安全生理与心理

安全生理与心理 安全生理与心理 一、人-机-环系统模型 生产过程实质是一个复杂的人-机-环系统，在这个系统中人的生理与心理因素对过程的安全有着重要作用。人-机-环系统的模型是安全心理学的重要基础，如果把人作为系统中的一个“环节”研究，人体与安全相关的、和外界直接发生联系的主要三个系统，即感觉系统、神经系统和运动系统，而人体的其它系统是人体为完成各种功能活动的辅助系统。人-机-环系统模型如图l-4所示。人在操作过程中，机器通过显示器将信息传递给人的感觉器官(如眼睛、耳朵等)，经中枢神经系统对信息进行处理后，再指挥运动系统(如手、脚等)操纵机器的控制器，改变机器所处的状态。由此可见，从机器传来的信息，通过人这个“环节”又返回到机器，从而形成一个闭环系统。人机所处的外部环境因素(如温度、照明、噪声、振动等)也将不断影响和干扰此系统的效率。显然，要使上述的闭环系统有效地运行，就要求人体结构中许多部位协同发挥作用。首先是感觉器官，它是操作者感受人-机-环系统信息的特殊区域，也是系统中最早可能产生误差的部位；其次，传入神经将信息由感觉器官传到大脑的理解和决策中心，决策指令再由大脑传出神经传到肌肉；最后一步，是身体的运动器官执行各种操作动作，即所谓作用过程。对于人-机-环系统中人的这个“环节”，除了感知能力、决策能力对系统操作效率有很大影响之外，最终的作用过程可能是对操作者效率的最大限制。 输入 输出           图 1-4  人-机-环系统模型 二、安全生理 （一）人体的感官系统 人体的感官系统又称感觉系统，是人体接受外界刺激，经传入神经和神经中枢产生感觉的机构。人的感觉按人的器官分类共有7种，通过眼、耳、鼻、舌、肤五个器官产生的感觉称为“五感”，此外还有运动感、平衡感等。在人-机-环系统安全中用的较多的几种感官系统的结构与功能特点如下： 1．人的视觉特征 人-机-环境系统中安全信息的传递、加工与控制，是系统能够存在与安全运行的基础之一。人在感知过程中，大约有80％以上的信息是通过视觉获得的。视觉是最重要的感觉通道。 1）视觉刺激 视觉的适宜刺激是光，光是辐射的电磁波。人类所能接受的光波只占整个电磁波的一小部分。波长在380～780 nm的范围内，它约占整个光波的l／70，并可区别光的亮度和一定范围的颜色，在此波长范围之外的电磁波射线，人眼则无法看见。 2）视觉系统 视觉系统，包括眼、视觉传入神经和大脑皮层视区等三部分。 眼，又称眼球，是视觉的外周感受器。它是一个直径约为23mm的球状体。眼睛的结构和照像机相似。眼睛的瞳孔、晶状体和视网膜分别相当于照相机的透镜孔、透镜和胶卷。 形成视觉的主要功能结构是眼球正中线上的折光部分和位于眼球后部的感光部分。折光部分由角膜和白色不透明的巩膜组成。角膜是透明的光滑结膜，约占眼球全面积的1／6，凭借其弯曲的形状实现眼球的折光功能。巩膜主要起巩固和保护眼球的作用。巩膜位于角膜和晶状体之间，中间有一圆孔即瞳孔，瞳孔的直径大小可根据光的强弱而自行调节，其变化范围为2～8mm。在瞳孔后面是一扁球形弹性透明体，叫晶状体，它起着透镜作用。视网膜是眼睛的感光部分，视网膜内的感光细胞将接受到的光刺激转化为神经冲动。从而把光能转换为神经电信号。这种电信号经三级神经元传至大脑。 3） 视觉功能的主要特征 ① 人眼的视觉  视觉是被看对象物的两点光线投入眼球时的相交角度，用来表示被看物体与眼睛的距离关系。视觉的大小既决定于物体的大小，也决定于物体与眼睛的距离。视角的大小与人眼到物体的距离成反比。 ② 人的视敏度  视敏度又称视力，是辨认外界物体的敏锐程度，是指在标准的视觉情景中感知最小的对象与分辨细微差别的能力。 影响视敏度的主要因素是亮度、对比度、背景反射与物体的运动等。亮度增加，视敏度可提高，但过强的亮度反而会使视敏度下降。在亮度好的情况下，随着对比度的增加，视敏度也会更好。视敏度在一昼夜变化很大，清晨视敏度较差，夜晚更差，只有白天的3％～5％。 ③ 人眼的适应性  人眼当外界光亮程度变化时，而产生适应性的变化。眼睛从黑暗的地方进入光亮的地方，或者从光亮的地方进入黑暗的地方的时候，眼睛不是一下子就能看清物体，而要经过一段时间才能看清，这被称为“明适应”和“暗适应”。 暗适应时，眼睛的瞳孔放大，进入眼睛的光通量增加；明适应时，由于是从暗处进入光亮处，所以瞳孔缩小，光通量减小。暗适应时间较长，一般要经过4～5min才能基本适应，在暗处停留30 min左右，眼睛才能达到完全适应；明适应时间较短，一般要经过l min左右就可达到完全适应。 ④ 颜色视觉  光有能量大小与波长长短的不同。光的能量表现为人对光的亮度感觉；而波长的长短则表现为人对光的颜色感觉。人眼有很强的色辨能力，可以分辨出180多种颜色。波长大于780 nm的光波是红外线和无线电波等；波长小于380nm的光波是紫外线、x射线、α射线等，它们都不能引起人眼的视觉形象。只有波长在380～780nm之间的光波才称为可见光。可见光谱中不同波长引起的不同颜色的感觉如表1-3所示。 表 1-3 各种颜色的波长与波长范围（nm） 颜     色 标  准  波  长 波  长  范  围 紫  色 蓝  色 绿  色 黄  色 橙  色 红  色 420 470 510 580 610 700 380～450 450～480 480～575 575～595 595～620 620～780 ⑤ 人的视野范围  视野是指人的眼球不转动的情况下，观看正前方所能看见的空间范围，或称静视野。眼球自由转动时能看到的空间范围称为动视野。视野常以角度来表示。当人眼注视景物时，物视落在视网膜的黄斑中央，可以获得最清晰的图像，称为中央视觉；面对周围的景物产生模糊不清的图像，称为边缘视觉。在工业造型设计中，一般以静视野为依据进行设计，以减少人的疲劳。 在水平面内的视野是：两眼视区大约在左右60°以内的区域；人的最敏感的视力是在标准视线每侧10°的范围内；单眼视野界限为标准视线每侧94°～104°。在垂直面内的视野是：最大视区为标准视线以上50°和标准视线以下70°。颜色辨别界限在标准视线以上30°和标准视线以下40°。实际上，人的自然视线是低于标准视线的。在一般状态下，站立时自然视线低于标准视线10°；坐着时低于标准视线15°；在很松弛的状态中，站着和坐着的自然视线偏离标准视线分别为30°和38°。 人眼的视网膜可以辨别波长不同的光波，在波长为380—780nm的可见光谱中，光波波长只要相差3nm，人眼就可分辨。由于可见光谱中各种颜色的波长不同，对人眼刺激不同，人眼的色觉视野也不同。白色视野范围最宽，水平方向达180°，垂直方向达130°；其次是黄色和蓝色；最窄是红色和绿色，其水平方向达60°，垂直方向红色为45°，绿色只有40°。色觉视野还受背景颜色的影响。 视距是人眼观察操作系统中指示器的正常距离。一般操作的视距在380～760mm之间，其中以560mm为最佳距离。 ⑥ 视错觉  视错觉是指注意只集中于某一因素时，由于主观因索的影响，感知的结果与事实不符的特殊视知觉。引起视错觉的图形多种多样，据它们引起错觉的倾向性可分为两类：一类是数量上的视错觉，包括在大小、长短方面引起的错觉；另一类是关于方向的错觉。 视错觉有害也有益。在人-机-环系统中，视错觉有可能造成观察、监测、判断和操作的失误。但在工业产品造型中利用视错觉，以获得满意的心理效应，例如，在房间内装饰和控制室的内部装饰设计中，对四壁墙面常采用纵向线条划分所产生的视错觉，来增加室内空间的透视感，使空间显得长些；相反，也可利用横向线条划分所产生的视错觉，来改善室内空间的狭长感，使空间显得宽些。另外，交通中利用圆形比同等面积的三角形或正方形显得要大1/10的视错觉，规定用圆形为表示“禁止”或“强制”的标志。 ⑦ 视觉特征   a. 眼睛沿水平方向运动比沿垂直方向运动快而且不易疲劳；一般先看到水平方向的物体，后看到垂直方向的物体。  因此，很多仪表外形都设计成横向长方形。 b. 视线的变化习惯从左到右，从上到下和顺时针方向运动。所以仪表的刻度方向设计应遵循这一规律。 C. 人眼水平方向尺寸和比例的估计比对垂直方向尺寸和比例的估计要准确得多，因而水平仪表的误读率(28％)比垂直式仪表的误读率(35%)低。 d. 当眼睛偏离视中心时，在偏离距离相等的情况下，人眼对左上限的观察最优，依次为右上限，左下限，而右下限最差。视区内的仪表布置必须考虑这一特点。 e. 两眼的运动总是协调的、同步的，在正常情况不可能一只限睛转动而另一只眼睛不动；在一般操作中，不可能一只眼睛视物；而另一只眼睛不视物。因而通常都以双眼视野为设计依据。 f. 人眼对直线轮廓比对曲线轮廓更易于接受。 g. 颜色对比与人眼辨色能力有一定关系。当人从远处辨认前方的多种不同颜色时，其易辨认的顺序是红、绿、黄、白，即红色最先被看到。所以，停车、危险等信号标志都采用红色。当两种颜色相配在一起时，则易辩认的倾序是黄底黑字，黑底白字、蓝底白字、白底黑字等。因而公路两旁的交通标志常用黄底黑字(或黑色图形)。 2．人的听觉特征 听觉系统是人获得外部信息的又一重要感官系统。在人—机—环系统中，听觉显示仅次于视觉显示。