應急救援箱的優化設計摘要近年來，我國各類災害事故頻發，給人民的生命財產安全帶來巨大的損失。不單是不可抗的自然災害，在我們的日常生活中，不合理的生活習慣、行為也有可能導致災害的爆發，這些都使我國的安全形勢呈現危險化的趨勢。與此同時，應運而生了許多發生事故災害后的應急救援設備，專業救援裝備的設計，能夠給災害的預警、救援和重建帶來諸多的便利。但專業救援裝備的設計過程需要考慮很多因素，如安全性及是否便于操作等，所以本次設計將針對事故災害發生后的應急救援設備，基于安全人機工程學的角度來對其進行分析評價及改進。關鍵詞：事故災害；應急救援；安全人機；設備改進目錄1緒論 緒論隨著城市化進程的加快，我國各類災害事故頻繁發生，無論是地震災害、火山爆發、泥石流、洪水等突發性自然災害，還是瓦斯爆炸、危化品燃燒等人為災害，都給廣大人民群眾的生命財產安全帶來了巨大的傷亡與損失。專業救助裝備的設計可以給災害的預警，救助與重建帶來很多方便。專業救生設備的設計要考慮很多因素。例如，災難現場的地形、救援的方式、對其他人的保護措施、是否便于日常使用等。所以，對應急救援設備設計時應基于安全人機工程學，從等多方面進行綜合的分析與設計，這樣才能使受災群眾使用更加便攜。1.1課題概述所謂安全人機工程學，是從安全的角度出發，基于安全科學、系統科學和行為科學，運用安全原理及系統工程的方法，去研究人—機—環系統中人與機及人與環境保持什么樣的關系，才能保證人和機器使用過程中的安全[18]。為了保護使用過程中操作者和對象的安全，研究人與機器之間關系的一門學科。其安全性反映在生理需求和心理需求以及環境因素三個方面，即確保人的身體健康和精神健康，同時又要考慮環境因素，重點研究人和機器的安全、減少誤差率以及緩解操作者的疲勞程度等。應急救援一般是指對于突發且具有負面影響的事件采取預防、響應和恢復的活動與計劃。根據緊急事件的不同類型，應急救援的領域包括衛生、交通、消防、地震、廠礦、家庭等。而在應急救援領域，平時主要有五大項的工作：對人才特別是志愿者的培訓；應急裝備的研發；專業人員對裝備使用的訓練；應急救援物質的倉儲；有計劃的組織民眾演練。1.2研究內容救援工具是指在救援現場能夠幫助救援人員實施救援的，在日常生活中就簡單易得的物品，如刀、鏟、鍬、鎬、木棍、收音機、手電筒、繩索、滅火毯、口勺等等。救援裝置是指為了達到某種特殊目的而設計、改裝的物品。其特點是結構、原理、操作等相對簡單，但是要比工具要復雜一些。其主要特點是功能明確專一，針對性很強。如起調裝置、高空滑降裝置、輸送裝置等。救援裝備是有效組織起來那些為完成應急救援任務所需要的物品而形成的系統。應急救援裝備兩項重要的內容是有效性和目的性。很明顯，與工具、裝置、儀器設備等不同的是裝備是多個物品的集合，是一個相對完整的系統。是因為應急救援的難度和復雜程度必須有效集合、充分發揮各種工具、裝置、儀器設備各自功能，以達成有效完成救援任務的目的，即有效性和目的性。如：社區救援隊裝備、專業救援隊裝備、輕型救援隊裝備、中型救援隊裝備、大型救援隊裝備等等。如按照專業性質分類的話，又有抗洪搶險專業隊裝備、抗震救災專業隊裝備、井下救援隊裝備、水上救援隊裝備、醫療衛生救援隊裝備等等。基于安全人機工程學，研究應急救援設備應該包括：（一）基于自己的特點和各自的優點，在詳細的工作過程中研究人和機器如何分工和配合。（二）研究人與機器之間是如何進行信息的交流互動的，危有助于使用者的理解與操作，應該使用什么樣的設計語言去對產品各方面進行設計與優化。（三）研究產品使用時現場的地形、氣候、溫度等操作環境。判斷所潛在的危險是否對人的身心產生影響等。（四）為了最大程度保護人的生命安全，研究用于將工作區與危險區分隔的方式的應急救援裝備中的安全裝置，如護欄、隔板、屏障等。（五）為了緩解操作者有可能會出現的疲勞和緊張的身體及心理狀況，研究在機械工作時應該采取的措施。[4]當然，在實際設計過程中，還要涉及到工業設計本身的設計語言學、色彩學、心理學等設計原則。設計是一個集成和處理綜合信息的過程，但為了有助于操作者操作，而改進應急救援裝備的設計來說，設計的宗旨和理念就要基于安全人機工程學。