基于設(shè)計(jì)優(yōu)化策略的新型城市使用垃圾桶設(shè)計(jì)研究

史耀軍　王新宇　?，?/p>

摘要：針對城市使用垃圾桶的使用體驗(yàn)度及使用美觀度，為城市垃圾桶提出設(shè)計(jì)優(yōu)化策略并以此設(shè)計(jì)新型城市使用垃圾桶。通過對垃圾桶的變化發(fā)展歷程及對城市垃圾的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，從而發(fā)現(xiàn)垃圾桶的設(shè)計(jì)不足，得到適合城市垃圾桶的設(shè)計(jì)優(yōu)化策略及設(shè)計(jì)思想。針對垃圾桶的設(shè)計(jì)不足，提出了適合城市垃圾桶的設(shè)計(jì)優(yōu)化策略，并以此設(shè)計(jì)了新型城市使用垃圾桶。該方法及設(shè)計(jì)可以為城市垃圾桶的設(shè)計(jì)優(yōu)化和改進(jìn)提供參考。

關(guān)鍵詞：城市垃圾桶 環(huán)境保護(hù) 垃圾分類 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)研究

中圖分類號(hào)：TB472 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1003-0069（2021）06-0138-04

一、垃圾桶的發(fā)展歷程

垃圾桶的變化直接反映出一個(gè)城市乃至一個(gè)國家的社會(huì)文化，也見證了一個(gè)國家的變遷。從垃圾桶的變化中體現(xiàn)的人類社會(huì)中的變遷及意義是非凡的，也是輝煌的。國內(nèi)的垃圾桶相對國外而言發(fā)展較晚，早期的土坑桶（如圖1所示），尤其在農(nóng)村更為常見，家家在門口挖一個(gè)土坑，這樣就形成了我國最為原始的“垃圾桶”，為人們處理日常垃圾使用，解決了全村垃圾滿地，垃圾袋漫天飛的情況。但久而久之，一個(gè)很嚴(yán)重的問題隨之而來，就是一旦下雨甚至是刮大風(fēng)，難免會(huì)將土坑桶中的較輕的垃圾吹得滿地都是，隨著社會(huì)的發(fā)展，人們將一些竹條或者是木頭樁子插在土坑桶四周，但仍然解決不了下雨浸泡過后垃圾味道惡臭等一系列問題。我國早期的土坑桶與其說是一個(gè)垃圾桶不如說其實(shí)就是一個(gè)垃圾坑，無法根本上解決污染的問題。

隨著時(shí)代的變遷，人們的生活水平越來越高，在我國的七八十年代，我國出現(xiàn)了從形態(tài)學(xué)上真正意義的垃圾桶，如編制類垃圾桶，還有用水泥制作的水泥垃圾桶，它們雖然在結(jié)構(gòu)上比較簡單，但從功能的角度來講，可以真正實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)存垃圾的功能。先說說柵欄桶（如圖2所示），六十年代出生的人對這種桶可能較為熟悉。它由竹片編制而成，制作簡單且攜帶方便，既可以用來存放物品，也可用來傾倒垃圾。但由于柵欄的縫隙太大，這種桶只適用于體積較大的垃圾，那些體積較小的垃圾則會(huì)從縫隙中散落出來，在刮風(fēng)的時(shí)候同樣會(huì)出現(xiàn)垃圾滿天飛的情況。這種桶一般只限于家里使用，而不為公共使用。八十年代，中國剛剛崛起，人們還不是很富裕，城市管理者們將制作的水泥桶作為大街小巷用的城市垃圾桶，供人們傾倒生活垃圾（如圖3所示）。雖然構(gòu)造也相對簡單，但比起原先的土坑和柵欄桶，它還是顯現(xiàn)出了較易存放垃圾的優(yōu)勢。

在中國的1990年前后，由水泥制成的城市垃圾桶已是隨處可見，直到現(xiàn)在有些城市的公共垃圾桶仍然是水泥桶。同時(shí)也正是這種公共垃圾桶的出現(xiàn)，讓我國人民開始意識(shí)到了環(huán)保的重要性。但是由于水泥桶密封性太強(qiáng)，而且街道上的水泥垃圾桶的水泥板護(hù)欄又相對較高，人們都懶得去清理。結(jié)果是一到夏天，蒼蠅成群，蚊子亂舞，這些都直接影響到了大家的健康生活。

