基于设计优化策略的新型城市使用垃圾桶设计研究

史耀军　王新宇　常莹

摘要：针对城市使用垃圾桶的使用体验度及使用美观度，为城市垃圾桶提出设计优化策略并以此设计新型城市使用垃圾桶。通过对垃圾桶的变化发展历程及对城市垃圾的数据统计，从而发现垃圾桶的设计不足，得到适合城市垃圾桶的设计优化策略及设计思想。针对垃圾桶的设计不足，提出了适合城市垃圾桶的设计优化策略，并以此设计了新型城市使用垃圾桶。该方法及设计可以为城市垃圾桶的设计优化和改进提供参考。

关键词：城市垃圾桶 环境保护 垃圾分类 结构设计 设计研究

中图分类号：TB472 文献标识码：A

文章编号：1003-0069（2021）06-0138-04

一、垃圾桶的发展历程

垃圾桶的变化直接反映出一个城市乃至一个国家的社会文化，也见证了一个国家的变迁。从垃圾桶的变化中体现的人类社会中的变迁及意义是非凡的，也是辉煌的。国内的垃圾桶相对国外而言发展较晚，早期的土坑桶（如图1所示），尤其在农村更为常见，家家在门口挖一个土坑，这样就形成了我国最为原始的“垃圾桶”，为人们处理日常垃圾使用，解决了全村垃圾满地，垃圾袋漫天飞的情况。但久而久之，一个很严重的问题随之而来，就是一旦下雨甚至是刮大风，难免会将土坑桶中的较轻的垃圾吹得满地都是，随着社会的发展，人们将一些竹条或者是木头桩子插在土坑桶四周，但仍然解决不了下雨浸泡过后垃圾味道恶臭等一系列问题。我国早期的土坑桶与其说是一个垃圾桶不如说其实就是一个垃圾坑，无法根本上解决污染的问题。

随着时代的变迁，人们的生活水平越来越高，在我国的七八十年代，我国出现了从形态学上真正意义的垃圾桶，如编制类垃圾桶，还有用水泥制作的水泥垃圾桶，它们虽然在结构上比较简单，但从功能的角度来讲，可以真正实现储存垃圾的功能。先说说栅栏桶（如图2所示），六十年代出生的人对这种桶可能较为熟悉。它由竹片编制而成，制作简单且携带方便，既可以用来存放物品，也可用来倾倒垃圾。但由于栅栏的缝隙太大，这种桶只适用于体积较大的垃圾，那些体积较小的垃圾则会从缝隙中散落出来，在刮风的时候同样会出现垃圾满天飞的情况。这种桶一般只限于家里使用，而不为公共使用。八十年代，中国刚刚崛起，人们还不是很富裕，城市管理者们将制作的水泥桶作为大街小巷用的城市垃圾桶，供人们倾倒生活垃圾（如图3所示）。虽然构造也相对简单，但比起原先的土坑和栅栏桶，它还是显现出了较易存放垃圾的优势。

在中国的1990年前后，由水泥制成的城市垃圾桶已是随处可见，直到现在有些城市的公共垃圾桶仍然是水泥桶。同时也正是这种公共垃圾桶的出现，让我国人民开始意识到了环保的重要性。但是由于水泥桶密封性太强，而且街道上的水泥垃圾桶的水泥板护栏又相对较高，人们都懒得去清理。结果是一到夏天，苍蝇成群，蚊子乱舞，这些都直接影响到了大家的健康生活。

自从1990年起中国大街小巷上的公共垃圾桶除了水泥材质之外，还有木质桶、塑料桶、不锈钢桶等。由此可以看出，人们在垃圾桶的材料上下了很多功夫。但无论是哪一种，都还只是不对垃圾作任何分类的单桶式垃圾桶，因此在结构上基本是大同小异。九十年代中期，大街上开始出现另一类垃圾桶：桶里面分置两个小桶，分别存放可回收垃圾和不可回收垃圾，桶箱用不同的颜色标示——这就是我们现在最常用的分类式垃圾桶。有了分类垃圾桶，清洁人员也就不用再花费大量的时间去给垃圾分类，并且可回收垃圾箱的設置也为有价值的垃圾提供了二次利用的机会，减少了可利用资源浪费的现象。分类式垃圾桶（如图4所示）已逐步取代了过去的单桶式垃圾桶，实行垃圾分类，成了，人们最新潮的环保理念。而随着时代的发展，分类垃圾桶也不仅是对可回收垃圾和不可回收垃圾作了分类处理。在有的地方，人们还能看到一排排五颜六色的分类垃圾箱。除了区分垃圾的可回收和不可回收性外，还对厨余垃圾、有害垃圾和其他垃圾作了详细分类。

