高校宿舍組合式床鋪的人機(jī)學(xué)分析

陳捷云

摘 要：組合式床鋪是大部分高校宿舍采用的模式，用以解決學(xué)生的休息和學(xué)習(xí)問(wèn)題。它屬于一個(gè)人機(jī)系統(tǒng)，當(dāng)中涉及的人機(jī)學(xué)知識(shí)是非常豐富的，將其進(jìn)行人機(jī)學(xué)分析，有利于提高空間的利用率，改進(jìn)現(xiàn)有的缺陷，增加睡眠舒適度，提高學(xué)習(xí)效率。

關(guān)鍵詞：高校宿舍；組合式床鋪；人機(jī)學(xué)；改進(jìn)

1 人機(jī)工程學(xué)的概述

人機(jī)工程學(xué)是一門研究人——機(jī)——環(huán)境的綜合性邊緣學(xué)科，其基礎(chǔ)理論涉及多個(gè)學(xué)科，如技術(shù)工程學(xué)，人體解剖學(xué)，人體測(cè)量學(xué)等。利用人機(jī)工程學(xué)不僅可以改善人與機(jī)器的關(guān)系，讓機(jī)器更適應(yīng)人的操作，從而提高人的舒適程度，而且還可以避免機(jī)器操作的不當(dāng)或疲勞操作所造成的事故，提升機(jī)器的安全性能，保障人生安全。

2 一般高校宿舍組合式床鋪的人機(jī)系統(tǒng)分析

2.1 床的尺寸和安全性分析

床的長(zhǎng)度是依據(jù)人的身高來(lái)定的，在Ⅱ型產(chǎn)品設(shè)計(jì)中只需要采用一個(gè)人體百分位作為尺寸的上限值和下限值，床的長(zhǎng)度應(yīng)采用大尺寸，根據(jù)圖1（b），人仰臥平躺時(shí)，最大長(zhǎng)度接近1900mm，而現(xiàn)有的床長(zhǎng)一般為1950mm，符合了人體的尺寸要求。至于床寬，如圖1（a）平躺時(shí)人單手能及的最大范圍大約在900mm，所以床寬應(yīng)不少于這個(gè)尺寸。通過(guò)調(diào)查，現(xiàn)有的單人高架床寬一般為900mm，大于男生肩寬的九十九百分位數(shù)415mm，符合了大部分人的尺寸要求。

床的安全性分析主要是床高和護(hù)欄部分。床高一般是床板到地面的高度，標(biāo)準(zhǔn)尺寸為175cm，這個(gè)尺寸符合了女生身高九十九和男生身高九十的百分位數(shù)，但是對(duì)于大學(xué)生來(lái)說(shuō)，這個(gè)高度應(yīng)該取180cm，這樣才能保證百分之九十九的男生頭部不會(huì)碰到床底。此外，床的護(hù)欄部分位置一般定在肩部下一點(diǎn)的地方，其長(zhǎng)度為頭全高和手臂的長(zhǎng)度，根據(jù)表1的數(shù)據(jù)，百分?jǐn)?shù)為九十九的男生頭全高和手臂長(zhǎng)（上臂+前臂+手長(zhǎng)）=249+819=1068mm。再加上修正量（主要是脖子部分）大約為140mm，所以護(hù)欄長(zhǎng)度的長(zhǎng)度一般為1068+140=1208mm。而護(hù)欄高度的尺寸就是胸厚，根據(jù)表2男生胸厚九十九的百分位數(shù)為261mm，加上被子厚度約為40mm，所以大部分護(hù)欄的高度在300mm左右。

2.2 書(shū)桌的設(shè)計(jì)

