人机交互型VDT持续作业自适应工间休息制度

为提高人机交互型视觉显示终端(VDT)持续作业的绩效和可靠性,利用试验方法,研究工间休息制度。通过作业特征分析,设计作业疲劳评价指标体系和心算试验;应用模糊统计方法,结合最小模糊熵原理,确定并优化疲劳模糊子集在时间论域上的隶属函数;构建模糊综合评价模型评估绩效时间拐点的作业疲劳值,结合任务难度相对系数确定绩效时间拐点的作业总负荷值;最后通过对比试验检验方法的有效性。结果表明:用模糊综合评价模型能有效测评作业疲劳,作业者仅需主观评价任务难度相对系数就能自主决策是否进入工间休息,方法操作简单,对作业干扰小。     

基于疲劳模式识别的VDT作业工间休息机制*

为保障作业人员身心健康和作业效率,运用E-Prime软件模拟认知性VDT持续作业,通过方差分析提出作业疲劳综合评价指标体系,并使用客观绩效指标和生理指标作为输入变量,主观疲劳综合指数作为输出变量,训练BP神经网络,对作业疲劳进行模式识别;提出认知性VDT持续作业工间休息机制。结果表明:通过正确反应时间、注视时间、瞳孔直径、眨眼频率4项指标,对VDT持续作业疲劳进行模式识别的结果可信度较高。因此,基于上述4项指标提出的工间休息机制客观有效。     

认知性VDT持续监控作业人因可靠性预测模型研究

为提高认知性视觉显示终端(VDT)持续监控作业系统的可靠性,需要有效预测和防范人因失误。基于N-back任务范式和持续操作测试(CPT)任务范式,设计并完成模拟认知性VDT持续监控作业的试验。根据试验数据分别对正确反应时、任务正确率等9个指标进行方差分析,构建三维度认知性VDT持续监控作业脑力负荷评估指标体系。训练BP神经网络,识别脑力负荷模式,建立认知性VDT持续监控作业人因可靠性评估模型。研究结果表明:通过正确反应时、心理努力、任务主观难度、注视时间、瞳孔直径、眨眼频率6个指标,对认知性VDT持续监控作业脑力负荷进行模式识别,其结果可信,且对实际作业干扰性小;用人因可靠性评估模型能有效预测人因失误。     

基于DEMATEL的人机交互型VDT持续作业人员行为形成关键因子分析

行为形成因子(PSF)作为情景环境的表征,影响人机交互型VDT持续作业的人因可靠性。首先通过专家评价法确定人机交互型VDT持续作业PSF体系;然后应用DEMATEL方法对21个PSF具体因子的相互关系进行分析和建模,最后通过灵敏度分析验证模型的有效性。结果表明:作业者态度、可用任务时间、作业规程、作业者精力、任务的新颖性、任务的复杂性、作业者性格、任务数量、任务之间相关性、管理制度、作业环境声音、作业环境照明是人机交互型VDT持续作业的关键PSF因子。管理者可针对这些关键因子制定管理措施,改善作业情景环境,提高人机交互型VDT持续作业的可靠性和绩效。     

合理构建视频显示终端(VDT)作业疲劳工间休息制度

为了减少VDT(视频显示终端)作业对操作者健康的负面影响,合理地安排工作和休息时间以及设计良好的工作环境有助于减轻、缓解或消除VDT作业的疲劳。通过多项VDT数据输入作业实验,依据作业者作业能力变动的规律性,对不同类型的VDT作业者可能需要设置不同的工间休息制度。经过对实验数据的分析,数据输入的工作主要是信息接受和信息输出,属于事务性脑力劳动。只要合理地安排工作和休息时间以及设计良好的工作环境,就可以减少VDT对眼睛、骨骼及肌肉的疾患发生。     

单人制机组运行自动化等级自适应调节方法

为满足单人制机组运行(SPO)驾驶舱自动化的需求,提出驾驶舱人机交互自适应架构。首先,基于生理指标及对飞机运行状态参数和环境参数的连续监测,建立认知状态评估模型、任务认知需求模型和认知预测模型;然后,通过仿真验证不同外部条件和自动化水平的飞行员生理指标和认知状态变化;最后,构建自动化水平自适应调节功能模型,灵活调整自动化水平,动态分配飞行员和自动化的工作负荷。结果表明:基于专家系统的人机交互自适应框架可评估飞行员认知状态,实时转换自动化等级,合理分配驾驶舱工作负荷,将飞行员的负荷指数稳定在0.4左右;还能使疲劳累积速度放缓,从而保持飞行员的最佳认知状态。     

