Эргономика для ЖД транспорта. Курс лекций по «Эргономике» - PDF-2. Курс лекций по Эргономике Утверждено на заседании Учного Совета Механикотехнологического факультета протокол 8 от 8
 Скачать 1.6 Mb.
|
|
Острота зрения и величина минимального угла зрения зависят и от контраста зрительного сигнала, т. е. от степени различия яркости самого сигнала и фона, на котором он появляется. Для оценки контраста, последний выражают в %, и вводят соответствующий показатель (К) контрастности: Мы различаем прямой (Вф>Воб) и обратный (Воб > Вф) контрасты (где Вф и Воб соответственно яркость фона и объекта). Черные знаки на белом фоне пример прямого, а белые на черном обратного контраста. Тогда, количественная оценка: для прямого К пр = В В ф В ф об 100% (4.5) 73 74 и для обратного контраста К об = В В об В об ф 100%. (4.6) Величина контраста изменяется от 0 до 100%. Приведенные данные касаются оценки остроты зрения при наблюдении за неподвижными предметами (статическая острота зрения). При наблюдении за движущимися объектами необходимо учитывать динамическую остроту зрения, которая может значительно отличаться от статической остроты зрения. Если объект перемещается со скоростью не более 20 /сек перед наблюдателем и его экспозиция не менее 1,5", то практически динамическая острота зрения совпадает со статической. Но при увеличении скорости на каждые 20 /с острота зрения падает на 0,1, также как и при сокращении экспозиции с 1,0 до 0,5". Динамическая острота зрения выше при движении предмета слева направо в поле зрения, по сравнению с движением справа налево. Следует отметить, что при одинаковой статической остроте зрения, может быть у нескольких операторов различная динамическая острота зрения. 74 75 Лекция 5 Продолжение темы «Восприятие зрительной информации человекомоператором». Глазомер. Помимо остроты зрения практически важно учесть способность оператора оценивать расстояние /глазомер/ и положение объекта в пространстве. Оценка расстояния человеком осуществляется за счет зрения двумя глазами. Мышечная система обеспечивает установку зрительных осей обоих глаз под определенным углом, вершина которого находится у объекта наблюдения. Чем ближе объект к наблюдателю, тем больше конвергенция (сведение осей). Степень напряжения конвергирующих мышечных приборов глаза трансформируется в ощущение расстояния. При рассматривании дальних предметов оси глаза устанавливаются параллельно и по этому, на расстоянии свыше 2,5 км человек видит все объекты в одной плоскости. При оценке взаиморасположения и длины объектов точнее определяются размеры непрерывных структур (например, линия), чем по отдельным деталям или точкам предмета. Горизонтальные размеры оцениваются, как правило, точнее, чем вертикальные, правда, вертикальные чаще преувеличиваются, а горизонтальные преуменьшаются. В среднем глазомерная ошибка при определении положения габаритов предметов в трехмерном пространстве составляет 10 20%. При оценке положения объекта оказывается, что чем ближе он расположен к какому-то ориентиру («точка опоры глаза»), тем меньше ошибка расстояния. При конструировании средств отображения информации с необходимостью определения положения точки (сигнала) на плоскости для повышения точности работы оператора необходимо пространство распределения объекта снабдить «опорными» точками (например, координатной сеткой). При приближении предмета к наблюдателю четкость различения самого предмета и его деталей меняется в 4 этапа: 75 76 1. вначале на большом расстоянии предмет воспринимается как «смутное пятно» с неясными, расплывчатыми контурами; 2. наступает фаза «мерцания» когда периодически предмет представляется имеющим различную форму (например, то круг, то квадрат); 3. с увеличением α проступают контуры предмета, но вначале становятся видимыми четко детали верхней и правой части объекта и в последнюю очередь ВИДНЫ нижние детали (что связано с асимметрией зрения человека); 4. наступает устойчивое, ясное видение объекта. Отметим некоторые временные параметры функционирования глаза. Длительность предъявления зрительного сигнала, необходимая для считывания его, зависит от освещенности. Чем выше освещенность (или яр кость сигнала) и контраст, тем быстрее воспринимается сигнал. Необходимое время экспозиции колеблется, в зависимости от освещенности, в пределах с, но для возникновения ощущения с момента предъявления (и независимо от длительности предъявления) проходит не менее 10-1 с. Это и есть минимальное время зрительного восприятия. Чем ближе к центру на сетчатке проекция сигнала, тем короче время восприятия, т. е. зрительные сигналы, попадающие в центр поля зрения оператора, будут быстрее и точнее восприниматься. При считывании последовательных сигналов должен быть выдержан минимальный интервал их следования. Для центрального поля зрения он составляет 80 мс. При 60 мс изображение двоится, а при интервале 40 мс воспринимается слитно. Причем, чем периферийнее в поле зрения изображения, тем больше должны быть между ними интервалы для раздельного восприятия. Интересно, что реакция на прекращение действия светового сигнала примерно на 15% короче, чем на появление, а также обычная реакция оператора на ускорение движения объекта примерно настолько же короче, чем на замедление. 