由于宿舍不僅是一個(gè)休息的地方，同時(shí)也具備了學(xué)習(xí)的功能，所以書(shū)桌是不可缺少的部分。合理的人機(jī)尺寸不僅讓學(xué)生坐起來(lái)比較舒適，而且還可以提高他們的學(xué)習(xí)效率。如圖2，這是人在控制臺(tái)上作業(yè)的可控制的各個(gè)區(qū)域。圖中的陰影部分是手眼協(xié)調(diào)區(qū)，它是最大作業(yè)區(qū)和視覺(jué)舒適區(qū)的交集部分，意思就是作業(yè)的最佳區(qū)域，活動(dòng)比較多的區(qū)域。人的視覺(jué)舒適區(qū)半徑在53.5cm，所以桌面的寬度不應(yīng)少于這個(gè)尺寸，現(xiàn)實(shí)測(cè)量的值桌寬為600mm，略大于535mm，符合了人機(jī)學(xué)上的要求，同時(shí)也不會(huì)太寬，造成視覺(jué)上的疲勞；桌面最大的作業(yè)區(qū)半徑可達(dá)597mm，所以桌子的長(zhǎng)度至少為1194mm，而現(xiàn)實(shí)測(cè)得桌長(zhǎng)為1300mm，大于人機(jī)的尺寸，多出的尺寸是用于放置書(shū)本或其他雜物，以不影響最大的作業(yè)區(qū)。至于書(shū)桌的高度，要與椅子的高度形成一個(gè)協(xié)調(diào)的整體。如圖3，人的坐姿尺寸，人在坐的狀態(tài)下，大腿與桌子間應(yīng)有空隙，以方便小腿上下活動(dòng)，桌子也需要有容腿的空間，根據(jù)表1，小腿加足高的第九十九位百分?jǐn)?shù)為463mm，根據(jù)表2褲子的修正量為3mm，所以椅子高度大約為463+3=466mm，人的坐姿膝高第九十九位百分?jǐn)?shù)為549mm，最加上坐姿功能修正量36mm（鞋高，表2），桌子的容腿空間應(yīng)大于549+36=585mm，所以考慮到這些條件，現(xiàn)有大學(xué)生書(shū)桌高度范圍通常為760～800之間。

2.3 書(shū)架布局

現(xiàn)有的書(shū)架一般設(shè)在書(shū)桌的上方，并且固定在墻上，書(shū)架底部與桌面有一段距離，目的是能夠容納電腦的顯示器。根據(jù)上文提到的國(guó)家儲(chǔ)物要求，在設(shè)固定書(shū)架時(shí)，其凈深不應(yīng)小于0.25m，每格凈高不應(yīng)低于0.30m。而現(xiàn)實(shí)測(cè)量的書(shū)架深度為260mm，每格的高度為300mm，符合這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)其實(shí)是根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)紙張（A4 210×297mm）尺寸而定的，一般能容納大部分的課本。書(shū)架的布局一般為井字形，橫豎共四格，也能滿足大部分學(xué)生的收納要求。

2.4 衣櫥設(shè)計(jì)

宿舍的衣櫥一般放置在床底下，高度剛及床底，約175cm。衣櫥的設(shè)計(jì)一般為上下兩個(gè)隔層，上層有掛衣服的橫桿，所以上層相對(duì)寬點(diǎn)，寬度約為110cm，下層則相對(duì)較窄，大概為65cm。衣櫥的門大部分是單門的設(shè)計(jì)，有的是一體式的，有的是分為上下兩個(gè)門。衣櫥的深度多為600mm，大于國(guó)家規(guī)定的最低標(biāo)準(zhǔn)500mm。根據(jù)表1，這個(gè)深度有95%以上的同學(xué)能觸及，是一個(gè)比較人機(jī)的尺寸。

2.5 取光問(wèn)題

大部分高校宿舍較長(zhǎng)使用的是長(zhǎng)光管，因?yàn)檫@種光管發(fā)光時(shí)間長(zhǎng)，光度較高，而且價(jià)格便宜。但由于亮度較光，地方所限，所以一般設(shè)置在房間頂部，光源可分散到各個(gè)角落。其實(shí)，這里存在一個(gè)問(wèn)題，宿舍的書(shū)桌擺放一般是背對(duì)光源的，這造成了光源的浪費(fèi)。關(guān)于這個(gè)問(wèn)題，下文也將作出探討。

3 組合式床鋪的人機(jī)環(huán)境改進(jìn)方案

3.1 床尺寸的改進(jìn)

