《人机工程学》第5章人的作业能力与疲劳
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安全人机工程学课件：疲劳与安全
• 体力为主的劳动，事故危险性小。立位 工作比坐位工作更安全，因为坐位技术 性作业者更易因困倦而入睡，因为在极 度疲劳和困倦时，往往无法自我控制。
二、疲劳心理作用
疲劳常造，视力听力减退等。
三、反应和动作迟钝引起的事故
疲劳感越强，人 的反应速度越慢， 手脚动作越迟缓。
《安全人机工程》
主要内容
• 睡眠休息不足、困倦引起事故 • 疲劳心理作用 • 反应和动作迟钝引起的事故 • 重体力劳动的省能心 • 疲劳与机械化程度 • 环境因素加倍疲劳效应
一、睡眠休息不足、困倦引起事故
• 这类事故多见于夜班或长时间作业未得 休息的情况，多为技术性作业事故。如 图所示一名司机在自己酿成的交通事故 现场旁酣睡。
• 半机械化作业事故率最高，其中包含许多人机学问题。
• 半机械化作业时，人必须围绕机械进行辅助作业，由于人比机械力量小， 动作慢，所以往往用力较大造成疲劳，再加上人机界面上存在问题就会导 致事故发生。例如：鞍山市（包括鞍钢）1984～1987年4年间的死亡事故 中，70%属于半机械化作业。具体事故多在人机配合上，作业人员奋力强 作，力所不及情况下发生事故。
六、环境因素加倍疲劳效应
环境因素有加倍疲劳效应。 例如，各工业部门在高温季节（七八 月份）事故发生率较高；室外作业则 在寒冷季节事故率增大。 右图为某大钢铁企业30年来事故率随 气温和月份变化的统计图。
《安全人机工程》
• 一方面是因为疲劳，没有 正确选择休息地点。
• 另一方面是因为疲劳后感 官敏感度下降，不能及时 觉察塌落预兆。
四、重体力劳动的省能心
重体力劳动常给作业人员造成一种特殊 的心理状态—省能心理，反映在作业动 作上，常因简化而违反操作规程。
五、疲劳与机械化程度
二、疲劳心理作用
疲劳常造，视力听力减退等。
三、反应和动作迟钝引起的事故
疲劳感越强，人 的反应速度越慢， 手脚动作越迟缓。
《安全人机工程》
主要内容
• 睡眠休息不足、困倦引起事故 • 疲劳心理作用 • 反应和动作迟钝引起的事故 • 重体力劳动的省能心 • 疲劳与机械化程度 • 环境因素加倍疲劳效应
一、睡眠休息不足、困倦引起事故
• 这类事故多见于夜班或长时间作业未得 休息的情况，多为技术性作业事故。如 图所示一名司机在自己酿成的交通事故 现场旁酣睡。
• 半机械化作业事故率最高，其中包含许多人机学问题。
• 半机械化作业时，人必须围绕机械进行辅助作业，由于人比机械力量小， 动作慢，所以往往用力较大造成疲劳，再加上人机界面上存在问题就会导 致事故发生。例如：鞍山市（包括鞍钢）1984～1987年4年间的死亡事故 中，70%属于半机械化作业。具体事故多在人机配合上，作业人员奋力强 作，力所不及情况下发生事故。
六、环境因素加倍疲劳效应
环境因素有加倍疲劳效应。 例如，各工业部门在高温季节（七八 月份）事故发生率较高；室外作业则 在寒冷季节事故率增大。 右图为某大钢铁企业30年来事故率随 气温和月份变化的统计图。
《安全人机工程》
• 一方面是因为疲劳，没有 正确选择休息地点。
• 另一方面是因为疲劳后感 官敏感度下降，不能及时 觉察塌落预兆。
四、重体力劳动的省能心
重体力劳动常给作业人员造成一种特殊 的心理状态—省能心理，反映在作业动 作上，常因简化而违反操作规程。
五、疲劳与机械化程度
安全人机工程学概述及其研究方法
系统科学体系可划分为如下几个层次与内 涵： 系统学或一般系统论
系统理论中的各专门学科 系统方法论
系统方法论的运用
系统理论中的 各专门学科
主要包括
运筹学
控制论信息论
耗散结构论
协同学
超循环理论
任何一个有目的系统必然包含着控制，而控制要依赖于信息 的传输、交换与反馈，因此系统、信息、控制这三者相互渗 透、相互交叉、相互促进。
安全人机工程学
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目录
第1章 安全人机工程学概述及其研究
0 1 方法 单击此处添加文本具体内容， 简明扼要的阐述您的观点。
第3章 人机系统中人的基本特性与热
0 3 感觉 单击此处添加文本具体内容， 简明扼要的阐述您的观点。
第5章 人的自然倾向与人的可靠性概
05 论 单击此处添加文本具体内容， 简明扼要的阐述您的观点。
05 人－环关系的研究；
机的特性研究； 02
06 机－环关系的研究；
研究内容
环境的特性研究； 03 人－机关系的研究； 04
07 人－机－环境系统 总体性能的
08
研究。
人－机－环境 系统工程研究 范畴的示意图
