人機(jī)工程學(xué)在動(dòng)車組衛(wèi)生系統(tǒng)設(shè)計(jì)上的應(yīng)用

譚湘屏

摘 要：本文以高速動(dòng)車組上衛(wèi)生間及盥洗室設(shè)施的設(shè)計(jì)為例，基于人機(jī)工程學(xué)的理論知識(shí)，對(duì)衛(wèi)生系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行人機(jī)分析，從理論上給出適合國(guó)人身高尺寸的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，并對(duì)衛(wèi)生間及盥洗室設(shè)施的空間布置進(jìn)行合理性建議。

關(guān)鍵詞：人機(jī)工程學(xué)；鐵路客車；衛(wèi)生間；人體測(cè)量尺寸；功能修正量

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.15.097

0 前言

隨著中國(guó)鐵路客車的飛速發(fā)展，車內(nèi)設(shè)計(jì)越來(lái)越重視人性化的設(shè)計(jì)。人機(jī)工程學(xué)在高速動(dòng)車組車內(nèi)衛(wèi)生系統(tǒng)設(shè)計(jì)的應(yīng)用，可優(yōu)化乘客、設(shè)施和車內(nèi)環(huán)境的關(guān)系，對(duì)提高鐵路客車的產(chǎn)品質(zhì)量和品質(zhì)要求具有重要的意義。

1 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)與人機(jī)工程學(xué)

1.1 經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)的技術(shù)分析

設(shè)計(jì)是對(duì)某項(xiàng)事物進(jìn)行合理科學(xué)的形式，利用人體視覺(jué)傳達(dá)的能力和思維想象的能力，經(jīng)過(guò)不斷的實(shí)踐，最終將想法變成現(xiàn)實(shí)的一個(gè)過(guò)程。

在過(guò)去的衛(wèi)生間內(nèi)裝設(shè)計(jì)過(guò)程中，設(shè)計(jì)者往往是憑借自己以往的經(jīng)驗(yàn)，或是對(duì)國(guó)外產(chǎn)品設(shè)計(jì)的照搬與復(fù)制，對(duì)衛(wèi)生間設(shè)施產(chǎn)品的專業(yè)性、美學(xué)性和適用性并沒(méi)有引起高度的重視，這樣對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)質(zhì)量會(huì)產(chǎn)生很大的影響。

1.2 人機(jī)工程學(xué)的技術(shù)分析

人機(jī)工程學(xué)是從人的生理和心理特點(diǎn)出發(fā)，研究人-機(jī)-環(huán)境的相互關(guān)系和相互作用的規(guī)律，以優(yōu)化人-機(jī)-環(huán)境系統(tǒng)的一門科學(xué)，其目標(biāo)是讓人在使用機(jī)械的過(guò)程中感到安全、舒適、健康和效率等。衛(wèi)生系統(tǒng)的內(nèi)裝設(shè)計(jì)利用人機(jī)工程學(xué)，充分考慮人體結(jié)構(gòu)和機(jī)能特性，使模塊產(chǎn)品的設(shè)計(jì)向著乘客所要求的安全、美觀、舒適方向發(fā)展。

2 人機(jī)工程學(xué)在衛(wèi)生系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

動(dòng)車組衛(wèi)生設(shè)施系統(tǒng)是乘客在旅途環(huán)境中的一個(gè)小的生活系統(tǒng)，其空間設(shè)施布置的人性化設(shè)計(jì)非常重要。衛(wèi)生系統(tǒng)的布置是在整車總體布置設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，空間有局限，利用人機(jī)工程學(xué)對(duì)各空間設(shè)施進(jìn)行人機(jī)分析，使其空間布置更加符合人的生理和心理特性，從而使乘客在使用過(guò)程中獲得最大程度的滿足感。

2.1 人機(jī)工程學(xué)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的基本概念

運(yùn)用人機(jī)工程學(xué)的基本原理分析產(chǎn)品中人的因素，從基本的生理要素和心理要素著手，將人的因素研究融入產(chǎn)品造型的設(shè)計(jì)中，使產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)更加舒適、人性化。

2.1.1 人體測(cè)量尺寸

利用人機(jī)工程學(xué)的原理，人體尺寸測(cè)量是在產(chǎn)品設(shè)計(jì)的基本資料，GB10000-88標(biāo)準(zhǔn)列舉了人機(jī)工程學(xué)設(shè)計(jì)經(jīng)常使用的人體測(cè)量尺寸。

2.1.2 人體尺寸功能修正

產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)必須以人體測(cè)量數(shù)據(jù)為依據(jù)，由于GB10000中列表值為裸體測(cè)量的結(jié)果，產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該考慮由于穿鞋引起的高度變化和穿衣服引起的圍度、厚度等變化，動(dòng)作、操作等引起的尺寸變化，以及為了消除空間壓抑感、恐懼感或者是美觀等心理因素而增加心理尺寸修正等。比如：衛(wèi)生間的空間尺寸設(shè)計(jì)，如果剛剛能容下人站立的高度空間顯然是不夠的，因?yàn)樵谶@種空間布置中會(huì)使人感到局促和壓抑，為此產(chǎn)品的空間尺寸設(shè)計(jì)除了考慮穿著、姿勢(shì)、操作等功能修正，還應(yīng)綜合考慮適當(dāng)余?？臻g的心理修正量。

即：產(chǎn)品設(shè)計(jì)的尺寸修正量=功能修正量+心理修正量

=穿著修正量+姿勢(shì)修正量+操作修正量+心理修正量

2.1.3 人體尺寸百分位數(shù)的選擇

人機(jī)工程學(xué)在產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，最基本的原則是從適用性上盡量滿足大多數(shù)人的使用要求。設(shè)計(jì)中，人體尺寸百分位數(shù)的選用通則可以參考下表：

