基于人機工程學的上下床優化設計

張雅婷 劉佳林

摘 要：為使上下床更好的滿足使用者的需求，文章通過問卷調查了解了現有上下鋪存在的設計上及安全上的問題。首先，基于《安全人機工程學》知識，對床鋪的結構尺寸進行了設計;其次，從功能上考慮，設計了床上書桌，改進了上下床樓梯，增設人工光源，并進行色彩設計。通過此設計在生理、心理上都滿足人對安全、舒適的要求。

關鍵詞：創新;美化;合理運用空間

由于課程越加繁重，越來越多的學校會要求學生住校，因此，宿舍床鋪成為了廣泛的需求。床的發展趨勢呈現為多功能化和個性化兩個方向，但是宿舍的床都無法完全滿足。因為宿舍是公共場合，且占地面積小，無法在容納多人的同時滿足更多功能。作為提供睡眠的場所，宿舍床鋪的舒適度將對學生的身心發展有著至關重要的作用，不論從個人審美、還是私人空間都要有舒適的感覺。文章將在有限的空間內，以提高宿舍床鋪的舒適度，增長同學的學習熱情為目的，利用人機工程學的知識對上下床進行優化設計。

1 學生宿舍床鋪的調查研究現狀

床與生活、學習都密不可分，作為促進學生身心發展的重要元素，宿舍床鋪的設計，越來越受到人們的重視。文章對部分高校通過線上、線下的途徑，進行了問卷調查，結果顯示大部分調查對象都認為現存宿舍床鋪存在許多的不足，如圖1

1.1 存在于設計上的問題

由于條件的限制，上下鋪基本只能滿足學生的休息需要，不能滿足學生的學習要求;而且單獨的儲物空間是極少的，僅依靠床底桌箱等空間既不方便也顯得擁擠;因此應從滿足學習、儲存及上鋪護欄的方向考慮。

1.2 存在于安全上的問題

通過問卷調查，對部分高校的宿舍床鋪現存的安全問題進行調查與統計。發現了床鋪老化、棱角過尖、螺絲松動、護欄過低而導致墜床等問題。

2 上下鋪設計相關要素分析

寢室上下鋪安全人機工程學分析。秉承“以人為本”的設計理念，對宿舍床鋪進行分析與創新設計。現有的床鋪，雖滿足了休息的要求，但如何睡得舒服是一個問題。目前，陳捷云[1]對床鋪進行了人機分析，改進了現存缺點、優化了部分功能，文章結合問卷調查結果對床的結構進行了設計。

（1）床的長寬設計。床的長寬設計以人的活動范圍為依據進行確定。圖1所示為人平躺時正面、側面活動范圍的最大限制。圖2（a）表明，人平躺于床正中間時單手能劃過的最大范圍在850～900mm之間，由此可知，床的寬度就應該不小于900mm。圖2（b）顯示人平躺時，手臂在豎直方向的活動空間，此處應考慮人的身高及心理空間等。人平躺于床上時最大長度在1850～1950mm之間，由此可得，床的長度就不應該小于1950mm，且中國男性第99百分位身高為1814mm，床的長度取1950mm符合要求。在考慮心理修正后，床鋪長寬設計為，長：1950±50mm;寬：950±50mm[1]。

（2）上鋪護欄高度設計。如圖2（b）所示，人平躺時最高點在270～300mm之間，由此可知，上鋪側欄不應該低于270mm，但又要考慮床墊的高度，所以上鋪側欄高度范圍應該為290～320mm之間。

（3）床的高度設計。根據《人機工程學》中人體主要數據（坐高99%百分位數男生的測量值是979mm，而女生的是920mm）與張義峰[2]等對安全人機工程于生活中的研究。對下鋪來說，坐立時高度是足夠的，但如果是跪姿，間隔略有不足。跪姿高度大約是坐姿高度與小腿厚度的測量值，對應99%百分位數測量值粗略計算。由于男生平均身高大于女生，故以男生測量數據作為設計依據，考慮跪姿情況時，床鋪的高度設計見下表，宋晉鵬[3]對住宅建筑樓層高度的影響因素進行了闡述，并對工程中常見的住宅建筑高度進行了分析，得出了居室凈高不宜低于2.5米;普通住宅層高約2.8米，因此，設計床高適用于寢室樓高為2.8米的要求。

3 上下鋪的功能性創新與設計

根據生活、學習需要，在床的可利用空間中考慮書桌、書架的設計。根據使用便利性，考慮了樓梯的優化設計。考慮審美及心理特性，對床的色彩與采光也進行了優化。

3.1 床上書桌的設計

宿舍不僅是休息的地方，也是重要的學習場所，書桌是不可或缺的一部分。文中將設計一種可折疊式書桌。從路堯[4]等研究的桌椅相關特征對坐姿舒適影響中得出最適桌子高度應在人胸口處，約為坐高的1/2處偏上，所以只考慮坐姿，桌子的高度為500±10mm為最適，但如果是跪姿，高度略有不足，應適當增加103±10mm，因此高度為603±10mm。考慮桌面手眼協調區域，如圖3所示，手眼協調區是最大作業區和視覺舒適區的相交區，即最常用區。人的視覺舒適區半徑為535mm，說明寬度不應小于該尺寸，則預留適當活動空間為540mm。書桌長以床鋪的寬度為基準。

