城市公交車座椅舒適性分析

姜曉旭，裴學勝

（河南科技大學 藝術與設計學院，河南 洛陽 471000）

隨著城市化進程的推進，城市人口增多，都市生活的快節奏與高流動性對城市內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。公交車的設計是為了滿足多數人乘車的需求，因此，人們對公交車的要求也越來越高，城市公交車的改進一直是城市交通出行研究的重點。截至目前，城市公交車的設計已經做出了諸多改進，特別是在乘車體驗方面取得了較大的進展。目前城市公交車改進的主要方向是造型設計與智能化設計，許多新型公交車的設計卻忽視了座椅舒適性這重要的一環。調研發現，公交車的造型設計與智能化設計更多是在上下車時提升乘車體驗，而座椅的舒適性則影響著乘車期間的體驗。乘車的體驗是乘客更高層次的追求，也是設計人性化的體現，考慮正常乘車的情況下坐姿是乘客保持最久的動作，特別是長時間乘車，舒適的坐姿對于乘車的體驗舉足輕重。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[1]，同時舒適性評價是汽車乘坐舒適性研究的核心問題[2]。關于城市公交車的乘坐舒適性和人性化的研究也越來越多。而對于公交車與一般乘客的人機界面——座椅的設計尤其受到關注[3]。

1 公交車座椅舒適性分析

1.1 舒適性概述

關于舒適性，學術界并沒有統一的概念，韋伯斯特詞典將舒適性定義為舒適是一種放松、鼓勵、快樂的狀態或者感覺。舒適是個人主觀的感覺，是身體各部位的綜合感覺，是人對環境的一種反應，它受到物質、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，它是對人的生理和心理結合的共同產物的一種反饋[5]。舒適性是人類對外界客觀條件所產生的一種主觀感受，即人對周邊環境的一種內心反應，也是人機工程學中人機交互是否成功的一個重要的衡量標準[6]。座椅舒適性設計是座椅設計的核心內容，現有座椅舒適性的研究以交通工具座椅、辦公座椅和學習座椅為主，其研究方法以生理體驗為核心，結合心理感知進行舒適性的綜合評價[7]。舒適性是一個比較寬泛的概念，它沒有一個統一的量化標準，目前相關研究有生理舒適性與心理舒適性兩個方面。

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-機交互的產物，生理舒適性是一個比較客觀的結果，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]。座椅的設計應該考慮人體的生理結構，座椅的尺寸、材質等設計能夠給乘客正向的反饋。研究表明，當乘客以自然坐姿坐在座椅上時，臀部受到的壓力最大，因為就坐時人體的重心在臀部，體壓分布也集中在臀部，也就是說椅面在設計時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載，久坐時也不會產生疲勞感。背部則是腰椎部受力最大，座椅靠背的設計要符合人體曲線，乘客靠在椅背時，只有腰部與背部都得到支撐，腰部與背部的肌肉才會處于放松狀態，現有的一些公交車座椅靠背設計不符合人體曲線，人們乘坐時腰背部得不到有效支撐，乘車時肌肉長時間處于緊繃狀態，容易產生疲勞感，這就是不舒適的表現。

1.3 心理舒適性

心理舒適性是人們的心理感受，是一個更加主觀的評判結果，在座椅設計中心理舒適性是人們對于座椅最直觀的感覺。人們對于座椅的直觀感受會影響他們對于座椅的整體滿意度，進而影響他們的使用預期和使用感受，因此，心理舒適性在設計中有著同樣重要的作用，心理舒適性在座椅設計上主要體現在座椅的造型、材質與顏色等外在特征上。心理感受經常會優于生理感受發生，在看到物品的第一眼我們就有了一個主觀判斷，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、設計亮眼的座椅更能滿足乘客的心理需求，這點毋庸置疑，座椅的材質與色彩也能夠影響人們對座椅的心理感受，從而影響心理舒適性，生理因素亦會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 人機尺寸對座椅舒適性的影響

目前，人機工程座椅已應用于軍事、航空航天、交通、農業和醫學等領域，座椅的設計直接關系到人體坐姿的舒適性，不舒適的座椅嚴重影響到人體的腰背部肌肉和骨骼系統[9]。座椅的設計需要考慮人機工程學，考慮座椅整體與局部設計是否符合人體尺寸。

從人機工程學角度分析，當人處于坐姿時，其身體主要的支撐點是骨盆、脊柱、腿和腳，就坐時，坐骨結節支撐著大約75%的體重[10]。座椅椅面的設計需要考慮人體的坐深、坐寬與坐高尺寸，座椅椅面深度應大于等于多數人人體測量的坐深，這樣才能更好地承托乘客，當座深不夠時，大腿容易懸空，這時多余的重量會被分配到臀部與小腿上，很容易產生疲勞。座椅椅面高度設計過低時，同樣需要更多地使用小腿支撐，下肢處于伸長狀態，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人的坐寬測量尺寸，否則就不能很好地承載人體。

座椅靠背的設計需要承托腰背。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，能合理分散身體對于臀部和大腿的壓力[11]。目前，現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，靠背的設計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 心理感受對座椅舒適性的影響