從上文可以了解到，床的尺寸為1950（長(zhǎng)）×900（寬）×1800（高）mm，這個(gè)尺寸也滿足了大部分人的需求，但是隨著生活水平的提高，人的營(yíng)養(yǎng)充沛，身高和體態(tài)普遍有所提升，對(duì)于部分學(xué)生，床的活動(dòng)空間顯得相對(duì)較少。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，床的尺寸應(yīng)適當(dāng)作出變化。

（1）床長(zhǎng)。床鋪的長(zhǎng)度屬于一般用途設(shè)計(jì)，根據(jù)表1，男子身高的第九十九位百分?jǐn)?shù)為1814mm，取1814mm為基本參數(shù)Sa，棉被長(zhǎng)度（功能修正量Δf）取80mm，人頭頂無(wú)壓迫感最小高度（心理修正量Δp）為100mm，則：

最大功能尺寸=人體尺寸百分位+功能修正量+心理修正量=Sa+Δf+Δp=1814+80+100=1994mm，所以床長(zhǎng)設(shè)計(jì)的最佳長(zhǎng)度為2000mm。

（2）床寬。床的寬度要依照人體的體寬尺寸設(shè)計(jì)。床鋪的寬度也屬于一般用途設(shè)計(jì)，根據(jù)表1，男子肩寬的第九十九位百分?jǐn)?shù)為415mm，取415mm為基本參數(shù)Sa，棉被寬度（功能修正量Δf）取200mm，考慮到人在睡眠中會(huì)左右翻動(dòng)，因此取左右空間余量（心理修正量Δp）為400mm，則床鋪?zhàn)钚挾群妥罴褜挾确謩e為：

最大功能尺寸=人體尺寸百分位+功能修正量+心理修正量=Sa+Δf+Δp=415+200+400=1015mm，床寬設(shè)計(jì)的最佳寬度為1000mm。

3.2 書(shū)桌的改良

書(shū)桌的最主要功能是學(xué)習(xí)，另外還有放置電腦的功能，所以書(shū)桌的設(shè)計(jì)分為幾個(gè)區(qū)域，包括作業(yè)區(qū)，鍵盤(pán)區(qū)，主機(jī)機(jī)箱區(qū)和收納區(qū)。每個(gè)區(qū)域的分布和大小都要依據(jù)人的自身?xiàng)l件和使用習(xí)慣，目的是合理利用空間和增加人的舒適度。其外，現(xiàn)有的書(shū)桌與人作業(yè)時(shí)所形成的角度為90°，這導(dǎo)致了一個(gè)問(wèn)題——背光。如果將書(shū)桌設(shè)計(jì)成帶有弧度的，人與書(shū)桌形成一定的角度，而這個(gè)角度恰好擁有最佳的光源，那么人就可以有充足的光線看書(shū)寫(xiě)字。書(shū)桌的整體效果如圖4所示：

3.3 取光的角度

實(shí)驗(yàn)證明，人在光線充足的環(huán)境下，工作效率比較高。所以如何獲得最好的光線顯得非常重要。首先，我們應(yīng)該最大限度利用自然光，因?yàn)樵谧匀坏墓饩€下看書(shū)寫(xiě)字，眼睛是最舒服的，所以人在作業(yè)時(shí)應(yīng)盡量靠近窗邊。其次，在晚上，由于使用的是人工光源，并且集中在頂部，所以人很多時(shí)候是處于一種背光狀態(tài)，但如果我們慢慢向光源轉(zhuǎn)移，身體稍作傾斜，那么獲得的光線相對(duì)較多，也就是說(shuō)只要我們將書(shū)桌設(shè)計(jì)為帶有一定角度的方位（圖5所示），在這個(gè)方位可以最大限度地獲取光源，然后又不破壞原來(lái)整體效果。如果覺(jué)得光線還不夠，最有效的方法就是添加一盞小臺(tái)燈。

結(jié)束語(yǔ)

人機(jī)系統(tǒng)中，人、機(jī)、環(huán)境三個(gè)要素之間相互作用、相互依存的關(guān)系決定著系統(tǒng)總體的性能。將人機(jī)學(xué)運(yùn)用在宿舍的組合式床鋪中，使人和機(jī)有機(jī)結(jié)合，最大限度地為人提供舒適性和安全性，達(dá)到保障人的健康、舒適、愉快地活動(dòng)，同時(shí)提高了工作的效率。

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