基于人機工程學的幼兒型汽車兒童安全座椅設計分析

陳一迎

摘 要：隨著我國經濟的發展以及人們生活水平的提高，汽車的使用越來越普及，兒童也逐漸成為汽車使用中的常見成員。然而隨之而來的兒童交通意外傷害的問題也越來越受到社會的關注。造成兒童意外傷害的一個重要原因是由于目前汽車內的安全設備和措施都是依照成年人的身體尺寸來設計的，并不適合兒童的身體規格，因此不能夠行之有效的保護兒童乘車時的安全，進而造成兒童在交通事故中的傷亡。

關鍵詞：幼兒型;兒童安全座椅;人機工學

一、引言

由于計劃生育的推行，中國的獨生子女率高，一旦兒童交通事故發生，對家庭和社會的破壞是難以想象的。保障兒童在交通中的安全尤為重要。自2011年以來，我國相繼頒發了一系列與兒童（包括小學生）乘車安全的相關技術法規和法律文件，相關部門和社會組織等也相繼開展了一系列兒童乘車安全教育活動，科研機構和汽車企業等開始注重兒童約束系統也就是兒童安全座椅的安全性研究，在汽車設計上下功夫，將汽車的安全性能放在更重要的位置去思考，設法提高汽車的被動安全性，從客觀上降低意外交通事故的發生率。

嬰幼兒汽車安全座椅對嬰幼兒乘車安全的保護成效是有目共睹的。因此嬰幼兒汽車安全座椅應該是嬰幼兒乘車的基本保護裝置，使用汽車兒童安全座椅尤其必要性。由于四歲以上兒童多有自主思考的能力，0-4歲的兒童乘車危險性更為突出，因此本文主要研究的是幼兒型兒童安全座椅。

二、國內外研究現狀

2.1國外研究現狀

自上世紀70年代開始，歐美等發達國家就開始對保護兒童乘車安全的課題展開研究。到了80年代，日本、美國及歐洲等國都制定了相當嚴格的法律法規以及行業標準，通過立法來監督和強制要求兒童乘車時使用汽車兒童安全座椅，同時，對產品的生產和使用也有明確的規范。汽車安全座椅在歐美等西方國家的普及率非常之高。

隨著技術的不斷進步和材料工藝的不斷演化，汽車兒童安全座椅的形態設計也由原來的單一結構逐漸變得多元化，并且推出了適合不同年齡段兒童使用的汽車安全座椅，并開始探索除基本結構外的更加注重使用者感受如：座椅舒適性、新材料的應用等，使汽車安全座椅的使用更加的符合CRS標準的人機工學，適應兒童不同時期的不同生理需求。

2.2國內研究現狀

2011年5月：《兒童安全座椅等相關產品的國家強制性標準》準備實施。根據相關標準，所有汽車生產企業生產的汽車必須有統一的兒童安全座椅的接口或者其他固定方式，所有汽車兒童安全座椅生產企業的兒童座椅必須滿足結構的要求，同時必須滿足在規定的實驗條件下的碰撞要求。《機動車兒童成員用約束系統》是一個技術性標準，該法規重點提出使用兒童安全座椅。

我國是世界上最重要的汽車兒童安全座椅生產制造基地之一，生產量占到全球總量的60%以上，國內的一些企業生產的兒童安全座椅遠銷歐美，受到國外消費者的一致好評。然而在國內的銷售量卻遠低于國外，同時由于缺少行業監管和認證，一些小加工廠生產的劣質產品充斥市場，對兒童的乘車安全也造成了潛在的威脅。

目前國內市場上陸續推出的汽車安全座椅，大多是由國外設計或國內廠商代為加工或模仿先進國家生產，有的直接是國外經銷，其尺寸和操作大多以國外兒童的人機尺寸為主，沒有考慮到中國兒童的使用情況，進而造成國內使用的兒童安全座椅不適用的情況。

三、 汽車兒童安全座椅的分類

汽車兒童安全座椅的功能與汽車安全帶類似，都是能有效保護車內兒童發生傷害的頻次，降低傷害嚴重程度。近幾年，隨著產品的逐漸細分，汽車安全座椅按照年齡和體重的不同分為嬰兒型、幼兒型等幾個種類，如下表所示：

圖表中提到的三點式安全座椅是指嬰幼兒座椅的安全帶繞過雙肩到身體前面，固定身軀，最后扣在兩腿之間的扣環;五點式安全座椅和三點式的固定方式相同，但是在臀部兩側多了安全帶以固定腰部或者大腿。

四、 幼兒型安全座椅的人機工學分析

幼兒型汽車安全座椅適用于0-4歲，體重為9-18公斤的幼童。產品由安全帶、坐墊、頭枕、卡扣等部件零件組成。幼兒型安全座椅所配備的安全帶除了要保證與嬰兒身體部位的粘合度和牢固性，還要注重舒適性。五點式安全帶可以全方位固定住兒童身體的各個部位，因此幼兒型安全座椅多采用此種安全帶。

