人因工程学 第8章体力工作负荷

第八章 体力工作负荷
本章内容
人体活动力量与耐力
体力工作负荷及其测定
体力工作时的能量消耗 作业时氧耗动态 劳动强度分级 体力疲劳及其消除
案例：煤矿工人体能负荷与工伤事故关系研究
第一节
人体活动力量与耐力
人体活动的最基本特征有三个：力量、耐力和能量 代谢，三者联系密切。
本节将着重介绍人体活动的力量特征和耐力特征。
∑[各单项劳动占用的时间（min）] ＝——————————————————×100 工作日总工时（min）
第五节
劳动强度分级
三、以劳动强度指数分级
3．能量代谢率、劳动时间率和体力劳动强度指数的计算方法 （3）体力劳切强度指数计算方法 体力劳动强度指数计算公式： 式中：I——体力劳动强度指数； I=T· S· 10 M· W·
第二节
体力工作负荷及其测定
二、 体力工作负荷的测定
（二）生化变化测定 经常的测定项目：乳酸和糖原的含量。体力负荷对人体尿蛋 白含量有明显的影响，即所谓的“运动性尿蛋白”现象。 （三）主观感觉测定 主观感觉测定是通过如图8-6所示 的自认劳累分级量表进行评价。经过 多次修改，目前普遍使用的是15点 （6—20点）量表，该量表的特征是 要求操作者根据工作中的主观体验对 承受的负荷程度进行评判。
第五节
劳动强度分级
三、以劳动强度指数分级
2．体力劳动强度分级 体力劳动强度分为四级，如表8-10所示。
体力劳动强度级别
体力劳动强度指数
Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ
≤15 >15~20 >20~25 >25
第五节
劳动强度分级
三、以劳动强度指数分级
3．能量代谢率、劳动时间率和体力劳动强度指数的计算方法 （1） 平均能量代谢率M计算方法
图8-6 自认劳累分级量表
第三节
体力工作时的能量消耗
体内能量的产生、转移和消耗叫做能量代谢。能量代谢按机体所 处状态，可以分为三种：基础代谢量、安静代谢量、能量代谢量。
一、基础代谢量
基础代谢量，是人在绝对安静下(平卧状态)维持生命所必须消耗 的能量。 正常人的基础代谢率比较稳定，一般不超过正常平均值的15%。 我国人体表面积的公式为： 体表面积(m2)=0.0061×身高(cm)+0.0128×体重(kg)0.1529 (8-1) 基础代谢量=基础代谢率平均值(B)×人体表面积(S)× 持续时间 (t)=BSt (8-2)
6908～8039 8039～9295 9295～10970 10970～12477 12477～13942
第五节
劳动强度分级
三、以劳动强度指数分级
我国于1984年颁布了体力劳动强度分级标准(GB 3869-83)， 该标准以劳动强度指数分级，1997年重新确定标准（GB38691997）代替GB 3869-83，标准规定了体力劳动强度分级的划分 原则和级别，是劳动安全卫生和管理的依据。 1．定义 本标准采用下列定义。 （1）能量代谢率energy metabolic rade（M） （2）劳动时间率working time rate (T) （3）体力劳动性别系数sex coeffcient of physical work (S) （4）体力劳动方式系数way coefficient of physical work (W) （5）体力劳动强度指数 intensity index of physical work (I)
第二节
体力工作负荷及其测定
二、 体力工作负荷的测定
可运用上述生理指标和生化指标的变化测定人体工作负荷水平， 体力工作负荷可以从生理变化、生化变化、主观感觉等三个方面进行 测定。 （一）生理变化测定 生理变化测定主要通过吸氧量、肺通气量、心率、血压和肌电图 等生理变量的变化来测定体力工作负荷。生理变化的测定也可以使用 某些派生的吸氧量和心率指标。
一、氧债及其补偿
氧需：单位时间所需的氧量（氧需能否得到满足主要取决于循 环系统和呼吸系统的功能） 。 氧上限：血液在单位时间内所能供应的最大氧量（成年人的氧 上限一般不超过3L/min，有锻炼者可达到4L/min） 。
第四节
一、氧债及其补偿
作业时氧耗动态
氧债：氧需和供氧量之差（如图）。
a) 氧 需 小 于 氧 上 限
RMR
能量代谢率 安静代谢率 基础代谢率

