公共交通工具的吊環拉手設計研究

徐芷君　倉詩建

關鍵詞：公共交通工具;吊環拉手;多用戶;優化設計

中圖分類號：U469.13 文獻標識碼：A

文章編碼：1672-7053（2022）02-0069-03

我國城市公共交通系統運營以地鐵和公交車為主，在地鐵和公交車中，吊環拉手是不可或缺的一部分，它可有效地保障乘車人員的安全，國內許多研究者對公共交通工具的扶手設計展開深入研究。例如，王富宇等通過對扶手固定點的受力分析提出了松動扶手的改進措施;賈振崗研究了北京軌道交通十六號線的內飾扶手設計及安裝工藝，對深化車輛內飾扶手的設計及安裝的便利性提供了一定參考;周強等應用有限元仿真試驗研究扶手桿的幾何設計參數，探討了該參數對鋁合金扶手桿強度的影響，為未來扶手的設計提供了理論依據;姚望等分析了地鐵乘客站姿的無意識動作和抓握行為，從而提出一種符合乘客群體無意識需求的扶手及抓握件的改良設計方案;李振陽等通過對車輛立柱扶手的強度分析來驗證立柱扶手強度是否能夠達到設計要求;吳霞等通過人機關系對地鐵吊環拉手進行了系統的研究，為形態設計提供了可參考的依據。盡管這些學者從各個視角研究和分析了車輛扶手，特別是立柱扶手，但對多用戶吊環拉手的研究仍有欠缺。研究的主要目的是在傳統吊環拉手的基礎上，優化吊環的設計形態，基于“多抓位”和“不碰頭”的設計原則，提出一種新型多用戶吊環拉手的設計方案。

1國內外吊環拉手現狀

1.1國外吊環拉手現狀

由于受到人文因素和社會環境的影響，國外交通工具的吊環拉手造型存在著很大差異。日本地鐵車廂里的吊環拉手分布在車廂兩側的座位上方，多為圓環狀。這樣布置吊環拉手的目的一是照顧婦女、老人和夠不著橫桿的人，二是讓無座的乘客盡量靠著車廂兩側站立，留出背后的空間讓上下車的乘客通行。意大利都靈45路公交車中的吊環拉手就采用了三角樣式的吊環，安裝時采用結實的織帶穿過橫桿的固定限位，具有較強的靈活性。整體上，國外交通工具的吊環拉手設計根據城市發展需求靈活設計，在形態上呈現出多樣化。另外，國外交通工具的吊環拉手設計時很注重與創意廣告的結合，通過其有趣的廣告形式來增加吊環拉手的附加值。

1.2國內吊環拉手現狀

隨著我國城鎮化率的不斷提高，交通擁堵的問題日益突出，越來越多的人選擇地鐵和公交車出行。國內地鐵和公交車的吊環拉手一般安置在與車廂運行方向一致的橫桿上，其布置呈“一”字分布。單個吊環之間的間距，各個城市、各種車型各有不同，有待標準化、規范化。地鐵和公交車吊環拉手的形態與國外相比，設計相對單一。目前國內交通工具的吊環拉手有四方型、三角形、橢圓形等。雖然國內吊環拉手也注重與廣告相結合，但是廣告的創意和質量與國外相比過于低下。由于我國城市人口眾多，地鐵和公交車上的吊環拉手不能達到乘客的需求，特別是在上下班高峰期。為了適應高峰客流量的需求，有必要優化吊環拉手的形態設計，提高乘客乘坐地鐵和公交車的安全性。

2公共交通工具的吊環拉手設計原則

基于國內公共交通工具吊環拉手的現狀分析，明確目前吊環拉手亟待解決的問題。在此基礎上，文章在考慮地鐵環境靜態與動態時，提出“多抓位”和“不碰頭”的設計原則，為吊環拉手設計提供了新的思路。

2.1多抓位原則

在國內大中型城市，盡管大部分車廂內設有便于乘客抓握的吊環拉手，但是在客流量較大的早晚高峰期，仍無法解決扶手供不應求的問題。以北京地鐵為例，北京地鐵全網日均客流總量約為400萬人次，全網平均日客流強度為2.18萬人次/公里。就各線路客流強度來說，最大的為2號線，高達到4.06萬人次/公里。在高強度的客流量下，不論是地鐵還是公交車都處于超負荷運載狀態，如何最大限度地保證乘客抓住吊環拉手，以免發生踩踏和摔倒事故是當前亟待解決的問題。因此在設計過程中，現有吊環拉手需在形態上進行空間改造，例如三棱錐、四棱錐等形態在吊環中的使用，使吊環從單一的抓握方式轉變為空間上的合理利用，通過形態結構來增加抓位，并在橫桿上每隔200mm左右布置一個吊環拉手，從而盡可能的為乘客提供更多抓位。