4.1 0-4歲幼兒基本特征

兒童的生長發育是一個極其復雜和漫長的過程，對于成人來說，兒童不單單是在身體上尺寸的縮小，如圖4.1所示：

從身體發育上看，0-4歲這個年齡段的幼兒身體各個器官發育尚不成熟，大腦技能雖然在快速發展，但是頭部的重量占整個身體體重的比例依然很大約合18%，而成年人的頭部僅占整個體重的6%，幼兒的頭頸部高度時自身身高的四分之一，頸椎較為脆弱，骨盆尚未發育完全，整體重心較高且骨質脆弱。

從活動能力上顯示如圖4.2，幼兒雖然已經具備了小范圍內的活動能力，但身高和肌肉力量仍非常有限，因而精確控制動作的能力也不足。

除了生理上的變化之外，這個階段幼兒的心理也有了明顯發展，個性傾向和自我意識逐漸形成，對世界充滿好奇心，有強烈的模仿技能和對具象事物的記憶能力，并且有初步的喜惡感。

4.2嬰幼兒人體尺寸數據分析

嬰幼兒人體尺寸數據測量是人體測量學中重要的組成部分，這里我們從兒童的頭部、四肢、坐姿測量數據入手，嬰幼兒的人體基本尺寸是汽車安全座椅尺寸的基本參考依據。通過調查可知，汽車安全座椅影響嬰幼兒的基本尺寸主要表現在以下幾個方面：

基于以上分析，在嬰幼兒汽車安全座椅設計中，選擇汽車安全座椅各項尺寸參考如表4.2、4.3所示。

嬰幼兒汽車安全座椅各部件尺寸對應人體數據測量所取的百分位數，頭部考慮頭靠裝置因素，取高百分位;椅寬取高百分位，允許有足夠活動空間、變換坐姿;椅深取低百分位，將腿部壓力減至最小;椅背高取高百分位，允許使用者有足夠的活動空間;扶手高度取中百分位，讓嬰幼兒的受不有較大的自我調整空間，如表4.4。

五、幼兒型汽車安全座椅設計原則

5.1安全性原則

產品的安全性是產品設計的第一要素，針對嬰幼兒產品的設計安全性尤為重要。

1） 結構安全，0-4歲的嬰兒具有好動的特性，結合幼兒的生理和心理特點，應采用半包裹式的結構，將使用對象處于半封閉的隔離狀態，起到較好的安全防護作用。這樣的結構也給嬰兒以安全感，在細節處理上應以倒角為主，扶手的圓面處理應符合幼兒手臂骨骼結構，避免兒童的手臂免受意外傷害。

2） 操作系統安全，要充分考慮卡扣的重復使用次數以及發生意外時不會出現卡死的情況。安全帶的綁定要緊密貼合使用兒童的身體，并且不勒。

3） 材料安全，由于幼兒皮膚較成人比更為細嫩，因此材料要盡量選擇柔軟性較好同時又無毒、具有抗菌性的環保面料。

5.2現代美學要求

1） 簡潔，幼兒思維比較簡單，認知事物較為具象。因此，在對外部事物的感知過程中，整體結構簡潔、線條清晰，裝飾紋樣簡單的造型比較容易被認知和記憶。

2） 美觀，色彩在兒童成長過程中具有非常重要的意義，能影響其生理、心理的變化。由于認知能力的限制，應選用兒童日常生活中經常接觸的圖案有助于產生親切感。

5.3功能性要求

1） 使用方法明確、清晰，使用界面簡單，不會出現操作麻煩而產生的困擾。

2） 舒適性，主要表現在材料的選用上，選擇親膚性的材料。并且由于嬰幼兒的生理特殊性，材料應當易于清潔、換洗，以保持清爽、干凈的使用空間。

六、小結

人機工程學是一門運用人體測量學、生理學、心理學等學科的研究手段和成果，將人體特性、能力和活動限度等方面的數據用于產品及其所處環境的設計中去，是操作者能夠安全、舒適且高效的工作、生活，達到人機系統和諧統一。

嬰幼兒汽車安全座椅是為保護嬰幼兒的人身安全而設計的保護裝置，嬰幼兒在乘車時的安全性、人機匹配性和舒適性都是應當考慮的重要問題。因此嬰幼兒汽車安全座椅的尺寸必須符合我國嬰幼兒的人體尺寸，通過人機工程學的分析使得座椅適應嬰幼兒在座椅上各種動靜態的活動，從而保證嬰幼兒乘車安全。

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（作者單位：濟南大學泉城學院，山東 煙臺 265600）