M R B
M B RMR R B RMR 1.2B RMR 1.2 B
见例8-1
第三节
体力工作时的能量消耗
五、相对代谢率资料
计算能量代谢量时，首先必须准备必要的相对代谢率资料，
专家们已经积累了大量的系统的相对代谢率数据。可以对研究的
式中，M为量代谢率（kJ/ h m2 ）；为人体表面积（m2）；为 测定时间（h）。
第三节
体力工作时的能量消耗
四、相对代谢率RMR
为了消除作业者之间的差异因素，常用相对代谢率这一相对 指标衡量劳动强度。相对代谢率记为RMR。
RMR
能量代谢量 安静代谢量 基础代谢量
能量代谢量＝RMR 基础代谢量+1.2 基础代谢量＝ RMR 1.2 基础代谢量
b) 氧 需 超 过 氧 上 限
第四节
二、静态作业的氧需
作业时氧耗动态
静态作业的特征是能量消耗水平不高，但容易发生疲劳。即 使劳动强度很大，氧需也达不到氧上限，通常每分钟不超过1L。 但在作业停止后数分钟内，氧耗不像动态作业那样迅速降低，而 是先升高，然后再逐渐降低到安静水平。具体如图8-8所示。
第三节
二、安静代谢量
体力工作时的能量消耗
安静代谢量是指机体为了保持各部位的平衡及某种姿势所消 耗的能量。 安静代谢量包括基础代谢量和为维持体位平衡及某种姿势所 增加的代谢量两部分。通常以基础代谢量的20％作为维持体位平 衡及某种姿势所增加的代谢量，因此，安静代谢量应为基础代谢 量的120％。安静代谢率记为R，R＝1.2B。 安静代谢量= RSt＝1.2BSt (8-3)
（2）手的操纵力。手的操纵力与人的作业姿势、用力方向等 因素有关。 1）坐姿手操纵力（图8-1 坐姿工作时不同角度得比例测定） 2）立姿手操纵力（图8-2 立姿操纵时手的拉力和推力） 3）卧姿手操纵力（图8-3 卧姿时不同肘角伸臂的臂力测定） 4）常见手部操作动作及其力量极限（图8-4为常见手部操作 动作及其力量极限推荐值）
单项劳动能量代谢率计算如下： 每分钟肺通气量3.0～7.3L时采用式： 1gM＝0.0945x – 0.537 94 每分钟肺通气量8.0～30.9L时采用式： lg(13.26—Ｍ)＝1.1648 -0.0125x 每分钟肺通气量7.3～8.0L时采用上面两式的平均值。 上式中，M为能量代谢率（kJ／min· 2）；x为单位体表面积气体体积，L／ m min· 2。 m
第五节
劳动强度分级
三、以劳动强度指数分级
3．能量代谢率、劳动时间率和体力劳动强度指数的计算方法 （2）劳动时间率T计算方法 每天选择接受测定的工人2～3名，记录自上工开始至下工为止 整个工作从事各种劳动与休息的时间。每个测定对象应连续记录3天， 取平均值，求出劳动时间率(T)。 工作日内纯净劳动时间（min） T (%) ＝—————————————————— ×100 工作日总工时（min）
图8-8 静态作业的氧消耗动 态
第五节
劳动强度分级
二、以能耗量指标分级
不同劳动强度的能耗量与相对代谢率指标对照资料见表8-9。该 资料为日本劳动研究所发表。 性别 等级 A B C D E
主作业的 RMR
8h劳动能耗量/kJ 2303～3852 3852～5234 5234～7327 7327～9085 9085～10844
式中，为安静代谢率（kJ/(m2· h)；为人体表面积（㎡）；为持 续时间（h）。
第三节
三、能量代谢量
体力工作时的能量消耗
人体进行作业或运动时所消耗的总能量，叫能量代谢量。 能量代谢量包括基础代谢量，维持体位增加的代谢量和作 业时增加的代谢量三部分。也可以表示为安静代谢量与作业时增 加的代谢量之和。能量代谢率记为M。 能量代谢量=MSt (8-4)
静 态 作 业 的 氧 消 耗 动 态
第四节
作业时氧耗动态
三、氧耗量的测定与计算
相对代谢率(RMR)指标通过作业中氧耗量来计算，计算公式 如下：（要注意，对恢复期还氧债部分的氧耗量不能忽略）
RMR

作业时的氧耗量 安静时的氧耗量 基础代谢氧消耗量
其中作业时的氧耗量直接作业过程中测得 基础代谢氧的消耗量可以通过由体重、身 高计算的体表面积值查表求出 安静时氧的消耗量，一般以基础代谢氧消 耗量的1.2倍大小在很大程度上反映手的用力能力。握 力大小因年龄、性别等因素的变化而有很大的差异。表8-1是根 据对一组被试的测定所得到的实验结果。从表8-1可以看出，人 体力量与人的年龄、性别有关，年龄和性别对力量有很大的影响。
第一节
一、人体活动力量
（一）手部力量
人体活动力量与耐力
第五节
劳动强度分级
劳动强度是指作业者在生产过程中体力消耗及紧张程度。劳动强度 不同，单位时间人体所消耗的能量也不同。从劳动生理学方面来看，以 能量代谢为标准进行分级是比较合适的。这种分级法可以把千差万别的 作业，从能量代谢角度进行统一的定义。 目前，国内外对劳动强度分级的能量消耗指标主要有两种：
相对指标，即相对代谢率RMR。该指标在国外应用比较普遍，目前 在我国已开始使用；
绝对指标，如8h的能量消耗量，劳动强度指数等。
第五节
劳动强度分级
一、以相对代谢率指标分级
依作业时的相对代谢率指标评价 劳动强度标准的典型代表是日本能率 协会的划分标准，它将劳动强度划分 为5个等级。如表8-8所示。
作业的越高，规定的作业率应越低。 ≤2.7适宜的作业； <4的作业可以持续工作，但考虑精神疲劳也应安排适当休息； >4的作业不能连续进行； >7的作业应实行机械化。