高校宿舍组合式床铺的人机学分析

陈捷云

摘 要：组合式床铺是大部分高校宿舍采用的模式，用以解决学生的休息和学习问题。它属于一个人机系统，当中涉及的人机学知识是非常丰富的，将其进行人机学分析，有利于提高空间的利用率，改进现有的缺陷，增加睡眠舒适度，提高学习效率。

關键词：高校宿舍；组合式床铺；人机学；改进

1 人机工程学的概述

人机工程学是一门研究人——机——环境的综合性边缘学科，其基础理论涉及多个学科，如技术工程学，人体解剖学，人体测量学等。利用人机工程学不仅可以改善人与机器的关系，让机器更适应人的操作，从而提高人的舒适程度，而且还可以避免机器操作的不当或疲劳操作所造成的事故，提升机器的安全性能，保障人生安全。

2 一般高校宿舍组合式床铺的人机系统分析

2.1 床的尺寸和安全性分析

床的长度是依据人的身高来定的，在Ⅱ型产品设计中只需要采用一个人体百分位作为尺寸的上限值和下限值，床的长度应采用大尺寸，根据图1（b），人仰卧平躺时，最大长度接近1900mm，而现有的床长一般为1950mm，符合了人体的尺寸要求。至于床宽，如图1（a）平躺时人单手能及的最大范围大约在900mm，所以床宽应不少于这个尺寸。通过调查，现有的单人高架床宽一般为900mm，大于男生肩宽的九十九百分位数415mm，符合了大部分人的尺寸要求。

床的安全性分析主要是床高和护栏部分。床高一般是床板到地面的高度，标准尺寸为175cm，这个尺寸符合了女生身高九十九和男生身高九十的百分位数，但是对于大学生来说，这个高度应该取180cm，这样才能保证百分之九十九的男生头部不会碰到床底。此外，床的护栏部分位置一般定在肩部下一点的地方，其长度为头全高和手臂的长度，根据表1的数据，百分数为九十九的男生头全高和手臂长（上臂+前臂+手长）=249+819=1068mm。再加上修正量（主要是脖子部分）大约为140mm，所以护栏长度的长度一般为1068+140=1208mm。而护栏高度的尺寸就是胸厚，根据表2男生胸厚九十九的百分位数为261mm，加上被子厚度约为40mm，所以大部分护栏的高度在300mm左右。

2.2 书桌的设计

由于宿舍不仅是一个休息的地方，同时也具备了学习的功能，所以书桌是不可缺少的部分。合理的人机尺寸不仅让学生坐起来比较舒适，而且还可以提高他们的学习效率。如图2，这是人在控制台上作业的可控制的各个区域。图中的阴影部分是手眼协调区，它是最大作业区和视觉舒适区的交集部分，意思就是作业的最佳区域，活动比较多的区域。人的视觉舒适区半径在53.5cm，所以桌面的宽度不应少于这个尺寸，现实测量的值桌宽为600mm，略大于535mm，符合了人机学上的要求，同时也不会太宽，造成视觉上的疲劳；桌面最大的作业区半径可达597mm，所以桌子的长度至少为1194mm，而现实测得桌长为1300mm，大于人机的尺寸，多出的尺寸是用于放置书本或其他杂物，以不影响最大的作业区。至于书桌的高度，要与椅子的高度形成一个协调的整体。如图3，人的坐姿尺寸，人在坐的状态下，大腿与桌子间应有空隙，以方便小腿上下活动，桌子也需要有容腿的空间，根据表1，小腿加足高的第九十九位百分数为463mm，根据表2裤子的修正量为3mm，所以椅子高度大约为463+3=466mm，人的坐姿膝高第九十九位百分数为549mm，最加上坐姿功能修正量36mm（鞋高，表2），桌子的容腿空间应大于549+36=585mm，所以考虑到这些条件，现有大学生书桌高度范围通常为760～800之间。

2.3 书架布局

现有的书架一般设在书桌的上方，并且固定在墙上，书架底部与桌面有一段距离，目的是能够容纳电脑的显示器。根据上文提到的国家储物要求，在设固定书架时，其净深不应小于0.25m，每格净高不应低于0.30m。而现实测量的书架深度为260mm，每格的高度为300mm，符合这个标准，这个标准其实是根据国际标准纸张（A4 210×297mm）尺寸而定的，一般能容纳大部分的课本。书架的布局一般为井字形，横竖共四格，也能满足大部分学生的收纳要求。