76 77 Отображение светового сигнала на сетчатке имеет инерционность, т. е. оно сохраняется после прекращения действия стимула от 0,05" до 0,2", в зависимости от яркости сигнала и тем дольше, чем больше яркость и контрастность. При большой частоте следования сигналов они перестают опознаваться дискретно. Так, при мелькании светового источника с частотой более 50 Гц он воспринимается как не мелькающий. Но надежный подсчет частоты мельканий может быть осуществлен при значительно меньших частотах. Так, при частоте 2 3 Гц число мельканий определяется, в среднем, безошибочно, при 6 8 Гц число ошибок относительно невелико, а при частоте большей 8 Гц счет становится совершенно ненадежным. Предельная частота, при которой оператор еще успевает фиксировать число сигналов, получила название критической частоты мельканий (КЧМ) и широко используется для определения степени утомления (или функциональной активности) зрительной системы человека, кроме того, КЧМ необходимо учитывать при конструировании средств отображения, когда необходимо дискретное восприятие сигнала, либо когда нужно добиться слитной картины (кино, телевидение и т.д.). Величина КЧМ зависит от яркости объекта, примерно следующим образом: КЧМ а lg B b, (5.1) 0 1 где В 0 яркость объекта (нт), а, b коэффициенты, зависящие от размеров, удаленности и положения объекта. Например, при изменении освещенности в 10 раз, КЧМ увеличивается на 25%. При считывании информации изображение воспринимается при движении объекта относительно сетчатки, т.е. либо возникает, изображение движущегося предмета, либо неподвижное сканируются глазом. Глаз ощущает скачкообразные движения «ощупывая» объект, причем число движений может до- 77 78 стигать 120 в 1", со скоростью º/сек с короткими остановками отдельных деталях или знаках. Если длительность фиксации на одном приборе (или объекте) оказывается меньше 0,2", то сигнал не может быть надежно воспринят. Но при таких интервалах фиксации человек работает на пределе своих возможностей и может допускать ошибки считывания. Например, летчик при взлете на некоторых системах должен около 20 раз суммарно окинуть взглядом различные приборы, и при этом время фиксации (учитывая продолжительность зрительных маршрутов) не превышает 0,3" на прибор, что приближается к критическому времени. Чем длиннее зрительный маршрут, тем сложнее условия зрительного восприятия. Так, при амплитуде движения в 10 от зрительной оси это время составляет 10 мс, при мс, при м, при мс. При воздействии ряда факторов на организм (ускорение и т.п.) может возникать нистагм дрожание глазных яблок, что приводит к искажению зрительного восприятия. Поступление зрительной информации лимитируется еще одним свойством глаза миганиями. Мигание представляет собой физиологический акт, способствующий смачиванию слезной жидкостью передней поверхности роговицы и удалению пылевых частиц и других инородных тел. В определенных условиях мигания уменьшают световой поток, падающий на сетчатку. Частота миганий у человека составляет примерно в 1". Пауза между отдельными миганиями в обычных условиях составляет в среднем.2,8" у мужчин и 3,8" у женщин. При чтении, разговоре, пауза может быть 2 3". У некоторых индивидуумов пауза может достигать 12". Частота миганий очень сильно зависит от освещенности, так, для освещенности лк она составит 20 в 1", то для 7500 лк 42 в 1". Частота миганий является достаточно надежным критерием комфортности освещения, и используется, для оценки светильников, освещенности рабочих мест и т.д. Частота миганий также увеличивается при чрезмерном повышении температуры окружающей среды, при наличии в воздухе раздражающих веществ, 78 79 при утомлении и эмоциональном напряжении. Длительность одного цикла мигания составляет: смыкание век 0,05", полное соединение век 0,15", размыкание 0,20", т.