城市公交車座椅舒適性分析

姜曉旭，裴學(xué)勝

（河南科技大學(xué) 藝術(shù)與設(shè)計(jì)學(xué)院，河南 洛陽(yáng) 471000）

隨著城市化進(jìn)程的推進(jìn)，城市人口增多，都市生活的快節(jié)奏與高流動(dòng)性對(duì)城市內(nèi)的交通出行提出了更高要求，公共交通作為眾多交通方式的一種，在其中起著至關(guān)重要的作用，而城市公交車則是最為常見的公共交通工具。公交車的設(shè)計(jì)是為了滿足多數(shù)人乘車的需求，因此，人們對(duì)公交車的要求也越來越高，城市公交車的改進(jìn)一直是城市交通出行研究的重點(diǎn)。截至目前，城市公交車的設(shè)計(jì)已經(jīng)做出了諸多改進(jìn)，特別是在乘車體驗(yàn)方面取得了較大的進(jìn)展。目前城市公交車改進(jìn)的主要方向是造型設(shè)計(jì)與智能化設(shè)計(jì)，許多新型公交車的設(shè)計(jì)卻忽視了座椅舒適性這重要的一環(huán)。調(diào)研發(fā)現(xiàn)，公交車的造型設(shè)計(jì)與智能化設(shè)計(jì)更多是在上下車時(shí)提升乘車體驗(yàn)，而座椅的舒適性則影響著乘車期間的體驗(yàn)。乘車的體驗(yàn)是乘客更高層次的追求，也是設(shè)計(jì)人性化的體現(xiàn)，考慮正常乘車的情況下坐姿是乘客保持最久的動(dòng)作，特別是長(zhǎng)時(shí)間乘車，舒適的坐姿對(duì)于乘車的體驗(yàn)舉足輕重。汽車座椅是車輛與駕乘者直接接觸的部件，其舒適性直接影響駕乘者的體驗(yàn)[1]，同時(shí)舒適性評(píng)價(jià)是汽車乘坐舒適性研究的核心問題[2]。關(guān)于城市公交車的乘坐舒適性和人性化的研究也越來越多。而對(duì)于公交車與一般乘客的人機(jī)界面——座椅的設(shè)計(jì)尤其受到關(guān)注[3]。

1 公交車座椅舒適性分析

1.1 舒適性概述

關(guān)于舒適性，學(xué)術(shù)界并沒有統(tǒng)一的概念，韋伯斯特詞典將舒適性定義為舒適是一種放松、鼓勵(lì)、快樂的狀態(tài)或者感覺。舒適是個(gè)人主觀的感覺，是身體各部位的綜合感覺，是人對(duì)環(huán)境的一種反應(yīng)，它受到物質(zhì)、生理、心理等多種自然因素的影響[4]。舒適性是一種心理放松狀態(tài)，它是對(duì)人的生理和心理結(jié)合的共同產(chǎn)物的一種反饋[5]。舒適性是人類對(duì)外界客觀條件所產(chǎn)生的一種主觀感受，即人對(duì)周邊環(huán)境的一種內(nèi)心反應(yīng)，也是人機(jī)工程學(xué)中人機(jī)交互是否成功的一個(gè)重要的衡量標(biāo)準(zhǔn)[6]。座椅舒適性設(shè)計(jì)是座椅設(shè)計(jì)的核心內(nèi)容，現(xiàn)有座椅舒適性的研究以交通工具座椅、辦公座椅和學(xué)習(xí)座椅為主，其研究方法以生理體驗(yàn)為核心，結(jié)合心理感知進(jìn)行舒適性的綜合評(píng)價(jià)[7]。舒適性是一個(gè)比較寬泛的概念，它沒有一個(gè)統(tǒng)一的量化標(biāo)準(zhǔn)，目前相關(guān)研究有生理舒適性與心理舒適性兩個(gè)方面。

1.2 生理舒適性

生理舒適性一般指的是人體的直接感受，是人-機(jī)交互的產(chǎn)物，生理舒適性是一個(gè)比較客觀的結(jié)果，生理舒適性受到客觀條件的影響，更多的是生理因素。反映或衡量座椅的用戶功能需求滿足程度的生理因素主要包含人體尺寸與伸及度、局部組織血流量、脊柱各部位的壓力分布等[8]。座椅的設(shè)計(jì)應(yīng)該考慮人體的生理結(jié)構(gòu)，座椅的尺寸、材質(zhì)等設(shè)計(jì)能夠給乘客正向的反饋。研究表明，當(dāng)乘客以自然坐姿坐在座椅上時(shí)，臀部受到的壓力最大，因?yàn)榫妥鴷r(shí)人體的重心在臀部，體壓分布也集中在臀部，也就是說椅面在設(shè)計(jì)時(shí)要盡可能多地接觸臀部，更大的接觸面積可以分散壓力，從而減小單塊肌肉的負(fù)載，久坐時(shí)也不會(huì)產(chǎn)生疲勞感。背部則是腰椎部受力最大，座椅靠背的設(shè)計(jì)要符合人體曲線，乘客靠在椅背時(shí)，只有腰部與背部都得到支撐，腰部與背部的肌肉才會(huì)處于放松狀態(tài)，現(xiàn)有的一些公交車座椅靠背設(shè)計(jì)不符合人體曲線，人們乘坐時(shí)腰背部得不到有效支撐，乘車時(shí)肌肉長(zhǎng)時(shí)間處于緊繃狀態(tài)，容易產(chǎn)生疲勞感，這就是不舒適的表現(xiàn)。

