基于人機(jī)工程學(xué)的上下床優(yōu)化設(shè)計(jì)

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(guò)問(wèn)卷調(diào)查了解了現(xiàn)有上下鋪存在的設(shè)計(jì)上及安全上的問(wèn)題。首先，基于《安全人機(jī)工程學(xué)》知識(shí)，對(duì)床鋪的結(jié)構(gòu)尺寸進(jìn)行了設(shè)計(jì);其次，從功能上考慮，設(shè)計(jì)了床上書(shū)桌，改進(jìn)了上下床樓梯，增設(shè)人工光源，并進(jìn)行色彩設(shè)計(jì)。通過(guò)此設(shè)計(jì)在生理、心理上都滿足人對(duì)安全、舒適的要求。

關(guān)鍵詞：創(chuàng)新;美化;合理運(yùn)用空間

由于課程越加繁重，越來(lái)越多的學(xué)校會(huì)要求學(xué)生住校，因此，宿舍床鋪成為了廣泛的需求。床的發(fā)展趨勢(shì)呈現(xiàn)為多功能化和個(gè)性化兩個(gè)方向，但是宿舍的床都無(wú)法完全滿足。因?yàn)樗奚崾枪矆?chǎng)合，且占地面積小，無(wú)法在容納多人的同時(shí)滿足更多功能。作為提供睡眠的場(chǎng)所，宿舍床鋪的舒適度將對(duì)學(xué)生的身心發(fā)展有著至關(guān)重要的作用，不論從個(gè)人審美、還是私人空間都要有舒適的感覺(jué)。文章將在有限的空間內(nèi)，以提高宿舍床鋪的舒適度，增長(zhǎng)同學(xué)的學(xué)習(xí)熱情為目的，利用人機(jī)工程學(xué)的知識(shí)對(duì)上下床進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。

1 學(xué)生宿舍床鋪的調(diào)查研究現(xiàn)狀

床與生活、學(xué)習(xí)都密不可分，作為促進(jìn)學(xué)生身心發(fā)展的重要元素，宿舍床鋪的設(shè)計(jì)，越來(lái)越受到人們的重視。文章對(duì)部分高校通過(guò)線上、線下的途徑，進(jìn)行了問(wèn)卷調(diào)查，結(jié)果顯示大部分調(diào)查對(duì)象都認(rèn)為現(xiàn)存宿舍床鋪存在許多的不足，如圖1

1.1 存在于設(shè)計(jì)上的問(wèn)題

由于條件的限制，上下鋪基本只能滿足學(xué)生的休息需要，不能滿足學(xué)生的學(xué)習(xí)要求;而且單獨(dú)的儲(chǔ)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(yīng)從滿足學(xué)習(xí)、儲(chǔ)存及上鋪?zhàn)o(hù)欄的方向考慮。

1.2 存在于安全上的問(wèn)題

通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查，對(duì)部分高校的宿舍床鋪現(xiàn)存的安全問(wèn)題進(jìn)行調(diào)查與統(tǒng)計(jì)。發(fā)現(xiàn)了床鋪老化、棱角過(guò)尖、螺絲松動(dòng)、護(hù)欄過(guò)低而導(dǎo)致墜床等問(wèn)題。

2 上下鋪設(shè)計(jì)相關(guān)要素分析

寢室上下鋪安全人機(jī)工程學(xué)分析。秉承“以人為本”的設(shè)計(jì)理念，對(duì)宿舍床鋪進(jìn)行分析與創(chuàng)新設(shè)計(jì)?，F(xiàn)有的床鋪，雖滿足了休息的要求，但如何睡得舒服是一個(gè)問(wèn)題。目前，陳捷云[1]對(duì)床鋪進(jìn)行了人機(jī)分析，改進(jìn)了現(xiàn)存缺點(diǎn)、優(yōu)化了部分功能，文章結(jié)合問(wèn)卷調(diào)查結(jié)果對(duì)床的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。

