無動力類兒童戶外游樂設施的安全性設計分析與應用研究

【摘要】：兒童游樂設施是兒童進行游戲的重要載體，起著輔助兒童生理和心理發育的重要作用，在為兒童定位的游樂設施設計中， 游戲過程中的行為安全是設計過程中要考慮的首要因素，也是兒童游樂設施設計的核心因素之一。本文從兒童游戲行為特點分析及無動力游樂設施產品的特點出發，分析游樂設施的安全性設計，探索游樂設施的創新設計應用。

【關鍵詞】：兒童游樂設施、安全性設計、組合滑梯、設計應用。

一、引言

隨著經濟的發展，兒童教育水平的提升，對兒童游樂設施產品的要求也越來越高，對于兒童的成長來說，通過游戲進行認知是至關重要的，提供一些好的游戲和環境是最直接的方法，孩子們不僅可以鍛煉體能、開發運動技巧、增加平衡和協調感，而且在社會活動過程中還可以學會交往、激發潛能、提高認知能力和語言能力。在兒童成長過程中，常見的游樂設施在業內又統稱為組合滑梯，這是一種適用于3周歲至14周歲兒童娛樂用的以鍛煉身體能力為主的無動力類游樂設施，其主要功能總結下來就是一爬二坐三翻越。一爬指的是去到滑梯口的過程需要進行攀爬，設計中需要設置一定的障礙來達到鍛煉的目的，二坐是指帶有游戲獎勵性質的滑梯，屬于玩耍的誘因。三翻越，已經開始脫離低齡兒童，為了滿足10-14歲左右兒童而設計的攀爬支架與墻體。 因為組合滑梯組成部件較多，整體尺寸較大，涉及的安全性因素眾多，因此進行安全性設計分析顯得尤為重要。

二、無動力類游樂設施設計時需考慮的安全性因素

無動力類游樂設施兒童滑梯（以下簡稱兒童滑梯），根據GT/T 20306界定的定義是指由通道、站臺、滑道等功能部件及其支撐、保護、連接部件組成的具有滑行、攀爬或登高等游樂功能的供兒童娛樂用的滑梯。通過分析GB/T 27689—2011的技術要求和安全要求，需要在設計無動力類兒童游樂設施時考慮以下安全性因素。

（一）兒童滑梯的分類、型號和基本參數。

兒童滑梯的滑道在設計時，形狀可以分為平面開口型、管筒型和組合型，滑行的軌跡分為直線型、曲線型、螺旋型和組合型，滑道的表面形狀又分為平滑道、波浪式滑道和按用戶的特殊要求設計開發的其他類型的滑道表面。在設計時需注意的基本參數首先是滑梯的高度不應超過3000mm，滑道的寬度范圍跟高度有直接關系，當滑梯高度≤1200mm時，滑道寬度范圍應設計為300mm～700mm，當滑梯高度>1200mm～3000mm時，滑道寬度范圍應設計為400mm～700mm，這樣的設計主要是考慮滑梯隨著高度升高，提高兒童在玩耍時的安全性和舒適性。管筒型滑梯則需要注意在設計時將內孔直徑的范圍設置為φ650mm～φ800mm，管道型滑梯的封閉段內部高度不要小于750mm，而單滑道管道型滑梯的封閉段內部寬度范圍應為650mm～800mm，主要為了防止兒童在封閉管道內玩耍時可以順利通過，避免身體卡塞在管道中造成危險。其次在設計開口型滑道時，需注意滑道最小深度的數值，避免兒童在滑道中玩耍時造成側面跌落的危險。不同滑行軌跡的滑梯，滑道最小深度的數值隨滑梯高度的升高而增大（表1）。

（二）兒童滑梯安全性設計的技術要求。

基本要求是為了防止兒童的跌落或碰撞，兒童滑梯通常還應包括扶手、護欄、圍欄等安全保護部件，因為往往無動力類游樂設施產品中會涉及多個組件，兒童滑梯可與其他的配套設施如通道、站臺等組合使用，在安全性設計時，需要多方面的考慮。

1.在進行兒童滑梯設計選材時，因為產品的很多組件是使用者可以直接接觸的，所以其材質或表面涂層不應含有對健康有害的物質，產品組件的相關材料需符合GB8408的有關規定，可遷移元素的含量應符合GB6675的相關規定，主要是重金屬含量不應超標。