自從1990年起中國大街小巷上的公共垃圾桶除了水泥材質(zhì)之外，還有木質(zhì)桶、塑料桶、不銹鋼桶等。由此可以看出，人們在垃圾桶的材料上下了很多功夫。但無論是哪一種，都還只是不對垃圾作任何分類的單桶式垃圾桶，因此在結(jié)構(gòu)上基本是大同小異。九十年代中期，大街上開始出現(xiàn)另一類垃圾桶：桶里面分置兩個(gè)小桶，分別存放可回收垃圾和不可回收垃圾，桶箱用不同的顏色標(biāo)示——這就是我們現(xiàn)在最常用的分類式垃圾桶。有了分類垃圾桶，清潔人員也就不用再花費(fèi)大量的時(shí)間去給垃圾分類，并且可回收垃圾箱的設(shè)置也為有價(jià)值的垃圾提供了二次利用的機(jī)會(huì)，減少了可利用資源浪費(fèi)的現(xiàn)象。分類式垃圾桶（如圖4所示）已逐步取代了過去的單桶式垃圾桶，實(shí)行垃圾分類，成了，人們最新潮的環(huán)保理念。而隨著時(shí)代的發(fā)展，分類垃圾桶也不僅是對可回收垃圾和不可回收垃圾作了分類處理。在有的地方，人們還能看到一排排五顏六色的分類垃圾箱。除了區(qū)分垃圾的可回收和不可回收性外，還對廚余垃圾、有害垃圾和其他垃圾作了詳細(xì)分類。

隨著國家愈來愈重視垃圾分類與回收利用問題，第三方企業(yè)開始進(jìn)入到這個(gè)具有潛力的市場中。短短時(shí)間內(nèi)，不同的智能垃圾分類回收箱迅速布局在各個(gè)社區(qū)。例如美城驛站（如圖5所示），就是一個(gè)專門針對居民垃圾分類及廢品回收的智能產(chǎn)品，主要回收紙類、紡織物、塑料/金屬、飲料瓶這四類常見生活垃圾，擁有“分類自助化”、“回收有償化”、“稱重智能化”、“減碳可視化”、“可購買環(huán)保袋”的特點(diǎn)。居民將可回收物分類投入箱體后，就能得到相應(yīng)的環(huán)保金。便捷而新穎的“賣廢品”操作吸引了許多居民將家中的廢品拿過來投放?；ヂ?lián)網(wǎng)技術(shù)與人工智能與垃圾桶的結(jié)合，能在一定程度上促進(jìn)“生活垃圾資源化、減量化、無害化”目標(biāo)的達(dá)成。

二、城市中垃圾的特征與現(xiàn)狀

城市中垃圾的處理方式，直接決定了一個(gè)城市的美觀程度和綜合素質(zhì)，更是反映出一個(gè)城市的發(fā)展重視程度。隨著時(shí)代的發(fā)展，人們的生活垃圾總量也越來越多，類別也是越來越繁雜。自2010年開始到2017年，全國生活垃圾清運(yùn)量總體趨勢是逐年增加的（如圖6所示），特別是2014年到2015年，生活垃圾清運(yùn)量同比增長更是達(dá)到了6.了%，達(dá)到了1.91億噸。2017年全國生活垃圾清運(yùn)量更是達(dá)到了2.16億噸。根據(jù)垃圾處理統(tǒng)計(jì)可以得知，垃圾分類中占比最多的是廚余垃圾，占比59.3%，其他種類有塑料、紙類、玻璃、織物、木材、金屬以及其他種類，分別占比12.1%、9.1%、3.2%、3.2%、2.1%、0.了%，其他垃圾占比10.3%。（如圖了所示）

經(jīng)過對國內(nèi)中國生活垃圾清運(yùn)量、增長速度及中國生活垃圾組成情況的調(diào)查，可以發(fā)現(xiàn)：隨著生活品質(zhì)的提高，廚余垃圾占比最高，而這一部分是最難處理的，往往會(huì)將廚余垃圾整體處理，環(huán)境污染及垃圾存放地的異味是特別巨大的。隨著時(shí)間的推移，中國生活垃圾會(huì)越來越多，廚余垃圾會(huì)更多。通過社會(huì)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在中國生活垃圾處理的主要痛點(diǎn)為：由于人口密度大，垃圾過多，有些社區(qū)的垃圾不能做到一天一清理;清理時(shí)，對清理人員的上呼吸道有很大的影響;由于中國生活垃圾大部分為廚余垃圾，在裝車和搬運(yùn)時(shí)，會(huì)在垃圾車及地面上留下污穢，給周圍居民和環(huán)保人員帶來很大的影響。

