中小型游樂設(shè)備防護(hù)設(shè)計(jì)在人機(jī)工程學(xué)中的應(yīng)用

（1.廣州南方學(xué)院,廣東廣州 510000;2.華強(qiáng)方特文化科技集團(tuán)股份有限公司,廣東深圳 518000）

一、前言

常見的中小型游樂設(shè)備大致可分為：軌道類、旋轉(zhuǎn)類、升降類和碰撞類這幾種，因?yàn)橛螛吩O(shè)備大多都是提供給青少年游玩的，所以它的外觀造型設(shè)計(jì)都非常的豐富，以此來吸引青少年以及成人的游玩樂趣。而在游樂設(shè)備設(shè)計(jì)的時(shí)候往往需要我們打破外觀對(duì)我們的誤導(dǎo)，首先考慮的是游樂設(shè)備的內(nèi)在的乘坐空間、安全防護(hù)、布局的設(shè)計(jì)。無論是人還是產(chǎn)品都無法在孤立的情況下提供一種恰如其分的造型形式，因而產(chǎn)品的形態(tài)也只能從人與產(chǎn)品間的關(guān)系中去尋求造型尺度的合理依據(jù)，于是人機(jī)工程學(xué)的運(yùn)用就成了我們?cè)谶M(jìn)行產(chǎn)品形態(tài)設(shè)計(jì)的主要因素。同理在游樂設(shè)備設(shè)計(jì)的時(shí)候，我們同樣去思考兒童、成人與設(shè)備之間的關(guān)系，如何設(shè)計(jì)才能讓乘客安全、舒適的體驗(yàn)我們的設(shè)備。

二、中小型游樂設(shè)備的特征

游樂設(shè)施品類繁多，但歸根結(jié)底是運(yùn)用機(jī)械、液壓、電子、光學(xué)、聲學(xué)等技術(shù)讓乘客體驗(yàn)開汽車、坐火車、乘飛機(jī)、上天入地、太空飛行、失重等滋味，加上外觀造型設(shè)計(jì)和環(huán)境設(shè)計(jì)，從而使游客得到生理和心理上的滿足。那游樂設(shè)備區(qū)別于一般的產(chǎn)品之外更重要的是需要更高的“安全系數(shù)”，其中的安全措施包含了：安全帶、安全壓桿、擋桿等。而游樂設(shè)備在運(yùn)營的過程中均有強(qiáng)烈的震動(dòng)和碰撞，所以為了給游客一個(gè)安全的體驗(yàn)環(huán)境，都需要進(jìn)行合理的防護(hù)設(shè)計(jì)。基本上所有的防護(hù)設(shè)計(jì)都會(huì)圍繞游樂設(shè)備座椅展開，所以座椅將是游樂設(shè)備防護(hù)設(shè)計(jì)的重中之重，首先我們需要簡單了解下游樂設(shè)備座椅的特點(diǎn)：1.游樂設(shè)備的座椅一般都呈包裹形態(tài)；2.座椅表面會(huì)設(shè)計(jì)一些卡位用來限制身體的活動(dòng)；3.會(huì)有輔助安全措施包含座椅壓桿、座椅安全帶、座椅扶手以及座椅軟包。

我們需要從座椅的這幾個(gè)特征出發(fā)，結(jié)合人機(jī)工程學(xué)中的要點(diǎn)來進(jìn)行我們的游樂設(shè)備設(shè)計(jì)。

三、游樂設(shè)備座椅相關(guān)的人機(jī)要點(diǎn)

涉及座椅，人體工程學(xué)座椅的設(shè)計(jì)原則包括三個(gè)主要的要素：脊柱、肌肉、坐姿行為，體壓分布也算考慮的一個(gè)因素。游樂設(shè)備的座椅就更加需要按照合理的人體結(jié)構(gòu)來進(jìn)行設(shè)計(jì)。

