某五模塊有軌電車客室的優化設計

文質彬，張浩宇

(中車株洲電力機車有限公司，湖南 株洲 412000)

0 引言

有軌電車具有節能、環保、高效、美觀等優點，其采用模塊化設計且型式多樣，主要結構型式有單車型、浮車型、鉸接型、三模塊四轉向架型(HKL型)[1]。有軌電車客室是乘客直接接觸的地方，因此在設計時，不僅需要為乘客提供一個美觀、舒適的乘車環境，還需要考慮乘客乘坐車輛的便利性和安全性。本文基于歐洲用戶角度，對某浮車型五模塊有軌電車客室的輪椅區、地板和扶手的設計進行了優化。

1 客室布置現狀及存在的問題

某五模塊有軌電車在轉向架上方的客室布置了玻璃鋼材質的橫排座椅，并在靠近車門區域設置了優先座椅，用黃色進行區分，以便乘客進行識別，座椅之間過道的地板是水平的(見圖1)。同時在轉向架區域中間的兩對座椅之間設置了臺階(見圖2)。浮車客室內設置了輪椅區，并在輪椅區設置帶扶手的腰靠，以便輪椅乘客和站立乘客使用(見圖3)。

圖1 客室布置(一)

圖2 客室布置(二)

圖3 客室布置(三)

但是，此五模塊有軌電車存在如下幾個問題。

1)輪椅區的布置不方便乘客上下車，也沒有設置固定裝置保護輪椅區乘客。

2)中間座椅區地板上設置的臺階不等高，乘客容易絆腳摔倒。

3)前排座椅沒有設置足夠的扶手，車輛緊急啟動或制動時，前排乘客容易沖出座椅而摔倒；臺階區域沒有設置扶手，乘客上下臺階時沒有抓握處，同時車輛緊急啟動或制動時，乘客容易沖出座椅而摔向對面乘客造成碰傷。

2 優化方案

2.1 輪椅區優化設計

目前方案的輪椅區布置在浮車的縱向座椅旁邊，輪椅區垂直側墻與座椅同向布置。通過對輪椅乘客上下車路徑的人機工程學模擬分析，現有方案的輪椅乘客上下車時，需要在短距離內2次大角度轉向，上下車路徑復雜，對輪椅乘客和普通乘客形成較大阻礙(見圖4、圖5)。

圖4 輪椅乘客上車路徑人機工程學模擬分析(現有方案)

圖5 輪椅乘客下車路徑人機工程學模擬分析(現有方案)

當輪椅區平行側墻布置時(即與車輛縱向平行)，通過對輪椅乘客上下車路徑的人機工程學模擬分析，此方案的輪椅乘客僅需1次大角度轉向即可上下車，上下車路徑簡單，不會對輪椅乘客和普通乘客形成較大阻礙(見圖6、圖7)。因此，建議輪椅區平行車輛側墻布置。

圖6 輪椅乘客上車路徑人機工程學模擬分析(優化方案)

圖7 輪椅乘客下車路徑人機工程學模擬分析(優化方案)

輪椅區平行側墻布置時，縱向所需空間更大，取消固定座椅，并設置折疊座椅。在輪椅區沒有被占用時，可以為站立乘客提供坐席。同時，輪椅區背后需要設置擋板以防止輪椅向后傾翻(見圖8)。雖然輪椅本身會帶有安全帶和制動器，但是在車輛緊急啟動或制動時，還是需要對輪椅乘客進行二次保護，以免輪椅制動器意外失效而沖出輪椅區，對輪椅乘客和普通乘客造成傷害。

圖8 輪椅區設計(優化方案)

