第2章 基于人体测量数据的设计

2.1 人体尺寸测量及其数据

2.1.1 人体尺寸测量

人体尺寸是人机系统设计的最基本资料。人体尺寸测量应严格遵守规定的测量姿势和测量基准，并裸姿进行。

1.人体尺寸测量分类

1）静态人体尺寸测量

静态人体尺寸测量是被测者静止地在某种姿势下进行的人体尺寸测量，通常简称人体测量。静态测量的人体尺寸可用于设计工作区间的大小。静态姿势可分为立姿、坐姿、跪姿和卧姿4种基本形态，而每种基本姿态又可细分为各种姿势。例如，立姿可分为跷足立、正立、前俯、躬腰、半蹲前俯5种；坐姿包括后倾、高身坐姿（座面高60cm）、低身坐姿（座面高20cm）、作业坐姿、休息坐姿和斜躺坐姿6种；跪姿可分为9种；卧姿分为3种，总共23种。

2）动态人体尺寸测量

动态人体尺寸测量是被测者处于动作状态下所进行的人体尺寸测量。其重点是测量人在实施某种动作时的姿态特征。通常是对手、臂、腿、躯干的移动范围（各关节能达到的距离和能转动的角度）进行测量。动态人体尺寸分为四肢活动尺寸和身体移动尺寸两类，四肢活动是指人体在原姿势下只活动上肢或下肢，而身躯位置没有变化，其中又可分为手的动作和脚的动作两种；身体移动包括姿势改换、行走和作业等。

3）人机关系尺寸测量

人机关系尺寸测量是在人实施某特定的作业或活动（如操纵作业、维修作业、行动等）状态下所进行的人体尺寸测量，如人在控制台面上的操作可及范围等。

2.人体尺寸百分位数

在对人群进行统计性的人体尺寸测量时，各种身材的人的频数分布状态（出现率）用百分位数表示。百分位数是一种位置指标、一个界限值，以符号PK表示。一个百分位数将群体或样本的全部观测值分为两部分，有K%的观测值等于和小于它，有（100-K）%的观测值大于它。人体尺寸用百分位数表示时，称为人体尺寸百分位数。例如，P50为第50百分位数，表示身材“适中”，即有50%的人体尺寸值等于和小于此值；P5为第5百分位数，代表“小”身材，即只有5%的人体尺寸值等于和小于此下限值；P95为第95百分位数，代表“大”身材，即只有5%的人体尺寸值大于此上限值。其中P50即为中（位）值。

3.人体身高平均值

在对一定范围内的群体进行人体测量时，所得的数值是离散的随机变量。在对这些人体数据做统计处理时，常用（算术）平均值表示人体数据分布聚中趋势的统计量，用这一概念表示一个被测群体区别于其他群体的独有特征。将人体尺寸应用于产品或工程设计时，在众多的人体测量数据中，最重要的、主导性的参数是人体高度，其中P50与平均值非常接近，通常称为平均身高。平均身高是一个标志性的参数。

2.1.2 常用的人体参数

1）GB/T 10000—1988《中国成年人人体尺寸》

标准提供了我国成年人人体尺寸的基础数值，适用于产品设计、建筑设计、工业工程设计及劳动安全保护。

标准共列出47项人体尺寸基础数据，分为男、女性别；4个年龄段：18～60岁（男）、18～55岁（女），18～25岁（男、女），26～35岁（男、女），36～60岁（男）、36～55岁（女）；用7幅图分别表示人体尺寸项目部位的示意图，并用表列出其相应的百分位数。

标准给出了人体主要尺寸及部位和人体主要水平尺寸及部位；立姿、坐姿人体尺寸及部位；人体头部、手部、足部尺寸及部位。

GB/T 10000—1988《中国成年人人体尺寸》标准中的中国成年人的主要身高尺寸见表2-1。

2）GB/T 13547—1992《工作空间人体尺寸》

标准给出了与工作空间有关的中国成年人基本静态姿势人体尺寸的数值，适用于各种与人体尺寸相关的操作、维修、安全防护等工作空间的设计及其工效学评价，包括立姿、坐姿的空间尺寸部位；跪姿、俯卧姿、爬姿的空间尺寸部位。