由于听觉是除触觉以外最敏感的感觉通道，在传递信息量很大时，不像视觉那样容易疲劳。因此一般用作警告显示，通常和视觉信号联用，以提高显示装置的功能。 1）听觉刺激  听觉的刺激物是声波。声波是声源在介质中向周围传播的振动波；波的传播速度随传播介质的特性而变化。一定频率范围的声波作用于人耳就产生了声音的感觉。人耳所能听到的声音频率范围一般为20～20000Hz；低于20Hz的次声和高于20000Hz的超声，人耳听不到。 2)人耳  听觉系统主要包括耳、传导神经与大脑皮层听区等三个部分。耳在结构上分为外耳、中耳和内耳三部分。外耳的自然谐振频率为2.4kHz，人对2.4kHz左右的声音最为敏感。鼓膜将外耳和中耳隔开，在声波作用下自由振动，在共振条件下鼓膜达到振动匹配。中耳里有三根相互连接并形成杠杆作用的听骨，保证鼓膜的正常振动，起到阻抗匹配作用，并将压力与振幅传给内耳的淋巴液。内耳底膜上的柯蒂氏器是听觉系统的核心部分，其上布满起听觉感受器作用的毛细胞。毛细胞受到振动时，会引起神经末梢兴奋，产生电讯号，即将声能转换成神经冲动传至大脑皮层听觉区。 3）听觉的物理特性 ① 频率响应    可听声主要取决于声音的频率，具有正常听力的青少年(年龄在12～25岁之间)能够觉察到的频率范围大约是16～20000Hz。而一般人的最佳听觉频率范围是20～20000Hz。人到25岁左右时，开始对15000Hz以上频率的灵敏度显著降低，当频率高于15000Hz时，听阈开始向下移动，而且随着年龄的增长，频率感受的上限逐年连续降低。但是对小于1000Hz的低频率范围，听觉灵敏度几乎不受年龄的影响，听觉的频率响应特性对听觉传示装置的设计是很重要的。 ② 动态范围  可听声除取决于声音的频率外，还取决于声音的强度。听觉的声强动态范围可用下式表示：   a. 听阈  在最佳的听闻频率范围内，一个听力正常的人刚刚能听到给定各频率的正弦式纯音的最低声强，称为相应频率下的“听阈值”。可根据各个频率与最低声强绘出标准听阈曲线。 b. 痛阈  对于感受给定各频率的正弦式纯音，开始产生疼痛感的极限声强称为相应频率下的“痛阈值”，可根据各频率与极限声强绘出标准痛阈曲线。 c. 听觉区域  由听阈与痛阈两条曲线所包围的“听觉区”。 ③ 方向敏感度  人耳的听觉效果，绝大部分都涉及到所谓“双耳效应”，或称“立体声效应”，这是正常的双耳听觉所具有的特性。当听觉声压级为50～70dB时，这种效应基本上取决于时差、头部的掩蔽效应等， 人的听觉系统的这一特牲对室内声学设计是极其重要的。 ④ 掩蔽效应  一个声音被另一个声音所掩盖的现象，称为掩蔽。一个声音的听阈因另一个声音的掩蔽作用而提高的效应，称为掩蔽效应。应当注意，由于人的听阈的复原需要经历一段时闻，掩蔽声去掉以后，掩蔽效应并不立即消除，这个现象称为残余掩蔽或听觉残留。其量值可表示听觉疲劳。掩蔽声对人耳刺激的时间和强度直接影响人耳的疲劳持续时简和疲劳程度，刺激越长、越强，则疲劳越严重。 3．人体的其他感觉特征 1）人的嗅觉和味觉  嗅觉和味觉都属于化学觉，各有自己的特殊受纳器，但两者经常密切结合在一起协调工作。嗅觉是由化学气体刺激嗅觉器官引起的感受。人的嗅觉灵敏度用嗅觉阈值表示。嗅觉阈值是的引起嗅觉的气味的最小浓度。一般以每升空气中含有该物质的毫克数表示。 味觉是溶解物质刺激口腔内味蕾而发生的感觉。味蕾分布于口腔粘膜内，特别是舌尖部和舌的侧面分布更广。 2）人的肤觉 从人的感觉对人-机-环系统的重要性来看，肤觉是仅次于听觉的一种感觉。皮肤是人体上很重要的感觉器官，感受着外界环境中与它接触物体的刺激。人体皮肤上分布着三种感受器：触觉感受器、温度感受器和痛觉感受器。用不同性质的刺激检验人的皮肤感觉时发现，不同感觉的感受区在皮肤表面呈相互独立的点状分布。 ① 触觉  触觉是微弱的机械刺激触及了皮肤浅层的触觉感受器而引起的；而压觉是较强的机械刺激引起皮肤深部组织变形而产生的感觉，由于两者性质上类似，通常称触压觉。 触觉感受器能引起的感觉是非常准确的，触觉的生理意义是能辨别物体的大小、形状、硬度、光滑程度以及表面机理等机械性质的触感。在人-机-环系统的操纵装置设计中就是利用人的触觉特性，设计具有各种不同触感的操纵装置，以使操作者能够靠触觉准确地控制各种不同功能的操纵装置。 触觉阈限 对皮肤施适当的机械刺激，在皮肤表面下的组织将引起位移，在理想的情况下，小到0.001mm（1μm）的位移，就足够引起触的感觉。然而，皮肤的不同区域对触觉敏感性有相当大的差别，这种差别主要是由于皮肤的厚度、神经分布状况引起的。 