宿舍公共廁所盥洗池系統人機尺寸分析與改進

盛麟 張科 申躍耀

摘要：宿舍公共廁所盥洗池用戶范圍單一，為1825歲青少年，在設計時盡量滿足多數人的需求。通過對盥洗池的人機尺寸分析，設計出適合的人機尺寸。

關鍵詞：公廁；盥洗池系統；人機工程

1 人機尺寸分析

1.1 盥洗池系統人機尺寸分析

學校宿舍的盥洗池系統分為：盥洗臺、水龍頭。產品類型：盥洗臺屬于Ⅲ型產品 ，故選取P50作平均尺寸設計依據。盥洗池普遍的使用功能：刷牙、洗臉、洗衣服。宿舍公共廁所盥洗池使用時采用站立式操作，其相關尺寸包括：

靜態尺寸：肘高、身高、肩高、視高、手功能高、上臂長、前臂長等；功能尺寸：手臂功能極限尺寸，手臂使用時舒適姿勢的調節范圍等。

1.1.1 身高和視高（確定盥洗臺高度和置物臺高度）

用戶對象為1825歲男生和女生，在盥洗池洗漱的時候，身高是確定了盥洗池平臺高度的重要依據，視高是用來檢驗置物臺高度合理性的重要依據。表1是1825歲的男性與女性的身高百分位尺寸。

洗漱臺的最佳功能尺寸=查表基于身高的設備高+由身高產生的功能修正量+心理修正量

由于是Ⅲ型產品 ，故選取P50作平均尺寸設計依據。

男性：h1（P50）=1686mm

女性：h2（P50）=1580mm

在洗漱的時候會彎腰，這個時候操作最舒適的平臺高度可以查表——設備及用具與身高的關系（洗臉盆高度：設備高與身高之比：4/9）

由此可知：

對于男性，基于身高的設備高H1=4[]9h1=749.33mm

對于女性，基于身高的設備高H2=4[]9h2=702.22mm

由于盥洗臺最佳功能尺寸Hb=查表基于身高的設備高H+穿鞋修正量a

功能修正量可以查表——正常人著裝身材尺寸修正量

穿鞋修正量a=25—38，男性取a1=25，女性由于可能穿高跟，所以取a2=30

所以男性宿舍盥洗池高度：Hb=H1+a1=749.33+25=774.33mm

女性宿舍盥洗池高度：Hb=H2+a2=702.22+30=732.22mm

由于表設備及用具與身高的關系：使用方便的隔板高度，設備高與身高之比6/7

所以置物臺的高度Hz=6/7h

男衛：Hz1=6/7h1=1445.14mm

女衛：Hz2=6/7h2=1354.29mm

1.1.2 手臂關節的活動范圍和尺寸（確定盥洗臺寬度、水龍頭間距、邊緣水龍頭距洗漱臺邊緣的距離、水龍頭距盥洗臺上平面高度）

手臂關節活動范圍是確定盥洗臺寬度、水龍頭間距、邊緣水龍頭距洗漱臺邊緣的距離、水龍頭距盥洗臺上平面高度的重要參數依據。

下圖為人在站立時，軀干不動情況下，手在正前方的活動范圍。其中，手臂的最大觸及范圍是大圓弧，前臂的正常活動范圍是小圓弧，最有利的活動范圍位于陰影區域。

手臂關節活動范圍及尺寸圖

（1）盥洗臺寬度b：盥洗臺都是站立作業，最大范圍是以肩關節為中心，由圖二可知，臂長為半徑（720mm，包括手長）所劃圓弧，正常舒適的作業范圍是半徑為300mm左右的圓弧，身體前傾時，半徑可增大至400mm。因為盥洗池作業幾乎是前傾的彎腰作業，且手操作的最大范圍是508mm，所以寬度b=508mm。

（2）水龍頭的間距d和邊緣水龍頭距洗漱臺邊緣的距離c：由于站立時半邊手臂的水平正常活動范圍是0580mm，所以水龍頭的間距d應≥580mm，水龍頭的間距d=2×（半邊手臂正常最大活動范圍+兩肘間寬修正量/2）。

兩肘間寬修正量為20.所以間距d=（580+20/2）×2=1180mm。

由以上計算可知，c=站立時半邊手臂的水平正常活動范圍=580mm，由于在最邊緣沒有擁擠的因素，所以不必要算肘間修正量。

（3）水龍頭距盥洗臺上平面高度D：由于站立時手臂垂直正常活動范圍是從來肘高開始以上350，所以由表5知Pm（50）=1024mm，Pf（50）=960，那么手臂垂直的正常活動范圍以地面為參考點，是男性1024mm1374mm，女性是960mm1310mm，由物理學可知，手臂抬的越高，消耗能量越多，越累，所以在正常活動范圍內應該取最小值，男性取1024mm，女性取960mm，由于可能身體前傾，所以肩高中心下降，帶動手肘中心下降，產生了修正量m，由1算出的最佳盥洗臺高度，男宿水龍頭距盥洗臺平面高度為Hb=774.33mm。女性宿舍盥洗池高度：Hb=732.22mm，所以水龍頭距盥洗臺上表面高度為男宿D1=（1024774.33）m=249.67m.女宿D2=（960732.22）m=227.78m（m取決于是否前傾。若是前傾則取m為0.91之間）。

（4）盥洗臺深度e：深度太淺，洗手刷牙的水會濺到衣服上，所以適當的深度會擋住水，但是深度太深，洗衣服或者一些用盆洗臉的同學又會不方便，針對這一問題，提出兩種解決辦法，a.由經驗得知盥洗臺的深度90mm120mm可以減少濺出量.b.可以借鑒家用盥洗池，可以做成凹狀，這樣可以反射一部分水花，減少水的濺出量，也方便擦洗。

1.2 由第一部分計算的人機尺寸可知存在的問題

（1）深度過深，使人彎腰角度大，容易疲勞（2）邊緣問題：直角邊緣，可能會對洗漱同學造成傷害（3）水龍頭的安排；最邊上的水龍頭由于過分的靠里，就導致大量同學洗漱時這個水龍頭的使用不便，利用率不高，水龍頭的間距也較小，比較擁擠。

2 重新設計

（1）修改不符合人機的尺寸。（2）增加置物臺。（3）邊緣上應該采用圓弧狀邊緣，這樣不僅看上美觀大方而且比較安全。（4）最后我們認為在水龍頭的安排應該在間距和水管長度具有統一的標準，這樣才可以充分的利用。

參考文獻：

[1]白玉蘭.人機工程學（第五版）[M].北京：北京理工大學出版社，2017.