綜上所述，城市垃圾桶的設(shè)計(jì)，主要取決于密封性、去異味性與環(huán)保性這三個(gè)衡量標(biāo)準(zhǔn)。

本文著重解決在裝車和搬運(yùn)時(shí)，會(huì)在垃圾車及地面上留下污穢，給周圍居民和環(huán)保人員帶來很大的影響這一問題，通過對垃圾桶的重新設(shè)計(jì)，使垃圾桶具備在城市中初步處理垃圾的能力，增加處理垃圾的能力，提高垃圾桶的密封性、去異味性與環(huán)保性。

三、現(xiàn)有城市垃圾桶設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

垃圾桶作為一種在城市中隨處可見的公共設(shè)施，其環(huán)保性、密封性等問題日益受到人們的重視。甚至可以說，垃圾桶是一個(gè)城市的城市素養(yǎng)和美觀度的象征。但通過自身對社區(qū)居民的走訪調(diào)查，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)居民對現(xiàn)有的城市垃圾桶是十分不滿意的，對于不滿意的原因進(jìn)行統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，其中重要的原因之一就是城市垃圾桶的密封性、去異味性與環(huán)保性存在很大的不足，其中有關(guān)城市垃圾桶的密封性、去異味性與環(huán)保性的問題，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（一）現(xiàn)在的城市垃圾桶普遍較大，且需要主動(dòng)用手將蓋子打開后才可以將垃圾放入。居民在打開城市垃圾桶的蓋子時(shí)的異味較大且鋪面而來，特別是下雨后，沒來得及處理的垃圾會(huì)滋生出很多病毒導(dǎo)致垃圾易發(fā)霉導(dǎo)致發(fā)臭，人體吸入病菌后容易生病，同時(shí)，發(fā)霉發(fā)臭的垃圾會(huì)滋生出很多蠅蟲，蠅蟲攜帶很多病毒會(huì)隨著蠅蟲的亂飛傳染到貓狗甚至到人體身上，（如圖8所示）。還有一點(diǎn)也比較重要，在設(shè)計(jì)垃圾桶時(shí)，也應(yīng)該得到重視：人們在打開蓋子時(shí)，垃圾桶的蓋子是特別沉甚至是有些臟的，會(huì)導(dǎo)致扔垃圾時(shí)出現(xiàn)砸傷手的情況。

（二）城市垃圾箱不總清理，有的甚至一周一清理甚至是不清理。大部分的城市垃圾箱是用的硬材質(zhì)塑料，內(nèi)表面粗糙度沒有做到十分光滑的程度，雖然做到了耐腐蝕、耐高溫，但是國內(nèi)的垃圾基本都是湯湯水水混雜的，在扔垃圾時(shí)很容易讓垃圾桶內(nèi)表面存留很多殘?jiān)?，加之城管部門每次在回收垃圾時(shí)不會(huì)對垃圾桶的內(nèi)表面做清理，甚至做不到定期清理，而且回收垃圾的方式是通過垃圾車將垃圾桶倒置，使垃圾憑借重力脫離垃圾桶（如圖9所示），這也導(dǎo)致了回收垃圾時(shí)，不僅不夠美觀甚至影響了市容，在地面上殘留的湯湯水水及部分垃圾滋生了很多病菌，污染了周圍的綠化，使周圍的居民都受到了不同程度的影響。

（三）城市垃圾桶內(nèi)部空間設(shè)計(jì)不合理，不能按照垃圾分類表準(zhǔn)進(jìn)行歸類，給城管部門帶了很大影響，也導(dǎo)致了很多垃圾桶并不能放置很多垃圾就已經(jīng)滿了，浪費(fèi)了很多公共資源。根據(jù)調(diào)查走訪可知，中國絕大部分的垃圾是將垃圾放入垃圾袋后再放入城市垃圾桶中（如圖10所示），導(dǎo)致不能回收的垃圾及能回收的垃圾都混雜在一起，特別是不同處理方式的垃圾也混放在一起，浪費(fèi)了很多人力、物力及財(cái)力，不符合國家制定的垃圾分類準(zhǔn)則，更沒有遵守國家規(guī)定的節(jié)能減排計(jì)劃，浪費(fèi)了許多寶貴的公共資源。

