力降低、動作的敏捷性減退、作業效率降低。噪聲強度超過90dB及長時間受其影響下,將會使機體遭受更嚴重的損傷。3噪聲對心理的影響噪聲對人的情緒的影響很大,其主要表現是煩惱、焦急、討厭、生氣等各種不愉快的情緒。噪聲越強,引起不愉快情緒的可能性就越大。但不同地區的環境噪聲使居民引起煩惱的反應是不同的。如在住宅區,60dB的噪聲級即可引起不滿；但在工廠區,可容忍的噪聲級可能要高一些。此外,高調噪聲比響度相等的低調噪聲更為惱人；間斷、脈沖和連續的混合噪聲會使人產生較大的煩惱情緒；脈沖噪聲比連續噪聲的影響更大,且響度越大影響越大。2.噪聲對信息傳遞的影響噪聲對聽覺信號具有掩蔽作用。由于掩蔽效應,往往使人不易察覺或不易分辨一些聽覺信號。噪聲對語言的掩蔽不僅使聽閾提高,也對語言的清晰度有影響。因此,噪聲對作業效率勢必帶來消極影響,而且容易造成事故。噪聲對人的語言交流影響尤其明顯,500～2000Hz的噪聲對語言的干擾最大。人與人在2m左右距離對面談話時,只要背景噪聲比說話聲音小10dB即能正常進行。如噪聲過強,聲音信號只能傳遞非常有限的信息,語言往往要有其他信息<如手勢>作為補充以改善交流效果。3.噪聲對工效的影響噪聲對體力作業的影響最小,但對人的思維活動和需要集中精力的活動干擾極大。在嘈雜的環境里,人們會心情煩躁、工作容易疲勞、反應遲鈍、注意力不容易集中等,這些都直接影響工作效率、質量和安全,尤其是對一些非重復性的勞動影響更為明顯。研究發現,加工車間的噪聲降低25dB,廢品率可下降50%；裝配車間的噪聲降低20dB,生產率可提高30%；打字室的噪聲降低25dB,打字錯誤率可下降30%。但在單調作業時,噪聲可提高人的覺醒程度,從而提高作業效能。由于噪聲能遮蓋其他聲音刺激,阻止分散注意力,因而在一定條件下也可有利于腦力作業。值得注意的是,聲音過小也會成為問題。在一個寂靜無聲的房間里工作,心理上會產生一種恐懼的感覺,使人痛苦,這也必然會影響工作。6.2.3噪聲標準為了保證作業者的安全、健康和作業的質量、效率,國內外都頒布了相應的噪聲排放標準,如我國頒布的GB3096-2008《聲環境質量標準》、GB12348-2008《工業企業廠界環境噪聲排放標準、GB22337-2008《社會生活環境噪聲排放標準》,對各種作業環境中的最高噪聲排放標準作出了規定。在上述標準中,按區域的功能特點和環境質量要求,將聲環境功能區分為以下5種類型：0類聲環境功能區：指康復療養區等特別需要安靜的區域。1類聲環境功能區：指以居民住宅、醫療衛生、文化教育、科研設計、行政辦公為主要功能,需要保持安靜的區域。2類聲環境功能區：指以商業金融、集市貿易為主要功能,或者居住、商業、工業混雜,需要維護住宅安靜的區域。3類聲環境功能區：指以工業生產、倉儲物流為主要功能,需要防止工業噪聲對周圍環境產生嚴重影響的區域。4類聲環境功能區：指交通干線兩側一定距離之內,需要防止交通噪聲對周圍環境產生嚴重影響的區域,包括4a類和4b類兩種類型：4a類為高速公路、一級公路、二級公路、城市快速路、城市主干路、城市次干路、城市軌道交通〔地面段、內河航道兩側區域；4b類為鐵路干線兩側區域。以上各類聲環境區的環境噪聲限值見表6.36.2.4改善噪聲環境的措施形成噪聲干擾的三要素是聲源、傳播途徑和接受者,噪聲的控制也可以從這三方面入手來加以解決。首先是降低噪聲源的噪聲級；如果技術上不可能或經濟上不合算時,則應考慮阻止噪聲的傳播；若仍達不到要求時,應采取接受者個人防護措施。1.控制噪聲源在生產現場,減少機器設備本身的振動和噪聲,如選擇低噪聲的設備、改革生產加工工藝、提高機械設備的精度等,使發聲物體的發聲強度降至最小,是從根本上解決噪聲污染的措施。如工廠中的噪聲主要是機械噪聲和空氣動力性噪聲。