本次設計主要是在安全人機工程學的基礎上，針對應急救援任務的第二三項工作任務及救援工具及救援裝置裝備等的綜合研究，即對現存的應急救援設備進行分析及優化改進設計。1.3國內外應急產品研究動態本次設計主要針對由于自然或人為導致的火災的應急救援產品進行分析，并基于安全人機工程學來最大限度的提升產品使用體驗以及使用方式。那么國內外的研究動態對于本課題非常重要，這樣可以讓我們及時了解到自身的不足并積極吸取他人的經驗，用以幫助家庭火災突發時受災與救援人員延長應急救援的逃生時間以及提升其使用體驗。1.3.1國外研究現狀國外家庭消防觀念相比于我國較強，所以他們比我們更加積極的設計開發及推廣火災自救逃生設備，應急救援產品和服務的市場化較高，迅速發展了應急產業。例如美、英、日等國，很早就開始研發火災應急設備，很多國外設計師在家庭火災的應急設備的設計上都取得了重大成果，例如已經上市的專門針對家庭環境使用的具有與煙霧警報器無線連接功能的小型滅火器，設計非常人性化。近年來，隨著建筑防火設計規范持續優化的同時，各國都加大了科技技術的投入，都開發出了新型火災自救逃生設備，并具有不同的功能。例如俄羅斯科學研究人員開發的充氣背包，在激活后可以瞬間充氣形成一格倒著的空心圓錐體，使跳樓者安全下降并著陸，但特殊群體不宜使用。西班牙研究人員設計了一種可以調整速度的個人逃生裝置，但仍處于研發狀態，很多方面需要完善。但是這些大多是在受災現場有相關人員專業操控的設備，并不適合日常使用，有些設備還沒有完善的系統，火災發生時可能無法保護受災人員，甚至使程度惡化。[3]1.3.2國內研究現狀與不足我國的火災應急救援設備從設計到生產使用都是落后于國際市場的，很大原因是我國未進行及時、有效的確立對于災害的防范觀念。這導致我國較晚的設計研發，市場上的應急產品主要關注公共火災安全，很少有專門針對家庭火災安全的應急救援設備。在日常生活中，那些較為常見的應急設備對于大多數人來說很難操作，如果突然發生火災，是很難適應這種專業設備的。目前據消防部門不完全統計，家庭主動配備滅火設備的少之又少，而在國外，消防器材所得的利潤半數左右都是來自家用消防應急設備[4]。但隨著火災發生越來越多，人們也慢慢認識到家用應急設備的重要性，消防意識也逐漸增強，家用消防設備開始進入國內的家庭。國內部分防災救援公司也致力于火災逃生設備的設計研發并取得了成功，并且可用于很多逃生設備，也基本滿足火災預警與應急逃生的要求。近年來，國內研發了一種自救傘，穿好后從樓上跳出，設備幾秒便可張開并將人安全送至地面。還有高彈針織的消防逃生管道，各種身材與年齡的受災群眾都可以通過這種管道自由下落，這些都表明我國已經開始技術投入了火災應急設備設計領域。應急自救產品的設計研發，不僅聯系著建筑工程的防火設計規范，還與應急產業的發展密不可分，由于相關專業知識不足，應急產業發展遲緩，既不滿足現在建筑工程的規范要求，也無法滿足日常的消防需求。由于發生了很多大型火災，社會和相關行業都處于戒備狀態，致使應急產業迅速發展，但現有的應急設備，它們只能起到本身該有的用途，但成本高并且操作繁瑣，并不適合日常使用[1]。本次設計將針對國內外的家用型消防設備加以研究，依據安全人機工程的相關法規條例，特別重視如材質，色彩，重量，尺寸，操作方法等方面，對國內小型家用消防設備加以改進，使其更適用于日常，要求更加規范，設計更加人性化，操作方法更加便攜，進而擴大受眾面積及用戶使用感受，做到當校園宿舍或居民區發生小型火災時，用戶可以當機立斷使用消防設備進行自救或及時營救他人，從而減少事故發生所造成的人員傷亡及經濟損失。1.4研究的目的及意義1.4.1課題研究的目的本設計研究以家庭火災的應急救援產品為中心，并著重考慮用戶的使用需求與感受，基于安全人機工程學的理論知識，考慮火災發生時受災人員的生理及心理狀態、逃生環境等方面，通過與其相關聯的角度，并結合國內外的應急救援產品現狀，在現有的技術能力下，從應急救援產品的操作方法、操作者的使用感受出發，進行創新設計與優化改進，探索出符合我國國民的應急救援產品。1.4.2課題研究的意義只有人性化的設計火災應急救援設備，才會有效地保護人們的安全。