人－机－环境 系统工程研究
的 基本核心问题
控制论
三 个
模型论
理 论
优化论
方案决策
研制生产
02 安全科学要体现科学性、理论性
安全科学既要体现它的交叉性，又要体
03 现研究对象的全面性
01 安全科学的基础理论（例如事故致因理论、 灾变理论、灾害物理学、灾害化学等）
安全科学研究 的内容
02 安全科学的应用理论（例如安全人机学， 安全心理学、安全法学、安全经济学等）
人机工程学 第5章
（1）按仪表的功能分类
①读数用仪表。其刻度指示各种状态参数的具体数值，供操作者
读取数值之用。如高度表、时速表、煤气表等。 ②检查用仪表。使用时一般不是为了获取正确数值，而是检查仪
表的指示是否偏离正常位置，
当偏离时要及时调节。警戒用仪表也属于检查
③追踪用仪表。
追踪操纵是动态控制系统中最常见的操纵方式之一，目的是通
数量信息 质量信息 调节性能 监控性能 一般性能
中：指针无变化有利监控，但 指针与调节监控活动的关系不 明显 中：占用面积小，仪表需局部 照明，只在很小一段范围内认 读，认读性好
差：不便按变化的趋势进行监 控 好：占用面积小，照明面积也 是最小，表盘的大小只受字符 的限制
精度高 认读速度快 无差补误差 过载能力强 易与计算机联用 显示易跳动或失效 干扰因素多 需内附或外附电源 元件或焊件存在失效问题
作业环境因素
◦ 人的感管、运动器官和大脑思维的敏锐程度都会受到作业 环境（温度、湿度、强光、噪声、振动以及有毒气体的影 响。因此，在设计和选择显示仪表时，应考虑显示信号的 强度、形式、数值大小、信噪比等，使其突出与其它视觉 或听觉背景，以利于操作者正确理解、接受和判断及反应。
准确性
简单性 一致性 排列性
(2)按照仪表指示方式分类
①指针刻度式仪表。它是用模拟量显示机器有关参数和状 态。其特点是显示的信息直观、形象，使人对模拟量在全量 程范围内所处的位置一目了然，并能明显显示出偏差量，特 别适合于监控作业。这类仪表又可分为指针运动式和指针固 定式两种，后者也称刻度移动式仪表。它在用于检查、追踪、 调节方面不如前者。应用：汽车上的油量表、氧气瓶上的压 力表。
①读数用仪表。其刻度指示各种状态参数的具体数值，供操作者
读取数值之用。如高度表、时速表、煤气表等。 ②检查用仪表。使用时一般不是为了获取正确数值，而是检查仪
表的指示是否偏离正常位置，
当偏离时要及时调节。警戒用仪表也属于检查
③追踪用仪表。
追踪操纵是动态控制系统中最常见的操纵方式之一，目的是通
数量信息 质量信息 调节性能 监控性能 一般性能
中：指针无变化有利监控，但 指针与调节监控活动的关系不 明显 中：占用面积小，仪表需局部 照明，只在很小一段范围内认 读，认读性好
差：不便按变化的趋势进行监 控 好：占用面积小，照明面积也 是最小，表盘的大小只受字符 的限制
精度高 认读速度快 无差补误差 过载能力强 易与计算机联用 显示易跳动或失效 干扰因素多 需内附或外附电源 元件或焊件存在失效问题
作业环境因素
◦ 人的感管、运动器官和大脑思维的敏锐程度都会受到作业 环境（温度、湿度、强光、噪声、振动以及有毒气体的影 响。因此，在设计和选择显示仪表时，应考虑显示信号的 强度、形式、数值大小、信噪比等，使其突出与其它视觉 或听觉背景，以利于操作者正确理解、接受和判断及反应。
准确性
简单性 一致性 排列性
(2)按照仪表指示方式分类
①指针刻度式仪表。它是用模拟量显示机器有关参数和状 态。其特点是显示的信息直观、形象，使人对模拟量在全量 程范围内所处的位置一目了然，并能明显显示出偏差量，特 别适合于监控作业。这类仪表又可分为指针运动式和指针固 定式两种，后者也称刻度移动式仪表。它在用于检查、追踪、 调节方面不如前者。应用：汽车上的油量表、氧气瓶上的压 力表。
人机工程学-减少作业疲劳课件
作业疲劳的定义与ห้องสมุดไป่ตู้害
作业疲劳是指长时间从事某种 作业导致的身体和心理疲劳
症状包括肌肉疲劳、反应迟钝、 注意力不集中等
危害包括工作效率下降、事故 风险增加、员工健康问题等
课件目的与意义
目的
提供减少作业疲劳的理论和实践 方法，帮助员工提高工作效率和 身心健康
意义
促进企业生产效率提升，降低事 故率，提高员工满意度和忠诚度
根据员工身高和坐姿习惯，提供可调节高度的办公桌和椅子，避免 长时间保持同一姿势造成的疲劳。
合适的屏幕高度和角度
调整电脑屏幕的高度和角度，使员工在观看屏幕时保持舒适的姿势， 减少颈部和眼睛的疲劳。
生产线设备布局优化
合理安排设备间距
根据作业需求和员工操作习惯，合理安排生产线设备的间 距，减少员工在操作过程中需要移动的距离，降低体力消 耗。
教育行业