機械噪聲一般來自設備的連接處和運轉區的撞擊。降低機械噪聲的措施是：改變不合理的運動形式；減少運動件的相互撞擊；減少機械摩擦,提高零部件制造精度和裝配精度,加強潤滑,加強設備的維修；通過隔振、阻尼降低振動等。空氣動力性噪聲一般發生在下述場合：被壓縮的氣體由孔中排出時,汽缸內爆炸過程中,管道中氣流運行時的壓力波動,物體在空氣中運動速度很高時,燃燒器內霧狀燃料或液體燃料燒燃時。降低空氣動力性噪聲的主要措施是降低氣流速度,減少壓力脈沖,減少渦流等。改進生產工藝和操作方法也是解決聲源噪聲的一個非常重要的方面。如用無聲焊接代替高噪聲的鉚接,用無聲鍛壓代替高噪聲鍛打等,均可從根本上解決聲源噪聲問題。如果工作場所噪聲干擾不可避免,就需要研究制造保證可聽度的聲音信號,這不僅可以靠增強聲音,而且可以選擇適當頻域的信號。也就是說,最好選用與噪聲頻率差距較遠的聲音作為聽覺信號。2.控制噪聲的傳播目前要使一切機械設備都達到低噪聲,在技術上和經濟上都是不易做到的。因此,阻止噪聲傳播或使其傳播的能量隨距離衰減,是控制噪聲的有效方法<圖6.3>。圖6.3控制噪聲傳播的措施<a>公路隔聲屏障<b>汽車消聲器<c>礦棉吸聲板<1>總體設計布局要合理。如將高噪聲車間、場所與低噪聲車間、生活區分開設置對特別強烈的噪聲源,設在廠區比較邊遠偏僻地區,使噪聲級最大限度地隨距離自然衰減。<2>利用天然地形,如山岡土坡、樹叢草坪和已有建筑屏障等,阻斷或屏蔽一部分噪聲向接受者傳播；在噪聲嚴重的工廠、施工現場和交通道路的兩旁設置足夠高的圍墻或屏障,以減弱聲音的傳播；綠化亦可阻止噪聲的傳播。<3>利用聲源的指向性控制噪聲。對高強度噪聲源,如受壓容器的排氣和放空,可使其出口朝向上空或野外。<4>在聲源周圍采用消聲、隔聲、吸聲、隔振、阻尼等局部措施。消聲是利用裝置在氣流通道上的消聲器來降低空氣動力性噪聲,以解決各種風機、空壓機、內燃機等進排氣噪聲的干擾。隔聲是用圍護構件<如機罩、間壁>隔絕聲源噪聲的傳播。吸聲是將吸聲材料或吸聲結構裝置在室內,吸收室內混響,或做管道內襯以吸收氣流噪聲。隔振是在機器下面墊以減震的彈性材料<如橡膠、彈簧等>,使振動不易通過地面傳向其他地方。阻尼是利用某些膠狀材料,刷到機器的表面上,增加材料的內摩擦,消耗機器板面振動的能量,使振動減小。綜合利用以上措施,即可有效地降低噪聲。3.個人防護使用個人防護用具,是減少噪聲對接受者產生不良影響的有效方法。防護用具常用的有橡膠或塑料制的耳塞、耳罩、防噪聲帽以及塞入耳孔內的防聲棉〔加上蠟或凡士林等〔圖6.46.3振動環境及其設計6.3.1振動環境與人體的振動特性振動是一個質量或物體相對于基準位置作來回往復的運動。振動物體離開基準位置的最大距離叫振幅,可用變位<m>、速度<m/s>和加速度<m/s2>來表示。單位時間內所完成的振動次數稱為頻率,單位是赫茲<Hz>。振動廣泛存在于生產和生活中,也是影響人的健康和作業效率的環境因素之一。人體所受振動可分為局部振動和全身振動。局部振動如手執握振動著的工具<電鋸、鉆機、鉚釘槍、磨具等>進行操作時的振動,全身振動如人乘坐在行駛中的汽車、火車上時所承受的振動。人體是一個彈性系統,有其自己固有的振動頻率。生物力學研究表明,在正常重力環境中,人體對于垂直方向的振動能量的傳遞率以4～8Hz時為最大,稱為人體的第一共振峰；10～12Hz的振動次之,為第二共振峰；20～25Hz的振動能量在人體的傳遞又稍次于第二共振峰,稱為人體的第三共振峰。此后,隨著振動頻率的增高,振動能量在人體的傳遞率逐漸降低。外界振動對人體的生理效應是隨上述振動頻率的變化而相應減弱的。人體不同的器官,也各有其不同的共振頻率<表6.6人體各部位的共振頻率Hz>。