地鐵扶手產品舒適性設計研究

趙友朝

摘? 要：本文以地鐵扶手產品為研究對象，從立姿乘客抓握舒適性角度出發，對扶手布局、關鍵尺寸、材質及表面處理進行了設計研究，并給出了建議方案或取值范圍。

關鍵詞：扶手;舒適性;整體布局;關鍵尺寸;表面處理

1.引言

扶手產品是地鐵車輛的重要內裝配件，為站立乘客提供有效的平衡支撐作用[1]，與乘客息息相關，因此扶手產品在設計過程中，需要充分考慮乘客抓握舒的舒適性。

2.扶手產品的分類

扶手產品，通常可以按照部件類別、高低位置、材質應用等方面進行分類。按部件類別分類，扶手產品主要包括中部扶手、天花板扶手、屏風扶手、門邊扶手等，如圖1。按高低位置分類，高位扶手在乘客頭部以上，縱向布置;低位扶手主體部分在乘客肩部以下，豎向布置[2]。按材質應用分類，扶手產品主要分為不銹鋼扶手、鋁合金扶手、碳鋼扶手。

3.扶手產品的舒適性設計

扶手產品的舒適性設計，主要從產品整體布局、關鍵尺寸、材質及表面處理等方面進行設計研究。

3.1扶手整體布局

地鐵扶手產品主要布置在車廂內部乘客室區域，乘客室區域主要分為門區和窗區，如圖2。扶手整體布局方面，高位扶手宜采用3排縱向布置，且門區僅需保留中間高位扶手[3];高位扶手在車寬方向的間距尺寸，可以根據不同車型的車體基本寬度尺寸[4-5]進行適當的動態調整，僅需要注意減少對坐姿乘客的干擾，A、B型車高位扶手在車寬方向的間距尺寸建議分別為650mm、600mm [3-5]左右;立柱扶手需要優先布置在門區中心位置[3]，目前主流A、B型車門區的間距分別為4560mm、4880mm[6-7]，同時單個窗區布置2件立柱扶手[3]，將相鄰門區的間距均分為3段，即A、B型車立柱扶手間距分別為4560/3=1520mm、4880/3=1626.67mm，部分項目會將此間距尺寸進行微調;橫扶手布置在相鄰立柱扶手之間;屏風扶手布置在縱向座椅的兩端;門邊扶手布置在車門兩邊。

3.2扶手關鍵尺寸

扶手關鍵尺寸方面，主要從扶手外徑尺寸、高位扶手安裝高度尺寸、低位扶手安裝高度尺寸3個方面進行考慮。

文獻[8]中給出手輪截面直徑尺寸d的范圍為18-50mm[8]，手輪操作示意圖如圖3，可以引用此數值范圍為扶手外徑尺寸設計提供理論依據，初步確定扶手外徑尺寸為（18+50）/2=34mm。扶手選用不同材質時，外徑和壁厚尺寸的選擇同時要參考相應原材料的國家標準[9-10]，將接近外徑尺寸φ34mm的部分管材規格數據進行整理如表1[9-10]（選擇范圍：外徑φ30-40mm，壁厚2-4mm）。根據上述分析，在原材料國家標準的規格范圍內，建議扶手外徑尺寸接近34mm，可以在保證原材料可長期供應的基礎之上，最大程度保證乘客抓握的舒適性。

根據扶手的功能及布局，高位扶手僅適用于身高較高的立姿乘客，低位扶手適用于全部成年立姿乘客[3]。高位扶手通常會結合吊環配套使用[2]，如圖4。高位扶手吊環抓握高度尺寸，要保證立姿乘客抓握的舒適性;高位扶手安裝高度尺寸，不僅要保證立姿乘客抓握的舒適性，同時要避免立姿乘客移動過程中頭部與橫扶手桿發生碰撞。