改进教室桌椅设计，提供符合学生身体发育特点 的桌椅，减少学生因长时间保持不良坐姿而产生 的疲劳。
军事领域
在武器装备和作战服装设计中应用人机工程学原 理，提高士兵的作战效能和舒适度，减轻作战过 程中的疲劳感。
05 效果评估与持续改进
效果评估方法介绍
主观评估法
通过调查问卷、访谈等方式收集操作者对作业疲劳的主观感受， 了解疲劳程度和影响因素。
跨学科合作与综合
应用
人机工程学将与医学、心理学、 社会学等多学科进行更紧密的合 作，共同研究减少作业疲劳的综 合解决方案。
对个人和社会的意义
提高工作效率和生产力
通过减少作业疲劳，可以提高个人的工作效 率和生产力，进而促进整个社会的经济发展 。
改善工作条件和生活质量
优化工作环境和工具设备可以减少工作对身体的负 面影响，改善工作条件，提高生活质量。
安全人机工程学课件：人体作业疲劳
四、作业疲劳的积累 按照疲劳的积累状况，工作过程一般分为四个阶段：
工作适 应期
最佳工 作期
疲劳期
疲劳过度 积累期
四、作业疲劳的积累
工作适 应期
最佳工 作期
疲劳期
疲劳过度 积累期
工作开始时，由于神经调节系统的“一时性协调功能”尚未完全恢复 和建立，造成呼吸循环器官及四肢的调节迟缓，人体的工作能力没有 完全被激发出来，处于克服人体惰性的状态，这时不会产生疲劳。
四、作业疲劳的积累
工作适 应期
最佳工 作期
疲劳期
疲劳过度 积累期
疲劳产生后，应采取相应的措施减轻疲劳；否则由于疲劳的过度积累， 会导致人体暂时丧失工作能力，严重时容易引起作业者的身心损伤。
四、作业疲劳的积累
疲劳的积累过程可用“容器”模式来说明。操作者的疲劳受很多因素影响， 最典型的是以下五个方面。
四、作业疲劳的积累
工作适 应期
最佳工 作期
疲劳期
疲劳过度 积累期
人体逐渐适应工作条件，人体活动效率达到最佳状态并能持续较长时 间。只要工作强度不太高，这一阶段不会产生疲劳。
四、作业疲劳的积累
工作适 应期
最佳工 作期
疲劳期
疲劳过度 积累期
持续较长时间工作，伴随疲劳感增强，导致个体工作效率下降，出现 了工作兴奋性降低等待征。这一阶段中，疲劳将不断积累。进入这一 阶段的时间依据劳动强度和环境条件而有很大差别。
恢复
• 工作节奏：单调、重复、枯燥等
疲
• 环境条件：照明、气候、噪声、温度等
• 生理心理：工作强度、工作持续时间等
劳
• 身体素质：力量、耐力、健康状况等
• 营养、睡眠等
《安Hale Waihona Puke 人机工程》《安全人机工程》
安全人机工程学-4-人的作业疲劳和可靠性
4.1.3 劳动强度的分级
2、日本劳动研究所分级标准 根据能量代谢率分为5级
4.1.3 劳动强度的分级
3、我国分级标准 《体力劳动强度分级标准》（GB 3896-83）
体力劳动强度指数计算公式 I = T•M•S•W•10 T——劳动时间率（%） M——8h工作日平均能量代谢率，kJ/(min•m2) S——性别系数：男性=1，女性=1.3 W——体力劳动方式系数：搬=1，扛=0.40，推/拉=0.05
10min
4.3.2 疲劳的改善和消除
3、合理确定作业休息制度
3）工作时间及休息时间
4.3.2 疲劳的改善和消除
3、合理确定作业休息制度
4）休息方式
5）轮班工作制度 6）业余活动和休息的安排
4.3.2 疲劳的改善和消除
3、合理确定作业休息制度
4）休息方式
5）轮班工作制度 6）业余活动和休息的安排
4.1.3 劳动强度的分级
3、我国分级标准 8h工作日平均能量代谢率
劳动时间率
4.1.3 劳动强度的分级
3、我国分级标准
4.2 作业疲劳及其测定
牛奕 niuyi@
4.2 作业疲劳及其测定
疲劳的定义：
说法一：疲劳就是作业者在作业过程中，产生作业机能衰退，作业能力明 显下降，有时并伴有疲倦等主观症状的现象。 说法二：疲劳就是人体内的分解代谢和合成代谢不能维持平和。 在劳动卫生学中，疲劳一般是指因过度劳累（体力或脑力劳动）而引起的 一种劳动能力下降现象，具体表现为反应迟钝、动作灵活性和协调性降低、工作 差错率增多，并伴有主观感觉疲乏、无力等。 换言之，疲劳是机体处于警觉和睡眠两个极端情况之间的一个中间技能状 态，是许多生理变化的最后结果。严重疲劳可出现生理功能失调或紊乱。
人机工程学第5章 人的作业能力与疲劳
(5 - 3)
总能耗M∑＝（1.2＋RMR）×BR×体表面积(B)× 活动时间(t)(5 - 4)
第5章 人的作业能力与疲劳
5. 影响能量代谢的因素
影响人体作业时能量代谢的因素很多， 如作业类
型、 作业方法、 作业姿势、
。
由表5 - 3和表5 - 4可看出， 不同类型的作业对能 量代谢的影响。 图5 - 3给出了不同作业的能量消耗值， 其范围从1.6～16.2kCal/min。