е. весь цикл составляет 0,4". Иными словами, за счет мигания потеря информации составляет 10 20%. Это обстоятельство нужно учитывать при скоростных режимах работы. Так, летчик, при скорости самолета 300 км/час пролетает 45 м за один цикл мигания и 250 м при скорости 1500 км/ч. Значительная часть аварий при посадке самолетов, по данным ВВС США, связано с пропуском сигналов пилотами за счет мигания. Для проверки потери информации при выполнении операций слежения и оценки комфортности освещения применяют следующий прием: на экране перемещается точка, и испытуемый должен совмещать световой зайчик, управляемый им, с точкой. В период миганий зайчик отклоняется, и на фотобумаге фиксируется величина отклонения. Либо нужно удерживать с помощью органа управления зайчик в центре поля, при наличии помех. С помощью этого теста можно вести профотбор для ряда профессий. Цветовосприятие Особенности цветовосприятия необходимо учитывать при оценке или конструировании средств отображения информации, цветовые сигналы быстро и надежно воспринимаются человеком, благодаря чему нашли широкое применение для кодирования сигналов. Следует, однако, учитывать, что 8% мужчин и 0,5% женщин являются дальтониками, т.е. не различают цвета и их оттенки. Человек различает надежно цвет только при достаточной освещенности; при сумеречном свете цвета почти не различаются (недаром говорят, что «ночью все кошки серые»). Порог цветовосприятия выше, чем порог световосприятия и соотношение порогов оценивается константой ахроматического интервала (К): 79 80 (5.2) При освещенности (яркости) нт, К колеблется от 10 до 100, при нт К < 10. Цветоощущение, помимо яркости, зависит от формы и углового размера объекта (α). При изменении α могут быть цветовые переходы, т. е. изменения восприятия. Например, голубой объект при уменьшении α до 7 воспринимается как бледно-зеленый, при 40" как темно-серый и при α =8" бесцветный. Красный объект при уменьшении α до 7' воспринимается как янтарный, при α =40" коричневый и т.д. Следовательно, чем меньше общая освещенность, тем интенсивнее должен быть цветовой сигнал. Надежное цветоразличение возможно лишь при достаточной освещенности. При очень ярких источниках тоже отмечаются переходы в восприятии, что можно отобразить на схеме: К О Ж З Г С Ф (обозначение видимой части спектра) Рис.5.1. Переходы в восприятии цветов. Красный и оранжевый цвета воспринимаются как желтый, частично зеленый тоже может восприниматься как желтый. Фиолетовый, синий и иногда зеленый как голубой. Возможности такого рода ошибок операторов не исключается. 80 81 Следует помнить, что «теплые» тона (красный, оранжевый, желтый) являются «набегающими», т. е. объекты, окрашенные в эти тона, кажутся ближе, чем они расположены на самом деле, а «холодные» (синий, голубой, фиолетовый) «убегающие», т. е. кажутся дальше от наблюдателя. При восприятии последовательных цветовых сигналов надежное различение может быть только при интервале между ними не менее 80 мсек, если же интервал меньше, то воспринимается смешанный цвет. Необходимо отметить, что цветовые сигналы, поступая через зрительный канал, помимо информационного значения, оказывают определенное воздействие на состояние организма человека, на ряд важных физиологических функций и определенным образом влияют на восприятие других сигналов и их оценку. Общие физиологические эффекты влияния цвета на человека показаны в таблице 5.1. синий). От цвета фона зависит число ошибок (коричневый, зеленый больше, чем Таблица Общие физиологические эффекты влияния цвета на человека Цвет Кров.Давл. Пульс Частота дыхания Красный Оранж. Желтый Мышечн. тонус Эмоция Возбуждение, стимуляция деятельности Умер. Возбуждение, бодрость Уравновешенность Зеленый --- Голубой Синий Фиолет. Успокоение Торможение Подавленность Направление стрелки вверх увеличение, вниз снижение. Степень изменения отмечена длинной стрелки. 81 82 Таким образом, красный цвет вызывает стимуляцию деятельности и возбуждения, но при кратковременном воздействии, при длительном это состояние сменяется угнетением. При работе в красном цвете (фото и кинолаборатории и т.д.) человек ошибочно оценивает размеры, форму и вес предметов, больше допускает ошибок при вычислении. Теплые тона усиливают теплопродукцию в организме, а холодные понижают. Экспериментально установлено, что в помещении, окрашенном в теплые тона, при температуре 15 ºС испытуемые чувствуют себя удовлетворительно, а при такой же температуре, но в помещении, окрашенном в холодные тона жалуются на холод. Холодные тона увеличивают сосредоточенность. Рациональная окраска может способствовать повышению производительности труда на % и увеличить точность работы до 40%. Работоспособность (%): белый 100; желтый 97, зеленый 89, синий 69, красный 64 (физическая). Неоптимальное освещение приводит к резкому ухудшению настроения и производительности труда. Например, специалисты