与感知触觉的能力一样，准确地给触觉刺激点定位的能力，由受刺激的身体部位不同而异。如刺激指尖能非常准确地定位，其平均误差仅1mm左右。如果皮肤表面相邻两点同时受到刺激，人将感受到只有一个刺激；如果接着将两个刺激略为分开，并使人感受到有两个分开的刺激点，这种能被感知到的两个刺激点间最小的距离称为两点阈限。两点阈限因皮肤区域不同而异，其中以手指的两点阈限值最低。这是利用手指触觉操作的一种“天赋”。 ② 温度感觉 温度感觉分为冷觉和热觉两种，这两种温度觉是由两种不同范围的温度感受器引起的，冷感受器在皮肤温度低于30℃时开始发放冲动；热感受器在皮肤温度高于30℃时开始发放冲动，到47℃时为最高。人体的温度觉对保持机体内部温度的稳定与维持正  常的生理过程是非常重要的。温度感受器分布在皮肤的不同部位，形成所谓冷点和热点。  每一平方厘米皮肤内，冷点有6～23个，热点有3个。温度觉的强度，取决于温度刺激强度和被刺激部位的大小。在冷刺激或热刺激不断作用下，温度觉就会产生适应。 ③ 痛觉 凡是剧烈性的刺激，不论是冷、热接触，或是压力等，肤觉感受器都能接受这些不同的物理和化学的刺激，而引起痛觉，组织学的检查证明，各个组织的器官内，，都有一些特殊的游离神经末梢，在一定刺激强度下，就会产生兴奋而出现痛觉。这种神经末梢在皮肤中分布的部位，就是所谓痛点。每一平方厘米的皮肤表面约有100个痛点，在整个皮肤表面上，其数目可达一百万个。 痛觉具有很大的生物学意义，因为痛觉的产生，将导致机体产生一系列保护性反应来回避刺激物，动员人的机体进行防卫或改变本身的活动来适应新的情况。 3）人的本体感觉 人在进行各种操作活动的同时能给出身体及四肢所在位置的信息，这种感觉称为本体感觉。本体感觉系统主要包括两个方面，一个是耳前庭系统，其作用主要是保持身体的姿势及平衡；另一个是运动觉系统，通过该系统感受并指出四肢和身体不同部分的相对位置。 在身体组织中，可找出三种类型的运动觉感受器。第一类是肌肉内的纺锤体，它能给出肌肉拉伸程度及拉伸速度方面的信息；第二类位于腰中各个不同位置的感受器，它能给出关节运动程度的信息，由此可以指示运动速度和方向；第三类是位于深部组织中的层板小体，埋藏在组织内部的这些小体对形变很敏感，从而能给出深部组织中压力的信息；在骨铬、肌腱和关节囊中的本体感受器分别感受肌肉被牵张的程度；肌肉收缩的程度和关节伸屈的程度，综合起来就可以使人感觉到身体各部位所处的位置和运动，而无需用眼睛去观察。 运动觉系统在研究操作者行为时经常被忽视，原因可能是这种感觉器官用肉眼看不到，而作为视觉器官的眼睛，作为听觉器官的耳朵，则是明显可见的。然而，在操纵一个头部上方的控制件时，手的动作，都不需要眼睛看着脚和手的位置，并会自觉地对四肢不断发出指令。 在训练技巧性的工作中，运动觉系统有非常重要的地位。许多复杂技巧动作的熟练程度，都有赖于有效的反馈作用。例如在打字中，因为有来自手指、臂、肩等部肌肉及关节中的运动觉感受器的反馈，操作者的手指就会自然动作，而不需操作者本身有意识地指令手指往哪里去按。已完全熟练的操作者，能使其发现他的一个手指放错了位置，而且能够迅速纠正。例如，汽车司机已知右脚控制加速器和刹车，左脚换挡。如果有意识地让左脚去刹车，司机的下肢及脚踝都会有不舒服之感。由此可见，在技巧性工作中本体感觉的重要性。 （二）人的神经系统 神经系统是人体最主要的机能调节系统，人体各器官、系统的活动，都是直接或间接地在神经系统的控制下进行的。人-机-机系统中人的操作活动，也是通过神经系统的调节作用，使人体对外界环境的变化产生相应的反应，从而与周围环境之间达到协调统一，保证人的操作活动得以正常进行。 神经系统可以分为中枢神经系统和周围神经系统两部分。中枢神经系统由脑与脊髓组成；由脑和脊髓发出的神经纤维则构成周围神经系统。人-机-机系统中的信息在人的神经系统中的循环过程是：感受器官从外界收集信息，经过传入通道输送到中枢神经系统的适当部位，信息在这里经过处理、评价并与贮存信息相比较，必要时形成指令，并经过传出神经纤维送到效应器而作用于运动器官。运动器官的动作由反馈来监控，内反馈确定运动器官动作强度；外反馈确定用以实现指令的最后效果。 大脑的机能区  脑是高级神经活动的中枢，大脑皮层能综合身体各部位收集来的信息，通过识别、记忆、判断、并发出指令。人脑是一种结构上极其复杂、机能上特别灵敏的物质。成人脑的重量平均为1400g，由延脑、脑桥、中脑、间脑、小脑和大脑所组成。脑是人体整个神经系统的中枢，大脑皮层则是最高级的调节机构。