动强度和作业时间。 劳动强度越大， 持续时间越长， 需氧量也越多。
从事体力作业的过程中， 需氧量随着劳动强度的 加大而增加， 但人的摄氧能力却有一定的限度。 因此， 当需氧量超过最大摄氧量时， 人体能量的供应依赖于 能源物质的无氧糖酵解， 造成体内的氧亏负， 这种状 态称为氧债。 氧债与劳动负荷的关系， 如图5 - 2所示。
第5章 人的作业能力与疲劳
表5 - 5 三种营养物质氧化时的数据
第5章 人的作业能力与疲劳
表5 - 6 非蛋白呼吸商和氧热价的关系
第5章 人的作业能力与疲劳
实际应用中， 经常采用省略尿氮测定的简便方法， 即根据受试者在同一时间内吸入的O2量和CO2产生量 求出呼吸商(混合呼吸商)， 而不考虑蛋白质代谢部分， 实践证明， 采用简便方法得到的结果不会有显著误差。
RMRMR ARRR （5 - 2） BR BR
第5章 人的作业能力与疲劳
表5 - 3和表5 - 4为不同活动类型的RMR的实测值和 推算值。
除利用实测方法之外， 还可用简易方法近似计算 人在体力劳动中的能量消耗， 其计算公式为
AR＝RR＋MR＝1.2×BR＋RMR·BR
＝（1.2＋RMR）×BR
MR＝AR－RR （5 - 1）
(完整版)人的作业能力与疲劳分析
1、人体能量的产生机理
人体的一切活动都是通过人体的运动系统完成的。 人体的运动系统
骨骼 杠杆
关节 枢纽
肌肉 动力源
3
安全人机工程学 Safety Ergonomics
第三章 人的作业能力与疲劳分析
ATP(三磷酸腺苷 )是肌肉收缩的唯一直接能量来源。 然而，在肌细胞中的ATP贮量有限，因此，能量释 放过程中必须及时补充肌细胞中的ATP。补充ATP 的过程叫产能。有三个途径。
关于相对代谢率的几点说明
关于RMR的几点说明：
（1）RMR是表示是否易于疲劳的指标，但并不表示实际
的疲劳程度。
（2）环境因素，尤其是高温对RMR的影响较大。
设作业场所的平均温度是T，辐射热因素为G，8小时 工作后的平均RMR为E，则环境因素指数In：In=T·G·E
（若环境中无辐射因素（G=1），则In=T·E） 当In〈2000时，环境适宜； 当In：2000～4000时，环境尚可； 当In〉4000时，就必须改善环境，否则易于疲劳。
第三章 人的作业能力与疲劳分析
②需氧系列 在中等劳动强度下，需通过糖和脂肪的氧化磷酸化合 才能得到ATP。在合成的开始阶段则是以糖的氧化磷 酸化为主，随着活动时间的持续延长，脂肪的氧化磷 酸化逐渐转为主要过程，即：
葡萄糖或脂肪 氧 氧化磷酸化 ATP
5
安全人机工程学 Safety Ergonomics
9
安全人机工程学 Safety Ergonomics
第三章 人的作业能力与疲劳分析
3、能量代谢与能量代谢率
人体能量产生和消耗称为能量代谢。
基础代谢
生理学将人清醒、静卧、空腹以及室温在20℃左右定 为基础条件。人体在基础条件下的能量代谢称为基础 代谢。单位时间内的基础代谢量称基础代谢率，用B 表示。
人体的一切活动都是通过人体的运动系统完成的。 人体的运动系统
骨骼 杠杆
关节 枢纽
肌肉 动力源
3
安全人机工程学 Safety Ergonomics
第三章 人的作业能力与疲劳分析
ATP(三磷酸腺苷 )是肌肉收缩的唯一直接能量来源。 然而，在肌细胞中的ATP贮量有限，因此，能量释 放过程中必须及时补充肌细胞中的ATP。补充ATP 的过程叫产能。有三个途径。
关于相对代谢率的几点说明
关于RMR的几点说明：
（1）RMR是表示是否易于疲劳的指标，但并不表示实际
的疲劳程度。
（2）环境因素，尤其是高温对RMR的影响较大。
设作业场所的平均温度是T，辐射热因素为G，8小时 工作后的平均RMR为E，则环境因素指数In：In=T·G·E
（若环境中无辐射因素（G=1），则In=T·E） 当In〈2000时，环境适宜； 当In：2000～4000时，环境尚可； 当In〉4000时，就必须改善环境，否则易于疲劳。
第三章 人的作业能力与疲劳分析
②需氧系列 在中等劳动强度下，需通过糖和脂肪的氧化磷酸化合 才能得到ATP。在合成的开始阶段则是以糖的氧化磷 酸化为主，随着活动时间的持续延长，脂肪的氧化磷 酸化逐渐转为主要过程，即：
葡萄糖或脂肪 氧 氧化磷酸化 ATP
5
安全人机工程学 Safety Ergonomics
9
安全人机工程学 Safety Ergonomics
第三章 人的作业能力与疲劳分析
3、能量代谢与能量代谢率
人体能量产生和消耗称为能量代谢。
基础代谢
生理学将人清醒、静卧、空腹以及室温在20℃左右定 为基础条件。人体在基础条件下的能量代谢称为基础 代谢。单位时间内的基础代谢量称基础代谢率，用B 表示。
