基于應(yīng)急心理與行為的礦用安全頭盔設(shè)計(jì)研究

羅秋曼 賀孝梅

中國(guó)是世界煤炭生產(chǎn)大國(guó)同時(shí)也是礦難多發(fā)的國(guó)家。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在2001-2015年，中國(guó)共發(fā)生三萬多起礦難事故。所以黨和政府一直將煤礦災(zāi)害事故的救援問題視為重要議題。全國(guó)人大及其常務(wù)委員會(huì)頒布《礦山安全法》《煤礦安全監(jiān)察條例》《礦山安全法實(shí)施條例》《應(yīng)急救援法律法規(guī)》等法律法規(guī)，意在規(guī)范安全生產(chǎn)提高礦難救援工作能力。

同時(shí)，在煤礦事故頻發(fā)的情況下，快速有效的應(yīng)急救援是減少事故人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失的有效措施。自救產(chǎn)品能在最短的時(shí)間內(nèi)為受難的礦工提供一種簡(jiǎn)單、有效的生命保障，從而為在獲得營(yíng)救之前的這段時(shí)間內(nèi)為生存爭(zhēng)取到更長(zhǎng)的時(shí)間。本文以礦用安全頭盔為載體，基于應(yīng)急心理和行為分析受困人員的生理心理狀態(tài)，在應(yīng)急自救方面對(duì)安全頭盔進(jìn)行設(shè)計(jì)研究，結(jié)合案例總結(jié)其設(shè)計(jì)原則及策略。

1.用戶應(yīng)急心理與行為

首先，對(duì)用戶在突發(fā)狀況下的應(yīng)急心理和行為進(jìn)行分析，有利于挖掘用戶外在表現(xiàn)下的內(nèi)在情感因素，來指導(dǎo)接下來的設(shè)計(jì)。根據(jù)情感化設(shè)計(jì)的三層次理論來分析用戶突發(fā)狀況下的心理和行為特點(diǎn)，能夠反映出心理與行為方面的關(guān)聯(lián)性，同時(shí)找到其意識(shí)層面的緣由。

1.1 應(yīng)急心理與行為特點(diǎn)

應(yīng)急心理是遇難人員在突發(fā)狀況下，例如事故災(zāi)難、自然災(zāi)害和公共安全問題，產(chǎn)生的種種心理狀態(tài)。這些心理狀態(tài)常常受年齡、性別、性格、個(gè)人能力、安全知識(shí)等因素影響。用戶應(yīng)急心理，例如心理狀態(tài)、態(tài)度、主觀意識(shí)等對(duì)用戶應(yīng)急實(shí)際行為的表現(xiàn)有著很大的影響[1，2]。在煤礦災(zāi)害這種突發(fā)情況下，受困人員的心理處于極度不穩(wěn)定的狀態(tài)，容易產(chǎn)生消極和極端化的心理而不利于生存和逃生救援。

圖1 應(yīng)急心理與行為三層次分析

圖2 常見安全頭盔顏色

表1 常見安全頭盔形態(tài)特點(diǎn)

應(yīng)急心理主要有五大特點(diǎn)：（1）緊張失措。煤礦災(zāi)害發(fā)生初期由于其來勢(shì)洶洶不給人反應(yīng)的余地，通常這個(gè)時(shí)候受困的礦工會(huì)感到緊張失措。再加上周圍的環(huán)境發(fā)生變化，例如照明系統(tǒng)受到損壞，道路堵塞，人群擁擠等，因而受困者失去安全感，神經(jīng)緊張；（2）恐慌害怕。緊接著，由于可能產(chǎn)生的光線不足、毒氣泄漏、粉塵彌漫、能見度降低、火災(zāi)危險(xiǎn)等惡劣問題，受困人員難以辨別方向，不能到達(dá)安全的避難硐室或救生艙，胡亂逃生，擁擠推搡；（3）所以在尋找逃生的路徑時(shí)，人們往往會(huì)選擇最熟悉的道路，然而有的時(shí)候由于上層巖土的坍塌，道路結(jié)構(gòu)被毀壞，導(dǎo)致原先設(shè)定好的逃生道路被封堵。如果在沒有了解情況的狀況下，一味地沿著原始道路逃生令道路的人流量加大形成滯留。（4）盲目從眾。個(gè)體的心理和行為往往會(huì)受到群體的影響，會(huì)不自覺地在知覺、行為當(dāng)中保持與大多數(shù)一致[4]。因此遇難礦工常常會(huì)效仿周圍人的做法。（5）絕望放棄。在礦難發(fā)生了一段時(shí)間之后，人們激動(dòng)慌亂的情緒開始穩(wěn)定下來，但是因?yàn)橥獠烤仍臅r(shí)間一般要持續(xù)幾個(gè)小時(shí)到幾天的時(shí)間，單在漫長(zhǎng)的等待救援過程中，受困人員因體力消耗和受傷，常常會(huì)產(chǎn)生放棄的念頭，生存意志也隨之降低。

