随着游乐行业的蓬勃飞速发照,大型游乐设施设计和制造质量不断提高,其设计制造方式开始不断向大型化、高速化、复杂化的趋势发展。但是游乐设施作为一种载人娱乐的特种设备,其设计不能一味的追求新奇刺激,同时需要考虑由乘客和设备所构成的人-机系统能否协调配合。因此,从人机工程的角度出发,研究加速度对人体生理反应的影响以及指导设计更好体验的游乐设施对实现游乐行业乘客高质量体验具有重大意义。本文旨在通过研究游乐行业的人机工程学来协调游乐设施和乘客构成的人机关系,并基于加速度的生理反应规律研究为游乐设施的舒适、刺激和安全协调设计提供参考。首先通过生物动力学分析确定不同类型人体加速度的反应机理,同时根据反应机理对乘客的乘坐体验进行分级。然后以某乐园“极地快车”过山车为试验对象进行结构分析、运行加速度测试、乘客生理反应测试以及轨道改进设计。其主要研究内容如下:（1）加速度对人体生理反应影响的定性研究。以生物动力学中惯性力的角度解释了人体加速度本质含义,并得到了不同加速度下的人体反应机理。结合生理反应机理和各国游乐设施加速度标准进行以加速度为基准的乘客舒适性和刺激性体验分区。（2）过山车试验研究加速度与人体生理指标参数的关系。利用皮尔逊相关系数法（pearson）分析加速度和心率、呼吸率的显著相关性;采用单因素方差分析法判断不同乘坐阶段和不同乘客年龄对乘客的最大心率和呼吸率是否具有显著性影响;利用独立样本-T检验来得出了男性和女性在乘坐过山车过程中其心率和呼吸率变化具有显著性差异。然后基于相关因素方差分析得出的结果建立了乘客最大心率和最大呼吸率的多元线性回归方程,并从心率多元线性回归方程中得到了以乘客乘坐前心率为基准的可乘坐性预测指标和以乘客心率为基准的体验分级。(3基于乘客生理反应的过山车轨道改进设计。为解决乘客出现心率过大的情况,通过UG10.0简化建模和ADAMS2017运动学仿真进行了过山车立环轨道的改进设计。改进模型降低了过山加速度最高值,增加了低幅加速度的丰富度,从而提高了过山车安全性,增强了乘客体验的刺激性,实现了过山车乘坐安全性和刺激性的协调统一,同时也为以提高乘客高质量健康体验为目的的大型游乐设施改进设计提供了参考。