两款军用背囊的工效学测试比较

摘 要：通过对普通肩带背负和背负系统背负的两款军用背囊进行运动心肺功能、国际主观体力感觉等级量表（RPE）、表面肌电和压力中心等4个项目的工效学测试，比较两款背囊的背负能耗、舒适性、肌肉发力情况及稳定性的差别，从而对背囊背负系统对人体舒适性的影响进行研究。

关键词：背囊;工效学;测试

军用背囊作为一种供军队人员使用的生活和战斗物资携行装具，与一般民用携行装具相比，应具有携行更加舒适稳固、便于行军和战术动作完成等特性。因此，良好的背负系统是军用背囊的设计重点。

目前，民用市场上登山包的背负系统比较成熟，但军用背囊背负系统引入较晚，基本上是沿用民用登山包的背负系统。为测试军用背囊背负系统的实际功效，笔者选取了不同时期列装的新旧两款军用背囊进行了工效学测试，旧款为普通肩背带设计，背带仅能调节长短，新款具备可调节型（分为大中小三个号型）背负系统。

一、测试基本设想

测试由4名身高、体重和运动能力相仿的被试背负两款不同的背囊（背负两款背囊时，均将肩带和各受力带调节至最适合状态，背负新款背囊时根据身高将整个背负系统调节至适当型号位置），分别在安静、跑步机上跑步30分钟状态下进行运动心肺功能（呼吸频率、呼吸当量、耗氧量、CO2产生量、心率）、国际主观体力感觉等级量表（RPE）、表面肌电（斜方肌、背阔肌、竖脊肌）和压力中心等4个项目的测试，并对测试数据进行单因素方差分析和比较，从而研究背负系统的有效性。

主要测试仪器包括MAXII气体自动分析仪（美国）、Kistler测力台（瑞士）、H/P/cosmos跑步机（德国）、ME6000表面肌电仪（芬兰）。

二、测试结果

（一）运动心肺功能测试结果及统计检验。要求四名被试分别在无负重、背负旧背囊和背负新背囊三种状态下测试心率、每分钟通气量、摄氧量、CO2呼出量、呼吸频率、METS和氧脉搏，并统计肺功随时间递增和比安静状态递增的数据，后进行单因素方差分析。结果如下：

（二）主观体力感觉结果。要求四名被试在背负两款背囊跑步时填写国际主观体力感觉等级量表。

结果表明，被试者在背负旧背囊时能够明显感觉肩部疼痛。被试者整体感觉背负旧背囊的疲劳程度大于背负新背囊。

（三）表面肌电测试结果。四名被试在背负两款背囊时使用表面肌电仪对左右斜方肌、左右背阔肌和左右竖脊肌进行表面肌电、积分肌电、均方根振幅和平均功率频率进行测试，记录无负重、背负旧背囊和新背囊情况下每5分钟的数据。

结果表明，整体上背负新背囊时双侧斜方肌和竖脊肌协同用力，比较均衡;背负旧背囊时情况因人而异，出现斜方肌激活程度较大或者竖脊肌激活程度较大，并出现了左右侧肌肉的发力程度不一致的情况。在背负旧背囊时，被试者表示肩部承受较大的牵拉力，背负新背囊时，被试者表示腰部承受较大的力量;而两种情况下，背部的背阔肌均未能表现出明显的发力改变，说明背囊对背部肌肉活动状态的改变不明显。但是却能够通过不同背负系统设计而改变肩部和腰部的受力情况。

（四）压力中心测试结果。要求四名被试背负旧新两款背囊站在测力台上，分别测试压力中心COP曲线和睁眼、闭眼状态下人体中心在前后左右方向上的摆动并进行单因素方差分析。结果表明，整体上背负新背囊时被试者在前后、左右上的晃动程度小于背负旧背囊。

三、结论

通过以上测试和分析，可得出如下结论：

（一）背负系统能够使背负感受更加舒适。背负系统可以减少使用者的能量消耗，减轻疲劳程度，同时可根据使用者的个人发力、受力习惯，通过号型及受力带的调节将压力合理分散。设置有背负系统的携行装具背负时稳定性更强。背负系统通过受力点的选择、与人体的贴合程度、通风透气设计和合理的重力传递，可提高背负的舒适性。

（二）不同背负系统的设计直接影响背负感受。表面肌电测试结果表明，背负系统能够改变肩部、背部和腰部的受力情况。但本次测试的这款新背囊，由于通风装置和支撑装置尚待优化，背负舒适性方面表现不尽如人意。由此可见，不同背负系统的设计，如PE背板的支撑强度，EV旧弹性软垫、襯垫、网状结构的增加等，都直接影响使用者的背负感受。不同使用者身形、力量和肌肉发达程度不同，应区分号型，不同身材的使用者选用不同号型背负，针对性和稳定性会更强。

（三）军用背囊应针对军队人员携行需求，设计适合行军和战术动作的背负系统。军人的职能任务要求携行物资时装具要更加稳固、耐用、舒适，一款设计良好的军用背囊能够有效提升单兵的战斗力。因此，符合人体工学、舒适性好的背负系统十分适用于军用背囊。由于各军兵种的作战环境不同，军用背囊也不适用于直接采用民用背包的背负系统。应由各军兵种采集各自的职能任务需求，针对需求自行设计研发军用背囊的背负系统，才能满足官兵的实际需要，为战斗力生成和保持提供更好的军需装备保障。

参考文献

[1] 李辅弼.户外背包新型无压式背负系统的研究与开发[J].企业科技与发展，2014，（3）：31-34.

[2] 何腾飞，弓太升，周越.户外背包背负系统的发展综述[J].皮革科学与工程，2015，（6）：43-46.

[3] 朱瑞琪，苏勤，彭敏.国内外背包旅游研究进展及启示[J].旅游论坛，2013，（6）：17—23.

作者简介：高晓琰，（1979-），现任武警部队研究院装备技术研究所军需研究室主任、工程师。