基于人机工程学的学生组合床优化设计

鲁伟　王晓英　邹凯予　张勤星　路书芬　张兰

摘 要：本文对学生组合床存在的问题进行了分析，从结构和功能设计的角度入手，运用安全人机工程学的原理和方法，对组合床的安全性、储物便捷性以及灯光等方面提出优化设计方案，同时给出了相应的尺寸设计和功能说明，该宜人设计方案满足学生的生理和心理需求，提高了学生组合床的安全度和舒适性。

关键词：安全人机工程学；学生组合床；安全度；宜人设计

基金项目：河南省教育厅科学技术研究重点项目：13B130363，河南省高等教育教学改革省级项目，2014SJGLX113，河南省高等学校安全工程特色专业建设点。

自90年代大学招生扩招以来，我国在校学生人数不断创下新高，使得教育资源相对短缺和学生人数越来越多之间的矛盾日益突出。尤其是住宿环境投入不足使得学生床位资源紧张。由于设计知识和成本方面的限制，很多学校的床铺设计简单，未把宜人性作为设计目标[1]，使用性能较低且存在一定安全隐患，因此学生床铺的设计成为学生、家长和学校关注的重要问题之一。安全人机工程学是着眼于人机结合面，通过分析人、机和环境之间的相互作用，设计产品时以人的安全性和舒适性为主要考虑的一门知识。随着我国经济的发展和人们生活质量的不断提高，安全人机工程学在经济、社会生活中的应用越来越广泛。本文针对学生床在使用电线的安全性、平时储物便捷性和学习时书桌灯光照明等方面，结合安全人机工程学知识对学生组合床的结构开展了优化设计与分析。

1 学生组合床设计优化依据

根据安全工程学中可调性准则、标准化准则、合理选择百分位和适用度准则和功能修正与最小心理空间相结合等准则，并且依据GB/ T 13547-1992《工作空间人体尺寸》、GB/T 12985-1991 《在产品设计中应用人体尺寸百分位数的通则》[2]等标准對学生组合床进行优化设计。

2 学生组合床优化设计

学生组合床的设计综合综合考虑了结构科学性、色彩、功能优化等方面满足人的功能和审美需要。对现有高校学生组合床进行合理改进。改进后的组合床在床铺正下方设置小抽屉、不锈钢移动式书架和护眼灯。优化效果图如图1所示。

2.1 学生组合床局部优化设计

2.1.1床铺储物的优化设计

为了解决学生在床上时物品存放问题，在现有的组合床铺正下方设置两个并排放置的小抽屉。一般学生床长2000mm宽900mm[3]，因此小抽屉长设为1000mm。小抽屉设计如图2所示。其中H1为上铺与屋顶间的距离，H2为小抽屉高度，H3为抽屉与地面之间距离。

取成年男子坐高H95男=958mm，功能修正余量取200mm代入公式得：

H=958+200=1158mm 故H1=1160mm

取成年男子身高：

H95男=1775mm，故H3=1770mm。根据高校宿舍层高一般为3m，所以小抽屉高：H2=3000-1160-1770=70mm符合安全人机机工程学设计要求。

2.1.2工作空间的最佳视觉范围分析

根据安全人机工程学坐姿水平作业范围布局设计。人的手眼协调区为40.7m。正中矢状面长度约为左右7.6～53.6cm[4]。水平面正常工作区内为手眼协调区，水平面最大工作区内是视觉舒适区，所以保证坐姿作业范围内光环境良好对保护学生视力有重要作用。

2.1.3工作空间光环境的实现

在最佳视距内安装护眼灯。成年人的理想视距为305至460mm，最小阅读距离为406mm，观看固定显示器的理想距离为 457 至 610mm[5]。因此为了使工作区域内光线充足，在桌面正上方安装内嵌式有灯罩保护的20W护眼灯。护眼灯采用可更换圆柱电灯管，发射光颜色为白光。取与桌面垂直高度450mm为安装高度距离隔板中央位置安装，保障学习的光环境良好。护眼灯设计如图3所示。

桌面颜色选用浅色，可以减少工作空间内光线的吸收，而且选择合适的色彩对保护视力有重要作用。黄色给人以甜美、丰收、香酥的感觉；绿色给人以自然、安静、安全感、镇静的感觉；红色给人以热情的，积极的感觉[6]。通常白色可以反射各种光，对光的吸收最少。但是生理和心理学研究认为：白色易引起眼睛疲劳造成精神紧张，在强光下容易反射大量光引起眼睛的不适[7]。综合白色的优缺点可以选用乳白色作为桌面的设计颜色。既保证对光吸收最少又能减少镜面反射干扰学生的视觉活动。乳白色同时能够在心理上给人轻松感，帮助学生提高注意力。

当然在颜色的选择上，可以选择庄重又不失典雅的淡黄木纹色或者浅色，如淡蓝、浅青都能吸收较少的光线，给学生心理上的轻松感。

2.1.4移动式书架设计

现有的组合床书柜是无隔断的矩形柜，这种设计分区不明确，容易造成学生的物品放置杂乱无序。优化设计后的组合床采用移动式书立，由两块活动隔板组成。学生可以根据自身需求合理分区最大限度的利用储物空间[8]，同时减少不整洁的现象。移动式书架设计效果图如图4所示。

2.2 其他优化设计

在学生公寓的组合床设计中，为了防止电线插排的乱扯乱放，应该设计有专门的存放电线插排的区域，例如在桌面上设置电线孔，规范线路的连接以保障学生的安全[9]

3 结论

据安全人机工程学的原理以及所学的相关知识对学生床的安全性、储物便捷性以及灯光等方面做了进一步的分析，并从安全性和宜人设计的角度，对组合床的结构设计进行了具体优化。

改进了组合床小抽屉的设计，使其更加符合安全人机工程学的要求，上铺学生不用下床便可以存放物品，提高了组合床的科学性和实用性。

增加了组合床护眼灯，提高了视距的合理性。根据人眼功能设计了合适的桌面色彩，提高了光环境的质量。

文章结合了安全人机工程学和现代大学生心理需求对学生组合床提出了优化设计。随着科技的不断进步，大学生组合床也将越来越有安全性和宜人性。

参考文献

[1] 牛美玲.基于安全人机工程学的楼梯设计[J].安全与科学工程，2010：79-81.

[2] 欧阳文昭，廖可兵.安全人机工程学[M].北京：煤炭工业出版社，2002

[3] 尹敏.学生床在安全人机工程学上的分析和改进[J].中国机械，2015（5）：184-185.

[4] 刘璐.学生组合床的安全人机工程学分析及改进[J].河南科技，2013.

[5] 张鑫.基于人机工程学的学生公寓家具设计与研究[D].太原：太原理工大学，2010.

[6] 何灿群，周玲.人体工学与艺术设计[M].长沙：湖南大学出版社，2004

[7] 胡波.餐厅室内色彩与光线设计[J].新建筑，1991，（1）：31-32.

[8] 林童能，徐可.大学生寝室家具多功能化设计探究[J].科技创新导报，2014（3）：62-64.

[9] 杨晶.大学生公寓人机学分析与设计[J].机电产品开发与创新.2012.

作者简介

鲁伟，（1995-），男，本科在读，从事安全工程学科教育理论方面研究。

通讯作者

张勤星，男，讲师，主要从事安全人机工程方面研究。