產(chǎn)品的功能尺寸設(shè)計(jì)為：

產(chǎn)品最小功能尺寸=相應(yīng)百分位數(shù)的人體尺寸+功能修正量

產(chǎn)品最佳功能尺寸=相應(yīng)百分位數(shù)的人體尺寸+功能修正量+心理修正量

2.2 衛(wèi)生系統(tǒng)的尺寸的設(shè)計(jì)應(yīng)用

2.2.1 衛(wèi)生間的空間尺寸

在確定廁所內(nèi)部長(zhǎng)度和寬度時(shí)，為了滿足大多數(shù)人的使用要求應(yīng)該按照第95百分位數(shù)來(lái)確定尺寸，再加上由于衣服厚度引起的尺寸增加和上廁所時(shí)的必要?jiǎng)幼饕鸬淖兓孔鳛楣δ苄拚浚瑫r(shí)避免間壁、門等設(shè)備緊貼鼻子使人在心理上產(chǎn)生的一種“空間壓抑感”增加心理修正值。

坐式衛(wèi)生間的空間設(shè)計(jì)：將P95成年男子在坐姿時(shí)兩肘間距為產(chǎn)品設(shè)計(jì)上限值的依據(jù)，再考慮人在如廁時(shí)抬手時(shí)動(dòng)作功能修正量，20mm的衣著修正量和60mm余?？臻g的心理修正量，則：坐式衛(wèi)生間空間的尺寸要求為2*P95男D.1.3*Cos30°+P95男D.4.7+20+60=900mm

根據(jù)蹲便器尺寸及人體尺寸可知蹲便器中心距距離間壁的尺寸一般要大于500mm， 蹲式廁所便盆排污孔中心距離后部墻板的距離不小于320mm

建議：（1）坐式衛(wèi)生間的最小寬度不小于900mm，面積不小于1m2

（2）蹲式衛(wèi)生間的尺寸最小應(yīng)該為1000mm*1000mm， 面積不小于1m2

2.2.2 衛(wèi)生間間內(nèi)層高尺寸

在設(shè)計(jì)衛(wèi)生間內(nèi)部層間高度時(shí)，首先滿足高身材人的需要，對(duì)于低身高的人使用時(shí)必然沒(méi)有問(wèn)題。按照第95百分位數(shù)來(lái)確定尺寸時(shí)，P95成年男子的身高為1775mm，人站立時(shí)的鞋跟修正量為30mm，頭頂高度的最小裕量為90mm，為避免空間壓迫感，考慮高度的心理修正量110mm，則：衛(wèi)生間內(nèi)部層高的設(shè)計(jì)尺寸為 1775+30+90+110=2005mm （層高取值約2000mm）。

2.2.3 衛(wèi)生間門高度尺寸

衛(wèi)生間門的高度設(shè)計(jì)時(shí)，取身高為P95的人為產(chǎn)品設(shè)計(jì)上限制的依據(jù)。P95成年男子的身高為1775mm，鞋跟的修正量為30mm，則門的最小高度尺寸設(shè)計(jì)值為1775+30=1805mm（最小功能尺寸），考慮高度的心理修正量100mm，建議：

廁所門的高度尺寸為：1775+30+100=1905mm （取值1900mm）

2.2.4 盥洗室設(shè)施布置尺寸

盥洗室設(shè)施布置為乘客提供清潔的方便。設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮人站立空間的大小和臺(tái)面的高度，洗臉池臺(tái)面距離地面太高，水會(huì)沿著手臂流下，臺(tái)面太低會(huì)使人彎腰過(guò)度，均不方便乘客使用。正常情況，人洗臉時(shí)的姿勢(shì)是站立自然彎腰，雙手前伸向下傾斜，肘部距離地板面高度大約在人立姿時(shí)手功能高80～100mm。為滿足大多數(shù)人使用的需要，取尺寸小者為設(shè)計(jì)依據(jù)（第5百分位數(shù)值），考慮鞋高修正量30mm，人立姿時(shí)手的功能高度修正量80mm，則：

臺(tái)面的設(shè)計(jì)最小高度為 P5女D.2.4 +30+80=760mm

為避免乘客洗臉時(shí)彎腰動(dòng)作較大，洗池前方應(yīng)該留出足夠的空間避免人的頭部撞到鏡子（或墻面），所以與鏡面（或墻面）的距離至少在450mm。

單人盥洗間人站立空間的寬度尺寸設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)時(shí)取第95百分位數(shù)男性的身寬尺寸為設(shè)計(jì)依據(jù)，衣著修正量20mm，余裕空間的心理修正量為40mm，則：

單人盥洗室空間的寬度設(shè)計(jì)尺寸：2* P95男D.1.3*Cos30° +* P95男D.4.4+2*20+40=800mm

建議：盥洗室臺(tái)面的高度尺寸在760～820mm。

單人盥洗間的寬度不小于800mm，面積不小于0.6m2。

3 分析結(jié)論

衛(wèi)生間的設(shè)計(jì)應(yīng)遵從美學(xué)和人機(jī)工程學(xué)的的理論，合理的人機(jī)工程學(xué)尺寸對(duì)于不同用車人群的乘坐舒適性、安全性具有重要的意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]GB/T 10000-1988 中國(guó)成年人人體尺寸[S].

[2]GB/T 12985-1991 在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中應(yīng)用人體百分位數(shù)的通則[S].