高校宿舍組合式床鋪的人機學分析

陳捷云

摘 要：組合式床鋪是大部分高校宿舍采用的模式，用以解決學生的休息和學習問題。它屬于一個人機系統，當中涉及的人機學知識是非常豐富的，將其進行人機學分析，有利于提高空間的利用率，改進現有的缺陷，增加睡眠舒適度，提高學習效率。

關鍵詞：高校宿舍；組合式床鋪；人機學；改進

1 人機工程學的概述

人機工程學是一門研究人——機——環境的綜合性邊緣學科，其基礎理論涉及多個學科，如技術工程學，人體解剖學，人體測量學等。利用人機工程學不僅可以改善人與機器的關系，讓機器更適應人的操作，從而提高人的舒適程度，而且還可以避免機器操作的不當或疲勞操作所造成的事故，提升機器的安全性能，保障人生安全。

2 一般高校宿舍組合式床鋪的人機系統分析

2.1 床的尺寸和安全性分析

床的長度是依據人的身高來定的，在Ⅱ型產品設計中只需要采用一個人體百分位作為尺寸的上限值和下限值，床的長度應采用大尺寸，根據圖1（b），人仰臥平躺時，最大長度接近1900mm，而現有的床長一般為1950mm，符合了人體的尺寸要求。至于床寬，如圖1（a）平躺時人單手能及的最大范圍大約在900mm，所以床寬應不少于這個尺寸。通過調查，現有的單人高架床寬一般為900mm，大于男生肩寬的九十九百分位數415mm，符合了大部分人的尺寸要求。

床的安全性分析主要是床高和護欄部分。床高一般是床板到地面的高度，標準尺寸為175cm，這個尺寸符合了女生身高九十九和男生身高九十的百分位數，但是對于大學生來說，這個高度應該取180cm，這樣才能保證百分之九十九的男生頭部不會碰到床底。此外，床的護欄部分位置一般定在肩部下一點的地方，其長度為頭全高和手臂的長度，根據表1的數據，百分數為九十九的男生頭全高和手臂長（上臂+前臂+手長）=249+819=1068mm。再加上修正量（主要是脖子部分）大約為140mm，所以護欄長度的長度一般為1068+140=1208mm。而護欄高度的尺寸就是胸厚，根據表2男生胸厚九十九的百分位數為261mm，加上被子厚度約為40mm，所以大部分護欄的高度在300mm左右。

2.2 書桌的設計

由于宿舍不僅是一個休息的地方，同時也具備了學習的功能，所以書桌是不可缺少的部分。合理的人機尺寸不僅讓學生坐起來比較舒適，而且還可以提高他們的學習效率。如圖2，這是人在控制臺上作業的可控制的各個區域。圖中的陰影部分是手眼協調區，它是最大作業區和視覺舒適區的交集部分，意思就是作業的最佳區域，活動比較多的區域。人的視覺舒適區半徑在53.5cm，所以桌面的寬度不應少于這個尺寸，現實測量的值桌寬為600mm，略大于535mm，符合了人機學上的要求，同時也不會太寬，造成視覺上的疲勞；桌面最大的作業區半徑可達597mm，所以桌子的長度至少為1194mm，而現實測得桌長為1300mm，大于人機的尺寸，多出的尺寸是用于放置書本或其他雜物，以不影響最大的作業區。至于書桌的高度，要與椅子的高度形成一個協調的整體。如圖3，人的坐姿尺寸，人在坐的狀態下，大腿與桌子間應有空隙，以方便小腿上下活動，桌子也需要有容腿的空間，根據表1，小腿加足高的第九十九位百分數為463mm，根據表2褲子的修正量為3mm，所以椅子高度大約為463+3=466mm，人的坐姿膝高第九十九位百分數為549mm，最加上坐姿功能修正量36mm（鞋高，表2），桌子的容腿空間應大于549+36=585mm，所以考慮到這些條件，現有大學生書桌高度范圍通常為760～800之間。

2.3 書架布局

現有的書架一般設在書桌的上方，并且固定在墻上，書架底部與桌面有一段距離，目的是能夠容納電腦的顯示器。根據上文提到的國家儲物要求，在設固定書架時，其凈深不應小于0.25m，每格凈高不應低于0.30m。而現實測量的書架深度為260mm，每格的高度為300mm，符合這個標準，這個標準其實是根據國際標準紙張（A4 210×297mm）尺寸而定的，一般能容納大部分的課本。書架的布局一般為井字形，橫豎共四格，也能滿足大部分學生的收納要求。