2.兒童滑梯設置有從地面進入站臺的通道，可以設計成各種梯子、階梯或斜坡，各組件之間的連接需要考慮承載因素，需要固定牢固，且應該設計有相應的橫檔或扶手，以滿足使用者在攀爬時握持和抓持的需要，提高安全性。梯子和階梯的額定載荷按照1.4kN/m乘以橫檔或臺階的長度計算，斜坡的額定載荷按照4kN/㎡乘以斜坡的面積計算。梯子的橫檔或臺階間距應該相等，坡度和結構應保持一致，與水平面夾角的誤差允許值為—3°～ +3°之間。臺階的高度推薦范圍為100mm～150mm，為了滿足站立時有足夠的空間，階梯設計的最小深度應不小于110mm，最小突出不小于140mm。當階梯的整體高度大于2000mm時，在該尺寸內應設置中間平臺，且平臺長度不小于1000mm，寬度不小于階梯寬度。經過中間平臺后，繼續設置階梯時應方向改變90°或至少向旁邊偏移一個階梯的寬度。斜坡在設計時需要考慮坡面做防滑處理，可以根據不同材質進行設計，如鋼板可以采用打孔或沖壓成凹凸點，塑膠可采用滾塑工藝設計成一些造型等方式。斜坡角度最大不應超過38°且傾角保持不變，寬度方向應保持水平，且誤差應在±3°范圍內。如果斜坡設計時的坡度大于38°，則只能看做是攀爬路徑，則需要參考梯子設置的相關參數，且注意設置扶手或護欄。

3.設備的使用安全區域。站臺的設置非常重要，他是兒童滑梯的中心組件，起到承載平臺和連接其他組件的重要作用。在進行站臺設計時，首先應注意最小寬度或最小邊長應不小于500mm，且應該做防滑和防積水的設計。站臺的額定載荷與斜坡一樣按照4kN/㎡乘以斜坡的面積來計算。其次，根據站臺高度需要設置合理的下落空間，避免小孩摔下平臺時，頭碰到其他部件引發危險。從平臺的垂直投影處向外水平測量，下落空間應在平臺以外至少延伸1500mm。為了防止出現使用者非自主運動產生跌落而造成的危險，下落空間應當適當加大；而如果平臺是封閉型的，下落空間則可以適當減小。實際設計中，在下落空間內除了平臺連接組件外，是不應設置其他小型或單獨的游戲設備的，如單獨的座椅、蹺蹺板或搖馬等。另外，對于平臺的高度和安全碰撞區域的設置，下落空間隨下落高度增加而增加，如平臺等低于600mm，一般不需要安全區域。如平臺高度在600mm～1500mm，安全區域為1500mm。如平臺高于或等于1500mm，安全區域計算方法為：2/3x（高度）+500mm。如果平臺高度超過3000mm，那么在高于3000mm的部分要求是全封閉平臺。平臺要求具有承載性，這需要根據設計使用人數綜合考慮平臺面積及支柱數量和尺寸等。

4.扶手、護欄、圍欄、門或門圈的設計，在兒童玩耍或通過時避免兒童跌落。兒童滑梯的通道應設計安裝兒童玩耍時保持身體平衡的扶手或護欄。相對于站立面，平臺高度在500mm～1000mm的兒童滑梯，需設計有護欄或圍欄，防止兒童攀爬、穿越而跌落，護欄高度為600mm～850mm，除去進出口外，在階梯欄桿、門、門圈等高度必須在700mm～900mm之間，為了防止翻越，欄桿不能矮于700mm；為了防止兒童在快速沖出時沒有阻攔，門圈不能高于900mm。設計時，如果游樂設施沒有護欄橫過出口，那么設計圍欄進、出口的最大寬度應≤500mm，如果出口處設計有橫欄防護，那么設計圍欄進、出口的最大寬度可以為500mm～1200mm，如果設計的圍欄帶有通向斜坡或攀爬設備的護欄，則護欄的靠口最大寬度應≤1200mm。以上數值，在設計時可以根據產品功能和造型方案直接設置，以符合安全規范的相關要求。

（三）兒童滑梯安全性設計的其他要求

安全的產品不一定是合格的，而合格的產品一定是安全的。兒童游樂設施設計在講究功能的同時，對產品的質量及安全標準有嚴格的定位，產品上市銷售需要經過嚴格的生產及檢驗標準。涉及安全性設計相關的主要檢測內容，除以上敘述中涉及的相關數據之外，在無動力類兒童游樂設施設計時，需考慮以下造型設計細節。