1.3 心理舒適性

心理舒適性是人們的心理感受，是一個(gè)更加主觀的評(píng)判結(jié)果，在座椅設(shè)計(jì)中心理舒適性是人們對(duì)于座椅最直觀的感覺。人們對(duì)于座椅的直觀感受會(huì)影響他們對(duì)于座椅的整體滿意度，進(jìn)而影響他們的使用預(yù)期和使用感受，因此，心理舒適性在設(shè)計(jì)中有著同樣重要的作用，心理舒適性在座椅設(shè)計(jì)上主要體現(xiàn)在座椅的造型、材質(zhì)與顏色等外在特征上。心理感受經(jīng)常會(huì)優(yōu)于生理感受發(fā)生，在看到物品的第一眼我們就有了一個(gè)主觀判斷，而且心理感受與生理感受往往是相互影響、互不分離的。一款造型新穎、設(shè)計(jì)亮眼的座椅更能滿足乘客的心理需求，這點(diǎn)毋庸置疑，座椅的材質(zhì)與色彩也能夠影響人們對(duì)座椅的心理感受，從而影響心理舒適性，生理因素亦會(huì)間接影響人們的心理舒適性。

2 公交車座椅舒適性的影響因素

2.1 人機(jī)尺寸對(duì)座椅舒適性的影響

目前，人機(jī)工程座椅已應(yīng)用于軍事、航空航天、交通、農(nóng)業(yè)和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，座椅的設(shè)計(jì)直接關(guān)系到人體坐姿的舒適性，不舒適的座椅嚴(yán)重影響到人體的腰背部肌肉和骨骼系統(tǒng)[9]。座椅的設(shè)計(jì)需要考慮人機(jī)工程學(xué)，考慮座椅整體與局部設(shè)計(jì)是否符合人體尺寸。

從人機(jī)工程學(xué)角度分析，當(dāng)人處于坐姿時(shí)，其身體主要的支撐點(diǎn)是骨盆、脊柱、腿和腳，就坐時(shí)，坐骨結(jié)節(jié)支撐著大約75%的體重[10]。座椅椅面的設(shè)計(jì)需要考慮人體的坐深、坐寬與坐高尺寸，座椅椅面深度應(yīng)大于等于多數(shù)人人體測(cè)量的坐深，這樣才能更好地承托乘客，當(dāng)座深不夠時(shí)，大腿容易懸空，這時(shí)多余的重量會(huì)被分配到臀部與小腿上，很容易產(chǎn)生疲勞。座椅椅面高度設(shè)計(jì)過低時(shí)，同樣需要更多地使用小腿支撐，下肢處于伸長(zhǎng)狀態(tài)，需要占用更多的空間，腿部肌肉容易疲勞，座椅的寬度需要大于多數(shù)人的坐寬測(cè)量尺寸，否則就不能很好地承載人體。

座椅靠背的設(shè)計(jì)需要承托腰背。在椅子背靠面要有腰部凸起，以支撐腰部保持原有的曲線，減輕軀干對(duì)于脊柱的壓力，在椅子座面也要有適合臀部生理曲線的曲面形態(tài)，能合理分散身體對(duì)于臀部和大腿的壓力[11]。目前，現(xiàn)有的一些座椅靠背高度是到頸部的，這種做法是不太合理的，頸部是比較脆弱的，一般不能受到過大的壓力與沖擊，靠背的設(shè)計(jì)可以考慮腰背部受力或是腰背受力、頸部與頭部有支撐。