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《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
3. 活动代谢 活动代谢亦称劳动代谢、 作业代谢或工作代谢。 它是人在从事特定活动过程中所进行的能量代谢。 体 力劳动是使能量代谢量亢进的最主要的原因。 因为在 实际活动中所测得的能量代谢率(用AR表示)， 不仅包 括活动代谢率， 也包括基础代谢率与安静代谢率， 所 以活动代谢率(用MR表示)应为
三种产能过程可概括于图5 - 1中， 其一般特性列 于表5 - 1。
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《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
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•图5 - 1 肌肉活动时能量的来源示意图
《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
• 表5 - 1 三种产能过程的一般特性
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《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
在肝、 肾内部又合成为糖原。 在食物营养充足地合理
条件下， 经过休息， 可以较快的合成为糖原。
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《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
虽然糖酸解时1g分子葡萄糖只能合成2g分子ATP， 但糖酵解的速度比氧化磷酸化的速度快32倍， 所以是 高速提供能量的重要途径。 乳酸系列需耗用大量葡萄 糖才能合成少量的ATP， 在体内糖原含量有限的条件 下， 这种产能方式不经济。 此外， 目前还认为乳酸是 一种致疲劳性物质， 所以乳酸系列提供能量的过程不 可能持续较长时间。
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《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
3. 乳酸系列
在大强度劳动时， 能量需求速度较快， 相应ATP 的分解也必须加快， 但受到供氧能力的限制。 此时，
则靠无氧糖酵解产生乳酸的方式提供能量， 故称为乳
酸系列：
•糖酵解
葡萄糖(糖原)
ATP＋乳酸
乳酸逐渐扩散到血液， 一部分排出体外， 一部分
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《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
从事体力作业时， 心率在作业开始后的30～40 s 内迅速增加， 大约经4～5 min， 即可达到与劳动强度 相适应的水平。 强度较小的体力劳动， 心率增加不多， 很快达到与劳动强度相适应的水平后， 即随作业的延 续而保持在该恒定水平上。 而强度很大的劳动， 心率 将随作业的延续而不断加快， 直到个体的最大心率值， 通常可达150～195次/min。 上述两种劳动强度下的心 率变化如图5 - 6所示。
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《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
3. 血压
血压是血管内的血液对于单位面积血管壁的侧压 力， 通常多指血液在体循环中的动脉血压， 一般以毫 米汞柱(mmHg)为单位(1 mmHg＝133.32 Pa)。 正常人 安静时的动脉血压较为稳定， 变化范围不大。 心室收 缩时动脉血压的最高值即收缩压为100～120 mmHg， 心 室 舒 张 时 动 脉 血 压 的 最 低 值 即 舒 张 压 为 60 ～ 80 mmHg。血压还受性别、 年龄以及其他生理情况的影 响， 一般男性略高于女性； 老年人高于中青年人， 特 别是收缩压随年龄增长而升高较舒张压更为明显；此 外， 体力劳动、 运动以及情绪波动时， 血压也会出 现暂时性升高。
能量代谢分为三种， 即基础代谢、 安静代谢和活 动代谢。