（四）部分轄區(qū)內(nèi)的垃圾桶配置及其整體管理出現(xiàn)很大問題，在社區(qū)人員配置甚至是物業(yè)的人員配置上出現(xiàn)很大問題。一些較好的社區(qū)配置的人員十分負(fù)責(zé)，物業(yè)也是一天一清理每一戶的垃圾，兩個(gè)人員負(fù)責(zé)一個(gè)單元，清理得很干凈，且負(fù)責(zé)，每一層的垃圾桶也是十分干凈，沒有任何異味。根據(jù)調(diào)查走訪得知，一些較老的小區(qū)分配的垃圾桶遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于較新街區(qū)的垃圾桶數(shù)量，雖然老城區(qū)較破但居住的人口密度相比新程度較大，加之管理人員不及時(shí)清理，居民投訴之后相應(yīng)的管理部門也不能按時(shí)解決，導(dǎo)致老城區(qū)越來越破，越來越缺乏管理，造成了很多環(huán)境污染及人文矛盾。

綜上所述，如今城市垃圾桶的設(shè)計(jì)沒有做到因地制宜，沒有做到根據(jù)人口密度進(jìn)行布置，排布。特別是在城市垃圾桶的功能上，僅僅起到了一個(gè)將各門各戶的垃圾集中在一起的功能，并不能將垃圾進(jìn)行分類，甚至是打包，初步處理的功能。

四、城市使用垃圾桶優(yōu)化策略及設(shè)計(jì)

（一）城市使用垃圾桶優(yōu)化策略

（1）城市使用垃圾桶外觀設(shè)計(jì)優(yōu)化策略

城市垃圾桶對外觀設(shè)計(jì)要點(diǎn)主要為：在一定程度上做到美觀，要在一定程度上做到讓人們自主地將垃圾進(jìn)行投遞，并且在投放時(shí)在顏色層面，語音提醒層面對人們進(jìn)行分類的提醒。

在顏色層面可以按照國家規(guī)定的垃圾分類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行按照顏色的進(jìn)行分類（如圖11）?？苫厥绽鵀樗{(lán)色，包括生活垃圾中沒有被污染的適合被回收和被再利用的垃圾，如玻璃類、塑料類、金屬類等。綠色是廚余垃圾，是指家庭中產(chǎn)生的有機(jī)易腐爛垃圾，包括食品交易、制作過程中廢棄的以及剩余的食品和食物，如骨骼內(nèi)臟、果皮等。紅色為有害垃圾，是指會(huì)對人體健康或者自然環(huán)境造成直接甚至是潛在危險(xiǎn)的有害物質(zhì)，如廢電池、廢墨盒以及廢燈管等?；疑瞧渌?，是指除可回收物品、廚余垃圾，有害垃圾以外的生活垃圾，例如，紙尿片、煙頭、瓦片塵土等。

在語音提醒層面上，可以將可回收的垃圾進(jìn)行語音播放，甚至可以將LED顯示屏鑲嵌在垃圾桶上作為提醒及普及，盡可能地將垃圾再進(jìn)入垃圾桶前大體進(jìn)行分類。

（2）城市使用垃圾桶分類功能設(shè)計(jì)優(yōu)化策略

城市垃圾桶的分類功能是特別重要的一個(gè)功能，而現(xiàn)在的城市垃圾桶是依靠人們的自覺進(jìn)行分類的，等垃圾回收公司統(tǒng)一運(yùn)載回垃圾處理廠后，再進(jìn)行統(tǒng)一的分類，焚燒，這樣大大增加了運(yùn)輸及回收成本。

隨著人工智能的發(fā)展，機(jī)器視覺走進(jìn)了我們的生活，因此，在設(shè)計(jì)垃圾桶時(shí)，應(yīng)該將機(jī)器視覺分類設(shè)計(jì)在垃圾桶中，再由簡單的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡單分類。按照可回收物品、廚余垃圾、有害垃圾及其他垃圾進(jìn)行分類。如果考慮成本問題，可以先按照是否有害進(jìn)行分類，或者是否是液體進(jìn)行分類。

（3）城市使用垃圾桶密閉功能設(shè)計(jì)優(yōu)化策略

城市垃圾桶對密封功能是十分需要的，也是對環(huán)境的一種保護(hù)，更是對城市美觀的一種保護(hù)。對于密封功能有很多種方式，比如說液壓、紙盒整體打包，在提升環(huán)境保護(hù)的同時(shí)，將垃圾進(jìn)行妥善的密封處理?？梢詫⒗霸O(shè)計(jì)成拆分式，將城市垃圾桶設(shè)計(jì)成主體及內(nèi)倉兩部分，內(nèi)倉密封，每次垃圾回收公司將內(nèi)倉抽出并且進(jìn)行更換，然后將裝滿垃圾并且進(jìn)行簡單歸類的垃圾內(nèi)倉運(yùn)回公司進(jìn)行再次分類處理。