2.2 心理感受對(duì)座椅舒適性的影響

在設(shè)計(jì)中對(duì)于心理感受的研究也是必不可少的，設(shè)計(jì)師需要深入了解用戶需求，乘客的主觀感受都在影響著他們對(duì)于座椅的使用體驗(yàn)及對(duì)于座椅的整體滿意度。座椅的滿意度沒有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范，馬斯洛需求模型將人的需求由低到高歸為5類，從基本的物質(zhì)價(jià)值的需求發(fā)展為精神價(jià)值的需求，在座椅的舒適性設(shè)計(jì)中也可以借鑒此模型（見圖1），乘客對(duì)座椅的設(shè)計(jì)需求可分為五類。生理需求是較低層級(jí)的需求，指生理因素對(duì)于舒適度的影響，生理需求和安全需求都是最基本的要求，心理感受是較高層次的需求。在座椅設(shè)計(jì)中情感與歸屬需求可以對(duì)應(yīng)座椅的色彩與材質(zhì)對(duì)人們的影響，受尊重需求則是不同的功能滿足不同人群的需求，如老人座椅、兒童座椅等，自我實(shí)現(xiàn)需求則是一些個(gè)性化、人性化的設(shè)計(jì)。

圖1 基于馬斯洛需求模型的座椅舒適性設(shè)計(jì)模型

3 公交車座椅舒適性評(píng)價(jià)

座椅的舒適性評(píng)價(jià)有主觀評(píng)價(jià)與客觀評(píng)價(jià)兩個(gè)方面。主觀評(píng)價(jià)是在客觀條件下，人們對(duì)事物的主觀判斷。目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于座椅舒適度的研究以定性研究與定量研究結(jié)合為主，可以運(yùn)用問卷或量表對(duì)被測(cè)試者的主觀感覺進(jìn)行量化[12]，確定符合標(biāo)準(zhǔn)的被測(cè)人員，被測(cè)人員需要代表多數(shù)人的感受。根據(jù)人機(jī)工學(xué)相關(guān)原理，一般選擇人體尺寸百分位5%～95%的人群，能夠很好地覆蓋大多數(shù)人的真實(shí)體驗(yàn)，年齡已選擇18～60歲的人群，有較好的表達(dá)能力和自我感知，有一定的相關(guān)知識(shí)，保證被測(cè)人員的評(píng)價(jià)具有真實(shí)性和權(quán)威性。評(píng)價(jià)內(nèi)容為影響座椅舒適性的主要因素，客觀評(píng)價(jià)以人體的真實(shí)反映為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，由于主觀評(píng)價(jià)具有一定的局限性，評(píng)測(cè)結(jié)果不一定是被測(cè)人員的真實(shí)感受，客觀評(píng)價(jià)一般借助實(shí)驗(yàn)器材與軟件分析的方法對(duì)人體進(jìn)行科學(xué)、數(shù)據(jù)的檢測(cè)，通過體壓檢測(cè)裝備對(duì)人體受力部位進(jìn)行受力檢測(cè)，得出直觀的數(shù)據(jù)，用來驗(yàn)證客觀評(píng)價(jià)結(jié)果是否合理。在舒適性評(píng)測(cè)模型中，評(píng)價(jià)指標(biāo)必須滿足兩個(gè)條件：首先必須要有明確的物理意義；其次應(yīng)當(dāng)成為連接體壓分布測(cè)試結(jié)果和主觀舒適性的橋梁，使主客觀評(píng)價(jià)的結(jié)果一致或者存在較好的相關(guān)性[13-14]。

3.1 主觀評(píng)價(jià)

根據(jù)現(xiàn)有公交車座椅的主要設(shè)計(jì)特征設(shè)計(jì)問卷，確定評(píng)估人員，樣本數(shù)目越多，則得出的結(jié)果越真實(shí)可靠，表1選取國(guó)家技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布的《中國(guó)成年人人體尺寸》（GB/T 10000—1988），根據(jù)人體身高體重尺寸標(biāo)準(zhǔn)，一般情況下評(píng)估人群宜選取人體百分位5%～95%的樣本，考慮到近年來人們平均身高與體重都有較大幅度的增長(zhǎng)，因此，評(píng)估人群選取人體百分位5%～99%的樣本，這樣覆蓋人群較廣，評(píng)估人群身高范圍為男性1 583～1 814 mm、女性1 484～1 697 mm，體重范圍為男性48 kg～83 kg、女性42 kg～74 kg。

表1 評(píng)測(cè)人員人體身高體重尺寸

評(píng)測(cè)人員確定后，需要確定評(píng)測(cè)內(nèi)容，經(jīng)過對(duì)現(xiàn)有案例分析和人體工程學(xué)研究，確定將影響座椅舒適性的主要因素作為評(píng)測(cè)內(nèi)容，分別為椅面高度、座椅深度、椅面寬度、靠背高度、腰部支撐，并制定主觀評(píng)價(jià)量表，如表2所示。