從我國目前的情況來看，大多數人不僅缺乏良好的消防意識，而且缺乏良好的消防應急產品。一旦發生火災，災害的影響也非常重要。消防應急產品的設計只有符合人們的習慣，結構簡單，質量好，操作方便，才能使其在火災中發揮出作用，也能使設備在市場中具有良好的競爭地位，更提升了人們對火災的安全意識[5。而火災應急救援設備的優化設計都是基于安全人機工程學，所以無論是數據研究還是產品前期研究，人機分析和產品改進計劃都會帶來意想不到的收獲。2應急救援設備的改進設計本次設計主要針對家庭小型火災應急自救裝置，在安全人機工程學的基礎上，對現有滅火產品進行優化與改進。對于每一個家庭，都應該配備火災應急救援箱，其中包括應急必備的滅火設備以及防護設備等，實現多功能一體化。本次設計將結合前文提到的受災用戶各方面的需求，本著應急救援產品宜人性的設計宗旨，從用戶的使用感受出發，力求設計出輕便耐用，便于操作，符合安全人機工程學的應急救援箱。2.1研究對象分析對于本次設計，不僅改進原有的外觀，還應該改變由里及表的傳統思想，轉變為由表及里的設計理念，即第一步尋找使用者在使用時有什么訴求，再去鉆研具體的技術問題并加以改進[10]。根據調研與統計，超60%的人群認為家用滅火器的應當考慮體積問題，外形設計方面更應該符合家用環境和設計風格，與家居環境更為協調。有86.6%的用戶提出設計外形在改善的前提下，應更加注重設計符合人機工程學理論，使其更好操作，43.33%提出滅火器人性化設計的概念[11]。圖2.1問卷調查用戶對現有產品痛點選擇在項目的問卷調查，根據調研結果對現有產品等各種因素的分析結合用戶的需求屬性，定位產品設計基本框架，改善創新現有產品，以此提升消防類產品的用戶滿意度。根據統計得出用戶針對家用滅火器的需求類別與數據[11]：圖2.2用戶對購買新的消防產品的影響因素和期待值2.2以用戶為中心的設計宗旨以用戶為主體的產品設計是產品設計和產品創新必經之路，同時也提高了產品性能，提升產品質量和銷量是為了重新尋找產品和用戶的平衡點，制造出符合用戶使用習慣的產品，其必須具備易操作性、美觀性、便捷性等特點。圍繞以用戶為中心的設計理念，滿足用戶對產品的期待。在火災應急產品設計時最應該考慮到是否容易操作，從而降低使用者的學習成本，快速有效的參與救火救援中是本設計的初衷和最需要解決的問題。火災發生時受災者會產生緊張情緒，從而導致肌肉也產生緊張狀態，無法做出準確的操作，所以在使用救援工具時需要具備潛意識設計，并且提高消防效率快速達到滅火效果。2.3基于安全人機工程的設計理念2.3.1人性化設計由于火災一般都是突然發生的，這會使群眾出現恐懼、緊張甚至身體素質下降等。認知能力的降低，直接導致應急自救能力的急退，所以這就要求將我們的火災應急救援箱設計成為可以看見并觸碰的，如在應急救援設備上貼上黑暗情況下可以發光的條，這不但為受災人員在復雜的現場找到應急產品提供了巨大便利，也幫助了后續專業搜救人員發現受災群眾所處的位置。著名的心理學家唐納德.A.諾曼在《設計心理學》[6]一書中，講到人的大腦分為三個層次：除了自身先天的本能反應層次，還有人體技能控制層次和面對情況時大腦的研究反思層次。發生火災時人類主要的行為活動歸于本能和行為層次。人們本身無法進行判斷和推理通過本能層次可以分析人在本能狀態的心理反應特點例如情緒緊張、恐懼驚慌、心跳加劇等本能反應，需求救援和自救是人類在火災中最顯著的本能反應。對于行為層次，自身會根據火災情況做出判斷選擇是否逃生還是進行滅火操作進而完成尋找消防設備、啟動消防工具、完成滅火操作等步驟。針對我國現狀以及國民的消防安全意識，在進行設計時要對傳統的應急設備進行有機的融合，使新的應急救援設備實現功能多樣、操作方便且價格合情合理。這里便要提到火災自救逃生產品的特性趨勢[3]：1.易用性趨勢在日常的生活用品設計中，易用性特征或多或少的都影響了家庭的生活質量，它是基于安全人機工程所要注意的很大一部分，由于火災一般都屬于突發情況，受災人員會在現場出現緊張焦慮等情形，茫然無措，如果再對設備了解不夠，就很容易出現操作失誤。所以設備的易用性在設計時起著非常重要的作用。“易用性之王”JakobNielsen，將設備的操作分為易用和可用[7]。