當外界振動頻率接近器官的共振頻率時,即產生共振,振幅迅速增大,此時外界振動所引起的器官的生理反應也最大。人體系統也具有一定的阻尼。例如,人站在垂直振動的汽車上,振動由腳傳入人體,由于人體組織的阻尼作用,振動傳至上身已有明顯減弱。外界振動傳入人體時所引起的增大或減弱效應還與人體姿勢有關。試驗表明,在外界振動頻率相同的條件下,坐姿出現增大效應,而立姿則出現減弱效應,特別是在振動頻率為3.5～4.5Hz范圍內時,這種表現尤為明顯。由此可見,人體具有一定的減振作用。6.3.2振動環境對作業者及其作業的影響1.振動對作業者的影響人體沒有專一的振動感受器,可通過皮膚感受器、機械感受器和前庭感受器感知寬頻帶的機械動。全身振動的生理效應,隨著振動頻率、強度和作用方向的不同而異。0.1～1Hz頻段的振動,可使人不適和痛苦,是產生運動病的原因之一,主要癥狀有臉色蒼白、惡心、嘔吐、頭昏眼花和暫時喪失了工作能力,其中最敏感頻率范圍約在0.1～0.3Hz,振動強度達lm/s2時可引起10%的嘔吐發生率。1～2Hz的低強度振動會對人產生催眠作用。1～10Hz<5m/s2>以上的頭一腳向振動可引起明顯的過度換氣,動脈血中二氧化碳分壓降低,對人的工效影響很大。低頻大位移的短時間振動可導致呼吸困難。人體在8Hz<10～20m/s2>振動下的短時間暴露,由于胸腹臟器的共振和牽張可致上腹部或臍周圍的強烈不適或疼痛；大于20m/s2則引起病理損傷。30Hz以下的低頻振動,使坐姿和立姿的人難以維持穩定的姿態。在強烈的低頻振動作用下,可引起心動過緩或期外收縮,人體頭一腳向的強烈振動可致脊柱的壓縮性骨折。高頻較強的或不穩定的振動則提高腦醒覺水平。高于1000Hz則引起連續的刺癢、麻木或刺痛感；2000Hz左右的振動在極低強度下有柔潤感,再增加強度則引起灼熱感。此外,振動對心血管、呼吸、消化、神經及感覺運動系統均有影響。振動可引起心率改變、血壓增高、外周血管收縮等多重效應,50Hz以上的振動可導致末梢血管痙攣。頻率小于4Hz、振幅為2.5mm左右的全身性垂直振動,可使潮氣量<靜息狀態下每次吸入或呼出的氣量>增加而呼吸頻率變化不大,通氣量增加；頻率大于4Hz則伴有耗氧量增大和呼吸商增高；劇烈振動可使肺組織撕傷。振動可使胃的蠕動增強、張力提高,強烈的振動可造成胃腸道損傷。振動使大腦皮層功能下降,主要表現為疲乏、失眠,有時也影響條件反射和非條件反射生理反應,劇烈振動還可引起中樞神經系統形態改變。振動與高強度噪聲結合可引起兩側聽神經炎,促進職業性耳聾的發生。振動引起的聽力損害以20～250Hz的低頻聲為主,但在早期仍以高頻聲聽力損傷嚴重,繼而低頻聲聽力下降。長期中等強度振動可引起頭、頸、背、下肢的肌肉緊張、疲勞、活動能力下降。長期劇烈振動可導致肌肉萎縮、肌張力降低,有時有局部肌肉痙攣、坐骨神經痛以及臀部或會陰部痛。大幅度振動可導致姿勢不穩而引起抓握性防御反射。手和腳的局部振動可引起外周血管收縮,甚至全身血流的重新分配。資料表明,長期使用手動振動工具可引起掌骨及腕、肘關節脫鈣、碎裂和手部肌肉萎縮等振動病。振動病的產生主要受振動頻率的影響,而振動加速度則促使振動病加速形成。振動病損害最嚴重的部位是手指的血管和神經,使末梢循環和運動出現障礙,表現為一指或多指指端麻木、僵硬、疼痛、對寒冷敏感；遇冷時手指因缺血而發白,故稱白指病。此外,振動病也表現為中樞神經系統機能發生障礙,骨關節變形等。振動引起的主觀不良效應主要是不舒適和煩惱,甚至疼痛,進而損害工作效能。人體受振時的主觀感覺,隨著不同的振動參數而異。坐姿的人,對1～2Hz的輕度振動感覺輕松和舒適；對4～8Hz的中度振動,感覺十分不適；對0.2～0.3Hz的振動則非常厭惡。2.