煤礦工作服的上衣原型研究

劉淑強(qiáng)，張 潔，吳改紅，高 偉，姚容程

（太原理工大學(xué) 輕紡工程學(xué)院 山西晉中 030600）

1 引言

煤礦礦井惡劣的環(huán)境對煤礦工人的工作效率、身心健康等有較大的負(fù)面影響。對煤礦工人的個體防護(hù)不僅能在一定程度上減少礦井安全問題，還可以預(yù)防職業(yè)病[1]。煤礦工作服是煤礦工人個體防護(hù)中最重要的部分，不僅可以遮身蔽體，還起到保障礦工安全和身體健康的作用[2]。由于長期勞作，煤礦工人的體型產(chǎn)生了一些變化，與標(biāo)準(zhǔn)體型有一定的差異，致使目前使用的礦工服存在很大的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題。解決這一問題的關(guān)鍵在于把握礦工體型規(guī)律，找到適合礦工體型的原型。目前專門針對煤礦工作服的原型及版型的研究很少[3]。本文研究了礦工的體型規(guī)律，通過隨機(jī)抽樣測量礦工的5 項(xiàng)身體數(shù)據(jù)，分析各項(xiàng)數(shù)據(jù)間的數(shù)值關(guān)系，最終以胸圍為基準(zhǔn)，建立適合礦工體型的上衣原型。

2 礦工體型測量

本次測量隨機(jī)選取年齡20 ～50歲，從業(yè)一年以上的男性礦工，樣本量50 人。采用馬丁測量法對礦工人體進(jìn)行測量，主要工具有測高儀、皮尺、直角規(guī)、彎角規(guī)、量角器等工具，對人體5 個關(guān)鍵項(xiàng)目：胸圍、腰圍、臂展、肩寬、身高進(jìn)行測量分析。

3 體型項(xiàng)目回歸分析

回歸分析以肩寬為例，建立肩寬的回歸方程。其他測量項(xiàng)目與肩寬回歸模型的建立相同，故其他部位僅給出結(jié)果。本文采用SPSS 軟件中的前進(jìn)法（Forward），篩選對因變量作用大的自變量作為最終的自變量[4]。以肩寬為例，篩選自變量因變量，逐步建立肩寬的回歸模型Y=aX+b。

肩寬回歸模型摘要如表1 所示，復(fù)相關(guān)系數(shù)R 表明了自變量與因變量的線性回歸性強(qiáng)弱，本項(xiàng)目R 值為0.956，R2為0.914，調(diào)整后的R2為0.912，估計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)誤差為0.7972，數(shù)值的大小很好地說明了肩寬與身高有較強(qiáng)的回歸關(guān)系。

表1 模型摘要（肩寬）

表2 方差分析（肩寬）

表3 回歸系數(shù)分析（肩寬）

肩寬的方差分析，如表2 所示。由表中數(shù)據(jù)可知，肩寬回歸方程式的平方和為323.497。F 值為509.068，代表回歸模型均方與殘差均方之比，該值大于95%置信區(qū)間臨界值，回歸系數(shù)大于0，故回歸模型有效。

由表3 可知，肩寬的回歸常數(shù)和偏回歸系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差。偏回歸系數(shù)真實(shí)地反映了自變量的重要性，回歸模型中身高為自變量，對于肩寬來說非常重要。肩寬的T 檢驗(yàn)值為-7.336，拒絕偏回歸系數(shù)為0 的假設(shè)。

由此可得出肩寬的回歸方程為：肩寬=0.378 身高-21.606

其他測量部位回歸模型的建立方法與肩寬相同，其它部位依次與身高、胸圍等建立回歸模型如下：

胸圍=10261 身高-131.656

腰圍=1.174 胸圍-21.441

臂長=0.945 身高-32.042

4 服裝松量設(shè)置

4.1 松量概述與計(jì)算

松量大小是由服裝與人體的孔隙來決定的[5]。在山西某中型煤礦對礦工進(jìn)行調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，一般煤礦工人在井下的著裝為秋衣（厚度約0.2 cm）、秋褲（厚度約0.2 cm）、棉襖（厚度約0.8 cm）。容納秋衣、秋褲、棉襖所需要的松量為6.3 cm 左右。

4.2 松量與皮膚變化率

一般情況下，人體的運(yùn)動會導(dǎo)致皮膚表面橫向伸長，影響服裝橫向方向上的最小放松量[6]。橫向放松量主要包括服裝圍度的松量，如表4 所示。

表4 人體不同部位的皮膚變化率

4.3 胸圍松量

表5 人體姿勢、動作與腰圍放松增加量的關(guān)系

胸圍松量主要考慮生理放松量和運(yùn)動放松量[7]。生理放松量經(jīng)過測量，成人作深吸氣時，胸圍的平均變化量為2.1cm；作深呼氣時，胸圍的平均變化量為0.8cm。再考慮皮膚彈性因素，得出胸圍最小松量為4cm 左右。運(yùn)動放松量的計(jì)算需要假設(shè)凈胸90cm，胸、背寬34cm（寬松款式下，將胸背寬取肩寬）。根據(jù)橫向最大伸長率：胸部伸長量為4.08～4.76cm，背部伸長量為5.44～6.12cm。由此可知胸圍運(yùn)動松量最小值為8.84～11.56 cm。兩項(xiàng)相加，胸圍放松量即為12.84～15.56 cm。

4.4 腰圍松量

腰部后部運(yùn)動幅度小，松量設(shè)置較?。挥捎谌梭w呼吸與腰部前屈等動作，腰部前部松量明顯大于后部。通過計(jì)算，腰部的基本放松量可設(shè)置在0～2 cm 內(nèi)。煤礦工人在井下工作時會出現(xiàn)大幅度的動作，根據(jù)表5 所測量的數(shù)據(jù)，滿足運(yùn)動舒適量的放松量應(yīng)該考慮松量最大的數(shù)值，所以運(yùn)動放松量為3～4 cm。與基本放松量結(jié)合，腰部總放松量為5～6 cm。

5 礦工服上衣原型建立

現(xiàn)以凈胸圍90cm 為例，依據(jù)以上回歸分析和松量計(jì)算，構(gòu)建礦工服上衣原型，如圖1 所示。