其中，設計設備的易用性的屬性被他分為了五方面：使用易學性指使用者能夠很容易的理解如何操作使用產品，并能快速學以致用，從而實現期望的目標，發揮應急的作用。這種應急救援設備的設計要求各個年齡段的成年人都能在火災突發時短時間內學會操作并使用。當自救產品配有使用說明及對應的插圖時，使用者使用時便更加清晰明了。如下圖是應急緩降繩的使用方法，圖中將步驟表達的一目了然，相較于文字說明更便于用戶操作。圖2.3應急緩降繩操作方法容易記憶性指學會了使用方法后，過一段時間在操作時并不需要再次進行學習也能使用。對火災應急救援設備的設計，需要保留傳統設備的關鍵特征，也就是產品之間存在系統的聯系，不要完全拋棄原有的特征。應急高效性指產品使用時效率高且有效，能夠快速發揮自身的作用，達到預期的使用效果。這種特性還表現在事故突然發生時，產品對于人的可觸性，可以使用戶在火災發生時迅速使用應急救援設備進行保護自己。所以應急產品的擺放不能隱藏性過高，不要對設備進行覆蓋。少犯錯指實際操作時，要讓使用者減少失誤次數。應該明確地標識出應急設備的操作鍵和各部分的功能區分，使用戶可以正確的使用設備。在產品設計時，規范操作說明，可以幫助受災人員正確的使用應急救援設備。用戶滿意程度指各個用戶對設備的各方面都很滿意并愿意長期配備。設備的設計要始終以用戶為中心，以人為出發點，實現符合人機工程的設計，要滿足使用者使用時的心理及生理需求，產品能夠很好地為用戶所用，是人在使用過程中感覺安全舒心。2.安全性趨勢應急救援設備首先就應該注意設備的安全性，最根本的就存在于日常的家庭中時不會成為隱患，在設備操作等時要確保使用者的心理健康和身體安全不被傷害。同時產品外觀仍要注意，不可在日常放置時，由于外觀設計的不合理造成對人員的傷害。3.通用性趨勢產品的設計除了考慮普通用戶的需求，更要考慮到特殊群體，因為火災應急救援箱是一個面向全體群眾的應急設備，不能只考慮到普通成年人的身體素質。老弱病殘孕等特殊群體由于自身原因，反應能力與行動速度相對遲緩，所以在設計時應該考慮到每一個使用人群，這樣的設計可以很好地體現出設備的宜人性理念。當火災發生時，對于受災人員最重要的就是及時找到逃生出口。但是部分樓宇內的安全出口沒有明顯的標識，導致在黑暗與濃煙中很難確定位置，而且可能存在門把手設置位置不合理的情況，導致部分特殊人群（坐輪椅的病患、年齡尚小的兒童，俯身逃生的受災人員）無法快速打開安全門，從而浪費逃生時間。對此，便出現如下設計：門把手改為長條形，確保各個身高使用者都可以方便開門，并且在門框及把手處貼有夜光條，使得在昏暗環境下也能第一時間發現出口。這種設計便很好的體現了產品的普適性，他不單是為了個別群體設計，而是照顧到了所有使用人員。具體設計圖如圖2.4：圖2.4安全出口逃生門設計4.耐用性趨勢應急產品在日常的使用率極低，但還是要時刻警惕火災的發生，所以設計救援產品要保證經過長時間的放置仍然不會影響應急產品的使用性，切不可在事故突發時發現應急產品早已損壞，更不可起到反作用，危害受災人員身體健康安全。5.美觀性趨勢隨著社會的發展，人們的生活水平日益增高，對美好生活的需求已隨之增長，所以產品的外觀也非常重要，美麗的外觀可以提升生活質量，從而提升用戶的幸福感。這不單是對造型、顏色、材質等方面進行整合與優化，還要考慮人文、社會等多因素，設計出更加貼合日常的火災應急救援設備，不但考慮內在的配置，還認真對待外觀的設備才能真正融入家庭，做到普及。6.便攜性趨勢很多家庭不配備消防裝置，除了以上幾點之外，體積大，設備重，不便攜，難操作也成為了一項重要的原因。所以在設計產品時要做到小型化、輕量化。對傳統設備進行優化改進，做到輕量化，不僅外觀更加精致，而且節省空間，便于操作，易于使用，并在做到應急消防設備自身應該具備的使用功能外，選用密度更小的材質，減輕每一部分的重量，使受災群眾咋使用時不會覺得不舒服，更加便于操作，最大程度提高使用效率。2.3.2環保性設計在設計應急救援箱及內部配件時，在設備正常操作，并且用戶的身心安全性得到保障的前提下，應選擇不會對公共環境產生污染的材料，積極響應科學環保的理念。