新型油罐清潔作業服的設計和評價

李億光，張龍女

(1.海軍醫學研究所，上海 200433;2.東華大學，上海 200051)

石油行業油罐清潔工作服大都采用防液體滲透材料制成，能在規定時間內阻擋燃油滲透，以保障作業人員健康［1］。美國空軍針對航空燃料開展的“JP-8個體防護裝備與耐久性防護服研究”課題，研制出兼具防污、拒水、透氣、舒適等性能的特種防護服，用于空軍地面油罐和飛機油艙的清潔和維修作業［2］。國內石油行業防護服重點強調防靜電功能和拒油功能，但對油罐的狹窄作業環境以及油罐內部物理空間的特殊性考慮不多，對服裝適應崗位操作人員肢體活動和穿著舒適性的研究較少，研發的工作服雖然防護性能良好，但缺乏對工作人員活動方便性和穿著舒適性的考慮。

服裝的運動機能性不好，對人體的運動會產生阻礙和束縛［3］，因此，防護服裝在結構設計上應充分考慮職業行為的特點，不妨礙作業人員在操作空間的行動［4］，人體數據測量應考慮人的動、靜形態，紙樣設計要考慮人體活動量和活動形式［5］。服裝舒適性的評價可以采用客觀和主觀相結合的方法進行［6］。

本文將新設計的2款油罐清潔作業服(分體式、連體式各1套)與現有的工作服進行對比，通過人體工效學著裝實驗和著裝主客觀實驗對新型服裝進行檢驗，研發出既能滿足防護需求，又可以提高穿著舒適性、美觀性的油罐清潔作業服。

1 設計開發

通過與工作人員座談，了解需求和實地觀察，明確服裝的面料、規格和主要設計要素，研發制作連體和分體2款新型油罐清潔作業服，并采用同種面料根據現有連體作業服規格款式制作1套對比服裝。

1.1 面料選擇

服裝面料的選擇根據GB/T 20097—2006《防護服一般要求》，結合油罐清潔作業基本動作和實際需求進行。針對服裝材料阻燃、防靜電的特殊要求，選用藏青色斜紋抗靜電阻燃面料(Nomex/Kevlar/抗靜電纖維(93/5/2))，面密度為203.6 g/m2，厚度為0.25 mm，熱阻為0.1383 clo，透濕指數0.62。

1.2 規格設計

根據175 cm男性身體測量數據以及動作分析數據，確定服裝規格為:連體服衣長164 cm，分體服衣長72 cm，胸圍122 cm，腰圍108 cm，臀圍122 cm，袖長67 cm。

1.3 款式結構設計及分析

新型油罐清潔作業服在現有服裝的基礎上進行了規格的合體化設計和服裝結構的功能性設計，圖1［7］示出連體服款式，圖2示出分體服款式。

圖1 新型連體工作服款式圖Fig.1 Style design of siamese coverall.(a)Front;(b)Back

2 實驗評價

在人工氣候室的環境模擬系統中，按照服裝性能評價的五級分析系統要求，在一定條件下進行現場試穿實驗［8］。測試著裝時受試者肢體的最大活動角度及著裝作業時人體的生理反應等數據，并通過評價問卷獲得受試者對服裝工效和舒適性能的主觀評價數據［9］。

圖2 新型分體工作服款式圖Fig.2 Style design of two-pieces of coveralls.(a)Front;(b)Back

2.1 實驗用服裝

新型連體作業服和新型分體作業服分別編號為1#和2#，作為待檢驗服裝，采用同種面料根據現有款式制作連體服裝作為對照服裝，編號為0#。3款服裝的差異如表1所示。

表1 3款實驗服裝款式差異表Tab.1 Style differences of 3 pieces of coveralls

2.2 測試內容和方法

受試者選6名健康男性(A-F)，身高為173～178 cm，體重為(65±5)kg，年齡為(20±2)歲。實驗在溫度為25℃，風速小于0.2 m/s的室內進行。

2.2.1 肢體活動性角度測試

按照圖3所示動作順序和測量位置［10］依次對受試者穿著3款服裝進行肢體活動性角度測試，每個動作的肢體活動角度重復測量3次。圖中數字為不同動作的編號。

圖3 肢體活動角度測試動作示意圖Fig.3 Action procedure of Range-of-Motion test

2.2.2 著裝模擬運動的熱舒適性實驗設計

受試者在高溫環境中(30℃，65%相對濕度，風速低于0.5 m/s)，分別穿著3款服裝進行相關的模擬測試，使用耳膜溫度計每隔1 min測定體溫，收集其熱舒適性生理指標的數據。

