第41卷2Q13年第11期基于人机工学的矿山机色谱分析与构成研究王犹建，张光江西理工大学江西赣州341000操作人员在生理和心理上产生的影响为研究依据，对矿机安全使用进行人机工学的系统研究。并通过对色彩基本属性的分析，改善操作人员的工作环境，提高生产效率，减少生产事故的发生，实现了矿山机械的色彩规划和人性化设计。

　　本栏目编辑陆秋云人机工学是近几十年来发展起来的一门新兴学科。它主要以人的生理、心理特征为依据，通过应用人体科学、环境科学及安全科学等多学科的有关理论，分析研究人、机器和环境之间的相互关系，从而提高操作人员的工作效率，改善员工的工作条件。笔者结合人机工学的基本理论，以色彩环境对矿山机械操作人员在生理和心理上产生的影响为研究依据，通过对色彩基本属性的分析，改善操作人员的工作环境。

　　通常矿山机械的工作环境恶劣、空气浑浊且操作人员劳动强度大，长时间的作业很容易使工作人员紧张并产生疲惫，进而影响到对矿山机械设备的安全操纵。随着社会的发展，矿山机械对人性化设计的要求究方向为机械设计及理论。日益提高，尤其是注重操作层面色彩环境对操作人员产生的影响。色彩规划不仅对产品的外观质量有直接影响，而且还会对操作者的生理和心理产生影响，所以应合理规范色彩构成，改善操作人员的工作环境，从而减少生产事故的发生，提高生产效率。

　　1人机工学背景下的色彩环境理论由于不同色彩会对人的心理活动产生不同的影响，因此，在人、机器及环境系统中，营造一个安全、和谐宜人的色彩环境尤为重要。为了更好地实现矿山机械色彩的人性化设计，笔者对色彩的基本理论进行阐述。

　　1.1色谱与色彩设计色谱是把复杂的色彩经过提取、分析、归纳和本栏目编辑陆秋云总结，提炼出能够对应总的色彩气氛和印象的单纯颜色，并将其按照一定的色度数序排列为颜色组。而色彩设计是通过对颜色的合理搭配，产生不同的视觉感受，进而影响人的美感认知、心理状态和工作效率。

　　通过色谱可以分析色相、明度及纯度在色调中的关系，了解形成色调的基本规律，为色彩的合理设计提供理论依据。

　　1.2色彩的自然属性色彩具有色相、明度和纯度3种自然属性，它们均由光的物理性质决定。波长和振幅的差异分别决定色相和明度的差别0.色相指色彩的相貌，色彩以红、橙、黄、绿、青、蓝、紫为基本色相，其基本光谱的波长如表1所列。

　　表1光谱颜色及波长范围颜色波长范围/nm主波长/nm频率/Hz紫蓝青绿黄橙红另外，人的视觉对不同波长变化的辨认能力不同。由可知，光波变化最敏感的波长区域为梢~590nm；光波变化最不敏感波长区域为655匪<波长<430nm，在此区域，肉眼几乎无法分辨颜色上的变明度指色彩的明暗程度，主要由光波的振幅决定。在可见光谱中，波长越长，眼睛的知觉度越高，色彩的明度也就越高。不同的色彩明度值如表2表2色彩明度颜色白色黄色黄橙色棕色黄绿色绿色红橙色明度颜色青绿色纯红色青色暗红色青紫色紫色黑色明度所列。

　　纯度指色彩的鲜浊程度，即为饱和度。色相不同，纯度也就不同；红色是纯度最高的色相，蓝绿是纯度最低的色相；人眼对色彩饱和度的变化分辨能力如所示。

　　波长/nm人眼能分辨的光谱色饱和度级数1.3色彩的感觉色彩的感觉是物理学与人的视觉经验及心理联想而形成的一种作用于心理的感觉。色彩一般具有冷暖、轻重及远近等感觉。