2.4 衣橱设计

宿舍的衣橱一般放置在床底下，高度刚及床底，约175cm。衣橱的设计一般为上下两个隔层，上层有挂衣服的横杆，所以上层相对宽点，宽度约为110cm，下层则相对较窄，大概为65cm。衣橱的门大部分是单门的设计，有的是一体式的，有的是分为上下两个门。衣橱的深度多为600mm，大于国家规定的最低标准500mm。根据表1，这个深度有95%以上的同学能触及，是一个比较人机的尺寸。

2.5 取光问题

大部分高校宿舍较长使用的是长光管，因为这种光管发光时间长，光度较高，而且价格便宜。但由于亮度较光，地方所限，所以一般设置在房间顶部，光源可分散到各个角落。其实，这里存在一个问题，宿舍的书桌摆放一般是背对光源的，这造成了光源的浪费。关于这个问题，下文也将作出探讨。

3 组合式床铺的人机环境改进方案

3.1 床尺寸的改进

从上文可以了解到，床的尺寸为1950（长）×900（宽）×1800（高）mm，这个尺寸也满足了大部分人的需求，但是随着生活水平的提高，人的营养充沛，身高和体态普遍有所提升，对于部分学生，床的活动空间显得相对较少。针对这个问题，床的尺寸应适当作出变化。

（1）床长。床铺的长度属于一般用途设计，根据表1，男子身高的第九十九位百分数为1814mm，取1814mm为基本参数Sa，棉被长度（功能修正量Δf）取80mm，人头顶无压迫感最小高度（心理修正量Δp）为100mm，则：

最大功能尺寸=人体尺寸百分位+功能修正量+心理修正量=Sa+Δf+Δp=1814+80+100=1994mm，所以床长设计的最佳长度为2000mm。

（2）床宽。床的宽度要依照人体的体宽尺寸设计。床铺的宽度也属于一般用途设计，根据表1，男子肩宽的第九十九位百分数为415mm，取415mm为基本参数Sa，棉被宽度（功能修正量Δf）取200mm，考虑到人在睡眠中会左右翻动，因此取左右空间余量（心理修正量Δp）为400mm，则床铺最小宽度和最佳宽度分别为：

最大功能尺寸=人体尺寸百分位+功能修正量+心理修正量=Sa+Δf+Δp=415+200+400=1015mm，床宽设计的最佳宽度为1000mm。

3.2 书桌的改良

书桌的最主要功能是学习，另外还有放置电脑的功能，所以书桌的设计分为几个区域，包括作业区，键盘区，主机机箱区和收纳区。每个区域的分布和大小都要依据人的自身条件和使用习惯，目的是合理利用空间和增加人的舒适度。其外，现有的书桌与人作业时所形成的角度为90°，这导致了一个问题——背光。如果将书桌设计成带有弧度的，人与书桌形成一定的角度，而这个角度恰好拥有最佳的光源，那么人就可以有充足的光线看书写字。书桌的整体效果如图4所示：

3.3 取光的角度

实验证明，人在光线充足的环境下，工作效率比较高。所以如何获得最好的光线显得非常重要。首先，我们应该最大限度利用自然光，因为在自然的光线下看书写字，眼睛是最舒服的，所以人在作业时应尽量靠近窗边。其次，在晚上，由于使用的是人工光源，并且集中在顶部，所以人很多时候是处于一种背光状态，但如果我们慢慢向光源转移，身体稍作倾斜，那么获得的光线相对较多，也就是说只要我们将书桌设计为带有一定角度的方位（图5所示），在这个方位可以最大限度地获取光源，然后又不破坏原来整体效果。如果觉得光线还不够，最有效的方法就是添加一盏小台灯。

结束语

人机系统中，人、机、环境三个要素之间相互作用、相互依存的關系决定着系统总体的性能。将人机学运用在宿舍的组合式床铺中，使人和机有机结合，最大限度地为人提供舒适性和安全性，达到保障人的健康、舒适、愉快地活动，同时提高了工作的效率。

参考文献

[1]王龙，钟兰馨.人机工程学[M].湖南大学出版社，2011年1月第1版.

[2]中华人民共和国建设部.宿舍建筑设计规范[M].中国建筑工业出版社2006-01-01.

[3]章曲，谷林.人体工程学[M].北京理工大学出版社，2009年6月第1版.

[4]赵江洪.人机工程学[M].高等教育出版社，2006年5月第1版.

[5]赵占西，王小妍，于洽.人机工程学应用研究综述[J].人类工效学，2009年12月15卷第4期.