（1）床的長(zhǎng)寬設(shè)計(jì)。床的長(zhǎng)寬設(shè)計(jì)以人的活動(dòng)范圍為依據(jù)進(jìn)行確定。圖1所示為人平躺時(shí)正面、側(cè)面活動(dòng)范圍的最大限制。圖2（a）表明，人平躺于床正中間時(shí)單手能劃過(guò)的最大范圍在850～900mm之間，由此可知，床的寬度就應(yīng)該不小于900mm。圖2（b）顯示人平躺時(shí)，手臂在豎直方向的活動(dòng)空間，此處應(yīng)考慮人的身高及心理空間等。人平躺于床上時(shí)最大長(zhǎng)度在1850～1950mm之間，由此可得，床的長(zhǎng)度就不應(yīng)該小于1950mm，且中國(guó)男性第99百分位身高為1814mm，床的長(zhǎng)度取1950mm符合要求。在考慮心理修正后，床鋪長(zhǎng)寬設(shè)計(jì)為，長(zhǎng)：1950±50mm;寬：950±50mm[1]。

（2）上鋪?zhàn)o(hù)欄高度設(shè)計(jì)。如圖2（b）所示，人平躺時(shí)最高點(diǎn)在270～300mm之間，由此可知，上鋪側(cè)欄不應(yīng)該低于270mm，但又要考慮床墊的高度，所以上鋪側(cè)欄高度范圍應(yīng)該為290～320mm之間。

（3）床的高度設(shè)計(jì)。根據(jù)《人機(jī)工程學(xué)》中人體主要數(shù)據(jù)（坐高99%百分位數(shù)男生的測(cè)量值是979mm，而女生的是920mm）與張義峰[2]等對(duì)安全人機(jī)工程于生活中的研究。對(duì)下鋪來(lái)說(shuō)，坐立時(shí)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(cè)量值，對(duì)應(yīng)99%百分位數(shù)測(cè)量值粗略計(jì)算。由于男生平均身高大于女生，故以男生測(cè)量數(shù)據(jù)作為設(shè)計(jì)依據(jù)，考慮跪姿情況時(shí)，床鋪的高度設(shè)計(jì)見(jiàn)下表，宋晉鵬[3]對(duì)住宅建筑樓層高度的影響因素進(jìn)行了闡述，并對(duì)工程中常見(jiàn)的住宅建筑高度進(jìn)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(shè)計(jì)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(chuàng)新與設(shè)計(jì)

根據(jù)生活、學(xué)習(xí)需要，在床的可利用空間中考慮書(shū)桌、書(shū)架的設(shè)計(jì)。根據(jù)使用便利性，考慮了樓梯的優(yōu)化設(shè)計(jì)?？紤]審美及心理特性，對(duì)床的色彩與采光也進(jìn)行了優(yōu)化。

3.1 床上書(shū)桌的設(shè)計(jì)

宿舍不僅是休息的地方，也是重要的學(xué)習(xí)場(chǎng)所，書(shū)桌是不可或缺的一部分。文中將設(shè)計(jì)一種可折疊式書(shū)桌。從路堯[4]等研究的桌椅相關(guān)特征對(duì)坐姿舒適影響中得出最適桌子高度應(yīng)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(yīng)適當(dāng)增加103±10mm，因此高度為603±10mm?？紤]桌面手眼協(xié)調(diào)區(qū)域，如圖3所示，手眼協(xié)調(diào)區(qū)是最大作業(yè)區(qū)和視覺(jué)舒適區(qū)的相交區(qū)，即最常用區(qū)。人的視覺(jué)舒適區(qū)半徑為535mm，說(shuō)明寬度不應(yīng)小于該尺寸，則預(yù)留適當(dāng)活動(dòng)空間為540mm。書(shū)桌長(zhǎng)以床鋪的寬度為基準(zhǔn)。

3.2 上下樓梯改進(jìn)和創(chuàng)新

調(diào)查顯示，被調(diào)查對(duì)象最希望的是嵌入式樓梯，采用下沉式結(jié)構(gòu)。每級(jí)臺(tái)階中間，都帶有抽屜，相連于兩床之間公共使用。同時(shí)這不僅最省力，還提高了攀爬的安全系數(shù)，增加了存儲(chǔ)空間。（如圖5b）

3.3 采光設(shè)計(jì)