表2 主觀評(píng)測(cè)量表

調(diào)查共發(fā)放問卷55份，其中有效問卷為50份，可以在一定程度上反映出乘客乘車的真實(shí)體驗(yàn)，對(duì)符合條件的問卷進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)有58%的乘客認(rèn)為現(xiàn)有的座椅高度非常不舒適或較不舒適，有48%的人認(rèn)為腰部支撐非常不舒適或較不舒適，認(rèn)為座椅深度、靠背高度、椅面寬度非常不舒適或較不舒適的乘客分別為18%、22%、36%，對(duì)現(xiàn)有數(shù)據(jù)分析得出乘客目前乘坐公交車座椅最不滿意的位置是椅面高度，其次為腰部支撐，這些問題是在設(shè)計(jì)中需要改進(jìn)的地方。

3.2 客觀評(píng)價(jià)

體壓分布法是目前常用于座椅舒適評(píng)測(cè)的客觀測(cè)量指標(biāo)。讓測(cè)試者坐在鋪有壓力測(cè)試墊的椅子上，測(cè)試墊上分布著許多壓力傳感器，傳感器連接到電腦上，將坐墊上的壓力信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)傳輸?shù)诫娔X上，如圖2所示，經(jīng)計(jì)算機(jī)軟件處理生成壓力分布圖。

圖2 不同坐姿測(cè)試圖

實(shí)際測(cè)試中，選擇不同身高的被測(cè)試者坐在測(cè)試的座椅上，測(cè)試座椅選擇與現(xiàn)有多數(shù)公交車座椅尺寸近似的座椅，椅面高度為440 mm、座椅深度為420 mm、椅面寬度為420 mm，分析不同的坐姿在座椅椅面上的壓力分布情況。

坐姿穩(wěn)定后一定時(shí)間記錄計(jì)算機(jī)上生成的壓力分布圖，坐墊壓力分布圖（圖3）反映的是人體坐姿身體與椅面接觸部位的壓力分布情況。

測(cè)試發(fā)現(xiàn)，不同高度的坐姿下人體對(duì)椅面的壓力是不相同的。圖中所示壓力分布為臀部坐骨處壓力值最大，從臀部肌肉向四周壓力值逐漸減小，坐墊壓力分布圖中從上到下對(duì)應(yīng)的坐姿高度逐漸降低，圖3上圖中接觸部位只有臀部，接觸面積最小，壓力數(shù)值最高，中間的圖接觸部位為臀部與腿部，臀部壓力較大，腿部壓力較小，圖3下圖中臀部壓力減小，腿部壓力值增大。在測(cè)試者的舒適性感官評(píng)價(jià)中，圖3上圖對(duì)應(yīng)的坐姿短時(shí)間和一定時(shí)間后都不舒適，其中坐骨受到壓力較大，中間的圖對(duì)應(yīng)的坐姿短時(shí)間和一定時(shí)間都沒有明顯的不舒適感，圖3下圖對(duì)應(yīng)的坐姿短時(shí)間無明顯不舒適感，一定時(shí)間后腿部有一定不舒適感。從數(shù)據(jù)與結(jié)果分析，椅面高度對(duì)坐姿舒適度影響較大，且過高或過低的高度都會(huì)產(chǎn)生一定的不舒適感，椅面高度適中時(shí)不易產(chǎn)生不舒適感。

圖3 坐墊壓力分布圖

在實(shí)驗(yàn)中，需要盡量保證其他變量的一致性，防止對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響，實(shí)驗(yàn)中，測(cè)試者的坐姿應(yīng)盡可能保持一致。然而，人的因素和座椅特性，以及影響舒適性的其他因素都會(huì)影響到體壓分布與舒適性之間的關(guān)系[15]。使用者的坐姿和就座時(shí)間會(huì)影響座椅舒適度的評(píng)價(jià)，隨著坐姿的調(diào)整和就座時(shí)間的增長(zhǎng)，使用者會(huì)逐漸產(chǎn)生疲勞、疼痛等不舒適的感覺，在就座過程中使用者坐姿的自我調(diào)整會(huì)減緩不舒適感覺的產(chǎn)生。很多研究認(rèn)為在同樣的任務(wù)強(qiáng)度下，使用者的就座時(shí)間和不舒適感成正比[16]。在人體工學(xué)座椅的設(shè)計(jì)原則上，首先解決座椅的舒適問題，據(jù)觀察發(fā)現(xiàn)人在椅子上每8～10分鐘就會(huì)下意識(shí)調(diào)整一次就坐姿勢(shì)，這樣才能感到舒適[17]。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著城市公交車的發(fā)展，公交出行成為越來越多人的出行方式，并可能改變?nèi)藗兊纳罘绞剑藗儗?duì)于城市公交車的要求也越來越高，研究公交車座椅舒適性可以從人性化的角度提升乘客的乘坐體驗(yàn)，本文從舒適性角度出發(fā)，對(duì)公共車座椅進(jìn)行了人機(jī)工效分析和主觀評(píng)價(jià)，分析影響座椅舒適度的因素，為后續(xù)的研究提供了方向。