1.注意造型細節可能出現的手指擠夾危險。主要指游樂設施的外觀或結構細節中使用者手可能接觸的到的產品間隙，如組件邊縫、V型開口、設備運動部件、完全或部分封閉開口，避免對兒童手指造成擠夾損傷。在設計時，針對出現的縫隙可遵循要么小的手指伸不進；要么大一點，即使手指可以放入，但不會產生擠夾危險。設計時需要關注縫隙的關鍵數據為≤φ8mm或≥φ25mm。

2.注意造型細節可能出現的頭部和頸部擠夾危險。主要指游樂設施的外觀或結構細節中使用者的頭部和頸部可能接觸的到的產品間隙，如護欄、圍欄、扶手、抓握部件、階梯間隔、結構件間隔、圍擋間隔等造型或結構中的孔洞、間隙、V型開口、完全或部分封閉開口，避免兒童在玩耍時有意或無意將頭部和頸部伸入間隙中造成擠夾損傷。在設計時，針對使用者頭、頸可能接觸的封閉開孔或開口，需注意的關鍵數據為<89mm*157mm或>φ230mm。

3.注意斜坡通道、滑梯、滑桶等造型細節可能出現的衣物夾軋或頭發纏繞。主要指在游樂設施的外觀或結構細節中，使用者的服飾（或服裝配飾、拉鏈等）中的繩狀物或長發在玩耍時可能接觸的到的產品間隙，避免兒童卡住后造成懸掛或懸吊的危險。設計時針對可能出現卡、掛的縫隙，其關鍵數據為≥φ25mm。

4.注意秋千的尺寸定位及安全區域設置。秋千是兒童游樂設施中常見的組合部件，在設計時其尺寸、距離等數據需特別注意。首先，遠離主體產品的秋千椅跟底端柱子的距離計算公式為1/6×鏈條長+200mm；靠近主體產品的秋千椅跟該端柱子的距離計算公式為1/6×鏈條長+200mm+1500mm；兩個秋千椅間的距離計算公式為1/6×鏈條長+300mm。對于所有秋千，需要設置防碰撞區域，在秋千位置下面都應覆蓋防碰撞區域地面，前后不能設置其他組件。

5.注意設計組件之間的距離，避免出現障礙物可能對兒童游戲中產生的潛在危險。如搖馬、蹺蹺板之間的安全區域尺寸應≥1500mm；可旋轉（如木馬等）設備之間的安全區域尺寸應≥2000mm。對于游樂設施各組件，如可旋轉（如木馬等）設備、秋千、滑梯、滑道、滑筒之出口安全區域不得重合，通道處不得設置障礙物等。設置適當的安全區域是游樂設施安全性設計的重要內容。

三、無動力類兒童游樂設施的安全性設計應用研究及設計案例分析

兒童游樂設施目前功能越來越多，需要考慮的安全性設計因素也非常繁多。目前兒童游樂設施設計主要方向及趨勢有兩個：一是外觀定制型，情景模擬更加真實，每個場地都有特有的制型情景，模擬巨型動物、廢墟、森林等情景。二是創新功能型，以玩法和功能為主，以達到鍛煉兒童身體機能為主（圖2）。

四、結語

完善兒童游樂設施設計，首先應當在設計環節更多的加入系統性設計原則。兒童是成長最為迅速的群體，在短短的數年兒童時光中，很多兒童往往要經歷數次的審美變化、游戲需求變化，并且隨著其活動范圍的逐步擴大，對于游戲場所、游戲內容的需求也在不斷升級，因而，在兒童游樂設施設計當中，就應當滿足兒童更加變化性的需求，進行系統性的設計。其次，兒童對于危險性因素有較低的分辨能力，提高兒童游樂設施安全設計就顯得尤為重要，設計師需要在考量安全功能的基礎上，更加考慮安全性設計的實用性。在一些成本受到嚴格控制的兒童游樂設施當中，如果能在棱角處做更多的弧線處理、阻隔處理，處理好間隙及可運動組件，合理布局建構等，那么安全性無疑會大大提升。關注設計的安全性細節，做到合格的產品一定是安全的。

參考文獻：

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作者簡介：劉江（1986年5月），男，漢族，山東濰坊，專任教師，助教，研究方向：工業設計、產品造型設計、工藝美術，長沙師范學院藝術設計系。

課題：2016湖南省大學生研究性學習和創新性實驗計劃項目，校級課題——無動力類兒童戶外游樂設施的安全性設計分析與應用研究