論兒童車載安全座椅設計

李勝男

摘 要：隨著社會經濟不斷發展，轎車的普及，兒童安全座椅的舒適性和安全性越來越引起人們的注意。在人機工程學的原理的基礎上，使現代兒童安全座椅設計更完美，其目的就是為了提高兒童安全座椅使用時的安全性和舒適性，力求使座椅使用的兒童、機及環境系統達到最舒適狀態。最重要的兒童安全座椅人機關系設計的科學依據是兒童的身體尺寸數據，椅面的高度、寬度、深度及傾角的設計、靠背的高度和寬度設計、扶手的高度都須符合兒童的身體尺寸；安全帶和頭枕設計是兒童安全座椅最核心的設計。

關鍵詞：人機工程學；兒童車載安全座椅；安全性外觀尺寸設計

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.24.250

1 兒童安全座椅介紹

20世紀以來，汽車的數量突飛猛進，人們隨之提高安全意識，慢慢的認識到在汽車上使用兒童安全座椅很重要。中央電視臺曾經播放兒童安全座椅的公益廣告以及我國從2014年9月1日起“兒童安全座椅實施強制認證”等三項新規定的實施，更說明了兒童安全座椅問題受到國家的重視。所有成長期的兒童都應使用安全座椅，他們的身體非常脆弱，我們力求通過設計讓兒童安全座椅不僅乘坐舒適，造型美觀，更能發揮出其安全保護作用。

貌似簡單的兒童安全座椅，其實內部有著復雜的安全結構。處于成長期的兒童身體尺寸變化很快，而且兒童不同于成人，能夠清楚的表述出乘坐座椅的感受，所以兒童的身體尺寸數據是重要的人機座椅設計科學依據。

2 兒童安全座椅的設計

在設計兒童安全座椅時要結合人機工程學中的兒童身體各個部分的尺寸，主要從以下八方面進行設計。

2.1 椅面高度的設計

椅面高度是指座椅的座面與地面的垂直距離。因為兒童座椅是安置在汽車座椅上面的，所以在這里的椅面高度指的是椅面到腳踏或者是懸空腳的距離。要想乘坐舒適，座椅應使兒童的大腿部近似于水平，小腿部接近自然垂直，腳掌平放于地面或者腳踏上，既保證不因椅面過高而使兒童腿部肌肉受壓，又保證不因椅面過低而增加背部肌肉負荷。

2.2 椅面寬度的設計

座椅坐面的寬度呈前寬后窄的形狀更有利于保護兒童。兒童都好動，所以座椅的寬度應使臀部得到全部支承，加上合適的活動余量，同時也要更好的考慮到安全性。以10周歲兒童為例，一般可取295-355毫米，對于有扶手的安全座椅來說，要考慮兒童手臂的扶靠應該以扶手的內寬來作為椅面寬度的尺寸。可以以自然垂臂的舒適姿態時的肩寬為標準增加適當的尺寸余量。

2.3 椅面深度的設計

主要是指椅面的前端至后端的距離。椅面深度對兒童乘坐座椅是否舒適的影響非常大，其尺寸設定應該使臀部、腰部得到靠背的支撐，同時椅面前端與小腿之間保留有適當的空間來保證小腿可以自由活動。因此在安全座椅設計中，椅面深度的人機尺寸非常重要，椅面深度超過大腿部的長度，兒童背部將有很大的傾斜，腰部缺乏支撐而懸空，增加了腰部肌肉活動強度致使疲勞產生，在長時間的乘坐下還容易讓兒童產生麻木難受的感覺。椅面深度的人機數據應取于兒童的坐高和坐深。以10周歲兒童為例，椅面深度取在225-325毫米為宜。

2.4 傾角的設計

含座面傾角和靠背傾角兩部分內容。座面傾角是指椅面與水平面的夾角。座椅面應稍向后傾斜，以防止在汽車行駛不穩時臀部向前向后滑動，而且這樣設計背部在重力影響下自然向后傾靠，貼向靠背以尋找舒適的背部支撐。由于兒童安全座椅是安裝在汽車座位上，這里同時還要考慮汽車座椅的傾角。整體傾角在14-24度為宜。而靠背傾角是指有靠背的座椅中靠背與椅面間的夾角。借以保持兒童脊柱正常自然形態，長時間乘坐更加舒適。從人機角度來講最適宜的傾角為94-116度。

2.5 靠背的高和寬的設計

靠背能夠讓乘坐更加舒適，同時也是座椅安全性的重要保障。靠背的高和寬與坐姿肩高和肩寬有關，對于安全座椅的靠背設計，一定要考慮到安全性原則，讓兒童的頭部很好的貼合頭部靠枕，這樣既安全又舒適。要使座椅更加人機，座椅應該考慮使靠背能夠調節高度以適應兒童的坐姿。

2.6 扶手高度的設計

作用在于支撐手臂重量，借以減輕肩部負擔，減少手肘部的疲勞。在起身和入座時，因為兒童好動，手臂可以利用扶手支撐身體。在車輛行駛搖擺、顛簸狀態下扶手可以幫助兒童保持身體平衡和穩定。不同年齡兒童身體尺寸不同，扶手上表面至座面的垂直距離應該盡量可調，同時扶手前端略為升高，隨著座面傾角的變化扶手傾斜度一般為±11度，而扶手在水平方向的左右偏角在±11度，一般與座面的形狀吻合。靠近手腕端呈平緩起伏的扶手設計不會讓上臂的血管和主要肌肉發生扭曲，長時間保持這個姿勢也不會發生疲勞，更加符合人機工程學的要求。

2.7 安全帶設計的設計

對于兒童安全座椅的安全帶來說，應該是可以以舒適妥帖的方式將兒童的胸腹和腿部束縛在座椅上，具有一定調節范圍的緊固系統。當碰撞事故發生時，將兒童限制在座椅上，讓孩子的身體不發生大幅度的晃動而在車內與其他部件發生碰撞，最大程度的保證孩子的安全。

2.8 頭枕設計

頭枕是一種用以限制孩子頭部相對于軀干向后移位的柔性裝置。兒童安全座椅頭枕應該把頭部和頸部作為重點保護部位。嬰兒的頭部重量相當于其全身重量的50%，一個3歲的兒童頭部重量可以占到體重的18%，但是頸椎卻十分的脆弱。而在緊急剎車甚至撞擊的情況下，兒童脆弱的頸部根本無法支撐頭部巨大的慣性，會造成巨大的傷害。在發生追尾或者撞車事故時，頭枕可最大程度的減少孩子頸椎損傷的發生。座椅頭枕應該具有一定的調節范圍，這樣能最好的在實際應用過程中適應兒童頭部，當發生車輛安全事故時，頭枕就能有效地吸收撞擊產生的沖擊力，而對兒童頭部起到保護作用。

3 結語

兒童成長速度快，所以系統性的人機工程學數據運用在兒童安全座椅上是非常必要的，使兒童的生理和心理保持健康，更為重要的是對兒童生命權利的尊重。利用人機工程學原理進行兒童安全座椅設計是人性化設計觀的體現，能真正體現出人性化設計對人的關懷，體現人性化社會對兒童人身安全的重視。深入研究人機工程學在兒童安全座椅設計上的運用同樣對人機工程學的學科發展具有深遠的意義。

參考文獻：

[1]毛恩榮，張紅，宋正河.車輛人機工程學[J].北京：北京理工大學出版社.