基于人機工程學的火災應急產品改良設計

賀孝梅　王恒志　楊茂盛

摘 要：從人機工程角度出發研究火災應急產品。結合人機工程學的研究方法對火災應急產品進行改良設計研究。改變產品的使用體驗以及使用方式。

關鍵詞：人機工程學；火災產品；改良

隨著城市化進程的加快，形形色色材料的產品被放置在家中供使用、評價或是欣賞，但是現在人們的防火意識并沒有隨著城市化的推進而達到很高的水平。在我們的生活中不合理的生活習慣、行為等有可能導致火災的爆發，我國的火災形勢呈現嚴重化的趨勢。

1 火災自救產品現狀分析

目前，國內外對家庭火災應急自救產品的重視程度越來越高，但與國外相比，目前國內社會上的家庭應急自救產品還是較少。國外由于對火災預防和治理的意識很強，在相關產品的設計要求中更加的規范，產品設計也更加的人性化。很多發達國家的居民家庭都配備了相應的火災逃生產品，例如新型火災安全逃生系統、塑料消防救生袋等。

在造型上，國內產品主要集中在工程應用的層面上，產品大多缺乏易用性。造型的種類上過于單一，重視功能性的需要而忽略了人機工程學方面用戶的需要。

目前針對家庭中整合的火災應急自救產品在市場中很是少見。此類更具易用性和實用性，關注人機工程的系列產品設計更具市場前景。

2 火災自救產品的人機工程學分析

2.1環境分析

家庭住宅樓環境主要分為室內與室外環境。住宅室內環境結構復雜，裝飾材料使用多，火勢較大時，居家環境的大量裝飾品、家具、電器等，受熱燃燒，一些物品還會發生爆炸，人在逃生時，容易受到地面物品及落物的阻礙。對于有隔墻的較大空間的室內住宅環境，可以設置醒目一些的指示符號，標志出自救逃生設備的存放處，在緊急情況下，快速指引人們明確方向，找到并使用自救逃生設備。居民住宅樓道間不同于商業樓，經常堆放大量物品，火災發生時不僅是易燃品，還惡化火勢并阻礙逃生。室外環境主要就是整座住宅建筑體的外環境，例如住戶窗外防護欄、周圍的電線分布、小區設施、綠化植物等，以及火勢產生的危害物滲漏到樓體外也會對逃生人員產生影響。設計上也要考慮這種火災的外環境，例如利用逃生繩、逃生梯等從窗口在樓體外表進行向下逃生的過程中，要注意外環境的樹木、公共設施等，避免下落過程中發生刮碰。人體下落逃生過程中，從不同樓層窗戶躥出的火焰，玻璃爆炸碎片都會對身體造成傷害，所以從樓體外進行逃生時，也要做一定的身體防護，保護身體要害部位。

2.2人機工程學尺寸分析

在火場中人員逃生的過程中，人體的人機工程學分析主要集中在體力分配和產品的使用上，涉及到得人機知識有：方向敏感度、溫度覺、肢體的出力范圍和人體的身高等。在這里我們主要探討肢體的出力范圍和人體的身高。

肢體的出力范圍在某種程度上決定了產品的尺寸和最佳的使用方式，如圖一。肌體的力量來自于肌肉的收縮，我們在設計產品的過程中考慮到力量的需求，我們應該把人在產品中受力的過程放置在較大的范圍空間之中，這樣用戶使用產品更加省力以及達到我們逃生的目的。圖1中左邊是立姿彎臂的力量分布，我們可以參考這個人機模型設計緩降器和滅火器產品。圖一右邊是立姿狀態手臂受拉力狀態圖，將用戶自救過程中人拉力控制在較大的范圍內，此圖可以為我們的緩降器以及升降設備、救助設備等提供人機模型。

3 火災自救產品改良設計

3.1 火災滅火器的改良設計

在緊急情況下，對產品不熟悉的人員很大程度上會忽視傳統滅火器的安全銷設計，這個設計出于保護滅火器在正常情況下的誤操作，同時也延長了人員滅火的準備時間，在一定程度上加重了火勢。傳統滅火器的設計適合近距離的滅火和消防，在火勢阻擋逃生路線的情況下，近距離的滅火會嚴重影響人員的生命健康安全。我們將滅火器分為兩部分，一部分是近距離的滅火，另一部分是遠距離的滅火，我們的改良設計如圖2。

旋鈕式安全閥取代傳統拔銷式安全銷，將擠壓式的開關換成拇指式開關設計。旋鈕式的開關輔助OFF和ON的字符提醒。在旋轉方向上的提示設計采用熒光設計，在煙塵中我們可以清楚地看到。噴嘴是可收縮的設計，幫助火災中人員加長噴射的距離。我們將儲藏滅火劑的罐隱藏于滅火器的內部，在內部進行溶液的混合或是收儲。

拋擲式的滅火器采用惰性壓縮氣體與滅火劑混合儲存，外體采用易碎材料，保證在遠距離拋碰后可以崩裂，惰性氣體受高溫升華將滅火劑以較高的速度分散，同時驅離周圍的氧氣，達到滅火目的。

3.2 火災緩降器的設計

在高層建筑中，受災人員在低樓層火災情況下不是都能夠有效地脫離受災區，我們的產品設計旨在幫助人員在建筑物內部無法通過的情況下可以很快地通過室外建筑面脫離火災區（如圖3）。

產品在未使用中是可收疊設計，方便收納。此時產品可以做成沖擊錘，破碎玻璃等障礙。收納式的把手放下，將頭部安全扣扣于鋼筋等材料上。考慮到安全繩的受力和高溫火焰，將安全繩分為鋼絲內芯和外尼龍包裹兩部分，既可以達到堅固的要求又可以防滑，減輕人員的壓力。腰帶設計充分考慮人體脊柱的受力，幫助用戶更好地分配力量。

4 結語

火災自救產品改良設計方案是充分應用了人機工程學設計的產物，無論是前期研究產品的資料和調研，產品的人機分析及其產品的改良方案，可以幫助我們獲得意想不到的驚喜。

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本文系國家級大學生創新創業訓練計劃項目（201410290053）