本優化方案在輪椅區背后的擋板上設置安全帶，可以同時固定輪椅及輪椅乘客，并在輪椅區一側設置橫向扶手，方便輪椅乘客抓握，輔助輪椅乘客在車內移動。

2.2 臺階優化設計

地板上設置的臺階不等高，乘客容易絆腳摔倒(見圖9)。然而，轉向架空間需求和車體結構的限制，第一級臺階的平面已不能降低；并且第一級臺階高度為284 mm，已經超過了標準EN 16585-2[2]中臺階高度不大于200 mm的要求，所以不能僅通過調整兩級臺階的高度，使之達到等高。

圖9 中間座椅區臺階(原有方案)

優化方案一是將座椅過道設計成斜坡，達到抬高平面、降低第一級臺階的目的(見圖10)。此時，兩級臺階的高度都是175 mm。斜坡的角度設計為5.4°，小于地板布R9防滑等級對應的角度[3]，滿足防滑使用要求。

圖10 中間座椅區臺階(優化方案一)

優化方案二是將座椅過道整體抬高，達到抬高平面、降低第一級臺階的目的，但過道區域與其他地板區域形成了一級臺階，過道區域與其他地板區域不再是連續平面(見圖11)。此時，兩級臺階的高度都是155 mm。

圖11 中間座椅區臺階(優化方案二)

經分析標準EN 16585-2[2]和標準BS 5395-1[4]的要求：標準EN 16585-2中要求臺階高度h不大于200 mm；標準BS 5395-1中要求“150 mm≤h≤180 mm”。2種優化方案的臺階高度都同時滿足2個標準的要求，方便乘客使用。

2.3 扶手優化設計

前排座椅前方沒有設置扶手，車輛緊急啟動或制動時，前排乘客容易沖出座椅而摔倒(見圖12)。對此處優化設計時，在座椅前面設置立柱扶手和擋板，為乘客提供抓握處(見圖13)。

圖12 前排座椅扶手(現有方案)

圖13 前排座椅扶手(優化方案)

中間座椅沒有設置扶手，乘客上下臺階時沒有抓握處，同時車輛緊急啟動或制動時，乘客容易沖出座椅而摔向對面乘客造成碰傷(見圖14)。對此處優化設計時，在臺階兩側設置扶手，為乘客提供抓握處(見圖15)。

圖14 中間座椅扶手(現有方案)

圖15 中間座椅扶手(優化方案)

下面將按照標準ISO 7250-1[5]和標準ISO/TR 7250-2[6]中歐洲區域的人體數據(包括18～65歲男性和女性數據)進行人機工程學分析。選用5分位和95分位人體各項數據，以包含最寬泛的數據。

經分析，前排座椅扶手可以滿足5分位人體坐姿時的需求，只是乘客的臀部不能靠近座椅后部，需要向前移動，同時身體也不能向后靠向椅背，需向前傾斜，才能抓住扶手，如圖16(a)所示。當乘客起身離開座位時，也可以滿足95分位人體的抓握需求，如圖16(b)所示。

圖16 前排座椅扶手人機工程學模擬分析(優化方案)

中間座椅扶手是豎向的，可以滿足標準EN 16585-2[2]中在800～1 200 mm為乘客上下臺階時提供抓握處的要求。同時，中間座椅扶手可以滿足95分位人體坐姿時的需求，只是乘客的手臂須彎曲并向上移動，才能抓住扶手，如圖17(a)所示。當乘客起身離開座位時，內側座椅上的5分位人體也可向前抓住扶手，如圖17(b)所示。

圖17 中間座椅扶手人機工程學模擬分析(優化方案)

3 結語

國內有軌電車技術發展主要通過技術引進合作、消化吸收、自主創新途徑實現技術自主化，并逐步實現技術輸出。歐洲是有軌電車的發源地，也是今后很長一段時間內技術提升的高地，我國在技術輸出時，需要基于歐洲標準對有軌電車進行設計。本文以某五模塊有軌電車為基礎，針對其中的問題，基于歐洲或國際標準，根據歐洲人體數據，從人機工程學角度優化了客室的輪椅區、地板和扶手的設計，保證乘客乘車的舒適性和安全性。