依據(jù)程培新[5]的研究，在光線充足的環(huán)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(zhì)和工作場(chǎng)地布置有關(guān)。自然光是人工光源所不能比擬的，因?yàn)樵谧匀坏墓饩€下作業(yè)，眼睛最舒適，因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)最大限度地利用自然光。但是，自然光受晝夜、季節(jié)等條件限制，設(shè)計(jì)中用人工光源做照明補(bǔ)充，陳丹丹[6]以餐飲空間為載體，從燈光的自身特性出發(fā)，多角度深入研究燈光以及光環(huán)境，設(shè)計(jì)出更好的室內(nèi)環(huán)境與光源環(huán)境?，F(xiàn)在許多高校宿舍使用的是日光燈管，這種燈管工作時(shí)間長(zhǎng)，亮度高，性價(jià)比高，一般安置在天花板上，光源可分散到各個(gè)角落。但對(duì)于上下鋪，也有部分缺點(diǎn)，表現(xiàn)為上鋪燈光過(guò)強(qiáng)，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(fèi)。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(qū)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(gè)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(gè)軌道式可移動(dòng)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(shí)的光補(bǔ)充，根據(jù)中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50034-2013的規(guī)定，居住建筑起居室（書(shū)寫(xiě)閱讀）照度標(biāo)準(zhǔn)值（lx）為300，且最好使用混合照明。在此前提下設(shè)計(jì)冷暖兩色燈光，以供使用。

4 采光分析

3.4 色彩設(shè)計(jì)

黃國(guó)松[7]從色彩設(shè)計(jì)的角度，運(yùn)用色彩心理學(xué)原理分析了色彩心理與年齡等的關(guān)系，闡述了色彩心理的個(gè)人差異和共同感情等一些理論問(wèn)題分析得出，選擇適當(dāng)?shù)纳蕵?gòu)成良好的色彩環(huán)境可以增加明亮程度，提高照明效果;也可以使學(xué)生舒適愉快，減少疲勞同時(shí)也可以使環(huán)境整潔，層次分明，明朗美觀。根據(jù)李安安[8]利用色彩對(duì)視覺(jué)傳達(dá)的研究分析得出，床鋪這一環(huán)境配色與色彩選擇以白、乳白、淺黃、天藍(lán)為主色調(diào)，不僅達(dá)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(jié)約能源。但配色一定不要色彩單一和飽和度過(guò)高，否則會(huì)加速視覺(jué)疲勞或引起單調(diào)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(jié)語(yǔ)

文章通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查，了解了上下床現(xiàn)存的問(wèn)題，從結(jié)構(gòu)性及功能性兩方面進(jìn)行基于安全人機(jī)工程學(xué)的床鋪設(shè)計(jì)。

（1）考慮人體活動(dòng)范圍及最舒適區(qū)，確定了床鋪的各尺寸，長(zhǎng)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(shè)計(jì)上床護(hù)欄高度為290～320mm。

（3）考慮多數(shù)寢室面積小，人員多，學(xué)習(xí)空間少的情況，在床上設(shè)計(jì)了可收縮的書(shū)桌，基于手眼協(xié)調(diào)區(qū)范圍確定書(shū)桌長(zhǎng)為900±50mm，寬為540mm，高為603±10mm。

（4）結(jié)合儲(chǔ)物與上下床的需求，床鋪樓梯設(shè)計(jì)為嵌入式預(yù)埋樓梯，各樓梯為抽屜設(shè)計(jì)。

（5）床上人工光源位置設(shè)于書(shū)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(huán)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(xiàn)：

[1]陳捷云.高校宿舍組合式床鋪的人機(jī)學(xué)分析[J].科學(xué)與財(cái)富，2017（8）：283-284.

[2]張義峰，唐銘，張新超.安全人機(jī)工程學(xué)在日常生產(chǎn)中的應(yīng)用[J].黑龍江科技信息，（26）：47.

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

[4]路堯，劉卉，張雨晴.等.桌椅相關(guān)特征對(duì)坐姿舒適影響的生物力學(xué)研究進(jìn)展[C].第十六屆全國(guó)運(yùn)動(dòng)生物力學(xué)學(xué)術(shù)交流大會(huì)（CABS2013），2013.

[5]程培新.《建筑照明設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50034-2013）學(xué)習(xí)體會(huì)[J].智能建筑電氣技術(shù)，2015，9（2）：29-32.

[6]陳丹丹.室內(nèi)光源設(shè)計(jì)與餐飲空間性格塑造之探析[D].蘇州大學(xué)，2014.

[7]黃國(guó)松.色彩設(shè)計(jì)心理分析[J].蘇州大學(xué)學(xué)報(bào)（工科版），（4）：57-65.

[8]李安安.基于色彩應(yīng)用的視覺(jué)傳達(dá)設(shè)計(jì)研究[J].商業(yè)故事，2016（19）.

[9]歐陽(yáng)文昭，廖可兵.安全人機(jī)工程學(xué)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2002.