2.4 衣櫥設計

宿舍的衣櫥一般放置在床底下，高度剛及床底，約175cm。衣櫥的設計一般為上下兩個隔層，上層有掛衣服的橫桿，所以上層相對寬點，寬度約為110cm，下層則相對較窄，大概為65cm。衣櫥的門大部分是單門的設計，有的是一體式的，有的是分為上下兩個門。衣櫥的深度多為600mm，大于國家規定的最低標準500mm。根據表1，這個深度有95%以上的同學能觸及，是一個比較人機的尺寸。

2.5 取光問題

大部分高校宿舍較長使用的是長光管，因為這種光管發光時間長，光度較高，而且價格便宜。但由于亮度較光，地方所限，所以一般設置在房間頂部，光源可分散到各個角落。其實，這里存在一個問題，宿舍的書桌擺放一般是背對光源的，這造成了光源的浪費。關于這個問題，下文也將作出探討。

3 組合式床鋪的人機環境改進方案

3.1 床尺寸的改進

從上文可以了解到，床的尺寸為1950（長）×900（寬）×1800（高）mm，這個尺寸也滿足了大部分人的需求，但是隨著生活水平的提高，人的營養充沛，身高和體態普遍有所提升，對于部分學生，床的活動空間顯得相對較少。針對這個問題，床的尺寸應適當作出變化。

（1）床長。床鋪的長度屬于一般用途設計，根據表1，男子身高的第九十九位百分數為1814mm，取1814mm為基本參數Sa，棉被長度（功能修正量Δf）取80mm，人頭頂無壓迫感最小高度（心理修正量Δp）為100mm，則：

最大功能尺寸=人體尺寸百分位+功能修正量+心理修正量=Sa+Δf+Δp=1814+80+100=1994mm，所以床長設計的最佳長度為2000mm。

（2）床寬。床的寬度要依照人體的體寬尺寸設計。床鋪的寬度也屬于一般用途設計，根據表1，男子肩寬的第九十九位百分數為415mm，取415mm為基本參數Sa，棉被寬度（功能修正量Δf）取200mm，考慮到人在睡眠中會左右翻動，因此取左右空間余量（心理修正量Δp）為400mm，則床鋪最小寬度和最佳寬度分別為：

最大功能尺寸=人體尺寸百分位+功能修正量+心理修正量=Sa+Δf+Δp=415+200+400=1015mm，床寬設計的最佳寬度為1000mm。

3.2 書桌的改良

書桌的最主要功能是學習，另外還有放置電腦的功能，所以書桌的設計分為幾個區域，包括作業區，鍵盤區，主機機箱區和收納區。每個區域的分布和大小都要依據人的自身條件和使用習慣，目的是合理利用空間和增加人的舒適度。其外，現有的書桌與人作業時所形成的角度為90°，這導致了一個問題——背光。如果將書桌設計成帶有弧度的，人與書桌形成一定的角度，而這個角度恰好擁有最佳的光源，那么人就可以有充足的光線看書寫字。書桌的整體效果如圖4所示：

3.3 取光的角度

實驗證明，人在光線充足的環境下，工作效率比較高。所以如何獲得最好的光線顯得非常重要。首先，我們應該最大限度利用自然光，因為在自然的光線下看書寫字，眼睛是最舒服的，所以人在作業時應盡量靠近窗邊。其次，在晚上，由于使用的是人工光源，并且集中在頂部，所以人很多時候是處于一種背光狀態，但如果我們慢慢向光源轉移，身體稍作傾斜，那么獲得的光線相對較多，也就是說只要我們將書桌設計為帶有一定角度的方位（圖5所示），在這個方位可以最大限度地獲取光源，然后又不破壞原來整體效果。如果覺得光線還不夠，最有效的方法就是添加一盞小臺燈。

結束語

人機系統中，人、機、環境三個要素之間相互作用、相互依存的關系決定著系統總體的性能。將人機學運用在宿舍的組合式床鋪中，使人和機有機結合，最大限度地為人提供舒適性和安全性，達到保障人的健康、舒適、愉快地活動，同時提高了工作的效率。

參考文獻

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