淺談人機工程學在動車座椅設計中的應用

唐山華達總公司　孫兆金　廖淑香

淺談人機工程學在動車座椅設計中的應用

唐山華達總公司孫兆金廖淑香

動車座椅的設計必須運用人機工程學原理，設計出座椅才能滿足現代旅客對出行舒適性的需求。

人機工程學；舒適性；尺寸；確定

一、二等動車座椅的設計運用了人機工程學原理，參考《中國成年人人體尺寸：GB 10000-88》，設計出各部位尺寸，坐墊、靠背形狀符合人機工程學人體生理曲線，可滿足長時間（約5小時）乘座舒適性要求。

1　座椅各部分主要尺寸參數的確定

1.1確定依據

座椅各部分尺寸參數主要是基于對坐姿人體測量尺寸數據而確定，這個坐姿人體測量尺寸在GB10000-88中有較詳細的數值，摘錄如下表

（表中只摘錄了最常用的第5百分位、第50百分位和第95百分位）：

1.2坐墊尺寸

1.2.1座高的確定

坐墊面至地面的垂直距離為座高。座高一般相當于人體都縱高的1/4或略低于小腿長10mm左右。小腿高于座面為的是能使下肢著力與整個腳掌，有利于兩腳前后移動。根據人體測量尺寸中小腿加足高的測量數據，再考慮人穿著衣物、鞋子及一定的活動需要，座高為440左右比較適合我國大部分人的人體尺寸。所以一二等車座椅的座高均設計在440mm左右。

1.2.2座面深

座面深是座面的前后距離。座面的深度設計要是人的腰背在自然地依靠在靠背上的狀態時，座椅面前緣不會抵到小腿。座面深也不能太小，保證腿長者大腿舒適。按照我國成人人體測量數據，男性第50百分位為457mm，女性第50百分位的座深為433mm，因此，高速列車座椅的座面深度應大于430mm，座面深應能保證臀部得到全部支撐。再參考動車組客室空間布置，一等座椅的座深設計為465mm，二等座椅的座深設計為430mm。

1.2.3座寬

座面的左右距離。座寬必須滿足臀部橫寬所需要的尺度，使人能自如地調節就坐的姿勢。一般座寬480mm左右即可符合要求。根據人體生理特征和體壓分布特點，座面應按照臀部骨盆肌肉的形態特點設計一定的弧度。根據這個原則，二等座椅中間靠背設置為寬486（扶手中心的距離），一等座椅540（扶手中心之間的距離）。

1.3靠背尺寸

設置靠背的主要目的是為了使人坐著工作或休息時，把身體的一部分重力壓在靠背上，以減輕脊柱尤其是腰椎部的負荷，同時能使脊柱保持自然彎腰姿勢，產生輕松省力的感受。靠背能否具有上述功能，主要取決于它的形狀、傾角和高低尺寸三個因素的設計。座背分為肩靠、腰靠，以及頭枕。

2018年6月29日召開的中共四川省委十一屆三次全會提出，構建“一干多支、五區協同”區域發展新格局，明確“鼓勵和支持有條件的區域中心城市爭創全省經濟副中心”，確定綿陽、德陽、樂山、宜賓、瀘州、南充、達州7個區域中心城市。

靠背上要附加成形頭枕襯墊。在乘客較長時間乘坐列車的情況下，乘客容易困乏，因此可以靠著頭枕休息。一等座椅頭枕能上下調節，上下調節方式為兩條滑帶與靠背連接，并用搭扣的方式固定。

1.3.1靠背寬度和高度

靠背寬以460-500mm為宜，使得乘客在后背完全依靠于靠背時還有一定的活動空間。靠背高度尺寸應大于580mm。一二等車座椅是為長途乘坐設計的座椅，因此，靠背高度都按大于580mm確定的，設計在了780mm左右。座椅靠背形狀設計成與脊柱自然彎度相似，腰靠的高度應適合脊柱彎曲和腰曲彎度，腰靠位置放于第三和第四腰椎部上下。

1.3.2頭枕高度

頭枕能夠支撐頭部向后仰，減輕頸部肌肉受力，其離座面高度在700mm左右，但由于人體高度不盡相同，一等車座椅的頭枕高度可以上下調節。調節方式為采用兩條滑帶與靠背連接，并用搭扣的方式固定。成年女性第5百分位的頸椎點高為579mm，成年男性第95百分位的測量尺寸為719mm，根據我國不同人體的尺寸，調節范圍設計在560-720之間較為適宜。

1.3.3座面與靠背夾角

座面與靠背夾角是保證得到舒適姿勢的必要條件，它的大小對乘客坐姿和脊柱、背脊的負荷有重要影響。人應靠在座椅靠背上，使身體后傾，與水平成110°-115°最佳，為了滿足乘客不同休息姿勢的需要，靠背角度其調節范圍在95°到135°為宜。這樣，靠背和座面與人體背部、臀部、大腿形成的曲線相吻合使人搞到舒適。此外，要保證靠背傾斜不會干擾后座乘客桌子及活動空間。

扶手主要是為乘客提供可靠的側向支撐，以免乘客臀部側滑。根據我國成人的人體測量數據，扶手高取175mm-200mm。扶手寬根據人的手臂和手的特征，宜取60-100之間的數值。按照這個原則，一等座椅扶手寬度設計為75mm。由于空間受限，二等座椅的扶手寬設計為50mm。按照標準，兩肘間寬不宜小于50cm，因此兩扶手間距離不應小于50cm。它自靠背向前伸出的長度不超過座面深度的2/3。二等座椅扶手的結構應能自由地朝上翻轉，以騰出空間，彌補二等座椅空間限制而造成的座寬小的缺陷，便于乘客出入座位。

2　座椅旋轉功能

為使乘客乘坐舒適，座椅設計加裝了旋轉功能，使座椅朝向總是與列車方向一致，有效的預防或緩解暈車的發生，而且視覺上也比較習慣。

3　細節的人機設計分析

3.1調節裝置的人機設計

調節裝置主要是指調節靠背傾斜角和座墊深的按鈕。用于調節的按鈕不可太小，因為指尖操作按鈕最小允許直徑為12.5mm，拇指操作的按鈕最小允許直徑為18mm。按鈕和按鍵都要突出臺面一定的距離，設計成與周邊配件不同的顏色，具有可識別性。位置應在讓乘客容易發現、方便操作的地方，因此一二等車座椅的按鈕都設計在了扶手上不容易碰及的部位。

3.2小桌板

一二等車座椅均設置了小桌板。二等座椅小桌板靠背后部支架上，打開后靠背轉動而小桌板不動，收起時可以隨著靠背一起轉動。桌板四種有一定的突起，防止放置物在振動過程中掉落。一等座椅桌板置于側扶手內，將扶手蓋板掀開，便可將折疊桌取出使用。