大脑皮层各个部分在功能上有不同的分工，又相互形成一个整体。它既能对各个感受器官(眼、耳、鼻、舌、肤等)所接受的信息加以分析、综合，形成映象的认识中枢，又能控制调节人的机体，成为对外界刺激作出适宜反应的最高机构，是人的心理活动最重要的物质基础。    人脑是一个最复杂的机能系统，它有三个基本的机能联合区： 第一区，是保证调节紧张度或觉醒状态的联合区。它的机能是保持大脑皮层的清醒，使选择性活动能持久地进行。如果这一区域的器官(脑干网状结构、脑内测皮层或边缘皮层)受到损伤，人的整个大脑皮层的觉醒程度就下降，人的选择性活动就不能进行或难以进行，记忆也变得毫无组织。 第二区，是接受、加工和储存信息的联合区。如果这一区域的器官(如视觉区的枕叶、听觉区的颞叶和一般感觉区的顶叶)受到损伤，就会严重破坏接受和加工信息的条件。 第三区，是规划、调节和控制人复杂活动形式的联合区。它是负责编制人在进行中的活动程序，并加以调整和控制。如果这一区域的器官(脑的额叶)受到损伤，人的行为  就会失去主动性，难以形成意向，不能规划自己的行为，对行为进行严格的调节和控制也会遇到障碍。 可见，人脑是一个多输入、多输出、综合性很强的大系统。长期的进化发展，使人脑具有庞大无比的机能结构，很高的可靠性，多余度和容错能力。人脑所具有的功能特点，使人在人-机-环系统中成为一个最重要的、主导的环节。 （三）人的运动系统机能与供能系统 1．人的运动系统   人运动系统是完成各种动作和从事生产劳动的器官系统。由骨、关节和肌肉三部分组成。全身的骨借关节连接构成骨骼。肌肉附着于骨，且跨过关节。由于肌肉的收缩与舒张牵动骨，通过关节的活动而产生各种运动。所以，在运动过程中，骨是运动的杠杆；关节是运动的支点；肌肉是运动的动力。三者在神经系统的支配和调节下协调一致，随人的意志，共同准确地完成各种动作。 1）骨的功能  骨是体内坚硬而有生命的器官，主要由骨组织组成。全身骨的总数约206块。按其结构形态和功能可分为颅骨、躯干骨和四肢骨三大部分。骨的复杂形态是由骨所担负功能的适应能力决定的，骨的主要功能有： ① 骨与骨通过关节连接成骨骼，构成人体支架，支持人体的软组织和支承全身的重量，它与肌肉共同维持人体的外形。 ② 附着于骨的肌肉收缩时，牵动着骨绕关节运动，使人体形成各种活动姿势和操作动作，因此骨是人体运动的杠杆。 ③ 骨构成体腔的壁，如颅腔、胸腔、腹腔与盆腔等，以保护脑、肺、肠等人体重要内脏器官，并协助内脏器官进行活动，如呼吸、排泄等。 ④ 在骨的髓腔和松质的腔隙中充填着骨髓，其中红骨髓具有造血功能；黄骨髓有储藏脂肪的作用。骨盐中的钙和磷，参与体内钙、磷代谢而处于不断变化状态。所以，骨还是体内钙和磷的储备仓库，供人体需要。 2）关节 全身的骨与骨之间借一定的结构相连结，称为骨连接。骨连接分为直接连接和间接连接。直接连接为骨与骨之间借结缔组织、软骨或骨互相连接，其间不具腔隙，活动范围很小或完全不能活动，称不动关节。间接连接的特点是两骨之间借膜性囊互相连接，其间具有腔隙，有较大的活动性，这种骨连接称为关节，多见于四肢。 关节的作用主要在于它可使人的肢体有可能作曲伸、环绕和旋转等运动。如果肢体不能做出这几种运动，那么，即使最简单的运动如走步、握物等动作也是不可能实现的。 3）肌肉组织 肌肉是人体组织中数量最多的组织。肌肉依其形状构造、分布和功能特点，可分为平滑肌、心肌和横纹肌三种。其中横纹肌大都跨越关节，附着于骨，故又称骨骼肌。又因骨骼肌的运动均受意志支配，故又叫随意肌，参与人体运动的肌肉都是横纹肌。人体横纹肌相当发达，约有400余块。每块肌肉均跨越一个或数个关节。其两端附着在两块或两块以上的骨上。 肌肉运动的基本特征是收缩和放松。收缩时长度缩短，横断面增大，放松时则相反，两者都是由神经系统支配而产生的。此外，由于中枢神经系统持续兴奋，因此肌肉保持着持续性的轻微收缩状态，这种状态叫肌肉紧张。肌肉紧张可使身体维持一定的姿势。肌肉收缩引起的运动形式，是由肌肉在骨上的位置所决定的。关节周围的肌肉可单独收缩，也可联合收缩。各种各样的活动就是肌肉以各种方式联合收缩的结果。可见，没有肌肉的收缩，人体就不可能产生任何主动运动，也就没有力。因此，人们常把骨骼肌看成是运动器官的主动部分。 2．人的供能系统 各种人体活动都需要能量。能量的供给通过体内能源物质的氧化或酵解来实现。人体每天以食物的形式吸收糖、脂肪和蛋白质等物质，同时，通过呼吸将外界的氧气经氧运输系统输入体内，在体内将能源物质氧化产生能量，供给人体活动使用。在氧气供应不足时，上述能源物质还会以无氧酵解产生能量。