（4）城市使用垃圾桶投遞口設(shè)計(jì)優(yōu)化策略

在城市使用垃圾桶的投遞口進(jìn)行放大化處理，并且設(shè)計(jì)投遞口可伸縮變大化，方便投遞大型垃圾，將垃圾投遞口加設(shè)2級(jí)門，防止垃圾異味外泄。

（5）城市使用垃圾桶桶蓋設(shè)計(jì)優(yōu)化策略

傳感器技術(shù)已經(jīng)擁有很長的發(fā)展歷史，可以有效地解決再扔垃圾時(shí)需要手動(dòng)將垃圾桶拉開臟手的問題，在有人接近想要扔垃圾時(shí)，垃圾桶將自動(dòng)將桶蓋打開，方便人們的使用。

除了城市使用垃圾桶設(shè)計(jì)優(yōu)化策略之外，城市垃圾桶清理以及回收的整個(gè)服務(wù)質(zhì)量也應(yīng)該有所改進(jìn)，本文針對哈爾濱市的垃圾回收及處理的服務(wù)流程提出了簡要的展望，在改進(jìn)并且優(yōu)化設(shè)計(jì)城市垃圾桶的同時(shí)，可以作為一定的參考：

（1）將回收的時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整，根據(jù)所在街區(qū)的整體生活外出頻率進(jìn)行時(shí)間的調(diào)整，重新分配回收時(shí)間。

（2）根據(jù)片區(qū)人員居住密集程度將垃圾桶數(shù)量進(jìn)行合理分配，居住密集的地方多安放垃圾桶，并且將回收頻率增大。

（二）城市使用垃圾桶優(yōu)化設(shè)計(jì)

根據(jù)城市使用垃圾桶優(yōu)化策略，同時(shí)結(jié)合國內(nèi)的城市垃圾桶使用現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)了（如圖12所示）分為有害垃圾、其他垃圾、可回收垃圾及廚余垃圾四個(gè)垃圾模塊的新型城市使用垃圾桶。垃圾桶采用鋁合金設(shè)計(jì)，耐腐蝕，耐高溫。

新型城市使用垃圾桶具有開合式頂部垃圾桶蓋（如圖13所示），當(dāng)人把垃圾放在上面時(shí)，可進(jìn)行掃描，識(shí)別是何種垃圾后，開口打開將垃圾滑入相應(yīng)的垃圾桶中。避免了有味道的氣體的擴(kuò)散，同時(shí)也避免了類似普通垃圾桶打開時(shí)，弄臟市民手的情況發(fā)生。

當(dāng)新型城市用垃圾桶任意一個(gè)分類桶裝滿時(shí)，相應(yīng)的垃圾桶的三角指示燈會(huì)亮起，不再接收此類垃圾的投遞，同時(shí)會(huì)給所在片區(qū)的環(huán)衛(wèi)人員發(fā)送消息。當(dāng)環(huán)衛(wèi)人員接到通知到達(dá)后，新型城市用垃圾箱已滿的垃圾桶會(huì)彈出（如圖14所示），環(huán)衛(wèi)人員將已經(jīng)打包好的垃圾袋拉出來然后再把已經(jīng)打包好的垃圾袋放入在垃圾車內(nèi)。避免了在回收垃圾時(shí)，弄臟地面及垃圾桶情況發(fā)生，同時(shí)，最大程度地改善了因垃圾回收不及時(shí)導(dǎo)致的環(huán)境污染問題。

結(jié)論

現(xiàn)如今，城市垃圾桶已經(jīng)成為城市必不可少的一個(gè)城市物品，也是廣大市民每天都要接觸的。城市垃圾桶的美觀度、密封度以及整潔度早已經(jīng)成為人們心中的衡量標(biāo)準(zhǔn)。本文針對目前城市垃圾桶存在的問題，通過垃圾桶的變化發(fā)展歷程及對城市垃圾的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析了垃圾桶的設(shè)計(jì)不足，根據(jù)不足分別在城市使用垃圾桶外觀設(shè)計(jì)、城市使用垃圾桶分類功能設(shè)計(jì)、城市使用垃圾桶密閉功能設(shè)計(jì)、城市使用垃圾桶投遞口設(shè)計(jì)以及城市使用垃圾桶桶蓋設(shè)計(jì)提出了優(yōu)化策略并以此設(shè)計(jì)了新型新型城市使用垃圾桶。為城市垃圾桶的設(shè)計(jì)思路提供了一條新想法。