2.2不碰頭原則

城市公共交通工具采用橫桿扶手和立桿扶手時容易發生“碰頭”現象，也就是乘客在車廂內移動的時候，頭部容易撞到高處的吊環拉手。不采用吊環拉手的車廂通常把橫桿扶手的高度調至到一個合適的位置，也就是比裝有吊環拉手車廂的橫桿更低。目前國內交通工具生產商在設置吊環拉手高度時，參考的乘客身高標準依據主要是GB10000—1988。吊環拉手設計通常采取18～60歲中第95個百分位男性人體尺寸作為乘客上限高度（1775mm），第50個百分位人體尺寸作為乘客下限高度（1678mm）;18～55歲中第95個百分位女性人體尺寸作為乘客上限高度（1659mm），第50個百分位人體尺寸作為乘客下限高度（1570mm），吊環拉手的高度若設置在車廂地板上方的1600mm處時，極易發生碰頭現象。

3公共交通工具中的吊環拉手設計實踐

3.1設計定位

與國外一樣，我國公共交通工具中老、幼、病、殘的座位會單獨設立，此類人群基本不用吊環拉手，而且身高1.3m以下的兒童也不適合使用吊環拉手，所以將吊環拉手的目標人群定位在身高1.3m以上的青少年及中年人。為進一步貼合乘客需求，在造型、結構和整體布置上考慮乘客體驗，圍繞以下三點對傳統吊環拉手進行改良設計：第一，結構的穩定性。針對乘客乘車的慣性，增加吊環拉繩進行緩沖，減少因剎車或停車造成的事故。第二，方向的可變性。針對擁堵的車廂環境，增加吊環拉手的多方向性，使車內乘客無需費勁就能從不同方向抓到吊環拉手。第三，安裝的簡易性。確保吊環拉手在安裝與后期維護上能夠更加的方便簡易。

3.2設計思路

從人機參數來看，根據GB13094-2017《客車結構安全要求》拉手應至少有100mm的長度容納手部，拉手截面邊長最小尺寸應該大于或等于20mm，最大邊長尺寸應少于或等于45mm。同時，還要求兩個吊環拉手距地板間高度應大于或等于800mm，小于或等于1950mm。假設只考慮人的身高（選擇18～60歲第95百分位男性身高1775mm和18～55歲第95百分位女性身高1659mm）與吊環拉手的關系，當車廂內的橫桿中心距地板面高度為1850mm時，為了不碰頭，用橫桿距地面的高度減去人的身高，則吊環拉手的適合高度應為75～191mm，比現有吊環拉手長度尺寸（210mm左右）至少縮短19mm，一定程度上減少了吊環對乘客在車廂內行走時的干擾。此外，吳霞等通過人體手部人機的分析，給出目前吊環拉手的建議手柄直徑為22～32mm，內空寬度不小于89mm，手握部分內寬不小于99mm，若手指分區，分區尺寸為25mm。對乘客站立區的每個位置應配備吊環拉手。

從系統工程學來看，產品存在“人—機—環境”構成，彼此相互作用、相互影響在特定目標系統。基于人、機、環境三大要素的關系，概括乘客和公共交通工具中吊環拉手使用過程間的三組關系，即“擁堵車廂一吊環拉手”“吊環拉手一夠不著橫桿的人”“吊環拉手—安裝和維護人員”，如圖1所示。通過分析這三組關系中存在的問題，可將吊環拉手的設計目標具體化。

第一，“擁堵車廂—吊環拉手”。擁堵車廂是吊環拉手的使用環境，大部分站立乘客是通過車廂內部的扶手來維持自身的穩定。車廂高度、車廂內部的橫桿高度、吊環拉手間的距離、吊環拉手的人機尺寸都將是影響產品設計的重要因素。方案設計時必須充分考慮吊環拉手在車廂內部的整體協調性。

第二，“吊環拉手—夠不著橫桿的人”。夠不著橫桿的人處于系統的核心位置，是吊環拉手的服務對象和最大受益者。吊環拉手的好壞直接關系到他們的安全性和舒適性。安全性主要是指吊環拉手在材質選擇上是否結實穩固;舒適性主要是指吊環拉手的尺寸是否符合人體手部的人機應用范圍。

第三，“吊環拉手一安裝和維護人員”。安裝和維護人員處于使用系統的前期和后期，吊環拉手的易安裝程度和牢固程度將直接影響后期維護的效率與質量。吊環拉手的固定配件在設計時應更多的將現有規范融入其中。