通常，将上述过程，即能源物质转化为热或机械能的过程称为能量代谢。能量代谢的强弱与人体活动水平密切相关。能量代谢是人体活动最基本的特征之一。 1）能量的产生 体力劳动时，供给骨骼的能量来自肌细胞中的贮能元，即称为三磷酸腺苷(ATP)的物质。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     ATP十H20     ADP十Pi十29.3kJ／mol 由于肌细胞中的ATP贮量有限，因此，必须及时补充ATP。补充ATP的过程称为产能。产能一般通过ATP—CP（CP为磷酸肌酸）系列、需氧系列、乳酸系列三种途径来实现。 ATP—CP系列、需氧系列、乳酸系列三种产能过程的一般特性见表1-4 表 1-4  ATP—CP系列、需氧系列、乳酸系列三种产能过程的一般特性   ATP—CP系列 需氧系列 乳酸系列 氧 速度 能源   产生ATP 劳动类型 无氧 非常迅速 CP，贮量有限   很少 任何劳动、包括短暂的极重劳动 需氧 较慢 糖源、脂肪及蛋白质，不产生致疲劳性副产品 几乎不受限制 长期及中等劳动 无氧 迅速 糖源、产生的乳酸有致疲劳性 有限 短期重及很重的劳动 2）能量代谢 人不仅在作业过程中需要消耗能量，为了维持自身的生命需要也要消耗能量。因此，把人体内能量的产生、转移和消耗称为能量代谢。能量代谢按机体及其所处的状态分为三种：维持生命所必须的基础代谢量，安静时维持某一自然姿势的安静代谢量和作业时所增加的代谢量。三种代谢量的关系如图1-5所示。以每小时每平方米体表面积表示的代谢量称代谢率。 基础代谢量 维持体位所增加的代谢量 作业所增加的代谢量 安静代谢量         能量代谢量 图 1-5 三种代谢能量的关系 能量代谢的测定方法有直接法和间接法。直接法就是通过热量计测定在绝热室内渡过人体周围的冷却水温升，换算成代谢率；间接法是通过测定人体消耗的氧，再乘以氧热价（物质氧化时，每消耗1升氧所产生的热量称为物质的氧热价）求出能量代谢率。 3）劳动强度分级 ① 劳动强度 劳动强度是指作业过程中体力消耗和紧张程度。它是用来计算单位时间内能量消耗的一个指标。单位时间内能量消耗多，劳动强度就大。劳动强度与作业性质有关，作业可分为静力作业和动力作业。 静力作业包括脑力劳动、计算机操作、仪器仪表监测与监控、把握工具和支持重物等作业。这种作业主要是依靠肌肉的等长收缩来维持一定的体位。静力作业的特征是能耗水平不高，即使最紧张的脑力劳动的能量消耗也不超过基础代谢量的10％，但却容易疲劳。 动力作业是靠肌肉的等张收缩来完成作业动作的，即常说的体力劳动，能量消耗较大，有时可达基础代谢率的10～25倍。 ② 劳动强度的分级 劳动强度不同，单位时间内人体所消耗的能量也不同。从劳动生理学方面讲，以能量代谢为标准进行分级是比较合适的。这种分级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：一种是相对指标，即相对代谢率RMR。 这种指标在国外应用比较普遍，目前在我国已开始使用。另一种是绝对指标，如8h的能量消耗量，劳动强度指数等。 a. 以相对代谢率指标分级 依作业时的相对代谢率(RMR)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，见表1-5。    作业的RMR越高，规定的作业率应越低。一般来说，RMR不超过2.7为适宜的作业；RMR小于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；RMR大于4的作业不能连续进行；RMR大于7的作业应实行机械化。 为了使劳动持久，减少体力疲劳，人们从事的大部分作业都应低于氧上限。极轻作业氧需约为氧上限的25％；轻作业为氧上限的25％～50％；中作业为50％～75％；重作业大于75％；极重作业接近氧上限，RMR大于10的作业，氧需超过了氧上限，作业最多只能维持20min。完全在无氧状态下作业，一般不超过2min。 表 1-5 劳动强度分级 劳动强度分级 RMR 作业的特点 工种举例 极轻劳动 0～1.0 1. 手指作业；2. 精神作业；3. 坐位姿势多变，立位时身体重心不移动；4.疲劳属于精神或姿势方面的疲劳 电话交换员；电报员；修理仪表；制图  轻劳动 1.0～2.0 1．手指作业为主以及上肢作业；2．以一定的速度可以长时间连续工作；3．局部产生疲劳 司机；在桌上修理器具；打字员 中劳动 2.0～4.0 1．几乎立位，身体水平移动为主，速度相当普通步行；2．上肢作业用力；3．