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60 ACADEMIC 学术 煤矿工作服的上衣原型研究 摘要为了使煤矿工作服的结构更符合煤矿工人的体型特征，测量了山西煤矿工人的人 体特征，并用数学方法分析矿工群体的 5 项体型项目，分析体型项目之间的关系。对生 理放松量和运动放松量进行分析计算，构建符合矿工体型特征的矿工服原型。 关键词矿工服；体型特征；放松量；上衣原型 中图分类号TS941.2 文献标志码A 文章编号1003-1308（2020）08-0060-02 刘淑强， 张 洁， 吴改红， 高 伟， 姚容程 （太原理工大学 轻纺工程学院 山西晋中 030600） 1引言 煤矿矿井恶劣的环境对煤矿工人 的工作效率、身心健康等有较大的负面 影响。对煤矿工人的个体防护不仅能在 一定程度上减少矿井安全问题，还可以 预防职业病 [1]。煤矿工作服是煤矿工人 个体防护中最重要的部分，不仅可以遮 身蔽体，还起到保障矿工安全和身体健 康的作用 [2]。由于长期劳作，煤矿工人 的体型产生了一些变化，与标准体型有 一定的差异，致使目前使用的矿工服存 在很大的结构设计问题。解决这一问题 的关键在于把握矿工体型规律，找到适 合矿工体型的原型。目前专门针对煤矿 工作服的原型及版型的研究很少 [3]。本 文研究了矿工的体型规律，通过随机抽 样测量矿工的 5 项身体数据，分析各项 数据间的数值关系， 最终以胸围为基准， 建立适合矿工体型的上衣原型。 2 矿工体型测量 本次测量随机选取年龄 20 ～ 50 岁，从业一年以上的男性矿工，样本量 50 人。采用马丁测量法对矿工人体进 行测量，主要工具有测高仪、皮尺、直 角规、弯角规、量角器等工具，对人体 5个关键项目胸围、 腰围、 臂展、 肩宽、 身高进行测量分析。 3 体型项目回归分析 回归分析以肩宽为例，建立肩宽 的回归方程。其他测量项目与肩宽回归 模型的建立相同，故其他部位仅给出 结果。本文采用 SPSS 软件中的前进法 （Forward），筛选对因变量作用大的 自变量作为最终的自变量 [4]。以肩宽为 例，筛选自变量因变量，逐步建立肩宽 的回归模型 YaXb。 肩宽回归模型摘要如表 1 所示， 复相关系数 R 表明了自变量与因变量 的线性回归性强弱，本项目 R 值为 0.956， R2为0.914， 调整后的R2为0.912， 估计的标准误差为 0.7972，数值的大小 很好地说明了肩宽与身高有较强的回 归关系。 肩宽的方差分析，如表 2 所示。 由表中数据可知，肩宽回归方程式的平 方和为 323.497。F 值为 509.068，代表 回归模型均方与残差均方之比，该值大 于 95 置信区间临界值，回归系数大 于 0，故回归模型有效。 由表 3 可知，肩宽的回归常数和 偏回归系数标准差。偏回归系数真实地 反映了自变量的重要性，回归模型中身 模型 回归 残差 平方和 323.497 30.503 354.000 自由度 1 48 49 均方根 323.497 0.635 F 509.068 显著性 0 表 2 方差分析 （肩宽） 模型 非标准化系数 B -21.606 0.378 标准差 2.945 0.017 Beta 0.956 -7.336 22.563 0 0 身高 系数 标准化 T显著性 表 3 回归系数分析 （肩宽） 模型 1 R 0.956 R平方值 0.914 调整R2值 0.912 估计标准差 0.7972 表 1 模型摘要 （肩宽） 61 高为自变量，对于肩宽来说非常重要。 肩宽的 T 检验值为 -7.336，拒绝偏回归 系数为 0 的假设。 