随着国家愈来愈重视垃圾分类与回收利用问题，第三方企业开始进入到这个具有潜力的市场中。短短时间内，不同的智能垃圾分类回收箱迅速布局在各个社区。例如美城驿站（如图5所示），就是一个专门针对居民垃圾分类及废品回收的智能产品，主要回收纸类、纺织物、塑料/金属、饮料瓶这四类常见生活垃圾，拥有“分类自助化”、“回收有偿化”、“称重智能化”、“减碳可视化”、“可购买环保袋”的特点。居民将可回收物分类投入箱体后，就能得到相应的环保金。便捷而新颖的“卖废品”操作吸引了许多居民将家中的废品拿过来投放。互联网技术与人工智能与垃圾桶的结合，能在一定程度上促进“生活垃圾资源化、减量化、无害化”目标的达成。

二、城市中垃圾的特征与现状

城市中垃圾的处理方式，直接决定了一个城市的美观程度和综合素质，更是反映出一个城市的发展重视程度。随着时代的发展，人们的生活垃圾总量也越来越多，类别也是越来越繁杂。自2010年开始到2017年，全国生活垃圾清运量总体趋势是逐年增加的（如图6所示），特别是2014年到2015年，生活垃圾清运量同比增长更是达到了6.了%，达到了1.91亿吨。2017年全国生活垃圾清运量更是达到了2.16亿吨。根据垃圾处理统计可以得知，垃圾分类中占比最多的是厨余垃圾，占比59.3%，其他种类有塑料、纸类、玻璃、织物、木材、金属以及其他种类，分别占比12.1%、9.1%、3.2%、3.2%、2.1%、0.了%，其他垃圾占比10.3%。（如图了所示）

经过对国内中国生活垃圾清运量、增长速度及中国生活垃圾组成情况的调查，可以发现：随着生活品质的提高，厨余垃圾占比最高，而这一部分是最难处理的，往往会将厨余垃圾整体处理，环境污染及垃圾存放地的异味是特别巨大的。随着时间的推移，中国生活垃圾会越来越多，厨余垃圾会更多。通过社会调查，发现现在中国生活垃圾处理的主要痛点为：由于人口密度大，垃圾过多，有些社区的垃圾不能做到一天一清理;清理时，对清理人员的上呼吸道有很大的影响;由于中国生活垃圾大部分为厨余垃圾，在装车和搬运时，会在垃圾车及地面上留下污秽，给周围居民和环保人员带来很大的影响。

综上所述，城市垃圾桶的设计，主要取决于密封性、去异味性与环保性这三个衡量标准。

本文着重解决在装车和搬运时，会在垃圾车及地面上留下污秽，给周围居民和环保人员带来很大的影响这一问题，通过对垃圾桶的重新设计，使垃圾桶具备在城市中初步处理垃圾的能力，增加处理垃圾的能力，提高垃圾桶的密封性、去异味性与环保性。

三、现有城市垃圾桶设计现状

垃圾桶作为一种在城市中随处可见的公共设施，其环保性、密封性等问题日益受到人们的重视。甚至可以说，垃圾桶是一个城市的城市素养和美观度的象征。但通过自身对社区居民的走访调查，发现大多数居民对现有的城市垃圾桶是十分不满意的，对于不满意的原因进行统计发现，其中重要的原因之一就是城市垃圾桶的密封性、去异味性与环保性存在很大的不足，其中有关城市垃圾桶的密封性、去异味性与环保性的问题，主要体现在以下几个方面：

（一）现在的城市垃圾桶普遍较大，且需要主动用手将盖子打开后才可以将垃圾放入。居民在打开城市垃圾桶的盖子时的异味较大且铺面而来，特别是下雨后，没来得及处理的垃圾会滋生出很多病毒导致垃圾易发霉导致发臭，人体吸入病菌后容易生病，同时，发霉发臭的垃圾会滋生出很多蝇虫，蝇虫携带很多病毒会随着蝇虫的乱飞传染到猫狗甚至到人体身上，（如图8所示）。还有一点也比较重要，在设计垃圾桶时，也应该得到重视：人们在打开盖子时，垃圾桶的盖子是特别沉甚至是有些脏的，会导致扔垃圾时出现砸伤手的情况。