1.座椅高度的分析與人機(jī)尺寸運(yùn)用

一般來講，椅面的高度與國標(biāo)GB/T 10000-1988坐姿人體尺寸中的“小托加足高”接近或稍小時(shí)，有利于獲得合理的椅面體壓分布。但是涉及游樂設(shè)備的座椅與這里稍微有點(diǎn)不同，所有的刺激性游樂設(shè)備出于安全考慮都是需要乘客小托加足高低于坐高，這樣才能懸空，設(shè)備在停止運(yùn)行的過程中才不會(huì)因?yàn)槭苤刂率刮覀兊耐炔慨a(chǎn)生形變?cè)斐蓳p傷。所以高于小腿加足高是我們的參考因素之一。

我們?cè)谠O(shè)計(jì)的時(shí)候取決于游樂設(shè)備針對(duì)的年齡層次來選擇我們所參考的人機(jī)尺寸來合理地設(shè)計(jì)我們的座椅距離地面的高度。

2.座椅軟包設(shè)計(jì)與人機(jī)尺寸運(yùn)用

游樂設(shè)備的座椅較普通座椅還是有一定的區(qū)別，游樂設(shè)備對(duì)于身體的保護(hù)性要有更高的要求，因此座椅可能不會(huì)像普通座椅那樣坐的非常的舒適，這就需要在座椅中加入軟包理念，才可保證安全性的同時(shí)也帶來舒適性。而座椅一般都是考慮人體的腰椎間盤壓力影響來思考座椅的整體趨勢(shì)設(shè)計(jì)，確定了整體的趨勢(shì)才可能對(duì)軟包的形狀進(jìn)行深入設(shè)計(jì)。我們需先了解人體的椎間盤壓力分布特征。人在不同狀態(tài)下的椎間盤壓力是不同的。以站姿為標(biāo)準(zhǔn)，平躺時(shí)為站立時(shí)的24%，標(biāo)準(zhǔn)坐姿為站立時(shí)的140%，放松狀態(tài)下為站立時(shí)的190%。相應(yīng)的座椅靠背仰角、支撐對(duì)第三腰椎間盤壓力的影響：大于90度大約在110度時(shí)，并且對(duì)腰椎有支撐時(shí)壓力最小。

通過上面可以看出當(dāng)座椅夾角不同的時(shí)候，我們?nèi)梭w脊椎所承受的力是不一樣，為了讓我們的脊椎不會(huì)輕易地變形，需要在空隙中加入支撐設(shè)計(jì)，同理我們游樂設(shè)備的座椅設(shè)計(jì)過程中，整體需成包裹形態(tài)緊緊地將我們的臀部卡在座椅里面，為了起到包裹的作用，那我們的座椅軟包形態(tài)設(shè)計(jì)就需要符合我們脊柱在特定坐姿下的彎曲設(shè)計(jì)，起到支撐我們的腰椎的作用，而大部分游樂設(shè)備的座椅靠背角度都不會(huì)太高于90°，因?yàn)榻嵌冗^大會(huì)增大整個(gè)座椅的安全保護(hù)范圍所以90°以內(nèi)是最合適的。游樂設(shè)備座椅的夾角90°的情況下，我們可在空隙處加厚我們的軟包設(shè)計(jì)，可以讓軟包貼合我們的脊柱，起到保護(hù)作用。

3.座椅防護(hù)壓桿與人機(jī)尺寸應(yīng)用

壓桿是游樂設(shè)備中較常見的安全防護(hù)裝置，一般的壓桿種類包含：肩部壓桿、胸部壓桿、腿部壓桿，我們?cè)谠O(shè)計(jì)壓桿的時(shí)候需要考慮整體座椅的空間，肩部和胸部壓桿下壓的位置和到靠背的距離，我們需要結(jié)合該游樂設(shè)備針對(duì)的人群來進(jìn)行分析，不同的年齡階段的肩部和胸部尺寸會(huì)有差別，我們需要滿足最大尺寸的同時(shí)還要考慮，最小范圍的尺寸會(huì)不會(huì)導(dǎo)致壓桿無法形成安全防護(hù)，產(chǎn)生較大的縫隙，會(huì)給乘客造成安全隱患。結(jié)合上述，考慮到衣服的修正量和不同年齡段的尺寸，我們需要從這些數(shù)據(jù)當(dāng)中去分析具體什么樣的數(shù)據(jù)范圍適合作為肩部和胸部壓桿的參考值，該值需確保以下幾個(gè)前提：1.滿足多個(gè)年齡層次的乘客使用此壓桿滿足防護(hù)作用；2.保證極限瘦小的人體體驗(yàn)也會(huì)產(chǎn)生防護(hù)的作用，這就需要我們權(quán)衡多個(gè)角度的數(shù)據(jù)，經(jīng)過我們的推銷也就可以逐漸清晰我們的壓桿具體需要設(shè)計(jì)成什么樣子，以此為基礎(chǔ)在不斷地去優(yōu)化壓桿，添加符合人體構(gòu)造的造型因素來增加壓桿的舒適性和安全性。

