李亿光，张龙女

(1.海军医学研究所，上海 200433;2.东华大学，上海 200051)

石油行业油罐清洁工作服大都采用防液体渗透材料制成，能在规定时间内阻挡燃油渗透，以保障作业人员健康［1］。美国空军针对航空燃料开展的“JP-8个体防护装备与耐久性防护服研究”课题，研制出兼具防污、拒水、透气、舒适等性能的特种防护服，用于空军地面油罐和飞机油舱的清洁和维修作业［2］。国内石油行业防护服重点强调防静电功能和拒油功能，但对油罐的狭窄作业环境以及油罐内部物理空间的特殊性考虑不多，对服装适应岗位操作人员肢体活动和穿着舒适性的研究较少，研发的工作服虽然防护性能良好，但缺乏对工作人员活动方便性和穿着舒适性的考虑。

服装的运动机能性不好，对人体的运动会产生阻碍和束缚［3］，因此，防护服装在结构设计上应充分考虑职业行为的特点，不妨碍作业人员在操作空间的行动［4］，人体数据测量应考虑人的动、静形态，纸样设计要考虑人体活动量和活动形式［5］。服装舒适性的评价可以采用客观和主观相结合的方法进行［6］。

本文将新设计的2款油罐清洁作业服(分体式、连体式各1套)与现有的工作服进行对比，通过人体工效学着装实验和着装主客观实验对新型服装进行检验，研发出既能满足防护需求，又可以提高穿着舒适性、美观性的油罐清洁作业服。

1 设计开发

通过与工作人员座谈，了解需求和实地观察，明确服装的面料、规格和主要设计要素，研发制作连体和分体2款新型油罐清洁作业服，并采用同种面料根据现有连体作业服规格款式制作1套对比服装。

1.1 面料选择

服装面料的选择根据GB/T 20097—2006《防护服一般要求》，结合油罐清洁作业基本动作和实际需求进行。针对服装材料阻燃、防静电的特殊要求，选用藏青色斜纹抗静电阻燃面料(Nomex/Kevlar/抗静电纤维(93/5/2))，面密度为203.6 g/m2，厚度为0.25 mm，热阻为0.1383 clo，透湿指数0.62。

1.2 规格设计

根据175 cm男性身体测量数据以及动作分析数据，确定服装规格为:连体服衣长164 cm，分体服衣长72 cm，胸围122 cm，腰围108 cm，臀围122 cm，袖长67 cm。

1.3 款式结构设计及分析

新型油罐清洁作业服在现有服装的基础上进行了规格的合体化设计和服装结构的功能性设计，图1［7］示出连体服款式，图2示出分体服款式。

图1 新型连体工作服款式图Fig.1 Style design of siamese coverall.(a)Front;(b)Back

2 实验评价

在人工气候室的环境模拟系统中，按照服装性能评价的五级分析系统要求，在一定条件下进行现场试穿实验［8］。测试着装时受试者肢体的最大活动角度及着装作业时人体的生理反应等数据，并通过评价问卷获得受试者对服装工效和舒适性能的主观评价数据［9］。

图2 新型分体工作服款式图Fig.2 Style design of two-pieces of coveralls.(a)Front;(b)Back

2.1 实验用服装

新型连体作业服和新型分体作业服分别编号为1#和2#，作为待检验服装，采用同种面料根据现有款式制作连体服装作为对照服装，编号为0#。3款服装的差异如表1所示。

表1 3款实验服装款式差异表Tab.1 Style differences of 3 pieces of coveralls

2.2 测试内容和方法

受试者选6名健康男性(A-F)，身高为173～178 cm，体重为(65±5)kg，年龄为(20±2)岁。实验在温度为25℃，风速小于0.2 m/s的室内进行。

2.2.1 肢体活动性角度测试

按照图3所示动作顺序和测量位置［10］依次对受试者穿着3款服装进行肢体活动性角度测试，每个动作的肢体活动角度重复测量3次。图中数字为不同动作的编号。

图3 肢体活动角度测试动作示意图Fig.3 Action procedure of Range-of-Motion test

2.2.2 着装模拟运动的热舒适性实验设计

受试者在高温环境中(30℃，65%相对湿度，风速低于0.5 m/s)，分别穿着3款服装进行相关的模拟测试，使用耳膜温度计每隔1 min测定体温，收集其热舒适性生理指标的数据。

