人机工程学在动车组卫生系统设计上的应用

谭湘屏

摘 要：本文以高速动车组上卫生间及盥洗室设施的设计为例，基于人机工程学的理论知识，对卫生系统的设计进行人机分析，从理论上给出适合国人身高尺寸的设计数据，并对卫生间及盥洗室设施的空间布置进行合理性建议。

关键词：人机工程学；铁路客车；卫生间；人体测量尺寸；功能修正量

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

0 前言

随着中国铁路客车的飞速发展，车内设计越来越重视人性化的设计。人机工程学在高速动车组车内卫生系统设计的应用，可优化乘客、设施和车内环境的关系，对提高铁路客车的产品质量和品质要求具有重要的意义。

1 经验设计与人机工程学

1.1 经验设计的技术分析

設计是对某项事物进行合理科学的形式，利用人体视觉传达的能力和思维想象的能力，经过不断的实践，最终将想法变成现实的一个过程。

在过去的卫生间内装设计过程中，设计者往往是凭借自己以往的经验，或是对国外产品设计的照搬与复制，对卫生间设施产品的专业性、美学性和适用性并没有引起高度的重视，这样对产品的设计质量会产生很大的影响。

1.2 人机工程学的技术分析

人机工程学是从人的生理和心理特点出发，研究人-机-环境的相互关系和相互作用的规律，以优化人-机-环境系统的一门科学，其目标是让人在使用机械的过程中感到安全、舒适、健康和效率等。卫生系统的内装设计利用人机工程学，充分考虑人体结构和机能特性，使模块产品的设计向着乘客所要求的安全、美观、舒适方向发展。

2 人机工程学在卫生系统设计中的应用

动车组卫生设施系统是乘客在旅途环境中的一个小的生活系统，其空间设施布置的人性化设计非常重要。卫生系统的布置是在整车总体布置设计的基础上进行的，空间有局限，利用人机工程学对各空间设施进行人机分析，使其空间布置更加符合人的生理和心理特性，从而使乘客在使用过程中获得最大程度的满足感。

2.1 人机工程学在产品设计中的基本概念

运用人机工程学的基本原理分析产品中人的因素，从基本的生理要素和心理要素着手，将人的因素研究融入产品造型的设计中，使产品的结构更加舒适、人性化。

2.1.1 人体测量尺寸

利用人机工程学的原理，人体尺寸测量是在产品设计的基本资料，GB10000-88标准列举了人机工程学设计经常使用的人体测量尺寸。

2.1.2 人体尺寸功能修正

产品尺寸设计必须以人体测量数据为依据，由于GB10000中列表值为裸体测量的结果，产品设计时应该考虑由于穿鞋引起的高度变化和穿衣服引起的围度、厚度等变化，动作、操作等引起的尺寸变化，以及为了消除空间压抑感、恐惧感或者是美观等心理因素而增加心理尺寸修正等。比如：卫生间的空间尺寸设计，如果刚刚能容下人站立的高度空间显然是不够的，因为在这种空间布置中会使人感到局促和压抑，为此产品的空间尺寸设计除了考虑穿着、姿势、操作等功能修正，还应综合考虑适当余裕空间的心理修正量。

即：产品设计的尺寸修正量=功能修正量+心理修正量

=穿着修正量+姿势修正量+操作修正量+心理修正量

2.1.3 人体尺寸百分位数的选择

人机工程学在产品尺寸设计中的应用，最基本的原则是从适用性上尽量满足大多数人的使用要求。设计中，人体尺寸百分位数的选用通则可以参考下表：

产品的功能尺寸设计为：

产品最小功能尺寸=相应百分位数的人体尺寸+功能修正量

产品最佳功能尺寸=相应百分位数的人体尺寸+功能修正量+心理修正量

2.2 卫生系统的尺寸的设计应用

2.2.1 卫生间的空间尺寸

在确定厕所内部长度和宽度时，为了满足大多数人的使用要求应该按照第95百分位数来确定尺寸，再加上由于衣服厚度引起的尺寸增加和上厕所时的必要动作引起的变化量作为功能修正量，同时避免间壁、门等设备紧贴鼻子使人在心理上产生的一种“空间压抑感”增加心理修正值。

坐式卫生间的空间设计：将P95成年男子在坐姿时两肘间距为产品设计上限值的依据，再考虑人在如厕时抬手时动作功能修正量，20mm的衣着修正量和60mm余裕空间的心理修正量，则：坐式卫生间空间的尺寸要求为2*P95男D.1.3*Cos30°+P95男D.4.7+20+60=900mm

根据蹲便器尺寸及人体尺寸可知蹲便器中心距距离间壁的尺寸一般要大于500mm， 蹲式厕所便盆排污孔中心距离后部墙板的距离不小于320mm

建议：（1）坐式卫生间的最小宽度不小于900mm，面积不小于1m2

（2）蹲式卫生间的尺寸最小应该为1000mm*1000mm， 面积不小于1m2

2.2.2 卫生间间内层高尺寸

在设计卫生间内部层间高度时，首先满足高身材人的需要，对于低身高的人使用时必然没有问题。按照第95百分位数来确定尺寸时，P95成年男子的身高为1775mm，人站立时的鞋跟修正量为30mm，头顶高度的最小裕量为90mm，为避免空间压迫感，考虑高度的心理修正量110mm，则：卫生间内部层高的设计尺寸为 1775+30+90+110=2005mm （层高取值约2000mm）。

2.2.3 卫生间门高度尺寸

卫生间门的高度设计时，取身高为P95的人为产品设计上限制的依据。P95成年男子的身高为1775mm，鞋跟的修正量为30mm，则门的最小高度尺寸设计值为1775+30=1805mm（最小功能尺寸），考虑高度的心理修正量100mm，建议：

厕所门的高度尺寸为：1775+30+100=1905mm （取值1900mm）

2.2.4 盥洗室设施布置尺寸

盥洗室设施布置为乘客提供清洁的方便。设计时需要考虑人站立空间的大小和台面的高度，洗脸池台面距离地面太高，水会沿着手臂流下，台面太低会使人弯腰过度，均不方便乘客使用。正常情况，人洗脸时的姿势是站立自然弯腰，双手前伸向下倾斜，肘部距离地板面高度大约在人立姿时手功能高80～100mm。为满足大多数人使用的需要，取尺寸小者为设计依据（第5百分位数值），考虑鞋高修正量30mm，人立姿时手的功能高度修正量80mm，则：

台面的设计最小高度为 P5女D.2.4 +30+80=760mm

为避免乘客洗脸时弯腰动作较大，洗池前方应该留出足够的空间避免人的头部撞到镜子（或墙面），所以与镜面（或墙面）的距离至少在450mm。

单人盥洗间人站立空间的宽度尺寸设计：设计时取第95百分位数男性的身宽尺寸为设计依据，衣着修正量20mm，余裕空间的心理修正量为40mm，则：

单人盥洗室空间的宽度设计尺寸：2* P95男D.1.3*Cos30° +* P95男D.4.4+2*20+40=800mm

建议：盥洗室台面的高度尺寸在760～820mm。

单人盥洗间的宽度不小于800mm，面积不小于0.6m2。

3 分析结论

卫生间的设计应遵从美学和人机工程学的的理论，合理的人机工程学尺寸对于不同用车人群的乘坐舒适性、安全性具有重要的意义。

参考文献：

[1]GB/T 10000-1988 中国成年人人体尺寸[S].

[2]GB/T 12985-1991 在产品设计中应用人体百分位数的通则[S].