在扶手產品的設計中，首先要充分考慮人體尺寸，人體尺寸百分位數通常以PK表示[11];其次要考慮人體尺寸百分位數的選擇原則，分為Ⅰ型、ⅡA型、ⅡB型和Ⅲ型產品尺寸設計 [11];最后還要考慮修正量的選擇，包括功能修正量和心理修正量[11]。中國成人人體尺寸可參考國家標準，整理相關數據如圖5 [12]、表2 [12]，文獻[8]中提供了常用的功能修正量，整理相關數據如表3[8]。

為了保證立姿乘客抓握吊環拉手的舒適性，吊環拉手抓握高度尺寸建議為1710mm，既能滿足99%成年女性能夠可靠抓握以及絕大多數乘客舒適的抓握，也能滿足50%成年男性可以無障礙通行[13]。

為了保證立姿乘客可以舒適的抓握高位扶手，高位扶手的高度尺寸則必須小于可隨意取放東西的高度尺寸，如圖6，該尺寸與身高之比為7/6 [8]，同時此處以ⅡA型產品尺寸設計為基礎，參考表2選取成年女性身高尺寸P50=1570mm作為設計原始依據，參考表3選擇功能修正量（25+38）/2=31.5mm，確定高位扶手高度尺寸的上限為1570×7÷6+31.5≈1863mm，能滿足50%成年女性、95%以上成年男性能夠舒適的抓握。為了避免立姿乘客頭部與高位扶手發生碰撞，高位扶手的高度尺寸則必須大于身高尺寸，此處以ⅡB型產品尺寸設計為基礎，參考表2選取成年男性身高尺寸P99=1814mm作為設計原始依據，參考表3選擇功能修正量25mm，確定高位扶手高度尺寸的下限為1814+25=1839mm，能滿足99%以上成年人無障礙通行。根據上述分析，在下限尺寸基礎上，再疊加考慮扶手管徑和心理修正量的因素，高位扶手的安裝高度尺寸建議為1860mm。

為了保證立姿乘客可以舒適的抓握低位扶手，低位扶手的抓握高度尺寸要在肩高和肘高之間，此處以Ⅰ型產品尺寸設計為基礎，參考表2選取成年男性肩高尺寸P90=1435mm、成年女性肘高尺寸P1=873mm作為設計原始依據，參考表3選擇功能修正量25mm，確定低位扶手的抓握高度尺寸要覆蓋873+25=898mm至1435+25=1460mm，能滿足90%成年男性、99%成年女性能夠舒適的抓握。

3.3扶手材質及表面處理

扶手的材質與表面處理息息相關，根據目前地鐵扶手產品的實際狀態，當采用不銹鋼材料時，扶手表面處理主要為徑向拉絲，少量采用鏡面拋光、噴涂;當采用碳鋼材料時，扶手表面處理全部為噴涂;當采用鋁合金材料時，扶手表面處理主要為氧化，少量采用噴涂。扶手產品不同表面處理的效果如圖7。為了綜合地對不同材質不同表面處理進行客觀評估，通過對扶手成本、工藝性、可維護性、視覺舒適性等4個維度進行優缺點對比，整理數據如表4。通過對表4信息進行對比，優先對乘客視覺舒適性進行評估，研究表明，光澤度高給人以稍重的感覺，而光澤度低給人以稍輕的感覺[14]，再綜合考慮產品工藝性、可維護性，扶手材質建議選用不銹鋼，表面處理建議選用徑向拉絲。

4.結論

本文針對地鐵扶手產品，從產品使用過程中乘客舒適性角度出發進行設計，以扶手產品的整體布局、關鍵尺寸、材質及表面處理為抓手，最終得出以下結論：

1、高位扶手建議采用3排縱向布置，門區僅保留中間高位扶手，在車寬方向的間距尺寸A、B型車建議分別為650mm、600mm左右，安裝高度尺寸建議為1860mm;配套吊環抓握高度尺寸建議為1710mm。

2、立柱扶手優先保證布置在門區中心位置，立柱扶手間距尺寸A、B型車建議分別為1520mm、1626.67mm;低位扶手抓握高度尺寸建議覆蓋898mm至1460mm。

3、扶手外徑尺寸建議接近34mm。

4、扶手材質建議選用不銹鋼，表面處理建議選用徑向拉絲。

參考文獻

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