2.2.3 服装舒适性主观感受评价

受试者进行模拟测试包括行走、弯腰拿取、跨越地面障碍、下蹲擦拭、直立擦拭和直立上举等。模拟测试过程中受试者对服装的灵活性和热舒适性进行主观评判并进行问卷打分。

2.3 实验结果与讨论

2.3.1 肢体活动性角度

将受试者每个动作的3次测量结果平均值进行独立样本T检验，检验3款服装两两之间做相同动作的肢体活动角度是否有显著变化，以判断新型服装与现有服装相比，灵活性是否有显著提高，结果如表2所示。组别一、二、三分别表示服装0#和1#、0#和2#以及1#和2#进行独立样本T检验，数据为T值的相伴概率。

表2 肢体活动性限制独立样本T检验结果Tab.2 Independent T-test results of ROM

表2结果显示，2款新型服装与对照服装两两之间方差相等的T检验相伴概率皆大于0.05的显著性水平，由此认为着不同服装做上述8个动作时，人体的肢体活动角度在统计学概念上无显著差异。说明相同规格下，具有合体裆部设计的新型服装和宽松裆部设计的现有服装具有基本相同的灵活性。以此为基础，对肢体活动性限制进行测量并求均值，结果如表3所示。从均值进一步分析，身着1#和2#工作服的受试者进行所有肢体活动的活动角度范围都明显大于身着0#服装的。认为新型服装的裆部合体设计达到了足够的运动灵活性，并在客观结果上优于现有服装。

表3 肢体活动性限制平均值Tab.3 Measurement results of ROM (°)

2.3.2 着装模拟运动的热舒适性

身着连体服和分体服在高温环境下的耳膜平均温度变化趋势平缓，保持在0.5℃以内，结果如图4所示。身着连体服的耳膜温度测试结果比分体服偏高，说明在散热性方面，连体服的烟囱效应比分体服要弱，服装与人体之间环境的热量散发受到一定制约，因此着装者的体温较高。

图4 穿着连体服和分体服耳膜温度对比折线图Fig.4 Line graphes of participators'eardrum tempratures while wearing siamese and split coveralls

2.3.3 服装舒适性主观感受评价

针对狭小空间的油污环境，本文采用了五级语义评价标尺，开展了服装舒适性测量，对狭窄油污环境清洁作业服在不同情况下的整体热舒适性和灵活性进行了评价。

图5示出服装整体舒适性主观评价柱状图。以服装的灵活性为例，6位受试者对服装打出分值，求平均值得到其灵活分值，将灵活分值再求均值作为整体灵活性的衡量标准，将每款服装的灵活分值与其相减，若差值小于0，表明该款服装的灵活性低于标准，若差值大于0，表明该款服装的灵活性优于标准，即灵活性较好。新型工作服1#和2#在灵活性和舒适性的平均值偏差皆大于0，且2#的舒适性显著高于另外2款服装，说明新型连体服和分体服能够提高舒适性，且分体服的舒适性尤为显著。

图5 整体舒适性主观评价柱状图Fig.5 Column of subjective assessment for overall comfort

3 结语

目前，国内从事油罐清洁作业的人员工作强度较高，其工作服往往侧重于防护功能，对舒适性和适应工作环境特点等方面考虑不足，导致服装的舒适性欠佳。本文以油罐清洁作业的防护需求为基础，开展了服装舒适性、合体度和灵活性的研究，结合面料的性能，设计并评价了新型工作服。

新型连体和分体防护服在服装舒适性和灵活性方面都优于现有工作服，并且具有更好的合体性。与分体式服装相比，连体式服装在防油污方面具有更好的防护性能，但其烟囱效应比分体服装弱，使得服装在高温作业环境下的散热性能不及分体服装，服装整体的舒适度也较分体服差。

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