第6章人的作业能力与疲劳

三、疲劳产生的机理
疲劳的类型不同，发生的机理也不同。对于 疲劳现象的解释在学术界未能达成共识，目前主 要有下述几种论点。 1.物质累积理论。短时间大强度作业产生的疲 劳，主要是肌肉疲劳。大量研究表明，短时间大 强度作业后，肌肉中的ATP、CP含量明显下降。 ATP、CP浓度下降至一定水平时必定导致肌肉进行 糖酵解以再合成ATP。糖酵解伴随乳酸的产生和积 累。这种物质在肌肉和血液中大量累积，使人的 体力衰竭，不能再进行有效的作业。
3、以劳动强度指数分级
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)
二、疲劳的产生与积累
（1）劳动强度与工作持续时间。劳动强度是 决定疲劳出现时间以及疲劳积累程度的主要因素。 （2）作业环境条件。环境条件包括许多方面， 如照明，噪声、振动、微气候、空气污染、色彩 布臵等。 （3）劳动制度和生产组织方式。不合理的劳 动制度和生产组织方式不利于人体保持最佳工作 能力。
（2）静态作业的氧需
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。
静 态 作 业 的 氧 消 耗 动 态
（3）氧耗量的测定与计算
二、人体活动的耐力
一般把人体能够在较长时间内保持特定工作水 平的能力称为耐力。 研究表明，随着活动持续时间的增加，人体力量 出现下降。人体力量与持续时间之间存在一种非线性 的反比关系，如图所示。
6.2
体力工作负荷及其测定
一、体力工作负荷的定义
体力工作负荷是指人体单位时间内承受的体力工 作量的大小。工作量越大，人体承受的体力工作负 荷强度越大。人体的工作能力是有一定限度的。 对操作者承受负荷的状况进行准确评定，既能保 证工作量，又能防止操作者在最佳工作负荷水平外 超负荷工作，是人机系统设计的一项重要任务。
一、人体活动力量
（二）脚部力量 脚产生的力的大小与下肢的位臵、姿势和 方向有关。一般坐姿时，右脚最大蹬力平均可达 2568N,左脚为2362N；膝部伸展角度在1300～ 1500或1600～1800之间时，脚蹬力最大。 一般来说，右脚脚力大于左脚；男性脚力 大于女性脚力。脚力控制器的操纵力最大不应超 过264N。否则易疲劳。右脚使用力的大小、速度 和准确性都优于左脚。 操作频繁的作业应考虑双脚交叉作业。
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。
三、 劳动强度及其分级
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。
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倍来计算
5、最大能量消耗界限
一般，人体的最佳工作负荷是指在正常情境中，人体 工作8h不产生过度疲劳的最大工作负荷值。最大工作负荷 值通常以能量消耗界限、心率界限以及最大摄氧量的百分 数表示。 国外一般认为，能量消耗20.93kJ/min、心率(110～ 115) beats /min、吸氧量为最大摄氧量的33%左右时的工 作负荷为最佳负荷。 对于重强度劳动和极重(很重)强度劳动，只有增加工 间休息时间即通过劳动时间率来调整工作日中的总能耗， 使8h的能耗量不超过最佳能耗界限。为了补充体内的能量 贮备，就必须在作业过程中，插入必要的休息时间。
6.3 体力疲劳及其消除
一、体力疲劳及其分类
体力疲劳是指劳动者在劳动过程中，出现的 劳动机能衰退，作业能力下降，有时伴有疲倦感 等自觉症状的现象。 疲劳是一种信号，它提醒你，你的机体已经 超过正常负荷，应该进行调整和休息。 体力疲劳根据身体使用部位可分为局部疲劳 和全身疲劳。根据活动时间长短和活动强度的高 低，可分为短时间剧烈活动后产生的疲劳和长时 间中等强度作业后产生的疲劳，后一种疲劳在人 机系统中比较普遍。
第六章 人的作业能力与疲劳
6.1 体力工作负荷及劳动强度
人体活动的最基本特征有三个： 力量 耐力
能量代谢
一、人体活动力量
人能够发挥出力的大小，决定于人体的姿 势、着力部位以及力的作用方向。 施力部位可把人体力量分为手部力量、脚 （含腿）部力量、背部力量和颈部力量。 人的操作是由手和脚来完成。因此，手部力 量和脚部力量在所有各类力量中起着重要的作 用。
6908～8039 8039～9295 9295～10970 10970～12477 12477～13942
3、以劳动强度指数分级
我国1984年颁布了体力劳动强度分级标准(GB3869-83)， 1997年重新确定标准（GB3869-1997）代替GB3869-83，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。
三、 劳动强度及其分级
相对代谢率指标分级
能耗量指标分级
劳动强度指数分级 耗氧量、心率等指标分级
2、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。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
125～150 150～175 38～38.5 38.5～39 400～600 600～800
耗氧量
能量产生和消耗可以从人体消耗的氧量上反应出来。 作业时人体所需的氧量取决于劳动强度大小，劳动强度 越大，需要氧量也越多。因此，以体力为主的作业，可 以利用人在作业中的耗氧量计算作业时耗能量。
（1）氧债及其补偿
（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） ∑[各单项劳动占用的时间（min）] ＝——————————————————×100 工作日总工时（min）
4、以氧耗、心率等指标分级
以能量消耗为指标划分劳动强度时，耗氧量、
心率、直肠温度、出汗率、乳酸浓度和相对代谢 率等具有相同意义。典型代表是国际劳工局83年 标准，将工农业生产劳动强度划分为6个等级。
劳动强度等级 耗氧量/(l/min) 能量消耗/(kJ/min) 心率/(beats/min) 直肠温度/℃ 排汗率/(ml/h) 很轻 ～O．5 ～lO.5 轻 中等 重 很重 极重 2.5～ 52.3～ 175～ 39～ 800～ O.5～1.0 1.0～1.5 10.520.9 75～100 20.9～ 31.4 100～125 37.5～38 200～400 1.5～2.0 2.O～2.5 31.4～ 41.9 41.9～ 52.3
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自认劳累分级量表进 行评价(P147)。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。
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
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： lgM＝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· m2）；x为 单位体表面积气体体积，L／min· m2。
一、人体活动力量
（一）手部力量
（1）握力：握力的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。
一、人体活动力量
（一）手部力量 （2）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 2）立姿手操纵力 3）卧姿手操纵力 4）常见手部操作动作及其力量极限
一天能耗量/kJ