可持续几小时 油漆工、车工；木  工；电焊工 重劳动 4.0～7.0 1．全身作业为主，全身用力；2．全身疲劳，10～20min想休息 练钢、炼铁工；土建工 极重劳动 7.0以上 1．短时间内全身用强力快速作业；2．呼吸困难，2～5min就想休息 伐木工；大锤工 b. 以能耗指标分级 不同劳动强度的能耗量与相对代谢率指标对照资料见表1-6 。   表 1-6  劳动强度与能耗量 性  别 等  级 主作业的RMR 8h劳动能耗/kJ 一天能耗量/kJ 男 A B C D E 0～1 1～2 2～4 4～7 7～（11） 2303～3852 3852～5234 5234～7327 7327～9085 9085～10844 7746～9211 9211～10676 10676～12770 12770～14654 14654～（16329） 女 A B C D E 0～1 1～2 2～4 4～7 7～（11） 1926～3014 3014～4270 4270～5945 5945～7453 7453～8918 6908～8039 8039～9295 9295～10970 10970～12477 12477～（13942） c. 以劳动强度指数分级                                            以劳动强度指数分级是我国于1984年颁布的体力劳动强度分级标准(GB-3869-83)，见表1-7。 表 1-7  体力劳动强度分级 劳动强度级别 对应劳动 劳动强度指数 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 轻劳动 中劳动 重劳动 极重劳动 ≤15 ～20 ～25 >25 表1-7中体力劳动强度指数（I）计算公式： 式中  I — 劳动强度指数； T — 净作业时间比率(％)；       M — 8小时工作日能量代谢率(kJ／min.m2)；       3 — 实际劳动率系数；       7 — 能量代谢率系数。     其中：   d. 以氧耗、心率等指标分级 研究表明，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1983年的划分标准，它将工农业生产的劳动强度划分为6个等级，见表1-8。 表 1-8  用于评价劳动强度的指标和分级标准 劳动强度等级 很轻 轻 中等 重 很重 极重 耗氧量／(l/min) ～0.5 0.5～1.0 1.0～1.5 1.5～2.0 2.0～2.5 2.5～ 能量消耗/(kJ/min) ～10.5 10.5～20.9 20.9～31.4 31.4～41.9 41.9～52.3 52.3～ 心率/(beats/min   75～100 100～125 125～150 150～175 175～ 直肠温度／℃     35.7～38 38～38.5 38.5～39 排汗率/（ml/h）     200～400 400～600 600～800 800 注：排汗率为8小时工作日平均数。 对每个作业的劳动强度进行评价时，本应该从体力和精神两方面考虑，但是至今仍没有一种最有说服力的方法来反映脑力和精神方面的劳动强度。因此，能量消耗指标主要用来划分体力劳动强度的大小。今后有待于研究更为简便、实用的劳动强度分级方法，以及脑力、精神劳动的分级指标。     三、安全心理 人的心理是同物质相联系的，它起源于物质，是物质活动的结果。心理是人脑的机能，是客观现实的反映，是人脑的产物。人的各种心理现象都是对客观外界的“复写”、“摄影”、“反映”。但人的心理反映有主观的个性特征，所以同一客观事物，不同的人反映是可能大不相同的。例如，从事同一项工作的人，由于心理因素(精神状态)不同，工作效率有明显差异。人的精神状态好的时候，工作效率高；精神状态不好的时候，效率低，并且会出现差错和事故。人的心理因素可分为以下5个方面。 1．性格 性格是指一个人在生活过程中所形成的对现实比较稳定的态度和与之相适应的习惯行为方式。如认真、马虎、负责、敷衍、细心、粗心、热情、冷漠、诚实、虚伪、勇敢、胆怯等就是人的性格的具体表现。性格是一个人个性中最重要、最显著的心理特征。它是一个人区别于他人的主要差异标志。人的性格构成十分复杂，概括起来主要有两个方面，一是对现实的态度，二是活动方式及行为的自我调节。对现实的态度又分为对社会、集体和他人的态度；对自己的态度；对劳动、工作和学习的态度；对利益的态度；对新的事物的态度等。行为的自我调节属于性格的意志特征。 