基于模糊评价的VDT系统搜索策略绩效形成机理研究

为优化视觉显示终端（VDT）结构性搜索界面的布局,提高作业绩效和安全,设计了VDT系统搜索实验,构建了搜索目标位置在4个主观偏好指标下的Pythagorean模糊集决策矩阵,运用交互式多准则决策（TODIM）法计算各目标位置偏好的总体优势度并排序;同时对VDT系统搜索实验中各目标位置的绩效进行方差分析并排序,分析系统搜索策略下作业者对目标位置的主观偏好与绩效之间的关系。研究结果表明:基于系统搜索策略的VDT作业绩效在不同目标位置差异显著;导致绩效差异的根本原因是作业者对搜索目标位置的主观偏好度,而不是搜索目标的位置属性;除中心区域外,偏好度高的区域搜索绩效要优于偏好度低的区域。     

计算机模拟警戒作业疲劳与绩效测量实验设计*

为探索警戒作业工间休息机制,设计计算机模拟监控警戒作业实验研究疲劳与绩效之间的关系。通过对9个时间单元绩效数据的两两比较,发现原有实验方案存在不合理性。分析心理厌倦和暂时性注意缺失对作业绩效的干扰,找出问题根源。通过调整任务界面和参数、增加声音警示音、设置时间进度条、加强实验前自我检查和培训环节对实验方案进行改进,并检验改进效果。结果表明:改进后实验方案产生的数据能客观描述监控警戒作业疲劳与绩效之间的关系,实验结论可为设计警戒作业工间休息制度提供理论依据。     

气质与VDT持续搜索策略及人因可靠性的关系

为提高视觉搜索作业的人因可靠性,运用试验方法研究了气质与VDT视觉搜索策略及绩效的关系.首先定义视觉搜索策略随机指数(RI)和视觉搜索人因可靠性评价指标,然后运用E-Prime软件设计试验,记录被试的气质类型测评结果、视觉搜索反应时(RT)、正确率(AR)及注视点(FP),最后对试验数据进行统计分析.结果表明:1)气质类型与视觉搜索注视点轨迹的分布特征存在显著相关性,同种气质类型的VDT搜索作业者的RI指数无显著差异,均有与其气质类型相匹配的搜索策略;2)不同气质类型的作业者在VDT视觉搜索过程中RI指数存在显著差异,抑郁质随机性最高,黏液质随机性最低;3)在30 min的视觉搜索过程中,所有气质类型作业者的RT绩效稳定,胆汁质和抑郁质作业者搜索策略保持不变但AR绩效在20 min后呈现下降趋势,多血质和黏液质作业者在20 min以后会调整搜索策略且AR绩效稳定.     

高温高湿环境下人员劳动负荷与疲劳水平试验研究

为了找出高温高湿作业环境下人员劳动强度对生理、心理指标的影响规律,在实验室建立了高温高湿环境模拟体系.试验人员选择年龄相近、身体状况相仿的50名在校大学生,设定了微风(风速小于1.5 m/s)及湿球黑球温度(WBGT)为26℃、33℃、35℃、38℃以上4种环境条件,试验人员按事先规定的运动方式从事极重体力劳动和重体力劳动负荷训练,实时监测人员心率和评价主观疲劳程度,计算人员心血管负荷(CVL)和主观疲劳程度,对数据进行相关性分析,并绘制不同劳动负荷、不同环境温度下的柱状趋势图.结果表明,在同等劳动负荷下,人员心血管负荷和主观疲劳程度与环境温度(WBGT)存在正相关性.根据人员心血管负荷预警级别,提出当作业环境温度(WBGT)达到35℃及以上时,应立即停止人员重体力和极重体力劳动负荷作业.根据试验结果,结合现场实际,提出从事高温高湿作业的人员,应合理安排劳动和作息,加强水盐及营养的补充,加强个体健康监护.     

