某高校D区学生公寓组合床人机分析与改进

湖南工学院安全与环境工程系 牛美玲 梁华召



某高校D区学生公寓组合床人机分析与改进

湖南工学院安全与环境工程系 牛美玲 梁华召

本文以某高校D区现有学生组合床为研究对象，采用观察法、实地测量法对其进行现场调查。调查发现，现有组合床的床铺、桌面作业域、光环境、容膝空间、衣柜和爬梯等方面存在不足之处。本文通过人机工程学的方法对其进行分析和改进，以达到人机系统协调，更好地实现人机之间的合理功能分配，保障学生的安全健康。

学生组合床 分析与改进 人机系统

一、前言

当前，很多大中专院校实现了现代化学生公寓，给学生创造了优越的学习生活条件，这是经济发展、科技进步的表现，使人感到欣慰。但是现代化学生公寓的某些方面尺寸设计不合理，人机不协调，给学生带来不便。大学生的床铺大多数是上床和下桌的结构。这样的结构较于以前的上下铺好很多。宿舍是学生的第二个家，组合床是家里最重要的家具。组合床的设计不合理，给学生造成很多不便。学校现有的学生组合床包括床铺、桌子、椅子、书柜、衣柜等部分，这些部分的不足之处需要改进。

二、学生组合床人机工程学分析

1.上部床铺的大小

床的长度设计属于Ⅱ型产品。因为在Ⅱ型产品设计中只需要采用一个人体百分位作为上限值和下限值的依据，所以要依据人体尺寸设计。以下是组合床数据：①桌规格：长700mm×宽800mm×高420mm；②衣柜规格：长538mm×宽215mm×高1685mm；③床架规格：长1975mm×宽795mm× 高1785mm（外径）。公式1：最小功能尺寸（Smin）=人体百分位数（Sa）+功能修正量（△f）；公式2：最佳功能尺寸=人体百分位数+功能修正量+心理修正量

人体部分测量数据

根据公式1，查表中人体部分测量数据，选择男子身高的第九十九百分位数是1800mm，加上睡觉功能修正量100mm，得到最小功能尺寸1900mm。测床的宽度和床的长度选用男子肩宽第九十五百分位数为基本参数Sa，得Sa=403mm，功能修正量取125mm，最小功能尺寸为528mm。床铺基本满足安全人机设计要求，但是由于床铺存在细节上的不足，不能满足人的需求，考虑到心理修正量的情况，学校需要做出一些细节上的改进。

2.下部桌面作业区域及光环境

（1）桌面作业区域。坐膝高的第九十九百分位为549mm，根据公式1算出书桌的最小功能尺寸为582mm。学校现有书桌设计为865mm。根据安全人机工程学坐姿的第九十九百分位数，满足99%的人使用要预留一点心理修正量，所以书桌的高度设计符合安全人机工程学的设计原则。

（2）光环境。由于灯源位于宿舍的中央正上方，人体和床铺是遮光物，使学生的学习环境昏暗。学生长时间在这种环境下学习会导致近视眼，不利于健康。

（3）容膝空间。容膝空间属于Ⅱ型产品尺寸设计，人体的尺寸百分位作为尺寸设计上限值或下限值的依据是最大、最小准则。

坐膝高的第九十九百分位为549mm，功能修正量为33mm，所以容膝空间高的最小尺寸为582mm。学生宿舍组合床现有的容膝空间留有功能修正量，是符合要求的。但是由于受书桌宽度和位置摆放不合理的影响，学生的腿伸不直，不利于腿部活动。容膝空间应为200mm以上，最好能达到150×150mm以上。

（4）衣柜。衣柜的规格为：长538mm×宽215mm×高1685mm。根据公式1取女性身高的第九十五百分位1665mm加上功能修正量13mm，最小功能尺寸为1678。由此数据看来，衣柜的设计基本符合安全人机设计要求。但是物质是需要满足人类需求的，只有满足人类需求的物品才会有人买。由于很多学生的衣物很多，衣柜空间不够，学校需要改进衣柜。

三、学生组合床的改进

针对学生组合床安全人机方面的问题，笔者结合学生需求以及长期的使用经验，认为学生组合床应从以下方面改进：上部床铺的改进，下部桌面作业域及光环境的改进，容腿空间的改进，衣柜和爬梯的改进。

1.上部床铺

床铺的长度属于一般用途设计。根据人体数据运用准则，选用男子身高第九十五百分位Sa为基本参数，根据公式2取Sa=1775mm，棉被厚度（功能修正量）取125mm，人的头顶无压迫感最小高度（心理修正量）为 100mm，得出床的最佳长度为 2000mm。实际中，床的长度为2000mm符合安全人机工程要求。

床的宽度要依照人体的体宽尺寸设计。床铺的宽度属于一般用途设计。根据人体数据运用准则，应选用男子最大肩宽第九十五百分位数Sa为基本参数，取 Sa=469mm，棉被厚度（功能修正量）取125mm，考虑到人在睡眠中会左右翻动，因此取左右空间量（心理修正量）为300mm，得出床铺最小宽度和最佳宽度分别为594mm和894mm。实际中，学生的床的宽度为820mm，在最小宽度和最佳宽度之间，符合安全人机工程要求。由于人体尺寸数据近似服从正态分布规律，人体尺寸之间一般具有线性相关性，人体各尺寸大小及各尺寸间的比例关系与不同国家、种族、时代的人群相关，人体尺寸受多方面因素影响。

2 .下部桌面作业域及光环境

（1）下部桌面作业域。在原有基础上改进桌面，运用的人体参数包括胸廓前径、手长、肩峰高、上肢展开长、坐高、椅高。改进书桌长宽需要选用适合大多数人的数据，可以选用第九十九百分位的数值。坐姿工作面的高度主要由人体参数和作业性质等因素决定。从人体参数看，一般用坐面高度加三分之一坐姿高或坐姿肘高减25mm来确定工作面高度。从作业性质看，作业需要的力越大，工作面高度越高。由于学生的人体参数不一样，对工作台的高度设计需要取第九十五百分位数值设计，这样身材矮小的人可以用，身材高大的人也同样适用。

（2）光环境。桌面的放置垂直于床长方向，采光良好。或者在桌面的书架处安置一个20W的日光灯。改进后的书桌更加有效地体现人与机的结合。设计坐姿用工作台时，设计者必须根据脚可达到的区域，在工作台下部布置容膝空间，保证作业者在作业过程中腿脚有方便的姿势。

（3）衣柜。现在的衣柜在爬梯的边上。学生上床的过程中衣柜可能阻碍学生爬梯。设计者可以将衣柜的位置换到床头位置，这样不仅可消除阻碍，还可使桌面光线更加明亮。原有的衣柜内部空间有些窄，设计者可以适当加大衣柜内部空间，在衣柜内部安置部分隔板，方便分类放置衣物。

四、结束语

本文以某高校D区学生公寓为例，运用观察法、实地测量分析法分析D区现有组合床的不足。以机械安全设计、人机系统功能分配、人机界面的安全设计、作业环境的设计为原理，设计者可以改进D区现有组合床的床铺、桌面作业域及光环境、容膝空间、衣柜和爬梯，从学生的安全舒适出发，引入人性化改进方案。

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牛美玲（1981—），女，实验师，硕士，研究方向：安全人机工程

ISSN2095-6711/Z01-2016-07-0235