應(yīng)急行為是應(yīng)急心理的外在表現(xiàn)。突發(fā)災(zāi)害時(shí)不理智的心理狀態(tài)會(huì)導(dǎo)致危險(xiǎn)的行為，繼而阻礙正確的應(yīng)急救援[5]。應(yīng)急行為主要有四大特點(diǎn)：（1）尋找亮光。礦井工作環(huán)境里的光線狀態(tài)本就不明亮，煤礦災(zāi)害發(fā)生時(shí)，照明系統(tǒng)大多數(shù)情況下都會(huì)受不同程度的影響，這時(shí)候在黑暗的礦井中，人們趨向于尋找明亮的地方，緩解內(nèi)心的恐懼。（2）首選熟路。在習(xí)慣心理的作用下，人們對(duì)于經(jīng)常走的路更有把握，因而在逃生的過程中很大程度上會(huì)選擇熟悉的道路。（3）跟隨人群。依據(jù)從眾心理，人們傾向于朝人多的方向行動(dòng)，進(jìn)而導(dǎo)致某些適合的逃生出口未被利用[6]。（4）停滯不前。由于受傷不能動(dòng)彈或者等待的時(shí)間過長(zhǎng)感到救援希望渺茫而心灰意冷，最終選擇放棄抵抗災(zāi)難，停留在原地。

1.2 應(yīng)急心理與應(yīng)急行為的分析

應(yīng)用三層次理論，從本能層、行為層和反思層來分析應(yīng)急心理和行為以及意識(shí)上的特征。如圖1，尋找光亮的行為反映出緊張和恐懼；選擇熟悉的道路和跟隨大眾分別證明了習(xí)慣心理和從眾心理的作用；停滯不前說明內(nèi)心的絕望和無助。進(jìn)一步從反思層面能夠得到幾個(gè)意識(shí)層面上的總結(jié)。在礦難情況下，首先遇險(xiǎn)人員的判斷力受到了影響，環(huán)境因素、心理因素，不當(dāng)?shù)男袨闊o法使人清醒正確地做出決策；其次隨波逐流的思想牽引著大部分人失去了主見；最后環(huán)境和身體的不適感加劇，等待被救援的焦急感不斷增加著受困人員的心理壓力。

2.現(xiàn)有礦用安全頭盔現(xiàn)狀

安全頭盔是礦工們工作時(shí)必備的防護(hù)裝備，能夠較好地起到分散應(yīng)力，緩沖減震和吸收外力的作用，是保護(hù)礦工頭部的重要的一環(huán)。本文以此為例進(jìn)行分析。

圖3 一體化燈帽

圖4 可拆卸燈帽

表2 需求分析

色彩鮮艷飽和度高。選擇市場(chǎng)上同一品牌同一款式的產(chǎn)品進(jìn)行總結(jié)比較，如圖2可以看出，市場(chǎng)上常見的安全頭盔顏色是紅色、橙色、黃色、白色和藍(lán)色等色彩鮮明醒目的顏色。在井下工作明亮的顏色識(shí)別性較高，可以避免因?yàn)榭床灰娙藛T而進(jìn)行一些操作時(shí)發(fā)生事故。