3）中国成年人的平均身高（2014年）

为了系统掌握我国国民体质现状和变化规律，推动全民健身活动的开展，提高国民身体素质和健康水平，促进国家经济建设和社会发展，根据《中华人民共和国体育法》《全民健身条例》的规定，按照《国民体质监测工作规定》的要求，2014年，国家体育总局、教育部、科技部、国家民委、民政部、财政部、农业部、卫生计生委、国家统计局、全国总工会等10个部门联合在全国31个省（区、市）进行了第4次国民体质监测工作，主要包含身体形态、身体机能和身体素质3个方面。监测对象为3～69周岁的中国国民，采用分层随机整群的抽样原则，从全国31个省（区、市）的2904个机关单位、企事业单位、学校、幼儿园、行政村中抽取了531849人，其中，20～59岁成年人146703人，主要监测结果如表2-2所示。

4）GB/T 17245—2004《成年人人体惯性参数》

标准规定了成年人人体体段划分的方法，给出了成年人人体各体段的相对质量分布、人体各体段的质心相对位置及整体质心位置。它适用于安全防护设备（如工业栏杆、民用阳台护栏、安全带等）的设计、人体动作分析、运动仿真及人机关系等方面。

2.1.3 国际通用人体尺寸和军标中的人体测量数据

1.ISO标准中的人体尺寸数据

ISO 15534-3：2000（GB/T 18717.3—2002）《用于机械安全的人类工效学设计 第3部分：人体测量数据》给出了国际通用的人体尺寸符号和数据，见表2-3。它比我国人体尺寸要大，就安全而言，按国际通用的人体尺寸设计是非常必要的。

2.国军标（GJB 2873－1997）中的人体测量数据

该数据根据男子18～45岁、身高1620mm以上的8104人，以及女子18～40岁、身高1580mm以上的4298人的人体测量资料汇集而成，表中的空格（填“－”线处）表示目前这些测量项目还没有合适的数据，进一步的工作将根据任务要求逐步完善。人体测量中身高的下限按《应征公民体格检查标准》确定。GJB 2873—1997中给出了立姿人体尺寸、坐姿人体尺寸、人体的厚度和宽度尺寸、围度和体表尺寸、手和脚的尺寸、头面部尺寸等数据。本书仅列出立姿、坐姿、人体的厚度和宽度尺寸。表示人体尺寸部位的图示和其他的人体尺寸可查阅GJB 2873－1997文本。

（1）立姿人体尺寸见表2-4。

（2）坐姿人体尺寸见表2-5。

3.美国军标MIL-STD-1472D：1989

该标准给出了地面部队、飞行员、女子3种类型人员的人体尺寸，包括立姿人体尺寸、坐姿人体尺寸、人体的厚度和宽度尺寸、围度和体表尺寸、手和脚的尺寸、头面部尺寸等。具体数据可查阅GJB 2873－1997的附录B。

2.1.4 人体主要参数的换算

正常成年人人体各部分之间存在着一定的比例关系。人体测量所需样本量甚大，调查测量过程复杂、周期长，在无法直接获得具体的测量数据的情况下，可通过间接计算得到一些近似值，供产品或建筑设计所用。但是，通过间接计算得到的数据与直接测量所得数据相比会有一定误差。因此，将这些近似值用于设计时，必须考虑它们能否满足设计要求。

1.适应身高增长的人体尺寸的换算

据统计，近年来世界各国人的身高，平均每10年增加10mm。GB/T 10000—1988《中国成年人人体尺寸》中，男子平均身高（P50）为1678mm，2014年中国成年男子平均身高为1697mm，GB/T 10000—1988中的人体尺寸数据是否还有使用价值？如何用？

工程人体测量学是人机工程学的重要组成部分。GB/T 10000—1988对中国人的人体形态特征做出了全面的量化描述。这些数据是工作系统中设备、布局、人机接口和作业设计的依据。虽然随着时代的演进，人体身高增加了，但人体各部分间的比例基本保持恒定。可以按GB/T 10000—1988所给出的人体各部分间的高度、长度尺寸相对于平均身高的比例值，推导出新的人体高度、长度尺寸值。

例如，由GB/T 10000—1988所给出的男子平均身高（P50）1678mm和眼高（P50）1568mm，按2014年中国成年人男子平均身高1697mm，求取相应的眼高h的值，可按

1678:1568=1697:h

求得眼高h≈1586mm。

2.人体各部分尺寸的计算

中国成年人人体各部分尺寸的计算，以身高作为基本参数。

设中国成年人身高为H（cm），则人体各部分尺寸见图2-1和表2-6。