基于人机工程学的火灾应急产品改良设计

贺孝梅　王恒志　杨茂盛

摘 要：从人机工程角度出发研究火灾应急产品。结合人机工程学的研究方法对火灾应急产品进行改良设计研究。改变产品的使用体验以及使用方式。

关键词：人机工程学；火灾产品；改良

随着城市化进程的加快，形形色色材料的产品被放置在家中供使用、评价或是欣赏，但是现在人们的防火意识并没有随着城市化的推进而达到很高的水平。在我们的生活中不合理的生活习惯、行为等有可能导致火灾的爆发，我国的火災形势呈现严重化的趋势。

1 火灾自救产品现状分析

目前，国内外对家庭火灾应急自救产品的重视程度越来越高，但与国外相比，目前国内社会上的家庭应急自救产品还是较少。国外由于对火灾预防和治理的意识很强，在相关产品的设计要求中更加的规范，产品设计也更加的人性化。很多发达国家的居民家庭都配备了相应的火灾逃生产品，例如新型火灾安全逃生系统、塑料消防救生袋等。

在造型上，国内产品主要集中在工程应用的层面上，产品大多缺乏易用性。造型的种类上过于单一，重视功能性的需要而忽略了人机工程学方面用户的需要。

目前针对家庭中整合的火灾应急自救产品在市场中很是少见。此类更具易用性和实用性，关注人机工程的系列产品设计更具市场前景。

2 火灾自救产品的人机工程学分析

2.1环境分析

家庭住宅楼环境主要分为室内与室外环境。住宅室内环境结构复杂，装饰材料使用多，火势较大时，居家环境的大量装饰品、家具、电器等，受热燃烧，一些物品还会发生爆炸，人在逃生时，容易受到地面物品及落物的阻碍。对于有隔墙的较大空间的室内住宅环境，可以设置醒目一些的指示符号，标志出自救逃生设备的存放处，在紧急情况下，快速指引人们明确方向，找到并使用自救逃生设备。居民住宅楼道间不同于商业楼，经常堆放大量物品，火灾发生时不仅是易燃品，还恶化火势并阻碍逃生。室外环境主要就是整座住宅建筑体的外环境，例如住户窗外防护栏、周围的电线分布、小区设施、绿化植物等，以及火势产生的危害物渗漏到楼体外也会对逃生人员产生影响。设计上也要考虑这种火灾的外环境，例如利用逃生绳、逃生梯等从窗口在楼体外表进行向下逃生的过程中，要注意外环境的树木、公共设施等，避免下落过程中发生刮碰。人体下落逃生过程中，从不同楼层窗户蹿出的火焰，玻璃爆炸碎片都会对身体造成伤害，所以从楼体外进行逃生时，也要做一定的身体防护，保护身体要害部位。

2.2人机工程学尺寸分析

在火场中人员逃生的过程中，人体的人机工程学分析主要集中在体力分配和产品的使用上，涉及到得人机知识有：方向敏感度、温度觉、肢体的出力范围和人体的身高等。在这里我们主要探讨肢体的出力范围和人体的身高。

肢体的出力范围在某种程度上决定了产品的尺寸和最佳的使用方式，如图一。肌体的力量来自于肌肉的收缩，我们在设计产品的过程中考虑到力量的需求，我们应该把人在产品中受力的过程放置在较大的范围空间之中，这样用户使用产品更加省力以及达到我们逃生的目的。图1中左边是立姿弯臂的力量分布，我们可以参考这个人机模型设计缓降器和灭火器产品。图一右边是立姿状态手臂受拉力状态图，将用户自救过程中人拉力控制在较大的范围内，此图可以为我们的缓降器以及升降设备、救助设备等提供人机模型。

3 火灾自救产品改良设计

3.1 火灾灭火器的改良设计

在紧急情况下，对产品不熟悉的人员很大程度上会忽视传统灭火器的安全销设计，这个设计出于保护灭火器在正常情况下的误操作，同时也延长了人员灭火的准备时间，在一定程度上加重了火势。传统灭火器的设计适合近距离的灭火和消防，在火势阻挡逃生路线的情况下，近距离的灭火会严重影响人员的生命健康安全。我们将灭火器分为两部分，一部分是近距离的灭火，另一部分是远距离的灭火，我们的改良设计如图2。

旋钮式安全阀取代传统拔销式安全销，将挤压式的开关换成拇指式开关设计。旋钮式的开关辅助OFF和ON的字符提醒。在旋转方向上的提示设计采用荧光设计，在烟尘中我们可以清楚地看到。喷嘴是可收缩的设计，帮助火灾中人员加长喷射的距离。我们将储藏灭火剂的罐隐藏于灭火器的内部，在内部进行溶液的混合或是收储。

抛掷式的灭火器采用惰性压缩气体与灭火剂混合储存，外体采用易碎材料，保证在远距离抛碰后可以崩裂，惰性气体受高温升华将灭火剂以较高的速度分散，同时驱离周围的氧气，达到灭火目的。

3.2 火灾缓降器的设计

在高层建筑中，受灾人员在低楼层火灾情况下不是都能够有效地脱离受灾区，我们的产品设计旨在帮助人员在建筑物内部无法通过的情况下可以很快地通过室外建筑面脱离火灾区（如图3）。

产品在未使用中是可收叠设计，方便收纳。此时产品可以做成冲击锤，破碎玻璃等障碍。收纳式的把手放下，将头部安全扣扣于钢筋等材料上。考虑到安全绳的受力和高温火焰，将安全绳分为钢丝内芯和外尼龙包裹两部分，既可以达到坚固的要求又可以防滑，减轻人员的压力。腰带设计充分考虑人体脊柱的受力，帮助用户更好地分配力量。

4 结语

火灾自救产品改良设计方案是充分应用了人机工程学设计的产物，无论是前期研究产品的资料和调研，产品的人机分析及其产品的改良方案，可以帮助我们获得意想不到的惊喜。

参考文献：

[1]索铭阳. 自救逃生缓降器设计[D].天津科技大学，2014.

[2]曹洪新. 基于人体力学特性的共用设计[D].合肥工业大学，2006.

[3]黄开有.机械装配中人机工程关系的研究[J].现代机械，2004（01）：58-60.

[4] 丁玉兰.人机工程学（第三版）.北京理工大学出版社，2007.

[5]黄华德.基于人机工程学的医院病房环境研究与设计[D].南昌大学，2005.

[6] 针对家庭火灾应急自救产品的设计研究.沈阳航空航天大学，2013.

本文系国家级大学生创新创业训练计划项目（201410290053）