США указывают, что во время войны при работе в закрытых помещениях, несмотря на хорошие условия и оплату, женщины уходили с работы при наличии люминесцентного освещения (мертвенный цвет лица). В настоящее время используют 3 светильника 1 желтый и 2 обычных свет приближается к естественному. Цвет воспринимается специальными фоторецепторами колбочками, расположенными в сетчатке глаза. Фоторецепторы сосредоточены, главным образом, в центральной зоне сетчатки (центральная ямка) и поэтому человек четко различает цвета и предметы, если они проецируются на центральную часть сетчаткой оболочки. Периферическим зрением цвет плохо различается, и цветные индикаторы всегда должны размещаться так, чтобы оказывались в центре поля зрения оператора. 82 83 Рис Строение колбочки (сетчатка). 1 мембранные полудиски; 2 митохондрия; 3 ядро (эллипс с жировой каплей); 4 синаптическая область; 5 связующий отдел (перетяжка); 6 наружный сегмент; 7 внутренний сегмент; 8 граница мембранной части; 9 пигмент сократимых фибрилл. Возможность цветовосприятия обеспечивается только при проекции изображения не далее, чем 15 от центра центральной ямки. Зрительные характеристики человека-оператора не остаются неизменными во времени. В ходе деятельности развивается утомление, которое может значительно снизить возможности по распознаванию и восприятию сигналов. Степень и скорость развития утомления необходимо учитывать для прогностической оценки надежности и точности работы оператора. Наступление 83 84 утомления определяется, прежде всего, условиями работы, а также индивидуальными особенностями, обученностью и тренированностью человека к данной работе. При утомлении снижается острота зрения, суживается поле зрения, возрастают пороги свето- и цветовосприятия, снижается диапазон аккомодации, падает КЧМ, снижается устойчивость ясного видения, удлиняются временные параметры восприятия и время сенсомоторных реакций, возрастает частота миганий и др. Методы оценки степени утомления зрительной системы будут обсуждены в лекции, посвященном контролю состояния оператора. Литература к 5 лекции. 1. Айзенберг Г.Л. Элементы военно-инженерной психологии Вирта, Артамонов И.Д. Иллюзии зрения. М., Бабский Е.Б., Косицкий Г.И. и др.. Физиология человека, М., Венда В.О. Средства отображения информации изд. «Энергия», Военная инженерная психология. М., Зоз Н.И., Шафранов Б.В. Свет и цвет на производстве. М., ИоганекТ.и др. Техническая эстетика и культура изделий машиностроения. М., Кезе К.Я. и др. Эргономические требования к организации рабочего места. Рига, Ломов Б.Ф. Человек и техника, М., Мельников Л.Н. Цвет как фактор регуляции психофизиологических функций человека. Кн. «Проблемы сенсорной изоляции», М., стр , Механизмы опознания зрительных образов. Сборник статей, Изд. «Наука», Л., Физиология зрения в нормальных и экстремальных условиях. Сборник статей, изд. «Наука», Л., 85 13. Штейнбух К. Автомат и человек, М., Морган, Чопонис, Кук, Лонд. Инженерная психология применении к проектированию оборудования. М., Копылов В. Н и Ж 10, стр. 87, Костин А.А. Исследование сенсомоторной деятельности водителей в горах. Тр. 4 с. С. 515, Аннигиляция вещества Н и Ж или обман зрения?, 11, стр. 66, Лущенко Э. О специфике цветового решения интерьера школьного здания. ТЭ 11, стр. 8, Химия и жизнь 2, 1972 г. (новости). 20. Смеляков Н. Деловая Америка. М., 86 Лекция 6. Слуховой и другие каналы ввода информации человеку-оператору В предыдущей лекции мы отмечали, что главный поток информации поступает к человеку через зрительный канал. Вторым по значению является слуховой анализатор. Необходимо подчеркнуть, что для целого ряда профессий (радисты, службы управления и т.д.) слуховой канал может быть основным. Звуковые команды, речевые сообщения, сигналы и шумы, отражающие состояние технических устройств и т. д., по своим физическим характеристикам должны соответствовать возможностям их правильного восприятия органом слуха. Для рационального конструирования средств предъявления слуховой информации, оценки надежности восприятия звуковых сигналов человеком (в том числе речи) и выбора метода индикации, необходимо познакомиться со строением и функцией этого «входного» канала, с общими закономерностями восприятия человеком звуковой информации, способностями выделения полезного сигнала из шума. Слуховой анализатор, также как и зрительный, состоит из трех основных звеньев: звуковоспринимающего или рецептора (наружное, среднее и внутреннее ухо), проводящего пути (слуховой нерв) и центральной части анализатора, расположенной в височных долях коры головного мозга (см. рис. 6.1). 86 87 Рис Слуховой анализатор 87 88 |