腿部壓桿又和肩部、胸部壓桿有一些區(qū)別，字面意思上就是腿部壓桿主要是限制我們的下半身，從而起到防護(hù)作用，腿部壓桿與我們?nèi)梭w的大腿厚度尺寸息息相關(guān)。

結(jié)合上述，同理我們需要按照最大值和最小值進(jìn)行綜合考慮，得出一個(gè)最安全的數(shù)值，保證兒童不會(huì)溜出去的前提下，還要對(duì)成人可以壓下去起到防護(hù)作用。

4.座椅安全帶防護(hù)人機(jī)分析

游樂設(shè)備安全帶種類大致可分為：兩點(diǎn)安全帶、三點(diǎn)安全帶、多點(diǎn)安全帶，兩點(diǎn)安全帶多用于刺激性較小的項(xiàng)目，三點(diǎn)安全帶用于刺激性較大的。

兩點(diǎn)安全帶的設(shè)定需要考慮到人體腹部的尺寸，安全帶過長會(huì)導(dǎo)致帶子對(duì)乘客乘坐的體驗(yàn)，安全帶過短又會(huì)對(duì)功能這一塊無法滿足，所以我們要綜合考慮座椅寬度和人體腹部的厚度，得出最適合的安全帶長度。

游樂設(shè)備的三點(diǎn)安全帶一般第三點(diǎn)在座椅下方，下方的安全帶需要按照座椅深度來預(yù)測尺寸長度，保證安全帶的防護(hù)性，多點(diǎn)以上的游樂設(shè)備一般都需要將安全帶做成一個(gè)防護(hù)帶來固定身體，多見于攀登或者彈跳之類的項(xiàng)目。

綜合以上幾點(diǎn)整個(gè)游樂設(shè)備的安全防護(hù)基本都聚焦于座椅這一塊，所以座椅初期的設(shè)計(jì)需要考慮到上述我們提到，座椅本體尺寸的人機(jī)工程學(xué)，座椅上的壓桿的相對(duì)位置關(guān)系和座椅間的空隙相關(guān)的人機(jī)工程學(xué)，在整個(gè)游樂設(shè)備的安全防護(hù)設(shè)計(jì)過程中，最重要的就是其中的座椅，座椅與我們常坐的座椅是有一定的區(qū)別的，以下是一些座椅的例子。

游樂設(shè)備的座椅設(shè)計(jì)到多個(gè)方面，首先是座椅本身，基本所有的游樂設(shè)備座椅都有很強(qiáng)的包裹感設(shè)計(jì)，椅面和靠背基本不會(huì)大于90°，部分座椅的椅面前端會(huì)有限位，該限位的作用就是防止乘客在體驗(yàn)的過程中下滑造成不必要的安全事故，壓桿的造型也是多種多樣，但是都離不開對(duì)人機(jī)的分析，其形狀、下壓角度和大小都決定著其對(duì)乘客的保護(hù)程度，不貼和乘客身體的壓桿，很容易會(huì)造成乘客沒有被限制，會(huì)帶給乘客過大的活動(dòng)范圍空間，在運(yùn)行過程中就會(huì)產(chǎn)生很多意外，例如乘客左右探身體，很容會(huì)撞傷，因?yàn)槊恳粋€(gè)座椅在運(yùn)行過程中都會(huì)有一個(gè)安全包絡(luò)線，超出這個(gè)范圍就會(huì)有危險(xiǎn)，所有的安全防護(hù)都需在合理的范圍內(nèi)。