這個理念不僅是是對材料的選擇上提出來要求，從另一個角度上來講，質量優良且多功能的應急救援設備，其使用壽命更長，適用范圍更廣，從某種意義上來說，這也是落實環保理念的重要措施。例如高樓所配備的逃生滑道，其采用的材料不但耐火性好，并且有很強的的韌性，所以使用起來較為柔和，不會出現誤傷現象，受眾也就相對更加廣泛。同時由于材質問題，也做到了便于折疊與整理，適用場景也多種多樣[5]。2.4對火災應急救援箱的設計2.4.1需求整合與箱體設計結合前文對火災應急救援設備的現狀及宗旨與理念的綜合分析，火災應急救援箱是用于收納火災發生時所用到的應急救援設備的工具箱，在考慮火災應救援箱的內部配置時，應著重考慮小型便攜滅火器、防火毯、緩降繩、應急照明等火災突發時應急必備設備，保護手套、安全帽等其他防護或應急設備可根據個人實際情況選擇是否購入。本次應急救援箱主要針對小型手持滅火器，防火毯以及緩降繩進行設計改進。目前存在的火災應急救援箱缺點有不多功能，配置雜亂不規整，質量重，體積大占用空間，不美觀導致放在家里比較突兀，這些都有可能普通家庭不愿意配備火災應急救援箱的原因。對于這些方面，本次設計打算做出以下改進設計：（1）外觀上符合大眾主流審美，改變傳統救援箱呆板的外觀，使其更現代化。顏色選擇上，盡量與正常家庭裝修風格相符合，使其放在家庭內部不會特別突兀，但仍保留作為警示作用的紅色。使用功能上，實現多功能為一體，大大減少用戶尋找救援設備的時間。（2）結構設計上，改變普通火災應急救援箱向上翻開蓋子的打開方式，本次設計中，開蓋方式選擇向兩側推的滑蓋，并且在上方設置把手，便于移動應急救援箱，減少受災群眾使用時打開應急箱的時間，有效降低用戶在緊急時刻打不開應急箱的焦慮緊張心理。（3）為了外顯出火災應急救援箱并起到警示作用，在箱體表面加上火焰圖案，并在箱體側邊加入LED發光條，在報警器感知到危險的時候自動亮起。不僅起到裝飾作用，而且可以做到在火災發生時濃煙黑暗狀態下第一時間被受災群眾看到并使用。圖2.5應急救援箱內部配置占比2.4.2小型便攜滅火設備的設計根據手不同抓握工具的姿勢，手持設備被列為指握式和掌握式[12]。對于小型單手手持滅火器，顯然掌握式工具更符合人體使用習慣。掌握式工具是由手掌各肌肉均參與抓握的，一般會由腕部或上臂肌肉完成作業[13]。手掌不是保持平直狀態的，而是在無名指和小拇指處在一個向大拇指處內收的自由度[12]，由此可見自由彎曲時選擇抓握圓柱形物體為宜。針對這類工具人機關系之間的協調要考慮到：在設計手持設備時，當手腕長時間處于下圖除正中外的位置是時，會產生手腕不舒適，致使消耗體力，所以應盡可能保持手腕保持自然地正中狀態[14]。圖2.6手握工具中的疾患姿勢手持設備的形狀直接影響操作感受。形狀的設計要符合日常抓握的方式，同時還要注意左利手人群，由于火災突發時不能保證受災用戶的慣用手，所以在設計產品時應做到外形對稱，構想是類似保溫杯的圓柱狀。同時結合上文，滅火器的噴口方向應向下傾斜，使使用者在對火焰進行滅火時手腕可以處于正中狀態。為了做到在火災發生時手持小型滅火器的通用性，設計時要注意符合大多數人群。據英國報道，手持設備中平均每年超過四分之一的損傷是由手把持導致的[15]。本次設計根據設備的操作方式和國家人體尺寸百分位數來計算手持滅火器直徑數據，使絕大多數人都可以輕松自如的使用。根據國家標準GB10000-88中國成年人人體尺寸標準[17]，通過手掌長度及手指尺寸等百分位數，選用女性18~55歲與男性18~66歲手掌長度的第十百分位數的平均值，即（173＋161）/2＝167mm，進而得出滅火器直徑為53mm。長度選用上述群體手掌寬度的第九十九百分位數的平均值，以防雙手把持，長度為（91＋84）/2×2＋50＝225.5mm，其中50mm為功能修正量。圖2.7手長與手寬示意圖如果體積過大，操作方式被直接限制，不僅影響活手指動范圍，也降低了舒適度；如果尺寸過小，會限制內容物的填充，并且缺乏了心理修正，使使用者心理處于不舒適的狀態，缺乏安全保障。同時，簡化傳統滅火器的操作方式，將安全插銷設置在筒體正下方并配有明顯標示，將按壓式開關改為按鈕式，并減輕筒體重量，便于操作者使用，通過簡化滅火器的操作方法，讓使用者使用起來相對便捷迅速，減輕由于火災帶來的心理壓力與焦慮的情緒，為逃生最大程度爭取時間。