振動對作業的影響振動通過知覺<視覺、觸覺和本體感覺>作用、情緒效應或影響操縱動作而影響人的工作效能。它對工效的影響是多方面的。由于人體或目標的振動,使視覺模糊,造成儀表判讀和精細的視分辨發生困難；由于手腳和人機界面的振動,使動作不協調,操縱誤差增加；由于全身顛簸,使語言明顯失真或中斷；由于強烈振動使中樞機能水平降低、注意力分散、容易疲勞,從而加劇振動的心理損害。振動對工效的影響程度取決于振動環境條件、個體響應和對個體的工作負荷和要求。短時間低頻振動對于視覺和操縱工效的作用有較強的頻率響應。在1-10Hz頻段,對工效的損害閾強度大致是lm/s2。人眼跟蹤目標運動的能力在1～2Hz開始破壞,4Hz時喪失。垂直振動對視銳度的影響在20～40Hz和60～90Hz最明顯,視覺工效的變化不僅與振動參數有關、而且與頭部運動、觀察距離、目標特征以及照明條件等相關。振動引起操縱界面的運動可使手控工效降低,而身體對振動的響應常在5Hz左右導致最大振動。研究表明,振動引起的手腳非隨意動作干擾著人的主動控制動作：4～5Hz左右的垂直振動,操縱誤差最大；1～2Hz的側向振動、跟蹤能力最差。身體的低頻振動還可影響無支撐的手臂動作能力、如畫圖等工作任務。人體受振動時,由于胸腹器官運動對呼吸氣流的調制,使嗓音帶有振動頻率的顫抖。隨著振動強度的增加,可使語言失真,導致通話困難。低于20Hz,尤其是4～10Hz全身振動大于3m/s2時,語言品質下降,難以維持一定的清晰度和可懂性。6.3.3振動標準人體全身振動標準和界限可參閱國際標準化組織IS0頒布的國際標準ISO2631.1-1997《人體全身振動暴露的評價》和我國國家標準GB/T13442-1992《人體全身振動暴露的舒適性降低界限和評價準則》。《人體承受全身振動的評價指南》是以振動強度〔用加速度的有效值表示,為0.1~20m/s2、振動頻率〔為1/3倍頻程中心頻率1~80Hz、振動方向〔為X、Y、Z3個方向和人體接受振動的時間〔1min~24h4個因素的不同組合而制定的。該標準將人體承受的全身振動分為以下3種不同的界限：<1>疲勞一效率降低界限疲勞一效率降低弊限主要應用于對拖拉機、建筑機械、重型車輛等振動效應的評價,超過該界限,將引起人的疲勞,導致工作效率下降<圖6.5>。<2>健康界限健康界限相當于振動的危害閾或極限,超過該界限,將損害人的健康和安全。它是疲勞效率降低界限的2倍,即它比相應的疲勞一效率降低界限的振動級高6dB。<3>舒適性降低界限舒適性降低界限主要應用于對交通工具的舒適性評價。超過該界限,將使人產生不舒適的感覺。疲勞一效率降低界限為舒適性降低界限的3.15倍,即它比相應的疲勞一效率降低界限的振動級低10dB。人體手部振動標準可參閱ISO5349《機械振動——人體接觸手傳振動的測量和評價指南》。6.3.4改善振動環境的措施振動的頻率、振幅和加速度是振動作用于人體的主要因素。另外,氣溫<尤其是寒冷>、接振時間、體位和姿勢、個體差異、被加工部件的硬度、沖擊力及緊張因素等均可影響振動對人體的作用。可采取下列措施消除或減小振動,阻止振動的傳播,將振動對人的不良影響和損害降至最小：<1>從生產工藝上控制或消除振動源是振動控制的最根本措施。〔小字圖6.5中,實線為垂直振動<Z向>疲勞一效率降低界限,虛線為水平振動<X.Y向>疲勞一效率降低界限。<2>改進振動設備與工具,降低振動強度。采用鋼絲彈簧類、橡膠類、軟木、氈板、空氣彈簧和油壓減振器等多種形式的減振器；或減少手持振動工具的重量,以減輕肌肉負荷和靜力緊張等〔圖6.6圖6.6常見的減振措施<a>減振膠<b>橡膠減振墊<c>阻尼彈簧減振器<d>鋼板彈簧減振器<e>油壓減振器示意圖<f>空氣減振器示意圖<3>增加設備的阻尼,如采用吸振材料、安裝阻尼器或阻尼環、附加彈性阻尼材料等,以減輕設備的振動。