由此可得出肩宽的回归方程为 肩宽 0.378 身高 -21.606 其他测量部位回归模型的建立方 法与肩宽相同，其它部位依次与身高、 胸围等建立回归模型如下 胸围 10261 身高 -131.656 腰围 1.174 胸围 -21.441 臂长 0.945 身高 -32.042 4 服装松量设置 4.1 松量概述与计算 松量大小是由服装与人体的孔隙 来决定的 [5]。在山西某中型煤矿对矿工 进行调查后发现，一般煤矿工人在井下 的着装为秋衣（厚度约 0.2 cm）、秋裤 （厚度约 0.2 cm）、棉袄（厚度约 0.8 cm）。容纳秋衣、秋裤、棉袄所需要的 松量为 6.3 cm 左右。 4.2 松量与皮肤变化率 一般情况下，人体的运动会导致 皮肤表面横向伸长，影响服装横向方向 上的最小放松量 [6]。横向放松量主要包 括服装围度的松量，如表 4 所示。 4.3 胸围松量 胸围松量主要考虑生理放松量和 运动放松量 [7]。生理放松量经过测量， 成人作深吸气时，胸围的平均变化量为 2.1cm；作深呼气时，胸围的平均变化 量为 0.8cm。再考虑皮肤弹性因素，得 出胸围最小松量为 4cm 左右。运动放 回归分析和松量计算，构建矿工服上衣 原型，如图 1 所示。 【参考文献】 [1 ]姚建， 田冬梅.煤矿专用防护服的研 究[J].华北科技学院学报， 2014， 11 1 69-72. [2]栗丽,于万樵,李小银.煤矿矿工防 护服[J].现代职业安全， 2010 12 100-103. [3]徐利,戴晋明,昝会云.矿工工作 服研究现状及发展方向[J].产业用纺织品， 2016， 31 10 1-4. [4]卢纹岱 .SPSS for windows 统计 分析[M].北京电子工业出版社， 20029 140-156， 267-285. [5] 徐继红， 张文斌.人体与服装特征 曲面间距离松量的影响因子[J]. 纺织学报， 2009， 305 104-108. [6]赵锦.户外运动服装的功能性设计 研究[J].河南工程学院学报 （自然科学版） ， 2011， 234 13-17. [7]高鸿.服装厂纸样大全[M].广东 华南理工大学出版社， 2012. 基金项目 教育部人文社会科学研究青年基 金项目 （18YJC760051） ； 山西省高等学校 科技成果转化培育项目 （2020CG014） ； 山西省高等学校哲学社会科学研究项目 （201803060） ； 山西省研究生教育创新项 目 （2020SY466） ； 2017 年度山西省哲学 社会科学规划课题（201702） ； 太原理工大 学大学生创新创业训练计划项目 （202085） 。 图 1 上衣原型 姿势 正常直立 姿势 坐在椅子上 席地而坐 动作 平均增加量 45度前屈 90度前屈 正坐 90度前屈 正坐 90度前屈 1.1cm 1.8cm 1.5cm 2.7cm 1.6cm 2.9cm 表 5 人体姿势、 动作与腰围放松增加量的关系 人体部位 胸部 背部 臀部 肘部 膝部 横向最大伸长率 1214 1618 1214 1820 1820 纵向最大伸长率 68 2022 2830 3436 3840 表 4 人体不同部位的皮肤变化率 松量的计算需要假设净胸 90cm，胸、 背宽 34cm（宽松款式下，将胸背宽取 肩宽）。根据横向最大伸长率胸部 伸长量为 4.084.76cm，背部伸长量为 5.446.12cm。由此可知胸围运动松量 最小值为 8.8411.56 cm。两项相加，胸 围放松量即为 12.8415.56 cm。 4.4 腰围松量 腰部后部运动幅度小，松量设置 较小；由于人体呼吸与腰部前屈等动 作，腰部前部松量明显大于后部。通过 计算，腰部的基本放松量可设置在 02 cm 内。煤矿工人在井下工作时会出现 大幅度的动作， 根据表5所测量的数据， 满足运动舒适量的放松量应该考虑松 量最大的数值，所以运动放松量为 34 cm。与基本放松量结合，腰部总放松 量为 56 cm。 5 矿工服上衣原型建立 现以净胸围 90cm 为例，依据以上