不同休息方式对缓解监控作业疲劳的作用研究

为探讨消极休息与积极休息对缓解监控作业疲劳的作用,在分析监控作业特点基础上,利用计算机语言编程模拟监控作业,设计两个主实验分别从主观评价及生理心理指标测量等方面对被试者在采用不同方式休息前后的疲劳指标进行测量,并对数据进行差异性分析。实验数据分析结果表明:日常工作和生活中大家较多采用的消极休息方式能够在有限时间内较好缓解监控作业疲劳,以小强度运动为主的积极休息方式也能够较好地起到缓解监控作业疲劳的效果。但经过同样时间、同样强度的监控作业后,在相同短的休息时间内,采用积极休息方式比采用消极休息方式对于缓解监控作业疲劳更有效。     

视屏显示终端作业的健康问题及其对策

视屏显示终端作业不仅提高了人—机—环境系统的信息传递效率。减轻了操作者的劳动负荷,也带来了若干有损健康的问题,如眼睛疲劳,职业性肌肉骨骼慢性疾患,职业性应激。对此进行讨论。提出对策,并就开展我国VDT作业健康研究阐述了看法。     

基于多生理信号的飞行警戒疲劳检测

为预防事故发生,保障飞行安全,提出一种基于多生理信号和支持向量机(SVM)的飞行警戒疲劳检测方法,识别飞行员飞行警戒中的疲劳状态。首先,研究疲劳评价与检测方法,并基于自主开发的飞行警戒测试系统与多导生物反馈仪和眼动仪搭建试验平台;然后,采集飞行警戒作业中的心电、眼动、呼吸等多生理信号和主观疲劳自评值;再次,通过配对样本的非参数检验,提取敏感生理指标,并以此作为特征向量,通过机器学习训练,构建基于多生理信号和SVM的疲劳检测模型;最后,依据受试者工作特征(ROC)曲线和模型准确率,对比分析各疲劳检测模型的效果。结果表明：在飞行警戒疲劳状态下,作业者的多项生理指标均有显著变化;心电、眼动和呼吸等多生理信号融合较单一信号的疲劳检测效果好,其ROC曲线下面积为0.802。基于高斯径向基核函数(RBF)构建的疲劳检测模型训练及预测准确率可达93%和87.50%。基于多生理信号和SVM方法可以实现对飞行警戒疲劳状态的检测。     

基于生理指标的建筑工人攀登作业疲劳实验研究

为研究攀登作业建筑工人生理疲劳状态的评测指标,提出1种基于生理指标的建筑工人攀登作业疲劳测度实验方法。首先,设计实验测量建筑工人的心率、皮肤温度、舒张压、收缩压4项生理指标,结合Brog’s RPE主观疲劳程度量表研究建筑工人生理疲劳的变化;其次,提取上述4项指标的平均值和标准差作为生理指标特征值,利用静息状态下生理指标特征值和疲劳状态下生理指标特征值进行方差分析、球形检验、T检验筛选出与疲劳相关的特征值;最后,利用支持向量机构建疲劳检测模型。研究结果表明：上述8项生理指标特征值与攀登作业工人疲劳具有显著相关性,疲劳检测模型的准确率为96.875%,研究结果可对攀登作业人员疲劳评估和疲劳预警具有实践性意义。     

驾驶疲劳恢复时间的心电信号分析

适当的休息能有效缓解驾驶疲劳,提高行车安全。为探究科学的驾驶休息时间,开展试验,用MP150多通道生理信号采集仪,采集20名驾驶人4 h模拟驾驶作业后休息时的心电(ECG)信号,分析ECG信号的变化规律。结果表明:在驾驶疲劳恢复期,ECG指标心率(HR)、间期标准差(SDNN)、低高频比值(LF/HF)、样本熵(SampEn)与恢复时间高度线性相关,且性别差异对疲劳恢复期ECG指标有显著影响;驾驶人的心理疲劳恢复时间早于生理疲劳恢复时间;驾驶人主观恢复时间相对于客观疲劳恢复时间有提前现象;建议连续驾驶4 h后男性驾驶人休息时间不少于24 min,女性驾驶人休息时间不少于27 min。     

