秦鈺龍

摘要：隨著社會的發(fā)展，數字型儀表的測量方式逐漸普及。而目前國內轉轍機內液壓壓力的檢測工作基本是通過作業(yè)人員使用傳統(tǒng)的機械型壓力表測壓來進行。與數字型儀表相比，機械儀表易損壞、讀數不準確、且不具有數據存儲與讀取歷史數據功能，作業(yè)效率低，使用體驗較差，同時影響鐵路路況觀測的時效性。人機工程學是通過探究人、機、環(huán)境三者間的關系與作用，從而使人、機、環(huán)境系統(tǒng)得以優(yōu)化與完善。由于產品類型逐步的多樣化，人機工程學的應用也越來越多。本文從人機工程學角度出發(fā)，結合使用者的行為特性，從壓力表的功能分析與方案選擇入手，對其功能、結構、界面等進行人工程學設計與人性化探討。對檢測技術、作業(yè)人員的使用體驗加以改進，為其提供更加安全有效的工作方式，從而提高道岔檢測的時效性和檢測質量。

關鍵詞：人機工程學；轉轍機；數字壓力表

1 轉轍機液壓壓力檢測現狀

轉轍機是用以可靠地轉換道岔位置，改變道岔開通方向等重要的信號基礎設備。其中電動液壓轉轍機由電機提供動力，通過液壓壓力傳動。電液轉轍機內液壓正常與否不僅關系到轉轍機的正常運行，更重要的是關系到鐵路的行車安全。

轉轍機檢測人員的日常工作是排查檢測轉轍機切換道岔的液壓壓力是否正常，并且對工作異常的轉轍機的液壓壓力進行測量并記錄分析。目前，國內的作業(yè)人員主要使用傳統(tǒng)的機械型壓力表檢測轉液壓壓力。機械型壓力表雖然可以完成基本工作，但針對性不強，不能完全滿足其檢測工作的特殊性。具體表現為一個壓力表無法同時測量切換道岔時的兩路壓力，壓力過載壓力表容易被損壞，表盤精度不夠，不能長期監(jiān)測記錄壓力等。并且這類產品在設計時更注重可靠性而忽略了產品最終是為人所用這一因素，也導致使用體驗不佳。轉轍機壓力表應作為專門的檢測儀表為檢測人員而設計。

2人機工程學與數字型儀表設計

人機工程學是一門運用生理學、心理學和其他學科的有關知識，使機器與人相適應，創(chuàng)造舒適而安全的工作條件，從而提高工作效率的學科[1]。儀表設計與人機工程學密不可分，儀表是專門用來向人表達被測設備的參數、狀態(tài)及其他信息的檢測類產品。在人機系統(tǒng)中，按人接收信息的感覺通道不同，可分為視覺反饋、聽覺反饋和觸覺反饋，其中以視覺反饋最為重要。數字型儀表主要通過視覺反饋檢測信息，良好的人機化設計也決定作業(yè)人員的工作效率和質量。所以結合人機工程學來設計數字型儀表是十分必要的。

3 轉轍機數字壓力表設計中的人機工程

3.1轉轍機數字壓力表功能分析及方案選擇

轉轍機檢測人員是靠壓力表顯示的液壓壓力值判斷轉轍機是否在正常工作狀態(tài)。在遇到轉轍機工作異常時，需要記錄一個時間段內的壓力值進行數據分析。而鐵路道岔站點眾多，如遇到多個轉轍機需要檢測，就要用到大量的人力物力。轉轍機數字壓力表的設計方案首先要從系統(tǒng)化理念出發(fā)整理它的功能需求，運用功能論的設計方法對該表的功能進行抽象和分析，這樣可以找到實現系統(tǒng)功能的最好的途徑和方法，從而得出最優(yōu)的設計方案[2]。根據現狀和用戶使用需求分析，該數字壓力表應具有測量、顯示和記錄等功能。通過功能分析，設計方案應是以手持檢測壓力為主，并且可以置于轉轍機內長期監(jiān)測并記錄液壓壓力的一款數字壓力表。

3.2 轉轍機數字壓力表人機工程設計

由于轉轍機數字壓力表使用環(huán)境的特殊性，導致了該表在設計開發(fā)的過程中必須將產品的性能和可靠性放在第一位。在滿足了產品性能及可靠性的同時兼顧產品的人機工學。一般滿足了人機工程學的產品，才能發(fā)揮出產品本身的作用，而這往往是傳統(tǒng)功能設計過程中容易忽視的一點。轉轍機數字壓力表的使用對象為鐵路道岔檢測人員，應以手持檢測為主，在設計時需要充分考慮人機工程學。