（二）城市垃圾箱不总清理，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质塑料，内表面粗糙度没有做到十分光滑的程度，虽然做到了耐腐蚀、耐高温，但是国内的垃圾基本都是汤汤水水混杂的，在扔垃圾时很容易让垃圾桶内表面存留很多残渣，加之城管部门每次在回收垃圾时不会对垃圾桶的内表面做清理，甚至做不到定期清理，而且回收垃圾的方式是通过垃圾车将垃圾桶倒置，使垃圾凭借重力脱离垃圾桶（如图9所示），这也导致了回收垃圾时，不仅不够美观甚至影响了市容，在地面上残留的汤汤水水及部分垃圾滋生了很多病菌，污染了周围的绿化，使周围的居民都受到了不同程度的影响。

（三）城市垃圾桶内部空间设计不合理，不能按照垃圾分类表准进行归类，给城管部门带了很大影响，也导致了很多垃圾桶并不能放置很多垃圾就已经满了，浪费了很多公共资源。根据调查走访可知，中国绝大部分的垃圾是将垃圾放入垃圾袋后再放入城市垃圾桶中（如图10所示），导致不能回收的垃圾及能回收的垃圾都混杂在一起，特别是不同处理方式的垃圾也混放在一起，浪费了很多人力、物力及财力，不符合国家制定的垃圾分类准则，更没有遵守国家规定的节能减排计划，浪费了许多宝贵的公共资源。

（四）部分辖区内的垃圾桶配置及其整体管理出现很大问题，在社区人员配置甚至是物业的人员配置上出现很大问题。一些较好的社区配置的人员十分负责，物业也是一天一清理每一户的垃圾，两个人员负责一个单元，清理得很干净，且负责，每一层的垃圾桶也是十分干净，没有任何异味。根据调查走访得知，一些较老的小区分配的垃圾桶远远低于较新街区的垃圾桶数量，虽然老城区较破但居住的人口密度相比新程度较大，加之管理人员不及时清理，居民投诉之后相应的管理部门也不能按时解决，导致老城区越来越破，越来越缺乏管理，造成了很多环境污染及人文矛盾。

綜上所述，如今城市垃圾桶的设计没有做到因地制宜，没有做到根据人口密度进行布置，排布。特别是在城市垃圾桶的功能上，仅仅起到了一个将各门各户的垃圾集中在一起的功能，并不能将垃圾进行分类，甚至是打包，初步处理的功能。

四、城市使用垃圾桶优化策略及设计

（一）城市使用垃圾桶优化策略

（1）城市使用垃圾桶外观设计优化策略

城市垃圾桶对外观设计要点主要为：在一定程度上做到美观，要在一定程度上做到让人们自主地将垃圾进行投递，并且在投放时在颜色层面，语音提醒层面对人们进行分类的提醒。

在颜色层面可以按照国家规定的垃圾分类标准进行按照颜色的进行分类（如图11）。可回收垃圾为蓝色，包括生活垃圾中没有被污染的适合被回收和被再利用的垃圾，如玻璃类、塑料类、金属类等。绿色是厨余垃圾，是指家庭中产生的有机易腐烂垃圾，包括食品交易、制作过程中废弃的以及剩余的食品和食物，如骨骼内脏、果皮等。红色为有害垃圾，是指会对人体健康或者自然环境造成直接甚至是潜在危险的有害物质，如废电池、废墨盒以及废灯管等。灰色是其他垃圾，是指除可回收物品、厨余垃圾，有害垃圾以外的生活垃圾，例如，纸尿片、烟头、瓦片尘土等。

在语音提醒层面上，可以将可回收的垃圾进行语音播放，甚至可以将LED显示屏镶嵌在垃圾桶上作为提醒及普及，尽可能地将垃圾再进入垃圾桶前大体进行分类。

（2）城市使用垃圾桶分类功能设计优化策略

城市垃圾桶的分类功能是特别重要的一个功能，而现在的城市垃圾桶是依靠人们的自觉进行分类的，等垃圾回收公司统一运载回垃圾处理厂后，再进行统一的分类，焚烧，这样大大增加了运输及回收成本。