3.2 上下樓梯改進和創新

調查顯示，被調查對象最希望的是嵌入式樓梯，采用下沉式結構。每級臺階中間，都帶有抽屜，相連于兩床之間公共使用。同時這不僅最省力，還提高了攀爬的安全系數，增加了存儲空間。（如圖5b）

3.3 采光設計

依據程培新[5]的研究，在光線充足的環境下工作效率比較高，所以最適光線顯得非常重要，選擇何種照明方式與工作性質和工作場地布置有關。自然光是人工光源所不能比擬的，因為在自然的光線下作業，眼睛最舒適，因此在設計時應最大限度地利用自然光。但是，自然光受晝夜、季節等條件限制，設計中用人工光源做照明補充，陳丹丹[6]以餐飲空間為載體，從燈光的自身特性出發，多角度深入研究燈光以及光環境，設計出更好的室內環境與光源環境。現在許多高校宿舍使用的是日光燈管，這種燈管工作時間長，亮度高，性價比高，一般安置在天花板上，光源可分散到各個角落。但對于上下鋪，也有部分缺點，表現為上鋪燈光過強，下鋪大量光源被阻擋，致使采光不良，損害眼睛，造成了光源的浪費。人工光源水平分析如圖4（a）所示，其中填充處便是人工光源最佳區域。人工光源垂直分析如圖4（b）所示，光源與視力的最適夾角為45°，在這個方位可以最大限度地獲取光源。因此文章將在縱向距離為450±50mm，橫向距離為以人為中心左右偏移17.5°處做一個軌道式可移動光源，不僅滿足最適位置，還滿足了左右撇子的需求。用于在夜間自然光缺失時的光補充，根據中華人民共和國國家標準《建筑照明設計標準》GB50034-2013的規定，居住建筑起居室（書寫閱讀）照度標準值（lx）為300，且最好使用混合照明。在此前提下設計冷暖兩色燈光，以供使用。

4 采光分析

3.4 色彩設計

黃國松[7]從色彩設計的角度，運用色彩心理學原理分析了色彩心理與年齡等的關系，闡述了色彩心理的個人差異和共同感情等一些理論問題分析得出，選擇適當的色彩構成良好的色彩環境可以增加明亮程度，提高照明效果;也可以使學生舒適愉快，減少疲勞同時也可以使環境整潔，層次分明，明朗美觀。根據李安安[8]利用色彩對視覺傳達的研究分析得出，床鋪這一環境配色與色彩選擇以白、乳白、淺黃、天藍為主色調，不僅達到明亮、和諧、美觀又舒適的條件，還考慮到了光線的反襯，提高照明效果，這樣就能大大減少人工光源的輸出與消耗，節約能源。但配色一定不要色彩單一和飽和度過高，否則會加速視覺疲勞或引起單調感。因此床鋪的主體色將選為乳白色或淺黃兩種，上下樓梯選擇原木色或者棕色。[9]

4 結語

文章通過問卷調查，了解了上下床現存的問題，從結構性及功能性兩方面進行基于安全人機工程學的床鋪設計。

（1）考慮人體活動范圍及最舒適區，確定了床鋪的各尺寸，長為1950±50mm，寬為950±50mm，上下鋪層高為1100±20mm，床底高為400mm;故床的總體高度為2600±50mm，符合樓層高度范圍。

（2）考慮上鋪人員的安全性，設計上床護欄高度為290～320mm。

（3）考慮多數寢室面積小，人員多，學習空間少的情況，在床上設計了可收縮的書桌，基于手眼協調區范圍確定書桌長為900±50mm，寬為540mm，高為603±10mm。

（4）結合儲物與上下床的需求，床鋪樓梯設計為嵌入式預埋樓梯，各樓梯為抽屜設計。

（5）床上人工光源位置設于書桌上方處，以人為中心左右偏移17.5°。

（6）考慮增加明亮程度和滿足環境整潔，層次分明，明朗美觀等條件，選取乳白色或淺黃作為床鋪主體的色彩;選取原木色或者棕色作為上下樓梯的色彩。

參考文獻：

[1]陳捷云.高校宿舍組合式床鋪的人機學分析[J].科學與財富，2017（8）：283-284.

[2]張義峰，唐銘，張新超.安全人機工程學在日常生產中的應用[J].黑龍江科技信息，（26）：47.

[3]宋晉鵬.住宅建筑常見樓層高度之分析[J].建材技術與應用，2017（6）：10-12.

[4]路堯，劉卉，張雨晴.等.桌椅相關特征對坐姿舒適影響的生物力學研究進展[C].第十六屆全國運動生物力學學術交流大會（CABS2013），2013.

[5]程培新.《建筑照明設計標準》（GB50034-2013）學習體會[J].智能建筑電氣技術，2015，9（2）：29-32.

[6]陳丹丹.室內光源設計與餐飲空間性格塑造之探析[D].蘇州大學，2014.

[7]黃國松.色彩設計心理分析[J].蘇州大學學報（工科版），（4）：57-65.

[8]李安安.基于色彩應用的視覺傳達設計研究[J].商業故事，2016（19）.

[9]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.