此外要注意在設計手持設備時顏色搭配，顏色的運用會影響人們心理及認識上的變化，給受眾不同的感受[16]。設計時可以通過顏色所代表的引申意義吸引用戶的眼球，同樣可以有效的利用顏色來減輕不良影響，提高工作效率。設計決定延續傳統滅火器的紅色外殼，使用戶使用起來不會用較大的違和感，在此基礎上添加反光條，便于在濃煙狀態下及時找到滅火器位置，并有利于其他人互相確認位置。圖2.8手持滅火器示意圖2.4.3防火毯的設計在火災中，對人體造成傷害的除了吸入濃煙，還有很需要注意的是灼傷。防火毯的作用是保護受災人員的皮膚衣物不被火焰灼傷，同時也可以撲救初期小型火災。對于防火毯的改進設計，在防火毯兩端增加軟把手，可以更加牢固的披上防火毯并有效保護可能裸露在外的胳膊，不會發生逃脫過程中防火毯滑落引發灼傷的失誤，同時設置可以后面遮擋住脖子的連體帽，保護頭部不被墻壁高處燃燒的裝飾材料和天花板等高處墜落的燃燒物品誤傷。根據上圖，軟把手長度選用上述群體手掌寬度的第九十九百分位數的平均值，即（91＋84）/2＋50＝137.5mm，其中50mm為功能修正量。防火毯寬度為上述群體的胸圍的第九十九百分位數的平均值，即（1018＋1005）/2＋200＝1211.5mm，其中200mm為功能修正量。防火毯長度計算方法為（肩高－脛骨點高），選用上述群體的第九十九百分位數的平均值，男性為（1491－498）＝993mm，女性為（1385－459）＝926mm，所以長度為（993+926）/2＋200＝1159.5mm，其中200mm為功能修正量。帽子連接處的寬度為上述群體的最大肩寬的第九十九百分位數的平均值，即（486＋458）/2＝472mm。帽子高度計算方法為（身高－肩高），選用上述群體的第九十九百分位數的平均值，男性為（1814－1491）＝323mm，女性為（1697－1385）＝312mm，所以高度為（323+312）/2＝317.5mm。圖2.9身高示意圖圖2.10肩高會陰點脛骨點高示意圖同時邊緣設計為熒光紅色，增加其可視性可觸性，也延續了現在人們對于滅火設備的認知，并在背部設置亮眼的熒光條，由于火災現場多為紅黑色，所以選擇對比強烈的黃綠色發光條，使逃生者在火場的位置更為醒目，不僅便于其他受災群眾互相確認位置，更加有助于消防人員趕往受災現場進行救援時第一時間確認用戶的位置。當火災發生時，面對初級小型火災，受災群眾可以第一時間拿出滅火毯配合手持滅火器使用，可以自行滅火。當火災蔓延至無法自己處理時，可以將防火毯披在身上逃生，達到應急的目的。圖2.11防火毯示意圖2.4.4緩降繩的設計火災發生時，面對中小型火災，受災群眾可以通過前面的方法進行應急，達到逃生的目的。但是如果火勢蔓延迅速，無法通過正常的逃生路線逃生時，可以利用應急緩降繩，通過固定在床邊的掛鉤進行快速固定，跳窗逃生。在高樓發生火災時，由于有一定數量的人員造成傷亡的原因是，由于火災突發引起內心緊張慌亂的情緒，不知所措時慌忙跳窗逃生而而導致的，所以緩降繩對于高層居民是非常必要的。本次設計對傳統緩降繩進行了優化，處理綁在逃生者腰上的腰帶外，增加可坐的條帶，使下降過程中更加牢固，不會出現滑落，同時可以增大受力面積，使其下降過程更加舒適。其中可坐的部分，根據國家標準GB10000-88中國成年人人體尺寸標準[17]，長度選用上述群體坐姿臀寬的第九十九百分位數的平均值，即（369＋400）/2＋50＝434.5mm，其中50mm為功能修正量，寬度計算方法為[坐深－(會陰高－脛骨點高)]，選用上述群體的第九十九百分位數的平均值，男性為[510－(887－498)]＝121mm，女性為[485－(819－459)]＝125mm，所以寬度為（121＋125）/2＋50＝173mm，其中50mm為功能修正量。圖2.12坐深（4.3.9）示意圖同時，增加可調節腰帶長度的矩形滑塊，使安全帶更加牢固；安全帶外側為黃綠色夜光條，在夜里進行逃生時可以利用微弱的光線確定下降過程中是否有其他阻礙下降的障礙，也有助于消防員前來救援時隨時定位用戶的位置。