学生组合床的安全人机工程学分析及改进

2013-08-29孙会利

河南科技 2013年12期

刘璐孙会利

(郑州大学力学与工程科学学院，河南郑州 450001)

1 安全人机工程学在产品设计中的应用

安全人机工程学着眼于人机结合面，以人的生理、心理、生物力学等因素为依据，分析研究人、机、环境三者之间的相互作用，为确保人在安全健康、舒适愉快的环境中从事各项活动提供理论和方法。

在运用人体测量数据进行人机工程学分析时，应遵循以下几个准则:(1)最大最小准则。该准则要求根据具体设计目的选用最小或最大人体参数。(2)可调性准则。与健康安全关系密切或减轻作业疲劳的设计应遵循该准则。(3)平均准则。诸如门拉手高、锤子和刀的手柄等常用平均值设计更合理。(4)使用最新人体数据准则。(5)地域性准则。

2 学生组合床安全人机工程学分析

现有的学生组合床为上下划分结构，即上部床位，下部家具，基本满足了学生休息和学习的需求。但其细节方面的缺陷，在长期使用过程中逐渐暴露出来。

2.1 上部床铺大小的分析

床的长宽设计应选用大尺寸，即选择人体身高、肩宽的第九十九百分位为设计依据，由于每件产品在使用设计时不可能满足所有人的使用习惯以及喜好，也就没有必要为极少数人群进行不必要的设计。现有床铺的尺寸基本满足人机工程学的设计要求，在考虑心理修正量的情况下可适当增加其长度和宽度。

2.2 下部桌面作业区域及光环境分析

依据控制台作业控制区域，如下图1，人的手眼协调区域宽度为40.7cm，长度在人体正中矢状面左右各7.6cm～53.5cm。书桌平行于床长方向，长度远远超出了人眼协调范围，使用者频繁出现单手工作，眼睛注意力不集中，易造成疲劳。人身体和上部床铺均遮挡光源，使视野昏暗不开阔，不利于学生身体健康。

图1 控制台作业控制区域

2.3 容腿空间的分析

对于Ⅱ型产品设计只需要采用一个人体百分位作为尺寸的上限值或下限值的依据。坐膝高的第九十九百分位数为549mm，功能修正量为33mm，故容腿空间高的最小功能尺寸为582mm。现有的书桌设计留有心理修正量，是符合安全人机工程学的设计。但受桌子宽度和摆放位置的限制，存在腿伸不直的现象，不利于腿部活动。

2.4 衣柜和爬梯的分析

衣柜高度适合大多数人使用，且内置横梁，方便悬挂衣服，设计合理。由于现在学生个人物品普遍较多，在宿舍空间允许的情况下建议扩大。

爬梯多为金属制垂直式格子爬梯，爬起来费力。脚横梁较窄，硌痛感明显，冬季冰凉且脚底易打滑，安全系数较低。

3 学生组合床改进方案

针对学生组合床的人机工程学分析中发现的问题，结合长期使用的经验，现对桌子设计和爬梯设计重点提出改进方案，同时增加更多人性化设计。

3.1 桌面改进方案

将桌面改为垂直于床长方向放置，采光良好，同时缩短桌面长度，有利于提高工作效率。改进后的书桌节省了很大空间，在空余地方增加多层书架，满足学生存放书籍的需要。在桌面上方和侧面较高位置处设置储物隔板，根据个人习惯放置经常使用的物品，方便使用。此方案满足了基本使用和采光要求，视野开阔，容腿空间合适，并且更加充分地利用原有空间。

图2 改进后的书桌

3.2 爬梯改进方案

方案一:将钢制垂直式爬梯略加改动，设置一定的倾角，方便用力。增加脚踏横梁的宽度，并包裹柔软橡胶材料，以预防打滑和硌脚现象，增加安全系数和舒适感。此方案保留了原设计支撑床铺、节省空间的优点，同时改进其明显缺陷，方便实用，适合大多数现有学生宿舍使用。但由于格子式设计本身存在的缺陷，仍存在一些不方便不安全的因素。

方案二:采用内陷式设计，用具有储存功能的抽屉做成楼梯台阶，并加以固定，放置在两张床铺之间公用。用起来最为省力，安全系数最高，且增加储物空间，为学生提供了更多的方便。与方案一相比，此方案需要更大的空间，故只能在宿舍空间允许的情况下加以改进。