在設計中對于心理感受的研究也是必不可少的，設計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于座椅的使用體驗及對于座椅的整體滿意度。座椅的滿意度沒有一個標準的規范，馬斯洛需求模型將人的需求由低到高歸為5類，從基本的物質價值的需求發展為精神價值的需求，在座椅的舒適性設計中也可以借鑒此模型（見圖1），乘客對座椅的設計需求可分為五類。生理需求是較低層級的需求，指生理因素對于舒適度的影響，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。在座椅設計中情感與歸屬需求可以對應座椅的色彩與材質對人們的影響，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，自我實現需求則是一些個性化、人性化的設計。

圖1 基于馬斯洛需求模型的座椅舒適性設計模型

3 公交車座椅舒適性評價

座椅的舒適性評價有主觀評價與客觀評價兩個方面。主觀評價是在客觀條件下，人們對事物的主觀判斷。目前，國內外關于座椅舒適度的研究以定性研究與定量研究結合為主，可以運用問卷或量表對被測試者的主觀感覺進行量化[12]，確定符合標準的被測人員，被測人員需要代表多數人的感受。根據人機工學相關原理，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人的真實體驗，年齡已選擇18～60歲的人群，有較好的表達能力和自我感知，有一定的相關知識，保證被測人員的評價具有真實性和權威性。評價內容為影響座椅舒適性的主要因素，客觀評價以人體的真實反映為評價標準，由于主觀評價具有一定的局限性，評測結果不一定是被測人員的真實感受，客觀評價一般借助實驗器材與軟件分析的方法對人體進行科學、數據的檢測，通過體壓檢測裝備對人體受力部位進行受力檢測，得出直觀的數據，用來驗證客觀評價結果是否合理。在舒適性評測模型中，評價指標必須滿足兩個條件：首先必須要有明確的物理意義；其次應當成為連接體壓分布測試結果和主觀舒適性的橋梁，使主客觀評價的結果一致或者存在較好的相關性[13-14]。

3.1 主觀評價

根據現有公交車座椅的主要設計特征設計問卷，確定評估人員，樣本數目越多，則得出的結果越真實可靠，表1選取國家技術監督局發布的《中國成年人人體尺寸》（GB/T 10000—1988），根據人體身高體重尺寸標準，一般情況下評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，因此，評估人群選取人體百分位5%～99%的樣本，這樣覆蓋人群較廣，評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 評測人員人體身高體重尺寸

評測人員確定后，需要確定評測內容，經過對現有案例分析和人體工程學研究，確定將影響座椅舒適性的主要因素作為評測內容，分別為椅面高度、座椅深度、椅面寬度、靠背高度、腰部支撐，并制定主觀評價量表，如表2所示。

表2 主觀評測量表

調查共發放問卷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體驗，對符合條件的問卷進行數據統計分析，根據統計數據有58%的乘客認為現有的座椅高度非常不舒適或較不舒適，有48%的人認為腰部支撐非常不舒適或較不舒適，認為座椅深度、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%，對現有數據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，這些問題是在設計中需要改進的地方。

3.2 客觀評價

體壓分布法是目前常用于座椅舒適評測的客觀測量指標。讓測試者坐在鋪有壓力測試墊的椅子上，測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轉化為電信號傳輸到電腦上，如圖2所示，經計算機軟件處理生成壓力分布圖。

圖2 不同坐姿測試圖

實際測試中，選擇不同身高的被測試者坐在測試的座椅上，測試座椅選擇與現有多數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。

坐姿穩定后一定時間記錄計算機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。

測試發現，不同高度的坐姿下人體對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應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。在測試者的舒適性感官評價中，圖3上圖對應的坐姿短時間和一定時間后都不舒適，其中坐骨受到壓力較大，中間的圖對應的坐姿短時間和一定時間都沒有明顯的不舒適感，圖3下圖對應的坐姿短時間無明顯不舒適感，一定時間后腿部有一定不舒適感。從數據與結果分析，椅面高度對坐姿舒適度影響較大，且過高或過低的高度都會產生一定的不舒適感，椅面高度適中時不易產生不舒適感。

圖3 坐墊壓力分布圖

在實驗中，需要盡量保證其他變量的一致性，防止對實驗結果造成影響，實驗中，測試者的坐姿應盡可能保持一致。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影響到體壓分布與舒適性之間的關系[15]。使用者的坐姿和就座時間會影響座椅舒適度的評價，隨著坐姿的調整和就座時間的增長，使用者會逐漸產生疲勞、疼痛等不舒適的感覺，在就座過程中使用者坐姿的自我調整會減緩不舒適感覺的產生。很多研究認為在同樣的任務強度下，使用者的就座時間和不舒適感成正比[16]。在人體工學座椅的設計原則上，首先解決座椅的舒適問題，據觀察發現人在椅子上每8～10分鐘就會下意識調整一次就坐姿勢，這樣才能感到舒適[17]。

4 結語

隨著城市公交車的發展，公交出行成為越來越多人的出行方式，并可能改變人們的生活方式，人們對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，本文從舒適性角度出發，對公共車座椅進行了人機工效分析和主觀評價，分析影響座椅舒適度的因素，為后續的研究提供了方向。