緩降器設計為往返式，繞線盤的兩端各有一個安全腰帶，當一個逃生人員安全到達地面后，另一端安全腰帶隨即上升至原位置，下一位逃生人員便可直接使用而不需要等待原有的安全腰帶上升，節約了寶貴的時間。圖2.13往返式緩降繩示意圖3對應急救援箱的設計評價設計評價可以幫助我們完整的理清思路，透徹地分析理解問題的過程，進而可以不斷地優化產品設計，開發出消費者真正需求的產品。3.1基于安全人機工程的分析3.1.1受災群眾的生理需求1.視覺清晰在火災現場，由于燃燒中會出現很多濃煙以及灰塵，它們漂浮在空中對逃生人員的視覺造成了很大影響，再加之斷電，缺乏了照明之后火災現場將會是一片灰黑色濃煙籠罩。此時受災人員會失去方向感，找不到可以保護自己的應急救援設備，從而更加害怕與恐慌。對于本次設計，發光條的添加以及醒目的顏色充分保證了逃生人員第一時間找到設備，為接下來的逃生做好基礎。表3.1人體可承受的可視度界限值參數大空間小空間光密度（D/m）0.20.8可視度（m）5102.呼吸暢通可以較沒有阻礙的呼吸是突發事故中最首要的生理需求，由火災引發的激素不穩定及活動量增加會使受災人員更加需要氧氣，無法正常呼吸會導致人體短時間內窒息而亡。表3.2氧濃度下降對人體的傷害氧濃度（％）對人體的危害情況16-12呼吸和脈搏加快，引起頭痛14-10判斷力下降，全身虛脫，發紺10-6神志模糊，肌肉抽搐，數分鐘死亡8-65min窒息身亡由表可見氧氣對于人體是十分重要的，一旦有毒煙氣進入呼吸道沒有及時處理，就會導致人體機能下降，日后也會對身體的健康狀態有所影響。相關數據顯示，火災中死亡人員大部分都是由于煙氣中毒或缺氧窒息身亡。所以在火災發生時及時滅火，或者披上防火毯逃生，確保呼吸通暢，這樣才能確保受災人員安全逃生。3.身體防護頭部對人體的重要性不言而喻，火災中頭部或面部被灼傷，將嚴重影響人的生命安危，而且燒傷后的容貌也會對受災者造成傷害。火災引發的建筑物及室內物品的倒塌掉落，很容易砸傷頭部。因此火災發生時一定要對頭部著重護理。雖然火災中被燒傷致死的人數不及前面的多，但是對人體造成的傷害極大。皮膚與火焰直接接觸或者熱輻射都能直接對人體造成燒傷，火災現場熱輻射很強，即便與火焰相隔一定距離，皮膚也會被灼傷致殘甚至喪命，所以火焰對人體的危害不容小覷。表3.3人體對輻射熱的忍受時間熱輻射強度（kw）＜2.52.510耐受時間（s）＞300304火場上的煙氣溫度同樣對受災群眾具有危險性，火焰產生的熱空氣，能引發一系列的機能下降。人的生存極限氣溫是130℃，超過這個溫度，人體血壓血管都會不同程度的損傷甚至喪命。另外，物體發熱還使物品強度下降，建筑物會在受熱作用后更加容易倒塌。在心理上，炎熱的煙氣與溫度所造成的不良反應會引發受災群眾極度恐慌，逃生過程當中，要對身體進行一定的防護，配備相應防護設備。所以在設計應急救援箱時配備了防火毯，很好的隔絕了火焰對身體衣物的灼燒。表3.4煙氣溫度與極限忍受時間煙氣溫度（℃）5070130200-250極限時間（min）6060155室內的易碎易落物件，墻壁上的水泥灰漿等受熱會產生裂縫甚至剝落，對人員逃生造成傷害，這也是造成傷亡的主要原因之一。3.1.2受災群眾的心理需求經調查表明火災中個體心理狀況特點最常見的是恐慌與判斷失誤等。而影響心理狀態的因素有性別、年齡、現場狀況、經歷等。火災現場最直接的體現是第一時間感到驚恐、想要逃生，由于慌亂而不能及時正確使用應急救援產品，救援成功后產生的無助與折磨等。這些都會對人員的應急自救或逃生產生不利的影響，并且，火災應急救援設備日過操作起來非常困難，將會使受災人員更加緊張，進而操作起來更急費時費力，循環往復，就會錯過黃金時機。因此，本次火災的應急自救設備充分考慮了受災群眾的心理需求，設計和制造了簡單易懂、便于操作的設備。在發生火災時，可以快速進行操作，進而增加寶貴的救援時間。3.1.3受災環境分析在發生火災時，由于上述情況，會出現一系列難以逃生的情況。因此，本次設備設計時，做到了將醒目的指示標識融入到產品中，這樣在復雜的環境中，受災人員就能夠輕易的找到應急設備，迅速進行操作并逃生[5]。家庭住宅樓主要分為室內與室外環境。室內環境結構復雜，裝飾材料多，火勢較大時，室內墻壁上的建筑材料受熱會產生不同程度的損壞，書本、被褥等易燃品受熱燃燒甚至還會發生爆炸。