所有的防護(hù)設(shè)計(jì)還需考慮人體的活動(dòng)輻射范圍，扶手的設(shè)計(jì)也與人機(jī)工程學(xué)息息相關(guān)，過高的扶手設(shè)計(jì)會(huì)影響人的椅靠，過低的扶手又起不到一定的輔助作用，所以扶手一定要參考人體的坐姿尺寸分析，采用的合適的高度進(jìn)行設(shè)計(jì)。

其實(shí)在座椅設(shè)計(jì)中，形式和尺寸是一方面，但是安全防護(hù)是全面的，所以什么樣的材料也會(huì)影響其產(chǎn)生的防護(hù)作用，也是我們要著重考慮的一方面，座椅的本身材料在游樂設(shè)備中都是有一定的防火要求的，所以座椅本體玻璃鋼的材料在游樂設(shè)備中被廣泛地運(yùn)用，其本身的防火性能、柔韌性和耐腐蝕性都比較符合這個(gè)行業(yè)的要求，與身體接觸的地方又需要軟性的材料來代替，增加緩沖作用保護(hù)身體，正是多方面的合理使用才可以將游樂設(shè)備的安全防護(hù)設(shè)計(jì)做到極致。

四、結(jié)論

隨著游樂設(shè)備在國內(nèi)越來越普及，安全防護(hù)設(shè)計(jì)也越來越受到了國家的重視，雖然我國兒童樂園游樂設(shè)施、種類、形式等方面發(fā)展迅速，但是國內(nèi)娛樂設(shè)施的安全環(huán)保情況也值得注意。我國出臺(tái)的相關(guān)游樂設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)大多適用于從事高空、高速以及可能危及人身安全的游藝游樂設(shè)施的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、銷售、安裝、運(yùn)營的安全管理，然而像充氣城堡、旋轉(zhuǎn)木馬、小型海盜船等其監(jiān)管仍存在法律真空，室內(nèi)娛樂設(shè)施存在著安全及衛(wèi)生方面的監(jiān)管漏洞。這也是我們?cè)O(shè)計(jì)的時(shí)候更加需要注意的。

2016年3月14日，中國游藝機(jī)游樂園協(xié)會(huì)發(fā)布了我國首個(gè)《室內(nèi)兒童軟體游樂設(shè)備安全技術(shù)規(guī)范》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，并于同年6月14日實(shí)施，這對(duì)于提高室內(nèi)軟體游樂設(shè)備產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、規(guī)范室內(nèi)兒童游樂設(shè)備的安全運(yùn)營與服務(wù)質(zhì)量、維護(hù)兒童安全都具有重要的意義。

所有的游樂設(shè)備發(fā)生事故的原因，很大一部分都是因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)的時(shí)候人機(jī)工程設(shè)計(jì)上的缺乏，沒有經(jīng)過嚴(yán)格的用戶測試導(dǎo)致發(fā)生的，這些不合理的安全防護(hù)設(shè)計(jì)如果不經(jīng)過監(jiān)測就推向市場，很有可能會(huì)釀成比較嚴(yán)重的后果。

因此在游樂設(shè)備的設(shè)計(jì)上，我們一定要步步為營，一定要從人機(jī)尺寸本體出發(fā)，嚴(yán)格要求每一個(gè)尺寸的合理設(shè)計(jì)，不論是造型還是材料都需要依靠人機(jī)工程學(xué)為基礎(chǔ)，一步步去合理設(shè)計(jì)，結(jié)合人機(jī)尺寸充分考慮各方面因素，努力讓我們的游樂設(shè)備整體更人性化，更安全、美觀和舒適，建立起游樂設(shè)備安全意識(shí)和監(jiān)測制度，保證其安全可靠，減少事故的發(fā)生，帶給大家一個(gè)美好的游樂體驗(yàn)。