3.3設計呈現

根據前面分析，結合當下車廂內部擁堵的環境，從乘客角度對吊環的空間需求進行多角度分析，從初步構思到最后確定構思方案，設計了一款新型三用戶吊環拉手。

三角架構是多用戶拉手的核心。整體顏色上采用黃白、藍色、白灰的組合方式，以便適應不同的車輛內飾。在抓手位和固定處的選材上采用ABS塑料。為了增大拉手的摩擦力，在三角拉手上還添加了許多防滑痕，使乘客在車輛運行不穩時增大手部與拉手的摩擦力。吊繩采用TPU包膠織帶可使吊環拉手更加堅實牢靠。與傳統的包膠織帶相比，TPU包膠織帶是在傳統的包膠織帶的基礎上包覆上一層TPU材質，使織帶更具時尚美觀度、更結實、更耐用和更易清潔。為了使吊環能更牢固的綁定在橫桿上，可采用圓形包覆加雙層暗釘的方式使吊環牢固在橫桿上。整體造型從縱向來看為三棱錐形，橫向上看為倒角圓潤的三角型，讓人在視覺上會產生更加穩定牢固的視覺感受，最終展示效果和使用場景如圖2所示。

為了保證在使用過程中的實用性與舒適性，三用戶吊環拉手的尺寸應該在一個合理的范圍內，尺寸過大占據車廂過多的空間，尺寸過小導致手部肌肉易產生疲勞。因此，根據上文分析和GB13094-2017《客車結構安全要求》，將三用戶吊環拉手的長度設為150mm，寬度為130mm，高度為175mm，扶手抓握部分為100mm，其三視圖如圖3所示。以18～60歲第95百分位的男性手寬尺寸（89mm）為依據，抓握部分尺寸比手掌尺寸大11mm，可以有效防止乘客兩手互觸的尷尬。在吊環拉手安裝時，安裝座的內圈直徑應與公共交通工具中常用橫桿直徑Φ32mm保持一致，所以設計方案中安裝座的內圈直接為中32mm。

我國地鐵列車根據“體寬”可分為A、B、C三個型號，以一節A型地鐵車廂為例（22000mm×3000mm×3800mm），橫桿單件長度為2855mm，吊環拉手安裝間距若以第50百分位18～60歲男子的肩寬（306mm）為依據，則一根橫桿上可裝9個單用戶吊環拉手，一共提供9個抓位。在此基礎上，由于三用戶吊環拉手在形態上比單用戶吊環拉手更占空間，安裝間距采用第95百分位18～60歲男子的肩寬（403mm），一根橫桿上可裝6個三用戶吊環拉手，一共18個抓位，與同期單用戶吊環拉手相比能多一倍的抓位。當車人數廂爆滿時，乘客的首位心理訴求是“需要抓位”，此時尷尬值會在擁堵環境下減少，因而提供更多抓位是保障人乘車安全的必要條件。當車廂人數適中時，分為兩種情況：（1）一人使用三用戶吊環拉手與傳統單用戶使用區別不大;（2）兩至三人使用時，其中一人晃動或沒站穩，根據力的平衡原理站穩的人可以將其穩固，防止摔倒。

對于未來公共交通工具拉手的設計，這款新型多用戶吊環拉手方案有一定的參考價值。吊環拉手手握部分的三角樣式結構能把傳統吊環拉手的“1V1”模式轉為新型吊環拉手的“1V3”模式，進一步增強了吊環拉手的實用功能。任何產品在設計時，形式要追隨功能，造型和結構必須相呼應，因此這款新型多用戶吊環拉手在實用價值得到提高的同時，美觀度也得到了增加。在吊環拉手的安裝方式上，為了使乘客盡可能從多個方向握住拉手，三角拉手安裝時應將一角正對車廂窗戶。在擁堵的車廂里，只需要乘客抬起手臂，就能夠抓到該方向的抓位，非常的靈活和便捷。

4結語

為了解決當前公共交通工具中吊環拉手設計不合理、數量不足的問題，文章通過調研國內外現有公共交通工具吊環拉手的現狀、分析吊環拉手在設計時需要注意的設計原則，提出相應的設計方案。從乘客體驗角度出發，通過對吊環拉手人機參數和使用過程的“人—機—環境”關系進行分析;設計了一種適合我國大中型城市公共交通工具的吊環拉手。方案設計不僅考慮到產品對于乘客的使用方便性，同時也考慮到安裝人員及維護人員在整個過程中可能遇到的問題及他們的需求。新的方案能夠緩解車廂擁堵導致不安全的問題，尤其對我國公共交通工具載客量大的城市起到維護乘客安全的積極作用。

3010500338246