基于人体工程学的轨道车辆座椅设计探讨

【摘要】轨道车辆座椅设计既要满足乘客在旅途中的舒适性需求，又要兼顾经济性。本文通过分析国内座椅设计现状，运用人体工程学理论探讨并提供了座椅在不同舒适等级下的功能尺寸，为座椅设计提供一定理论参考。

【关键词】座椅设计；人体工程学；轨道车辆

随着国内铁路的快速发展，人们对于乘坐舒适性方面的要求日益提高。由于在乘坐时受到列车本身空间的限制，大部分时间都是在座椅上进行娱乐和休息的，因此，具有良好舒适性的座椅是可以为乘客带来愉悦的心理感受，故座椅的设计显得尤为重要。本文将从人体工程学角度来探讨有关座椅设计问题。

1.国内座椅设计现状

国内轨道车辆的发展经历了自主研发到引进国外技术消化吸收再创造，与此同时，各种类型的座椅迅速进入了人们的视野，一改过去传统客车座椅的固有形象。一类是以中短途高速列车为代表的，该类座椅舒适性相对较好；另一类则是以中长途客车为代表的，该类座椅侧重经济性，舒适性相对较差。尽管座椅自主设计在国内有了一定发展，且能够满足基本使用，但是由于中高档座椅多以引进为主，且缺乏针对中国人群的使用改善，因此，这类座椅设计基于人体工程学上的优化还存在相当潜力。

2.座椅人体工程学分析

座椅的基本功能是支撑人体，给人提供坐的功能。通常座椅功能尺度是实现座椅基本功能的关键，同时也是比较复杂、需要反复推敲的。一般在设计上会重点考虑以下几个因素：

（1）座面高度。座面高度是指座前沿至地面的垂直距离。座面高度必须适中，过高则两足不能落地，使大腿前部近膝窝处软组织受压，易使小腿发胀与麻木。如果过低，易使人体呈前屈状，容易产生背部肌肉的疲劳。（2）座面宽度。座面宽度应当有一定的宽裕，能利于使用者随时调整坐姿。（3）座面深度。座面深度是指座面前沿到后沿的距离，即净深度。座面深度对人体舒适度的影响很大。若座面过深，则背部支撑点悬空，使靠背失去作用，同时膝窝处会受到压迫；反之过浅，则大腿前沿软组织受压，使大腿久坐而麻木。（4）靠背。靠背能够缓解体重对臀部的压力，减轻腰部、背部和颈部肌肉的紧张程度。靠背是决定座椅是否舒服的根本要素。一般地，靠背的压力分布应是肩胛骨和腰椎两个部位最高，故应对这上下两个部位进行支撑。腰靠和肩靠是靠背较为简易的形式，当靠背斜角增大到一定程度时，还要增加枕靠，以保证坐姿的舒适性，并防止由于冲击引起的颈椎和颈肌损伤。（5）座面倾角与靠背斜度。座面倾角（α）是指座面与水平面之间的夹角，靠背斜度（β）即靠背与水平面之间的夹角。座椅在使用过程中，座面倾角与靠背倾斜度的增加能增强人体的舒适度，通常夹角越大，人体所获得的休息程度越高。舒适程度较好的座椅，可调节的角度范围相对比较大。

此外，诸如座椅面料的色彩、靠背与座面的垫性以及座椅造型等因素还涉及到人的视觉、触觉特性以及更多的心理感受，它们也影响着乘客对座椅舒适的评价。

3.座椅设计要点

3.1座椅设计的一般原则

根据人体工程学，座椅设计的一般原则应当符合以下几点：（1）座椅的形式和尺度取决于座椅的用途和舒适等级，舒适性是相对的，是在相应场合下的综合选择；（2）座椅的尺度必须与使用人群的人体尺寸数据相配合，尤其要注意不同国家或地区的差异性；（3）座椅的设计必须能提供乘客有足够的支撑与稳定作用，且满足乘客变换姿势的需要；（4）靠背，特别是在腰部的支撑，可降低脊柱所产生的紧张压力，但需要基于人体尺寸统计学数据；（5）座垫的形态和弹性应当能够满足人体的压力分布于坐骨结节附近。

3.2座椅功能尺寸与舒适度

按照现有客室座椅的舒适度分类，座椅可分成商务座、一等座、二等座。不同舒适等级的座椅在功能尺寸上的要求如下表1。

其中1～6、10～12为单个座椅本身的主要尺寸和可调角度，7～9为座椅间距，为人的大致活动空间。各功能尺度的确定均是在GB10000-88中国成年人体尺寸的基础上，同时包含了活动余量的理想参考范围。需要说明的是，由于座椅舒适性是相对的，因此，那些固定而不可调的尺寸应尽量满足大多数人使用，其它关键尺寸如靠背斜度、座面倾角、座面高度、扶手应尽量可调，对于休息特性好的座椅还应增加脚踏。

4.结论

轨道车辆座椅是人与客室环境联系最为紧密的部分，其人体工学特性即功能尺寸设计直接决定了乘坐舒适性。本文运用人体工程学理论参考中国成年人体尺寸给出了不同舒适等级下座椅功能尺寸的理想参考范围。尽管如此，座椅设计仍是一个综合选择的结果。随着今后人们对车辆人机环境关系认识的进一步深入以及国民经济进一步发展，座椅设计会得到进一步优化提升，从而为乘客创造更舒适的客室环境。

参考文献

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[2]何晓佑，谢云峰著.人性化设计[M].江苏美术出版社，2001.

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