脑力疲劳对视觉选择性注意影响的研究

为探究人的脑力疲劳对其视觉选择性注意的影响,开展监控作业系统人机工效设计试验。以32名男性为被试,采用140 min记忆刷新试验任务(2-back任务)模拟监控作业诱发脑力疲劳,然后采用2×3因素设计的中心线索提示范式模拟自动告警测量选择性注意能力,通过分析行为学及脑电(EEG)数据,研究脑力疲劳对视觉选择性注意的影响。结果表明:140 min 2-back任务诱发了脑力疲劳,脑力疲劳状态下,中心线索提示范式中的无效线索和目标刺激的疲劳效应最强,有效线索和干扰刺激的疲劳效应最弱,被试的选择性注意任务绩效下降、P300潜伏期显著延长、幅值显著减小,脑力疲劳对视觉选择性注意能力有负性影响。     

噪声对建筑施工人员作业疲劳影响实验研究

为了研究噪声对建筑施工人员作业疲劳的影响,设计噪声作业生理实验。先通过建筑施工作业疲劳分析确定疲劳测量生理指标,再通过施工作业现场噪声测量确定实验中作业环境噪声等级分类。根据实验中被试者心率指标变化率及作业疲劳自我评价量表对噪声作业疲劳程度影响进行分析,结果表明,施工人员作业疲劳受噪声影响;持续作业15min后噪声对施工人员作业疲劳程度影响显著;作业疲劳程度与作业环境中噪声值成正相关关系;施工人员作业后疲劳恢复程度不受作业环境噪声值大小影响。     

真实条件下长时间作业的驾驶安全性影响研究

为研究长时间单调驾驶对驾驶员疲劳、嗜睡、反应时间和驾驶速度的确切影响,以合作企业3系重卡为操作对象进行了一组真实驾驶条件试验。在自愿的基础上随机地从合作企业物流公司选择12名经验丰富的驾驶员作为试验的驾驶员样本。试验采用主观评分方法记录试验者的嗜睡和疲劳状况,所有数据分析基于统计学软件PASW Statistic 18.0。试验结果表明长时间单调驾驶会导致驾驶员疲劳和嗜睡,而疲劳和嗜睡在一定的程度上会导致驾驶速度的加快,却没有导致驾驶员反应时间的显著变化。在持续驾驶3 h之后驾驶员的疲劳和驾驶绩效发生了明显劣化,故从安全的角度考虑应以2~3 h为界合理安排司机的作业负荷和绩效考评。     

拉力作业上肢肌肉疲劳评价模型研究

为避免作业人员肌肉疲劳累积,预防工作相关肌肉骨骼系统疾患(WMSDs),提出一种基于肌力降幅(FD)-主观疲劳评分(RPE)的肌肉疲劳评价模型。首先设计并开展模拟拉车作业试验,招募10名大学男生参与测试,测量不同时刻右手最大剩余肌力,并记录基于Borg CR-10量表的RPE值;然后归一化处理各时刻FD,建立不同姿势、不同负荷下的3个拉力作业上肢肌肉疲劳评价模型,并结合试验条件分析不同模型之间的差异。研究表明:RPE与FD间有线性关系,RPE-FD关系可能具有姿势属性;所建模型合理,可用于评价拉力作业人员工作过程肌肉疲劳,并可为施力作业过程肌肉疲劳监测与作业任务分析提供依据和手段。     

视觉疲劳对事件相关电位中关联性负变的影响

为研究视觉疲劳对车辆驾驶人注意保持能力的影响,用自编主观疲劳调查表和关联性负变(CNV)经典试验范式,对被试在观看高速公路视频前和观看视频30 min后进行重复测试,考察被试观看高速公路视频前后的行为差异和CNV中早期成分(iCNV)和晚期成分(tCNV)的平均波幅差异。结果发现:被试观看高速公路视频后,主观疲劳调查表调查显示被试出现视觉疲劳状态;在CNV试验结果中,反应时延长,产生视觉疲劳;CNV以中央顶区为主,视觉疲劳后iCNV和tCNV成分波幅降低。这些结果表明,执行认知加工任务时,视觉疲劳会导致被试注意朝向能力下降、期待行为减弱,最终出现反应迟缓;CNV成分主要产生于额叶,幅值降低可能与额叶执行功能受损有关,iCNV和tCNV成分可以作为视觉疲劳的检测指标。