　　色的冷暖感它通常由色相决定。以孟赛尔色相环为例，其冷暖色的大致划分范围如所示。

　　黄、橙等暖色通常使人联想到阳光、火焰，进而产生暖的心理感觉；而蓝、青等冷色使人联想到水、冰，进而产生冷的心理感觉。

　　彩明度的变化，明重。通常深色给人觉。

　　近感它与色彩的色相、明度及纯专。从色相和明度来看，冷色感觉色彩的远：度这3个要素有关远，暖色感觉近；从纯度而言，暖色且纯度越高，感觉越近；冷色且纯度越高，感觉越远。

　　色彩的情绪感明亮而鲜艳的暖色给人以轻快、活泼的感觉；低明度的冷色给人稳重的感觉；深暗的冷色则给人忧郁、沉闷的感觉。另外，白色与纯色搭配给人明朗、活泼的感觉，而黑色给人忧郁的感觉。

　　色彩的注目感纯色、暖色的颜色注目程度高。另外，背景色和图形色的色差越大，注目感就越强；各种纯色在黑色与白色的背景上，其注目顺序如表3所列。

　　背景黑黄黄橙黄绿橙红绿红紫青绿青青紫紫白紫青紫青青绿绿红紫红橙黄绿黄橙黄2传统矿山机械的色彩设计在传统矿山机械产品设计过程中，人们往往只注重其功能的完善、强度及可靠性的提高等，而对其色彩设计则没有引起足够的重视。因此，传统的矿山机械色彩比较单调、陈旧，给人一种千篇一律的感觉。

　　这些单调的色彩易使操作人员产生烦躁不安的情绪，不仅影响工作效率，甚至还会导致操作失误，危及操作人员的生命安全。随着现代矿山机械对人性化设计要求的日益提高，传统单调的色彩已不再适合现代机械产品发展的要求。虽然近几十年来，我国矿山机械的色彩设计有了很大的发展，但与煤炭工业发达的西方国家相比，我国矿山机械的色彩设计仍然具有很大的差距，主要表现在以下几个方面。

　　色彩的多元化近几年，国内矿山机械产品开始注重色彩的选用，但与国外矿山机械产品相比仍旧显得单调，尤其，随着色彩多元化的发展，未来机械产品设计对多彩的要求越来越高。

　　色彩配色的和谐化国外的矿山机械的色彩配色比较和谐、统一，给人以舒服的感觉，相比之下，国内大部分的矿山机械的色彩配色还是缺乏和谐感。

　　色彩设计的人性化与国外矿山机械产品相比，我国机械产品在色彩人性化设计的研究、处理上仍然存在着相当大的差距，缺乏较科学的、系统的理3基于人机工学的色彩设计人、机器及环境之间相互影响，只有将其视为一个系统进行分析，才能更好地实现产品的人性化设第41卷2Q13年第11期m计。色彩设计直接影响使用者的心理和生理，因此，从人机工学的角度出发，充分考虑人、机器及环境之间的关系，运用色彩的生理学及心理学理论，创造出良好的色彩环境，将会在很大程度上提高操作者的工作效率，保障操作人员的身心健康。尤其是在矿山恶劣的环境下，色彩环境更易对操作者产生直接的影响。因此，人性化的色彩设计在矿山机械设计中起着重要的作用；笔者在对色彩属性认识的基础上，通过以下几个方面实现人机工学在矿山机械色彩设计中的应用。

　　3.1主体部分的色彩设计矿山机械根据其使用场合通常可分为地上和地下两种，因其使用环境不同，对色彩的要求也有所差异。地面上机械光照充足、工作环境好，不宜使用高明度和高纯度的色彩，以免引起炫目；但若周围是煤和岩石，又缺少悦目及令人愉快的色彩时，机械主体部分应该采用纯度较低，明度适中的蓝色、橘黄色及绿色等鲜亮的色彩；这些明亮的色彩能与环境相协调、映衬，给工作人员亲切、舒适、欢快的感觉；如空压机、提升机等常采用蓝色或绿色为主调，运输车辆常采用果绿色、驼黄色等色彩。另外，对于大型矿山机械，上部应采用明亮的浅色，而底部采用深色，给人一种稳重的感觉p.在地下工作的机械设备，因其环境恶劣、光线昏暗且空气浑浊，长时间的作业易使操作者感到烦躁和压抑，从而导致他们的视觉不灵敏、注意力不集中，并严重影响身心健康。因此，在地下工作的机械设备应该使用暖色。根据所示的冷暖色分类，对于地下使用的机械主体部分宜采用纯度、明度较高，且注目性较好的红黄等暖色。这样既可以提高工作环境的亮度，又可以使操作者感觉到温暖明亮，减少井下那种沉闷的压抑感，改善操作者的工作环境，保证安全生产。