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《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
1. 基础代谢 人体代谢的速率， 随人所处的条件不同而异。 生 理学将人清醒、 静卧、 空腹(食后10 h以上)、 室温在 20 ℃左右这一条件定为基础条件。 人体在基础条件下 的能量代谢称为基础代谢。 单位时间内的基础代谢量 称为基础代谢率， 用BR表示。 它反映单位时间内人 体维持最基本的生命活动所消耗的最低限度的能量， 通常以每小时每平方米体表面积消耗的热量来表示。
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《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
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•
图5 - 4
• (a) 单肩双包(100%)； (b) 头顶(103%)； (C) 双肩背(109%)
•(d) 前额挂背(115%)； (e) 斜挎(123%)； (f) 挑担(129%)；
• (g) 双手提(144%)
《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
《人机工程学》第5章人 的作业能力与疲劳
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2020/11/5
《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
5.1 人体作业时的能量代谢
5.1.1 人体能量的产生机理 由于骨骼肌约占人体重的40%， 故体力劳动的能
量消耗 较大。 骨骼肌活动的能量来自细胞中的贮能 元——三磷酸腺苷(ATP)。 肌肉活动时， 肌细胞中的 三磷酸腺苷与水结合， 生成二磷酸腺苷(ADP)和磷酸 根(Pi)， 同时释放出29.3kJ的能量， 即
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《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
5.2.2 心血管系统的调节与适应
1. 心率
心率是单位时间内心脏搏动的次数。 正常人安静时 的心率为75次/min。 心率增加 的限度即最大心率随年龄 的增长而逐渐减小， 可用年龄来推算(最大心率＝220－ 年龄)。 最大心率与安静心率之差称为心搏频率储备， 可用来表示体力劳动时心率可能增加的潜在能力。
我国正常人基础代谢率平均值见表5 - 2。
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《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
•表5 - 2 我国正常人基础代谢率平均值
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《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
2. 安静代谢 安静代谢是作业或劳动开始之前， 仅为了保持身 体各部位的平衡及某种姿势条件下的能量代谢。 安静 代谢量包括基础代谢量。
•
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图5 - 3 各种作业类型相对应的能耗(kCal/min) 《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
作业方法不同， 能量消耗也不同。 S.R德塔 (S.R.Datta)等人对搬运重物的七种方式进行了研究， 测得相应的氧耗量， 如图5 - 4所示。
各种不同姿势的相对氧耗量， 如图5 - 5所示。
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《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
2. 需氧系列 在中等劳动强度下， ATP以中等速度分解， 又通 过糖和脂肪的氧化磷酸化合成得到补充， 即
葡萄糖或脂肪＋氧 氧化磷酸化ATP 由于这一过程需要氧参与合成ATP， 故称为需氧 系列。 在合成的开始阶段， 以糖的氧化磷酸化为主， 随着持续活动时间的延长， 脂肪的氧化磷酸化转为主 要过程。
