高速動車組座椅人機工程學設計

李朝++萬志華++仇杰++庹霞

【摘 要】隨著科技的進步，人民生活水平的提高，以人為本的設計理念貫穿于各行各業。高速動車組的發展與普及給人們的出行帶來了舒適與方便，在動車組旅客界面的設計中設計者們竭誠用更舒適更美觀的設計為旅客提供更和諧的出行環境。本文主要從與旅客最直接接觸的座椅分析人機工程學在座椅設計上的應用與體現，根據標準、人體結構及經驗給出了座椅設計上的一些符合人機工程學的尺寸，為以后動車組或其它車型的座椅設計提供了參考數據。

【關鍵詞】人機工程學 高速動車組 椅面傾角 座椅深度 模擬仿真

1 引言

隨著社會的發展以及科技的不斷進步，人的生活方式也在發生著變化，人們會不斷地產生新的需求，這一理論同樣適用于高速動車組，以人為本的設計貫穿于整個動車組的設計始終，隨著人們需求的變化動車組的人性化設計也是一個不斷進化的過程。在提高行車速度和保證旅客安全的基礎上，改善旅客乘坐環境和舒適度是一個以人為本的設計體現。座椅是乘客直接接觸的車內設備，對乘坐舒適度有直接關系，因此對座椅的人機工程學研究具有重大意義。

2 座椅各部分尺寸人機工程學設計

2.1 放腿空間

按GB-10000《中國成年人體尺寸》，坐姿狀態下膝蓋高度為532mm，加上鞋子高度修正為550mm。坐姿的臀膝距為595mm。根據UIC660-2002《保證高速列車技術兼容性的措施》中座椅放腿空間應大于770mm的要求，距離地板550mm高度空間距離為770mm。從人機工程學角度考慮，在平面布局中座椅間距不能小于890mm。

2.2 座椅高度

按GB-10000《中國成年人體尺寸》，取成年男性95百分位為依據，坐姿小腿加足高為448mm，如圖1，加上鞋子高度及小腿自然伸直稍向前傾的修正值為450mm。取成年男性50百分位為依據，坐姿小腿加足高為413mm，加上鞋子高度及小腿自然伸直稍向前傾的修正值為415mm。由于座椅坐墊為發泡面料結構，承重后椅面高度會稍向下移動，綜合分析座椅椅面高度定為430±10mm。

2.3 座椅深度

按GB-10000《中國成年人體尺寸》，取成年男性95百分位為依據，坐深為494mm，取成年男性50百分位為依據，坐深為457mm 。綜合分析座深定為470±10mm。

2.4 乘客的進出空間

按GB-10000《中國成年人體尺寸》，取成年男性95百分位為依據，立姿狀態下肘高為1096mm，加上鞋子高度修正為1198mm，取成年男性50百分位為依據，立姿狀態下肘高為1024mm，加上鞋子高度修正為1025。后排坐墊和前排靠背之間最小間距應在人體立姿的胸部偏下位置。按《中國成年人體尺寸》成年男性95百分位胸厚為245mm。在沒有扶手等支撐物的情況下，后排坐墊和前排靠背之間最小間距為245mm，才能保證乘客自然、順利的站起、坐下以及行走。在保證座椅排布間距及乘客進出空間的前提下，座椅傾角應小于103°。

2.5 座椅邊扶手尺寸

根據GB1000-1988成年男性95百分位坐姿肘高298mm，成年男性50百分位坐姿肘高263mm，根據GB/T12985-91姿勢修正量座高減44mm，座面到扶手上表面的距離可取230mm左右。根據在坐姿狀態下手臂平放，前臂貼近扶手椅面的寬度確定邊扶手寬度為70mm，中間扶手寬度為50mm。扶手長度為370mm。

2.6 座椅椅背外形曲線及靠背角度設計

對坐于各種不同靠背角度的座椅的人體，靠背與水平成110°左右時，可獲得良好的背部支撐。根據不同乘客的需要，靠背應設置一定的調節范圍，調節范圍在98°至120°為宜。根據GB1000-1988成年男性95百分位坐姿眼高847mm，坐姿頸椎高701mm，成年男性50百分位坐姿眼高798mm，坐姿頸椎高657mm，頭靠中心應設計在距椅面710mm高度，90mm范圍內上下可調整且在任意位置可定位的樣式，頭枕長度設計為300mm左右，寬度設計為190mm左右。

2.7 靠背尺寸

根據GB1000-1988成年男性95百分位最大肩寬469mm，成年男性50百分位最大肩寬431mm，靠背寬以480mm為宜。根據GB1000-1988成年男性95百分位坐姿肩高641mm，成年男性50百分位坐姿肩高598mm，靠背高尺寸應設計為600mm。

2.8 座椅寬度尺寸

由于女性臀寬一般都大于男性，按GB-10000《中國成年人體尺寸》，取成年女性95百分位為依據，坐姿臀寬為382mm，加上衣服厚度修正為400mm。考慮變換姿勢時所需要的活動空間及空間壓抑產生的心理修正量，雙人座椅座寬可取460mm。

2.9 椅面傾角

椅面傾角一般可取5°～10°為宜。

3 座椅的人機分析

人機模擬分析。根據座椅各組成部分關鍵尺寸建立產品模型，將人體模型放在一個環境中，通過對人體模型中腿部、手臂、腰部、頸部、頭部幾部分的活動區域的活動范圍模擬分析，文中座椅各部分的數據均能保證人體的最佳舒適度，符合人機工程學原理。

4 結語

本文以GB-10000《中國成年人體尺寸》規定的人體尺寸為依據，針對大部分人群給出的座椅人機工程學設計尺寸，主要從座椅布置的前后距離，與人體接觸的座椅本身的尺寸及外形曲面造型方面給出的經驗數值從人機工程分析上得出座椅設計的合理性尺寸，為以后動車組或其它車型的座椅的設計提供了參考依據。

參考文獻：

[1]陸劍雄，張福昌，申利民.坐姿與座椅設計的人機工程學探討[J].人類工效學，2005（4）.

[2]夏嵐，李文琳，劉文金.基于人機工程學的客車椅設計方法研究[J].中南林業科技大學學報，2010（5）.

[3]李楊芳.高速列車座椅人機工程學分析及造型設計研究[D].東南大學，2010.

[4]夏國偉.人機工程學在動車組中的應用[D].南昌大學，2009.

[5]何燦群.產品設計人機工程學[M].北京：化學工業出版社，2005.

[6]丁玉蘭.人機工程學修訂版[M].北京：北京理工人學出版社，2000.