形態(tài)相似無較大差異。如表1，通過調(diào)研競(jìng)品分析獲得市場(chǎng)上常見的礦用安全頭盔形態(tài)。

功能單一。現(xiàn)有的安全頭盔主要的作用是緩沖減震，分散受力和抗沖擊力。當(dāng)重物砸向頭部的時(shí)候能夠避免頭部受沖擊性的碰撞并且將力向四周發(fā)散，減小頸椎的壓力，并且有鎖扣調(diào)整大小松緊確保穩(wěn)定性。礦用安全帽還配有防爆型LED燈在帽子前方，便于照明。有兩種燈帽的形式，如圖3、圖4，一種是燈與帽子一體化，另一種是用帶子固定在帽子上，燈卡在帶子上。

然而礦用安全帽在應(yīng)急狀況下的功能體現(xiàn)得較少，難以應(yīng)對(duì)突發(fā)的事故。本文根據(jù)礦用安全頭盔的現(xiàn)狀和問題基于煤礦災(zāi)害情境進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

3.基于應(yīng)急心理和行為的礦用安全頭盔設(shè)計(jì)研究

3.1 基于心理與行為的需求分析

如表2，根據(jù)上文分析的應(yīng)急狀態(tài)下人們心理和行為進(jìn)行安全頭盔需求發(fā)散分析。

3.2 設(shè)計(jì)原則

3.2.1 多功能性

根據(jù)需求分析可以看出用戶需求對(duì)于個(gè)人身體防護(hù)、照明、通訊和記錄等方面有一定要求，因此安全頭盔的功能應(yīng)針對(duì)主要需求進(jìn)行功能擴(kuò)展。在災(zāi)難剛發(fā)生階段，通常照明設(shè)施會(huì)失效，礦井光線暗淡，即使安全頭盔顏色醒目，但是在光照不足的環(huán)境下可見性也大大降低，那么自發(fā)光的設(shè)計(jì)在這種情況下很有必要，能夠讓周圍的人在黑暗中辨別人員的位置，避免擁擠和推搡。同時(shí)原有的應(yīng)急照明裝置也能夠幫助受困者了解周圍情況，尋找逃生道路。

在逃生到安全地點(diǎn)的階段時(shí)，據(jù)文獻(xiàn)了解煤礦災(zāi)害的成因主要分為5大類別，其中瓦斯爆炸和頂板事故最為常見[7，8]。由此考慮到環(huán)境因素的變化，可能會(huì)有較大的噪音，所以形態(tài)上盡量提高包裹性，不僅對(duì)于頭部有較好的保護(hù)，而且關(guān)注耳朵的隔音效果。如圖5的設(shè)計(jì)方案，頭盔兩側(cè)可以將耳朵覆蓋。同時(shí)掉落的碎石和粉塵會(huì)進(jìn)入眼睛，導(dǎo)致不適和受傷，因而護(hù)目鏡也是必不可少的配件。

等待救援過程中，通訊功能不僅能夠幫助受困者群體的內(nèi)部交流，說明自身所處的位置和道路情況，同時(shí)與外界聯(lián)系，交流受傷情況、事故狀況、礦井破壞程度等，能夠給人一種心理慰藉，在等待的過程中能夠與外界交流。記錄功能是指頭盔正面安裝一個(gè)攝像頭，能夠記錄井下的環(huán)境狀況，在外部救援的時(shí)候?qū)⒂跋駛鬏斏先?，從而讓救援人員了解內(nèi)部狀況，便于制定救援計(jì)劃。

3.2.2 可拆卸性

可拆卸性要求與安全頭盔搭配的分部件能夠根據(jù)不同情況進(jìn)行替換。上文提到搭載的護(hù)目鏡和燈光部件，在粉塵較大的時(shí)候能夠換上護(hù)目鏡，在照明系統(tǒng)失靈的時(shí)候能夠提供照明功能。也就是說安全頭盔可以如圖6所示的使用方式，護(hù)目鏡和燈帶可以從側(cè)面的洞中穿過進(jìn)行替換。