随着人工智能的发展，机器视觉走进了我们的生活，因此，在设计垃圾桶时，应该将机器视觉分类设计在垃圾桶中，再由简单的机械结构进行简单分类。按照可回收物品、厨余垃圾、有害垃圾及其他垃圾进行分类。如果考虑成本问题，可以先按照是否有害进行分类，或者是否是液体进行分类。

（3）城市使用垃圾桶密闭功能设计优化策略

城市垃圾桶对密封功能是十分需要的，也是对环境的一种保护，更是对城市美观的一种保护。对于密封功能有很多种方式，比如说液压、纸盒整体打包，在提升环境保护的同时，将垃圾进行妥善的密封处理。可以将垃圾桶设计成拆分式，将城市垃圾桶设计成主体及内仓两部分，内仓密封，每次垃圾回收公司将内仓抽出并且进行更换，然后将装满垃圾并且进行简单归类的垃圾内仓运回公司进行再次分类处理。

（4）城市使用垃圾桶投递口设计优化策略

在城市使用垃圾桶的投递口进行放大化处理，并且设计投递口可伸缩变大化，方便投递大型垃圾，将垃圾投递口加设2级门，防止垃圾异味外泄。

（5）城市使用垃圾桶桶盖设计优化策略

传感器技术已经拥有很长的发展历史，可以有效地解决再扔垃圾时需要手动将垃圾桶拉开脏手的问题，在有人接近想要扔垃圾时，垃圾桶将自动将桶盖打开，方便人们的使用。

除了城市使用垃圾桶设计优化策略之外，城市垃圾桶清理以及回收的整个服务质量也应该有所改进，本文针对哈尔滨市的垃圾回收及处理的服务流程提出了简要的展望，在改进并且优化设计城市垃圾桶的同时，可以作为一定的参考：

（1）将回收的时间点进行调整，根据所在街区的整体生活外出频率进行时间的调整，重新分配回收时间。

（2）根据片区人员居住密集程度将垃圾桶数量进行合理分配，居住密集的地方多安放垃圾桶，并且将回收频率增大。

（二）城市使用垃圾桶优化设计

根据城市使用垃圾桶优化策略，同时结合国内的城市垃圾桶使用现状，设计了（如图12所示）分为有害垃圾、其他垃圾、可回收垃圾及厨余垃圾四个垃圾模块的新型城市使用垃圾桶。垃圾桶采用铝合金设计，耐腐蚀，耐高温。

新型城市使用垃圾桶具有开合式顶部垃圾桶盖（如图13所示），当人把垃圾放在上面时，可进行扫描，识别是何种垃圾后，开口打开将垃圾滑入相应的垃圾桶中。避免了有味道的气体的扩散，同时也避免了类似普通垃圾桶打开时，弄脏市民手的情况发生。

当新型城市用垃圾桶任意一个分类桶装满时，相应的垃圾桶的三角指示灯会亮起，不再接收此类垃圾的投递，同时会给所在片区的环卫人员发送消息。当环卫人员接到通知到达后，新型城市用垃圾箱已满的垃圾桶会弹出（如图14所示），环卫人员将已经打包好的垃圾袋拉出来然后再把已经打包好的垃圾袋放入在垃圾车内。避免了在回收垃圾时，弄脏地面及垃圾桶情况发生，同时，最大程度地改善了因垃圾回收不及时导致的环境污染问题。

结论

现如今，城市垃圾桶已经成为城市必不可少的一个城市物品，也是广大市民每天都要接触的。城市垃圾桶的美观度、密封度以及整洁度早已经成为人们心中的衡量标准。本文针对目前城市垃圾桶存在的问题，通过垃圾桶的变化发展历程及对城市垃圾的数据统计分析了垃圾桶的设计不足，根据不足分别在城市使用垃圾桶外观设计、城市使用垃圾桶分类功能設计、城市使用垃圾桶密闭功能设计、城市使用垃圾桶投递口设计以及城市使用垃圾桶桶盖设计提出了优化策略并以此设计了新型新型城市使用垃圾桶。为城市垃圾桶的设计思路提供了一条新想法。