在地板及設備地基中采取隔振措施<橡膠減振墊層、軟木減振墊層、玻璃纖維氈減振墊層、復合式隔振裝置>。對于可能引起機械振動的陳舊設備,應定期檢查維修或改造。<4>降低設備減振系統的共振頻率。可通過減小系統剛性系數或增加質量來降低共振頻率。例如,對于風扇、吹風機、泵、空壓機等,常用增加質量的方法來降低共振頻率。<5>隔離振源。<6>設計減震座椅、彈性墊,以緩沖振動對人的影響。<7>采取自動化、半自動化控制裝置,減少接振。<8>縮短工人暴露于振動環境的時間。建立合理勞動制度,堅持工間休息及定期輪換的工作制度,以利于各器官系統功能的恢復；控制車間及作業地點溫度,保持在16℃以上；合理發放個人防護用品,如防振保暖手套等,加強手部的保暖。<9>堅持就業前體檢,凡患有就業禁忌癥者,不能從事該作業。加強技術訓練,減少作業中的靜力作業成分。定期對工作人員進行體檢,盡早發現受振動損傷的作業人員,采取適當預防措施及時治療振動病患者。6.4光環境及其設計6.4.1光環境光度學與光相關的常用量有4個：光通量、發光強度、照度、亮度。1.光通量在單位時間里通過某一面積的光能,稱為通過這一面積的輻射能通量。國際單位制中規定,光通量的表示符號是φ,單位為流明<lm>。光通量是人為量,因為這種定義完全是根據人眼對光的響應而來的。與輻射功率不同,光通量體現的是人眼感受到的功率,也即人眼對各種波長的光的反應。例如,一只典型的100W白熾燈發出的光大約15001m；一只30W的日光燈也可以發出相同的光通量。在人眼看來,這兩只燈泡的"亮度"是一樣的。眼睛對各色光的敏感度也有所不同,即使各色光的輻射能通量相等,在視覺上并不能產生相同的明亮程度,此感覺決定了光通量與光功率的換算關系。對于人眼最敏感的波長為555nm的黃綠光,1W的功率全部轉換的光為683lm,這是最大的光轉換效率,也是定標值對于波長為650nm的紅色,1W的光僅相當于731m,這是因為人眼對紅光不敏感的原因；對于白色光,因為很多不同的光譜結構的光都是白色的,例如LED的白光、電視上的白光以及日光就差別很大。常見光源的大致效率：白熾燈為15lm/w,日光燈為50lm/w,太陽為94lm/w,白色l.ED為20lm/w。2.發光強度光源在給定方向的單位立體角<1球面度>中發射的光通量定義為光源在該方向的發光強度<光強>,國際單位是坎德拉<cd>,其他單位有燭光、國際燭光<從數量上看,60cd等于58.8國際燭光,亥夫納燈的1燭光等于0.885國際燭光或0.919cd>、mcd<1000mcd=lcd>。為表明光強和光通量的關系,發光強度為lcd的點光源在單位立體角內發出的光通量為1lm。發光強度是針對點光源或者發光體的大小與照射距離相比比較小的場合而言的。這個量表明發光體在空間發射的會聚能力。發光強度越大,光源看起來就越亮,同時在相同條件下被該光源照射后的物體也就越亮。與通常測量輻射強度或測量能量強度的單位相比較,發光強度的定義也考慮了人的視覺因素和光學特點,是在人的視覺基礎上建立起來的。常見光源發光強度：太陽為2.8×1027cd,高亮手電為10000cd,5mm超高亮LED燈為15cd。3.照度照度是表明物體被照明程度的物理量。照射在物體單位表面面積上的光通量稱為照度。照度的表示符號是E,單位為勒克斯<lx>。照度可用照度計直接測量。被光均勻照射的物體,在lm2面積上得到的光通量是11m時,它的照度是1lx。照度與照明光源、被照表面及光源在空間的位置有關,大小與光源的光強和光線的人射角的余弦成正比,而與光源至被照物體表面的距離的平方成反比。有時為了充分利用光源,常在光源上附加一個反射裝置,使得某些方向能夠得到比較多的光通量,以增加這一方向被照面上的照度。