某高校D區學生公寓組合床人機分析與改進

湖南工學院安全與環境工程系 牛美玲 梁華召

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某高校D區學生公寓組合床人機分析與改進

湖南工學院安全與環境工程系 牛美玲 梁華召

本文以某高校D區現有學生組合床為研究對象，采用觀察法、實地測量法對其進行現場調查。調查發現，現有組合床的床鋪、桌面作業域、光環境、容膝空間、衣柜和爬梯等方面存在不足之處。本文通過人機工程學的方法對其進行分析和改進，以達到人機系統協調，更好地實現人機之間的合理功能分配，保障學生的安全健康。

學生組合床 分析與改進 人機系統

一、前言

當前，很多大中專院校實現了現代化學生公寓，給學生創造了優越的學習生活條件，這是經濟發展、科技進步的表現，使人感到欣慰。但是現代化學生公寓的某些方面尺寸設計不合理，人機不協調，給學生帶來不便。大學生的床鋪大多數是上床和下桌的結構。這樣的結構較于以前的上下鋪好很多。宿舍是學生的第二個家，組合床是家里最重要的家具。組合床的設計不合理，給學生造成很多不便。學校現有的學生組合床包括床鋪、桌子、椅子、書柜、衣柜等部分，這些部分的不足之處需要改進。

二、學生組合床人機工程學分析

1.上部床鋪的大小

床的長度設計屬于Ⅱ型產品。因為在Ⅱ型產品設計中只需要采用一個人體百分位作為上限值和下限值的依據，所以要依據人體尺寸設計。以下是組合床數據：①桌規格：長700mm×寬800mm×高420mm；②衣柜規格：長538mm×寬215mm×高1685mm；③床架規格：長1975mm×寬795mm× 高1785mm（外徑）。公式1：最小功能尺寸（Smin）=人體百分位數（Sa）+功能修正量（△f）；公式2：最佳功能尺寸=人體百分位數+功能修正量+心理修正量

人體部分測量數據

根據公式1，查表中人體部分測量數據，選擇男子身高的第九十九百分位數是1800mm，加上睡覺功能修正量100mm，得到最小功能尺寸1900mm。測床的寬度和床的長度選用男子肩寬第九十五百分位數為基本參數Sa，得Sa=403mm，功能修正量取125mm，最小功能尺寸為528mm。床鋪基本滿足安全人機設計要求，但是由于床鋪存在細節上的不足，不能滿足人的需求，考慮到心理修正量的情況，學校需要做出一些細節上的改進。

2.下部桌面作業區域及光環境

（1）桌面作業區域。坐膝高的第九十九百分位為549mm，根據公式1算出書桌的最小功能尺寸為582mm。學校現有書桌設計為865mm。根據安全人機工程學坐姿的第九十九百分位數，滿足99%的人使用要預留一點心理修正量，所以書桌的高度設計符合安全人機工程學的設計原則。

（2）光環境。由于燈源位于宿舍的中央正上方，人體和床鋪是遮光物，使學生的學習環境昏暗。學生長時間在這種環境下學習會導致近視眼，不利于健康。

（3）容膝空間。容膝空間屬于Ⅱ型產品尺寸設計，人體的尺寸百分位作為尺寸設計上限值或下限值的依據是最大、最小準則。

坐膝高的第九十九百分位為549mm，功能修正量為33mm，所以容膝空間高的最小尺寸為582mm。學生宿舍組合床現有的容膝空間留有功能修正量，是符合要求的。但是由于受書桌寬度和位置擺放不合理的影響，學生的腿伸不直，不利于腿部活動。容膝空間應為200mm以上，最好能達到150×150mm以上。

（4）衣柜。衣柜的規格為：長538mm×寬215mm×高1685mm。根據公式1取女性身高的第九十五百分位1665mm加上功能修正量13mm，最小功能尺寸為1678。由此數據看來，衣柜的設計基本符合安全人機設計要求。但是物質是需要滿足人類需求的，只有滿足人類需求的物品才會有人買。由于很多學生的衣物很多，衣柜空間不夠，學校需要改進衣柜。

三、學生組合床的改進

針對學生組合床安全人機方面的問題，筆者結合學生需求以及長期的使用經驗，認為學生組合床應從以下方面改進：上部床鋪的改進，下部桌面作業域及光環境的改進，容腿空間的改進，衣柜和爬梯的改進。

1.上部床鋪

床鋪的長度屬于一般用途設計。根據人體數據運用準則，選用男子身高第九十五百分位Sa為基本參數，根據公式2取Sa=1775mm，棉被厚度（功能修正量）取125mm，人的頭頂無壓迫感最小高度（心理修正量）為 100mm，得出床的最佳長度為 2000mm。實際中，床的長度為2000mm符合安全人機工程要求。

床的寬度要依照人體的體寬尺寸設計。床鋪的寬度屬于一般用途設計。根據人體數據運用準則，應選用男子最大肩寬第九十五百分位數Sa為基本參數，取 Sa=469mm，棉被厚度（功能修正量）取125mm，考慮到人在睡眠中會左右翻動，因此取左右空間量（心理修正量）為300mm，得出床鋪最小寬度和最佳寬度分別為594mm和894mm。實際中，學生的床的寬度為820mm，在最小寬度和最佳寬度之間，符合安全人機工程要求。由于人體尺寸數據近似服從正態分布規律，人體尺寸之間一般具有線性相關性，人體各尺寸大小及各尺寸間的比例關系與不同國家、種族、時代的人群相關，人體尺寸受多方面因素影響。

2 .下部桌面作業域及光環境

（1）下部桌面作業域。在原有基礎上改進桌面，運用的人體參數包括胸廓前徑、手長、肩峰高、上肢展開長、坐高、椅高。改進書桌長寬需要選用適合大多數人的數據，可以選用第九十九百分位的數值。坐姿工作面的高度主要由人體參數和作業性質等因素決定。從人體參數看，一般用坐面高度加三分之一坐姿高或坐姿肘高減25mm來確定工作面高度。從作業性質看，作業需要的力越大，工作面高度越高。由于學生的人體參數不一樣，對工作臺的高度設計需要取第九十五百分位數值設計，這樣身材矮小的人可以用，身材高大的人也同樣適用。

（2）光環境。桌面的放置垂直于床長方向，采光良好。或者在桌面的書架處安置一個20W的日光燈。改進后的書桌更加有效地體現人與機的結合。設計坐姿用工作臺時，設計者必須根據腳可達到的區域，在工作臺下部布置容膝空間，保證作業者在作業過程中腿腳有方便的姿勢。

（3）衣柜。現在的衣柜在爬梯的邊上。學生上床的過程中衣柜可能阻礙學生爬梯。設計者可以將衣柜的位置換到床頭位置，這樣不僅可消除阻礙，還可使桌面光線更加明亮。原有的衣柜內部空間有些窄，設計者可以適當加大衣柜內部空間，在衣柜內部安置部分隔板，方便分類放置衣物。

四、結束語

本文以某高校D區學生公寓為例，運用觀察法、實地測量分析法分析D區現有組合床的不足。以機械安全設計、人機系統功能分配、人機界面的安全設計、作業環境的設計為原理，設計者可以改進D區現有組合床的床鋪、桌面作業域及光環境、容膝空間、衣柜和爬梯，從學生的安全舒適出發，引入人性化改進方案。

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牛美玲（1981—），女，實驗師，碩士，研究方向：安全人機工程

ISSN2095-6711/Z01-2016-07-0235