1）手持部位的設計。手持部位的設計主要考慮手握時的舒適性；工作現場的油污是否影響使用；特殊天氣是否容易滑落等。通過資料了解成年人手部的基本尺寸范圍，保證設計的產品不超出人的生理尺寸。以某款轉轍機數字壓力表的設計為例，產品手握部分的設計符合手掌特征，手掌與產品貼合較好，可以提升手部的握感。并且對材料進行區(qū)分，在手握部分加入橡膠材料來增加摩擦力。產品按鍵設計分為開關機鍵、菜單鍵、確認鍵和方向鍵四個部分。結合人的生理尺寸設計按鍵部分，按鍵布置不能超出手指的操作范圍，同時需要結合產品實際使用時的操作情況。將開關機鍵和菜單鍵作為單獨按鍵，確認鍵和方向鍵作為組合按鍵進行設計。

2）液壓檢測口設計。傳統(tǒng)機械壓力表為單路測壓。轉轍機的液壓檢測工作有時需要檢測道岔切換的兩路液壓，使用一個機械壓力表檢測時需要多次拆裝液壓管，或同時連接兩個壓力表才能較快的完成工作。而某款轉轍機數字壓力表在設計時考慮到現場使用情況，設計兩路獨立測壓接口，可同時接入轉轍機的兩路液壓完成實時檢測，工作過程中不需要反復拆裝，能夠提高工作效率。

3）監(jiān)測模式設計。使用傳統(tǒng)機械壓力表只能實時讀取壓力，需要人工記錄壓力值，工作量大且不能長期監(jiān)測。人機工程學最大的特點是，研究人、機、環(huán)境三大要素的特征，從整體出發(fā)尋求最優(yōu)組合。某款轉轍機數字壓力表在功能設計時增加監(jiān)測模式，產品采用無源電流狀態(tài)傳感器監(jiān)視啟動轉轍機變換三相電機的電流大小，當產品處于監(jiān)測工作模式時，可監(jiān)控三相電機啟動，進而喚醒處于休眠模式的產品，解算單元將壓力值按時間打包存儲。開啟監(jiān)測模式后可將產品置于轉轍機內固定進行一個時間段的監(jiān)測，完成監(jiān)測記錄后，作業(yè)人員將數據從產品拷貝至電腦中處理分析即可?？山档腿肆Γ岣咦鳂I(yè)效率。

4）儀表主界面設計。儀表的形式因用途不同而異，機械型壓力表通過半圓形儀表刻度盤認讀，誤讀率偏高。而數字型儀表雖然在讀數效率和準確性上比指針活動式儀表高，但顯示變化趨勢不佳。轉轍機液壓壓力檢測需要準確記錄讀數，同時需要觀察壓力變化。數字壓力表的主界面設計將虛擬指針表盤和數字顯示相結合。儀表的色彩設計對認讀也有很大影響，主要包括刻度盤、刻度線及指針的顏色配置，是人機化設計的重要方面，色彩設計要綜合考慮色彩配置知識與環(huán)境因素的影響。在實際使用中，黑白的明度對比最高。考慮到夜晚的作業(yè)時間，在光線較差的條件下主界面的設計為白色表盤、黑色刻度線和數字及紅色指針，可加強認讀的效果[3]。

4結束語

轉轍機液壓檢測工作是一種戶外作業(yè)，嚴寒酷暑等環(huán)境因素都可能影響檢測人員的正常工作，長時間的作業(yè)也容易產生疲勞。從“以人為本”的角度出發(fā)，轉轍機數字壓力表的設計不僅需要結實可靠，還需要功能拓展、顯控合理，滿足檢測人員在作業(yè)過程中的良好體驗，提高作業(yè)效率，減輕工作疲勞感。人機工程學是一門多學科的交叉學科，研究的核心問題是不同的作業(yè)人、機及環(huán)境三者間的協(xié)調。所以該轉轍機數字壓力表的設計過程涉及多個學科領域，通過學科的系統(tǒng)化知識指導和改良設計，使其在作業(yè)效率、安全、舒適等幾方面提高，滿足多樣化需求。相比目前檢測人員使用的機械型壓力表，該數字壓力表可極大地改進鐵路道岔切換檢測技術，有利于鐵路路況觀測的自動化、確保道岔檢測時效性和檢測質量。

參考文獻

[1]曹琦.人機工程學[M].北京：科學技術出版社，1985：15-22.

[2]簡召全.工業(yè)設計方法學[M].北京：北京理工大學出版社.2000：51-67.

[3]朝春明.工業(yè)產品造型設計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2009：99-107.

[4]王秀玲.人機工程學的應用與發(fā)展.機械設計與制造，2007（1）：151-152.