性格可分为先天性格和后天性格。先天性格由遗传基因决定，后天性格是在成长过程中通过个体与环境的相互作用形成的。我们必须重视性格的可塑性，以前人们认为性格是与生俱来的，是不可变的，现在则普遍认为性格是可变的。这个观点对安全心理学特别重要，如能通过各种途径注意培养人的优良品格，摒弃与要求不相适应的性格特征，将会为社会、为发挥人自身的潜能带来巨大的稗益。 2．能力 能力是指那些直接影响活动效率，使活动顺利完成的个性心理特征。能力可分为一般能力和特殊能力。一般能力包括观察力、记忆力、注意力、思维能力、感觉能力和想像力等。它适用于广泛的活动范围，一般能力和认识活动密切联系就形成了通常所说的智力。特殊能力是指在特殊活动范围内发生作用的能力，如操作能力、节奏感、对空间比例的识别力、对颜色的鉴别力等。一般能力和特殊能力是有机联系的，一般能力越是发展，就越为特殊能力的发展创造有利条件；反之，特殊能力的发展，同样也促进一般能力的发展。美国心理学家瑟斯顿认为，人的智力由计算能力、词语理解能力、语音流畅程度、空间能力、记忆能力、知觉速度及推断能力组成。 作业者的能力是有差异的，其影响因素很多，主要有素质、知识、教育、环境和实践等因素。 1）素质  它包括人的感觉系统、运动系统和神经系统的自然基础和特征。素质是能力形成和发展的自然前提，但是素质本身并不是能力，它仅关系到一个人能力发展的某种可能性。能力的发展还受其他因素的制约和影响。 2）知识  是指人类活动实践经验的和概括。能力是在掌握知识的过程中形成和发展的，离开对知识的不断学习和掌握，就难以发展能力。能力与知识的发展也不是完全一致的，往往能力的形成和发展远较知识的获得要慢。 3）教育  一般能力较强的作业者往往受过良好的教育，良好的教育使作业者知识和能力趋于同步增长。 4）环境  是指自然环境和社会环境两方面。自然环境优越，有利于形成和发展作业者的能力，社会环境同样影响作业者能力的形成和发展。 5）实践  实践活动是积累经验的过程，因此对能力的形成和发展起着决定性作用。教育和环境只是能力发展的外部条件，人的能力必须通过主体的实践活动才能得到发展。 3．动机 动机是一种由需要所推动的达到一定目的的动力，简单的说，它是人们为达到任何目标而付出的努力。它起着激发、调节、维持和停止行为的作用。动机是一种内部的心理过程，也是一种心理状态。这种心理状态称为激励，即指由于需要、愿望、兴趣和情感等内外刺激的作用，而引起的一种持续的兴奋状态，可以利用它作为促进行为的一种手段。人们对工作所持的动机是多种多样的，由于动机的不同，工作态度和效率是千差万别的，因此在因素分析中，要把动机看成是影响工作结果的重要因素之一。 随着行为科学的发展，所创立的激励动机的学说很多。经常被引用的主要有马斯洛的需要层次理论、赫茨伯格的双因素激励理论、弗鲁姆的期望理论、利克特的集体参与理论等。 4．情绪 情绪是人对客观现实的一种特殊反映形式，是人对于客观事物是否符合人的需要而产生的态度。任何情绪都是由客观现实引起的，当客观现实符合人的需要时就产生满意、愉快、热情等积极的情绪；相反，就产生不满意、郁闷、悲伤等消极的情绪。 按情绪的体验可分为心境、激情和应激三种。心境是一种比较持久的、微弱的影响人的整个精神活动的情绪状态；激情是一种强烈的、短暂的，然而是暴发式的情绪状态；应激是在出乎意料的紧急情况下所引起的情绪状态。紧急的情景惊动了整个机体，它能很快地改变有机体激活水平，使心率、血压、肌体紧张发生显著的变化，引起情绪的高度应激化和行动的积极化。 情绪对人们的工作效率、工作质量有重要的影响，关系到人的能力的发挥及身心健康。因此，应当特别关注影响情绪的因素(社会的、工作的、人际的以及家庭的和自身的)的研究并加以改进。 5．意志 意志是人自觉地确定目的，并支配和调节行为，克服困难以实现目的的心理过程。也可以说是一种规范自己的行为，抵制外部影响，战胜身体失调和精神紊乱的抵抗能力。意志在一个人的性格特征中具有十分重要的地位，性格的坚强和懦弱等常以意志特征为转移。良好的意志特征包括坚定的目的性、自觉性、果断性、坚韧性和自制性。意志品质的形成是与一个人的素质、教育、实践及社会影响分不开的。为了出色地完成各种工作，人们应当重视个人意志力的培养和锻炼。 人的行为内部交织着各种复杂的心理因素。因此，在分析某个行为的时候，应分别对各种心理因素进行分析，在分析集团的行为的时候，应尽可能收集各种因素所具备的条件。否则由于行为结果因人而异，最后可能作为个体差异处理。个体差异是指在因素条件相同的情况下，人与人之间的差别。