3.2.3 單元性

圖5 包裹性較好的頭盔手繪案例

圖6 可拆卸式頭盔

圖7 單元式裝備

單元式系列化產(chǎn)品以不同功能的產(chǎn)品或者部件為單元，各單元承擔(dān)不同的角色，為共同滿足整體目標(biāo)而構(gòu)成產(chǎn)品系列[9]。每個(gè)部件功能不同，但能相互組合。如圖7為單元式安全頭盔裝備，除了安全頭盔還有頭戴式礦燈和護(hù)目鏡，三者共同形成一套裝備，能夠相互搭配實(shí)現(xiàn)其功能。在使用過程中，用戶可以根據(jù)礦難的不同類別和周圍環(huán)境進(jìn)行選擇性的裝備穿戴，簡(jiǎn)化使用操作過程。

3.2.4 智能性

根據(jù)需求分析得出，通訊功能和攝影功能對(duì)于自救和救援都有較大的好處，同時(shí)在智能化時(shí)代，傳感器、語音設(shè)備、Wifi連接和攝影攝像等技術(shù)日益發(fā)展，在安全頭盔上安裝這些裝備實(shí)現(xiàn)內(nèi)部和外部的溝通，將在很大程度上提高救援效率，并增加被救人員生存信心。

4.結(jié)語

煤礦災(zāi)害時(shí)有發(fā)生，我國(guó)對(duì)于礦難安全和救援方面極為重視。災(zāi)難發(fā)生時(shí)的心理狀態(tài)大多是消極的，所產(chǎn)生的行為也常常不受理智的控制，導(dǎo)致判斷失誤、行事沖動(dòng)和壓力陡然增加的問題。通過市場(chǎng)上常見安全帽的調(diào)研，分析用戶需求找到設(shè)計(jì)點(diǎn)，最終提出4個(gè)設(shè)計(jì)原則。旨在從應(yīng)急自救個(gè)人防護(hù)方向?qū)ΦV用安全頭盔提供設(shè)計(jì)思路和指導(dǎo)。然而相較應(yīng)急救援產(chǎn)品，應(yīng)急自救方面的產(chǎn)品研究較少，安全頭盔的設(shè)計(jì)研究只是自救產(chǎn)品中的一小部分，自救產(chǎn)品的系統(tǒng)化設(shè)計(jì)還需進(jìn)一步完善。

注釋：

[1]區(qū)晶瑩，謝海龍，俞守華：《廣東農(nóng)村村民應(yīng)急行為結(jié)構(gòu)方程模型構(gòu)建及其影響因素分析》，《廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)》，2014年，第8期，第228-232頁。

[2]段文婷：《計(jì)劃行為理論述評(píng)》，《心理科學(xué)進(jìn)展》， 2008年，第16期，第315-320頁。

[3]益朋，李華：《人因習(xí)慣心理對(duì)安全疏散的影響研究》，《中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)》， 2018年，第3期，第 144-150頁。

[4]徐向宇：《典型宿舍火災(zāi)危險(xiǎn)性及人員疏散模擬與疏散心理及行為調(diào)查研究》，碩士學(xué)位論文，太原理工大學(xué)，2016年。

[5]郭曉艷，張力：《安全人因工程中的心理因素》，《工業(yè)安全與環(huán)?！?007年，第10期，第 29-32頁。

[6]HELBING D， FARKAS I J，VICSEK T， Freezing by heating in a driven mesoscopic System ，Physical Review Letters, 2000, no.6,pp.1240-1243.

[7]袁顯平，嚴(yán)永勝，張金鎖：《我國(guó)煤礦礦難特征及演變趨勢(shì)》，《中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào)》，2014年，第6期，第 135-140頁。

[8]解學(xué)才，宮偉東，林辰：《我國(guó)煤礦應(yīng)急救援現(xiàn)狀分析研究》，《煤礦安全》，2017年，第11期，第 229-232頁。

[9]漸康：《城市電動(dòng)汽車充電設(shè)備系列化設(shè)計(jì)研究》，碩士學(xué)位論文，浙江工業(yè)大學(xué), 2017年。