2.2.3 服裝舒適性主觀感受評價

受試者進行模擬測試包括行走、彎腰拿取、跨越地面障礙、下蹲擦拭、直立擦拭和直立上舉等。模擬測試過程中受試者對服裝的靈活性和熱舒適性進行主觀評判并進行問卷打分。

2.3 實驗結果與討論

2.3.1 肢體活動性角度

將受試者每個動作的3次測量結果平均值進行獨立樣本T檢驗，檢驗3款服裝兩兩之間做相同動作的肢體活動角度是否有顯著變化，以判斷新型服裝與現有服裝相比，靈活性是否有顯著提高，結果如表2所示。組別一、二、三分別表示服裝0#和1#、0#和2#以及1#和2#進行獨立樣本T檢驗，數據為T值的相伴概率。

表2 肢體活動性限制獨立樣本T檢驗結果Tab.2 Independent T-test results of ROM

表2結果顯示，2款新型服裝與對照服裝兩兩之間方差相等的T檢驗相伴概率皆大于0.05的顯著性水平，由此認為著不同服裝做上述8個動作時，人體的肢體活動角度在統計學概念上無顯著差異。說明相同規格下，具有合體襠部設計的新型服裝和寬松襠部設計的現有服裝具有基本相同的靈活性。以此為基礎，對肢體活動性限制進行測量并求均值，結果如表3所示。從均值進一步分析，身著1#和2#工作服的受試者進行所有肢體活動的活動角度范圍都明顯大于身著0#服裝的。認為新型服裝的襠部合體設計達到了足夠的運動靈活性，并在客觀結果上優于現有服裝。

表3 肢體活動性限制平均值Tab.3 Measurement results of ROM (°)

2.3.2 著裝模擬運動的熱舒適性

身著連體服和分體服在高溫環境下的耳膜平均溫度變化趨勢平緩，保持在0.5℃以內，結果如圖4所示。身著連體服的耳膜溫度測試結果比分體服偏高，說明在散熱性方面，連體服的煙囪效應比分體服要弱，服裝與人體之間環境的熱量散發受到一定制約，因此著裝者的體溫較高。

圖4 穿著連體服和分體服耳膜溫度對比折線圖Fig.4 Line graphes of participators'eardrum tempratures while wearing siamese and split coveralls

2.3.3 服裝舒適性主觀感受評價

針對狹小空間的油污環境，本文采用了五級語義評價標尺，開展了服裝舒適性測量，對狹窄油污環境清潔作業服在不同情況下的整體熱舒適性和靈活性進行了評價。

圖5示出服裝整體舒適性主觀評價柱狀圖。以服裝的靈活性為例，6位受試者對服裝打出分值，求平均值得到其靈活分值，將靈活分值再求均值作為整體靈活性的衡量標準，將每款服裝的靈活分值與其相減，若差值小于0，表明該款服裝的靈活性低于標準，若差值大于0，表明該款服裝的靈活性優于標準，即靈活性較好。新型工作服1#和2#在靈活性和舒適性的平均值偏差皆大于0，且2#的舒適性顯著高于另外2款服裝，說明新型連體服和分體服能夠提高舒適性，且分體服的舒適性尤為顯著。

圖5 整體舒適性主觀評價柱狀圖Fig.5 Column of subjective assessment for overall comfort

3 結語

目前，國內從事油罐清潔作業的人員工作強度較高，其工作服往往側重于防護功能，對舒適性和適應工作環境特點等方面考慮不足，導致服裝的舒適性欠佳。本文以油罐清潔作業的防護需求為基礎，開展了服裝舒適性、合體度和靈活性的研究，結合面料的性能，設計并評價了新型工作服。

新型連體和分體防護服在服裝舒適性和靈活性方面都優于現有工作服，并且具有更好的合體性。與分體式服裝相比，連體式服裝在防油污方面具有更好的防護性能，但其煙囪效應比分體服裝弱，使得服裝在高溫作業環境下的散熱性能不及分體服裝，服裝整體的舒適度也較分體服差。

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