例如攝像、攝影照明燈、手電筒和汽車前燈等都裝有反光鏡。常見光源的大致照度：晴天的陽光直射下為1100001x、晴天時背陰處為100001x,晴天時室內角落為201x,月夜為0.21x,在40W白熾燈正下方lm處約為301x,在40W熒光燈正下方1.3m處約為901x。一般辦公室要求的照度為100～2001x、閱讀書刊時所需的照度為50～60lx；一般學習的照度應不少于751x。4.亮度亮度是表示發光面明亮程度的物理量。亮度指發光表面在指定方向的發光強度與垂直且指定方向的發光面的面積之比。亮度以l表示,國際單位是cd/m2<該單位舊稱尼特<nt,1nt=1cd/m2>,公制單位是熙提<sb,1sb=1cd/cm2>。亮度在物理學上是一個較復雜的概念,它是指被照物體單位面積上的發光強度。就是說,光源照在物體上的強弱用照度表示,物體反射光到眼里的強弱用亮度表示。同燈同距照在白紙和黑紙上,照度相同,亮度不同。常見光源的大致亮度：太陽表面為2×109cd/m2,陽光下的白紙為3×104cd/m2,滿月表面為2500cd/m2；滿月下的白紙為0.07cd/m2,白熾燈燈絲為10×l06cd/m2,日光燈為<5～10>×103cd/m2,黑白電視機熒光屏為120cd/m2,彩色電視機熒光屏為80cd/m2。人眼能習慣的亮度為3000cd/m2,人眼能比較好地分辨出顏色的亮度為1cd/m2。6.4.2光環境對作業者及其作業的影響1.光環境對作業者的影響合適的照明,能提高人的近視力和遠視力。因為在亮光下,瞳孔縮小,視網膜上成像更為清晰,視物清楚；而當照明不良時,因反復努力辨認,易使視覺疲勞,工作不能持久。眼睛疲勞可導致眼球干澀、怕光、眼痛、視力模糊、眼充血、出眼屎、流淚等癥狀。視覺疲勞還會引起視力下降、眼球發脹、頭痛以及其他疾病而影響健康。照明還會影響人的情緒,影響人的一般興奮性和積極性,從而也影響工作效率。一般認為,明亮的房間是令人愉快的。在做無需很大視覺努力的工作時,改善照明也可以提高勞動生產率。炫目的光線使人感到不愉快。許多人還喜歡光從左側投射。2.光環境對作業的影響改善照明,對提高工作效率有很大影響。適當的照明可以提高工作的速度和精確度,從而增加產量,提高質量,減少差錯。舒適的光線條件,不僅對手工勞動,而且對要求緊張的記憶、邏輯思維的腦力勞動,都有助于提高工作效率。某些依賴于視覺的工作,對照明提出的要求則更為嚴格。研究表明,隨著照明增加到臨界水平,工作效率便迅速得到提高；在臨界水平上,工作效率平穩；超過這個水平,增加照明度對工作效率影響很小,或根本無所改善；當照度值提高到使人產生眩光時,反而會降低工作效率。2000lx是較理想的照度,當照度提高到5000lx時,因過分明亮會導致滿意程度下降。由于眼睛的調節能力隨年齡的增加而下降,因此,年齡增加將導致眼睛調節時間延長。如果所從事的是視覺特別緊張的工作,則高齡人的工作效率比青年人更加依賴于照明。以某些目視作業為例,如果以20歲的適宜照度為標準,對40歲的人應提高1.5倍,50歲的人提高2.5倍,60歲的人提高7倍。事故的數量也與工作環境的照明條件有關。在適當的照度下,可以增強眼睛的辨色能力,從而減少識別物體色彩的錯誤率；可以增強物體的輪廓立體視覺,有利于辨認物體的高低、深淺、前后、遠近及相對位置,使工作失誤率降低,還可以擴大視野,防止錯誤和J傷事故的發生。研究表明,做精細的工作時,眩光在20min之內就會使差錯明顯增加,工效顯著降低。