基于人機工程學的學生組合床優化設計

魯偉　王曉英　鄒凱予　張勤星　路書芬　張蘭

摘 要：本文對學生組合床存在的問題進行了分析，從結構和功能設計的角度入手，運用安全人機工程學的原理和方法，對組合床的安全性、儲物便捷性以及燈光等方面提出優化設計方案，同時給出了相應的尺寸設計和功能說明，該宜人設計方案滿足學生的生理和心理需求，提高了學生組合床的安全度和舒適性。

關鍵詞：安全人機工程學；學生組合床；安全度；宜人設計

基金項目：河南省教育廳科學技術研究重點項目：13B130363，河南省高等教育教學改革省級項目，2014SJGLX113，河南省高等學校安全工程特色專業建設點。

自90年代大學招生擴招以來，我國在校學生人數不斷創下新高，使得教育資源相對短缺和學生人數越來越多之間的矛盾日益突出。尤其是住宿環境投入不足使得學生床位資源緊張。由于設計知識和成本方面的限制，很多學校的床鋪設計簡單，未把宜人性作為設計目標[1]，使用性能較低且存在一定安全隱患，因此學生床鋪的設計成為學生、家長和學校關注的重要問題之一。安全人機工程學是著眼于人機結合面，通過分析人、機和環境之間的相互作用，設計產品時以人的安全性和舒適性為主要考慮的一門知識。隨著我國經濟的發展和人們生活質量的不斷提高，安全人機工程學在經濟、社會生活中的應用越來越廣泛。本文針對學生床在使用電線的安全性、平時儲物便捷性和學習時書桌燈光照明等方面，結合安全人機工程學知識對學生組合床的結構開展了優化設計與分析。

1 學生組合床設計優化依據

根據安全工程學中可調性準則、標準化準則、合理選擇百分位和適用度準則和功能修正與最小心理空間相結合等準則，并且依據GB/ T 13547-1992《工作空間人體尺寸》、GB/T 12985-1991 《在產品設計中應用人體尺寸百分位數的通則》[2]等標準對學生組合床進行優化設計。

2 學生組合床優化設計

學生組合床的設計綜合綜合考慮了結構科學性、色彩、功能優化等方面滿足人的功能和審美需要。對現有高校學生組合床進行合理改進。改進后的組合床在床鋪正下方設置小抽屜、不銹鋼移動式書架和護眼燈。優化效果圖如圖1所示。

2.1 學生組合床局部優化設計

2.1.1床鋪儲物的優化設計

為了解決學生在床上時物品存放問題，在現有的組合床鋪正下方設置兩個并排放置的小抽屜。一般學生床長2000mm寬900mm[3]，因此小抽屜長設為1000mm。小抽屜設計如圖2所示。其中H1為上鋪與屋頂間的距離，H2為小抽屜高度，H3為抽屜與地面之間距離。

取成年男子坐高H95男=958mm，功能修正余量取200mm代入公式得：

H=958+200=1158mm 故H1=1160mm

取成年男子身高：

H95男=1775mm，故H3=1770mm。根據高校宿舍層高一般為3m，所以小抽屜高：H2=3000-1160-1770=70mm符合安全人機機工程學設計要求。

2.1.2工作空間的最佳視覺范圍分析

根據安全人機工程學坐姿水平作業范圍布局設計。人的手眼協調區為40.7m。正中矢狀面長度約為左右7.6～53.6cm[4]。水平面正常工作區內為手眼協調區，水平面最大工作區內是視覺舒適區，所以保證坐姿作業范圍內光環境良好對保護學生視力有重要作用。

2.1.3工作空間光環境的實現

在最佳視距內安裝護眼燈。成年人的理想視距為305至460mm，最小閱讀距離為406mm，觀看固定顯示器的理想距離為 457 至 610mm[5]。因此為了使工作區域內光線充足，在桌面正上方安裝內嵌式有燈罩保護的20W護眼燈。護眼燈采用可更換圓柱電燈管，發射光顏色為白光。取與桌面垂直高度450mm為安裝高度距離隔板中央位置安裝，保障學習的光環境良好。護眼燈設計如圖3所示。

桌面顏色選用淺色，可以減少工作空間內光線的吸收，而且選擇合適的色彩對保護視力有重要作用。黃色給人以甜美、豐收、香酥的感覺；綠色給人以自然、安靜、安全感、鎮靜的感覺；紅色給人以熱情的，積極的感覺[6]。通常白色可以反射各種光，對光的吸收最少。但是生理和心理學研究認為：白色易引起眼睛疲勞造成精神緊張，在強光下容易反射大量光引起眼睛的不適[7]。綜合白色的優缺點可以選用乳白色作為桌面的設計顏色。既保證對光吸收最少又能減少鏡面反射干擾學生的視覺活動。乳白色同時能夠在心理上給人輕松感，幫助學生提高注意力。

當然在顏色的選擇上，可以選擇莊重又不失典雅的淡黃木紋色或者淺色，如淡藍、淺青都能吸收較少的光線，給學生心理上的輕松感。

2.1.4移動式書架設計

現有的組合床書柜是無隔斷的矩形柜，這種設計分區不明確，容易造成學生的物品放置雜亂無序。優化設計后的組合床采用移動式書立，由兩塊活動隔板組成。學生可以根據自身需求合理分區最大限度的利用儲物空間[8]，同時減少不整潔的現象。移動式書架設計效果圖如圖4所示。

2.2 其他優化設計

在學生公寓的組合床設計中，為了防止電線插排的亂扯亂放，應該設計有專門的存放電線插排的區域，例如在桌面上設置電線孔，規范線路的連接以保障學生的安全[9]

3 結論

據安全人機工程學的原理以及所學的相關知識對學生床的安全性、儲物便捷性以及燈光等方面做了進一步的分析，并從安全性和宜人設計的角度，對組合床的結構設計進行了具體優化。

改進了組合床小抽屜的設計，使其更加符合安全人機工程學的要求，上鋪學生不用下床便可以存放物品，提高了組合床的科學性和實用性。

增加了組合床護眼燈，提高了視距的合理性。根據人眼功能設計了合適的桌面色彩，提高了光環境的質量。

文章結合了安全人機工程學和現代大學生心理需求對學生組合床提出了優化設計。隨著科技的不斷進步，大學生組合床也將越來越有安全性和宜人性。

參考文獻

[1] 牛美玲.基于安全人機工程學的樓梯設計[J].安全與科學工程，2010：79-81.

[2] 歐陽文昭，廖可兵.安全人機工程學[M].北京：煤炭工業出版社，2002

[3] 尹敏.學生床在安全人機工程學上的分析和改進[J].中國機械，2015（5）：184-185.

[4] 劉璐.學生組合床的安全人機工程學分析及改進[J].河南科技，2013.

[5] 張鑫.基于人機工程學的學生公寓家具設計與研究[D].太原：太原理工大學，2010.

[6] 何燦群，周玲.人體工學與藝術設計[M].長沙：湖南大學出版社，2004

[7] 胡波.餐廳室內色彩與光線設計[J].新建筑，1991，（1）：31-32.

[8] 林童能，徐可.大學生寢室家具多功能化設計探究[J].科技創新導報，2014（3）：62-64.

[9] 楊晶.大學生公寓人機學分析與設計[J].機電產品開發與創新.2012.

作者簡介

魯偉，（1995-），男，本科在讀，從事安全工程學科教育理論方面研究。

通訊作者

張勤星，男，講師，主要從事安全人機工程方面研究。