　　3.2操纵装置的色彩设计机器的运行、停止等重要的动作均通过操作装置来完成。因此，操纵装置的色彩设计直接影响到操作者的心理状态、工作效率和安全生产。为了使操作人员在操作过程中减少失误，操纵装置的色彩大都采用警惕色，警惕色一般采用纯度高、明度大且对比强烈的鲜艳色彩。因为，纯度越高，注目程度越高；背景色和图形色的色彩差距越大，注目感就越强。

　　本栏目编辑陆秋云对于操作者经常接触，并直接影响工作效率和安全操作的部位，如手柄、手轮和旋钮等，为了避免操度均较低的中性色，这样不仅可以减少对操作者眼睛的刺激，而且能够确保良好的辨认度。而对于矿山机械中高速旋转的齿轮、皮带轮和吊车的起吊钩等危险栏部位，宜用红、橙及黄等警戒色，以提醒人们的特别目注意，保障操作人员的安全。为了使这些安全色更I编加醒目，有时还采用对比色作为反衬；一般红色、绿m色的对比色用白色，黄色的对比色用黑色；常见的各陆种纯色相在黑色与白色的背景上的注目性顺序如表3云所列。对于设备上运转的轮子，可在轮辐上刷上易使人警觉的红色；行车、吊钩或设备上的危险部位，可以涂上黄、黑相间的条纹，以引起警惕。

　　数、运转状态以及其他信息的装置。显示装置色彩的通人性化设计不仅有利于操作人员的视觉认读，还能减轻操作人员的视觉疲劳和紧张程度。

　　为了增强显示装置的可识度，显示装置要与所在机械部分色彩有一定的对比，以利于视觉认读。显示装置上的指示灯、旋钮及按键等元件，是操作者重点注意的部分，它们宜选用纯度与明度高并与底色反差较大的色彩，一般常采用人们熟知的红色和绿色作为灯光信号，但井下光线较为灰暗，信号灯不宜过亮，以免造成炫目，引起操作人员的视觉不适。在对数字式显示器进行色彩设计时，根据人的色彩视觉敏感特性，采用黄绿色或绿色等色彩显示信息，这样不仅能获得良好的色彩对比，而且能够缓解操作人员的视觉疲劳。对于针式仪表色彩设计时，仪表的面板宜采用无刺激、无反光的暗色调，指针、刻度线和字符的颜色应与刻度的颜色有鲜明的对比，并且与刻度标记的颜色尽可能协调，以增强识别的准确性，便于精确地判读数据。实践证明，墨绿色和淡黄色仪表面分别配上白色和黑色的刻度时，其操作人员误读率最小。另夕卜，为避免引起操作人员的视觉疲劳，面板的底色不宜大面积地使用纯色，一般选取明度、纯度较低的淡色系为主，如浅蓝色、浅灰色、浅黄色等。用淡色作为背景色，这样可以使整个界面柔和，减少对眼睛的刺激ra.随着现代矿山机械的不断发展，人机工学原理逐渐被运用到矿山机械产品的设计中，尤其是人性化的色彩设计越来越受到人们的重视，合理的色彩设计不仅能够弥补形态设计中的不足，而且能给人以舒适、愉快的感觉。目前，色彩设计在汽车、机床等行业中得到了成功的应用，取得了显著的经济效益和社会效益，因此，在矿山机械产品设计中引入人机工学设计理念，综合考虑人、机器及环境之间的关系，合理地运用色彩环境理论，设计出更加高效、宜人且安全可靠的产品，不仅可以改善矿山生产作业环境，调动操作人员的生产积极性，而且可以提升我国矿山机械产品的市场竞争力，加快矿山企业的发展，推动我国矿山技术不断进步。