人在逃生時，容易受到地面物品及落物的阻礙。對于居民樓樓梯間經常堆放的雜物，在火災發生時會加重火勢的蔓延并阻礙受災人員的逃生。設計上也要考慮外環境，例如利用緩降繩等從窗口進行逃生的過程中，利用往返式下降方法，極大的減少了逃生時間，避免由于下降時間過長而引起的室外環境不可控造成的人員傷亡。3.1.4人體工程學尺寸分析火災突發時，由于人體產生了驚慌等心理，人體機能以及操作速度、使用效率、準確性都有不同程度的下降，所以本次的應急救援箱的體積不大，也沒有過重，小巧便攜，實用美觀，并不會占用較大的室內空間，外形尺寸的合理與美觀打消了家庭對以往的消防設備的排斥。人在應激狀態下往往依靠本能反應進行操作設備。而在這個過程中，人體的抓握方式以及活動范圍都與平常會有所差距，這就影響著應急救援設備在人體應激狀態下是否仍然具有可操作性[19]。所以在本次設計中，小型手持滅火器的尺寸以及防火毯緩降繩的設計都嚴格按照了國際標準的尺寸進行設定，提升了受災群眾在使用應急救援設備時的舒適度，從而進行快速的逃生。3.2設備的改進設計分析在火災應急救援箱的蓋子設計上，開啟方式，從傳統的上下翻蓋改為左右橫拉，操作方便順暢。小型手持滅火器比傳統滅火器更加輕便小巧，外觀結構功能簡單易懂，沒有訓練基礎的人也可以快速操作，在基礎功能都具備的前提下進行完善優化，使得可操作的用戶范圍增大。防火毯的兩側增加軟扒手，并且增加可以保護頸部和頭部的帽子，不僅有助于逃生者更好的抓握防火毯使其不易滑落，也保護了自身不被火焰灼傷。緩降器增加了可以坐的條帶，增大了舒適度與安全性，并增加往返式功能，提升了逃生效率。對于火災應急救援箱的設計來說，增加了火災預警提示功能，目前市面上已經具備此種功能，因此技術上可行。外觀進行美化，可以與現代的家居融合，實現了推廣應急救援設備的初衷。箱體正面的火焰圖案可以達到警示作用，提醒日常生活注意火災安全。3.2.1使用功能方面在使用功能方面，最重要也是最首要的是功能顯性。由于事故突發時，受災人員身體機能及心理承受能力均有不同程度的下降，這直接導致捕捉外界信息及處理方面有所下降。從危機狀態下受災人員的心理狀態分析，我們在應急救援產品的配置上著重注意了功能顯性，也就是產品的功能要可觸、可視[8]，這樣才能做到短時間內給用戶直觀的指引。功能顯性同樣體現為產品的可視性。在濃煙狀態下，通過顏色對比強烈的反光條要讓受災人員可以及時發現產品并使用，這不但為逃生人員爭取寶貴的時間，同樣為后續專業人員的救援工作提供便利。應急救援產品的多功能性也非常重要，將多個設備的功能特性進行有機的融合，這樣發生火災時受災人員可以快速的找到所有應急救援設備并且使用。但這不是對單一的堆砌，而是對使用者的真實需求考慮，對現有產品優化改進，保證使用者能夠有效使用產品的基礎上，獲得更高的安全性。火災應急救援箱就是把火災中必須的幾種產品進行了需求整合，在火災突發時可以在同一個地方尋找到救援用品，為逃生爭取了巨大的時間。3.2.2外觀形態方面在造型上，小型手持滅火器及防火毯的軟把手做到了基本的適于抓握，具有安全性及指示性，并且在在形態具有傳遞信息的基礎上做到美觀。在色彩上具有警示性與指導性，紅色作為消防產品常見顏色主要是因為醒目并且給人心理上緊急的狀態，常用滅火器在標志上采用黃色底黑色字體作為說明[9]，并且適當的加上了與火災現場常有的紅黑色對比強烈的黃綠色發光條，在受災現場十分醒目，而且日常生活中看到產品就能對火災產生防范意識，在此基礎上也在步驟復雜的產品使用熒光標記使用順序，使用戶在危急情況下可以順利使用。3.2.3材質結構方面材料方面。要做到安全性高，耐火防凍性好，可以在極端環境下仍能發揮產品的作用；要首選無毒無害，綠色環保的材料，材料的質感肌理最好可以與皮膚貼合并輕巧堅固，在使用起來不會因為接觸不適而縮短使用時間。結構方面。結構分內外兩結構，其中外結構決定用戶對設備的使用感受，箱體外觀簡潔美觀，用戶不會因為外觀不好看而排斥配置，提高了火災應急救援箱的普及率，而內結構決定了產品的使用功能，小型手持滅火器、防火毯、緩降繩都是火災發生時常見也是常用的設備，通過對這三種設