6.4.3光環境標準我國已頒布的光環境標準包括GB/T13379-1992《視覺工效學原則室內工作系統照明》、GB/T50033-2001《建筑采光設計標準》、GB50034-2004《建筑照明設計標準》、CECS45-1992《地下建筑照明設計標準》、CJJ45-1991《城市道路照明設計標準》、JTJ026.1-1999《公路隧道通風照明設計規范》、《博物館照明設計規范》、GB7793-1987《中小學校教室采光和照明衛生標準》等,可作為設計時的依據。根據以上標準,各種不同區域作業和活動的照度范圍值應符合表6.7的規定。一般采用表中每一照度范圍的中間值。當采用高強氣體放電燈作為一般照明時,在經常有人工作的場所,其照度值不宜低于50lx。具體場所的光環境標準可參考表6.8～表6.18.6.4.4光環境設計1.照明方式工業企業的建筑物照明通常采用3種形式,即自然采光、人工照明和二者同時并用的混合照明<圖6.7>。人工照明按燈光照射范圍和效果,又分為一般照明、局部照明、綜合照明和特殊照明<圖6.8>。照明方式影響照明質量,且關系到投資及費用支出。選用何種照明方式與工作性質及工作點分布疏密有關。圖6.7自然采光的建筑法國巴黎奧賽美術館<b>中國國家游泳中心圖6.8人工照明方式<a>一般照明<b>局部照明<c>綜合照明<d>特殊照明<1>一般照明一般照明,也叫全面照明。它是指不考慮特殊的局部需要,為照亮整個被照面積而設置的照明。它適用于對光線投射方向沒有特殊要求、工作點較密集、或者作業時工作地點不固定的場所。采用這種照明方式,使作業者的視野亮度一樣,視力條件好,工作時感到愉快。它的一次投資費用較少,但是耗電較多。<2>局部照明局部照明是指為增加某一指定地點的照度而設置的照明。由于它靠近工作面,可少耗電即獲得較高的照度。但要注意直接眩光和使周圍變暗的影響。使用輕便移動式的照明器具,可以隨時將其調整到最有效果的位置。一般對工作面照度要求不超過30～40lx時,可不必采用局部照明。<3>綜合照明綜合照明是指工作面上照度由一般照明和局部照明共同構成的照明。一般照明與局部照明對比過強使人感到不舒適,對作業效率有影響,其比例1:5為好。較小的工作場所,一般照明的比例可適當提高。綜合照明是一種最經濟的照明方式,常用于要求照度高,或有一定的投光方向,或固定工作點分布較稀疏的場所。<4>特殊照明特殊照明是指應用于特殊用途,有特殊效果的各種照明。例如方向照明、透過照明、不可見光照明、對微細對象檢查照明、運動對象檢查照明、色彩檢查照明、彩色照明等。2.光源選擇作為光源,自然光最理想。因為自然光明亮柔和,人眼感到舒適,人們習慣于太陽光譜,而且光譜中的紫外線對人體生理機能有良好影響。因此在設計照明時,應始終考慮最大限度地利用自然采光。但是自然照明受不同時間、不同季節和不同條件的影響,因此在作業環境內常常要用人工光源作補充照明。采用人工照明可使工作場所保持穩定光量。人工照明應選擇接近自然光的人工光源。在人工照明中熒光燈優于白熾燈,因其光譜近似太陽光,發熱量小,發光效率高,光線柔和,可使視野的照度均勻,且較為經濟。按光源與被照物的關系,光源可分為直射光源、反射光源及透射光源3種<圖6.9>。直射光源的光線直射在加工物件上,故物件向光部分明亮,背光部分黑暗,照度分布不均。反射光源的光線經反射物漫射到工作場所或加工物件表面。透射光源的光線經散光的透明材料使光線轉為漫射,漫射光線可減輕陰影和眩光,使照度分布均勻。圖6.9光源形式<a>直射光源<b>反射光源<c>透射光源設計中還要考慮光源的光色,包括色表和顯色性。色表是光源所呈現的顏色,如熒光燈呈日光色；高壓鈉燈呈全白色。當不同光源分別照射到同一種顏色的物體上時,該物體將呈現不同的顏色,這種現象稱為光源的顯色性。顯色性通常以顯色指數<Ra>表示,并把顯色性最好的日光作為標準,其顯色指數定為100,其他光源的顯色指數均小于l00〔表6.19>。顏色將隨照明條件的不同而變化,