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《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
•表5 - 3 不同活动类型的RMR实测值
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《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
•表5 - 4 相对能量代谢率RMR的推算值
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《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
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《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
直接法是通过热量计测定在绝热室内流过人体周围的 冷却水升温情况， 换算成能量代谢率； 间接法是通过 测定人体消耗的氧量， 再乘以氧热价求出能量代谢率。
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《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
•表5 - 5 三种营养物质氧化时的数据
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《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
总能耗M∑＝（1.2＋RMR）×BR×体表面积(B)× 活动时间(t)(5 - 4)
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5. 影响能量代谢的因素
影响人体作业时能量代谢的因素很多， 如作业类
Байду номын сангаас
型、 作业方法、 作业姿势、
。
由表5 - 3和表5 - 4可看出， 不同类型的作业对能 量代谢的影响。 图5 - 3给出了不同作业的能量消耗值， 其范围从1.6～16.2kCal/min。
ATP＋H2O→ADP＋Pi＋29.3 kJ/mol
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1. ATP—CP系列 在要求能量释放速度很快的情况下， 肌细胞中的 ATP由磷酸肌酸(CP)与二磷酸腺苷合成予以补充：
CP＋ADP Cr(肌酸)＋ATP 该过程简称为ATP—ＣP系列。 ATP—CP系列提供 能量的速度极快， 但由于CP在人体内的贮量有限， 其 产能过程只能维持肌肉进行大强度活动几秒钟。
•（5 - 2）
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《人机工程学》第5章人的作业能力 与疲劳
表5 - 3和表5 - 4为不同活动类型的RMR的实测值和 推算值。
除利用实测方法之外， 还可用简易方法近似计算 人在体力劳动中的能量消耗， 其计算公式为
AR＝RR＋MR＝1.2×BR＋RMR·BR
＝（1.2＋RMR）×BR
(5 - 3)
5.2 作业时人体的调节与适应
5.2.1 神经系统的调节与适应 作业时的每一个有目的 的动作， 既取决于中枢神
经系统的调节作用(主观能动性)， 又取决于从机体内 外感受器所传入的各种神经冲动(包括第一和第二信号 系统)， 在大脑皮层内进行综合分析， 形成一时性共 济联系(Transient AssoCiation)调节各器官适应作业活动 的需要， 维持机体与环境的平衡。
•表5 - 6 非蛋白呼吸商和氧热价的关系
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实际应用中， 经常采用省略尿氮测定的简便方法， 即根据受试者在同一时间内吸入的O2量和CO2产生量 求出呼吸商(混合呼吸商)， 而不考虑蛋白质代谢部分， 实践证明， 采用简便方法得到的结果不会有显著误差。
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•图5 - 6 不同劳动强度的心率变化曲线
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