公交车扶手优化设计方案

1前言

随着经济的快速发展，越来越多的私家车出现在人们的生活中,交通越来越拥挤。公交车作为一种低廉又方便的交通工具，逐渐成为人们出行的首选。但是公交车座位有限，所以公共扶手的数量、质量、结构以及其舒适程度受到了极大的考验。目前，公交车上的扶手多为单排活动型，在公交车进站离站时，由于惯性，乘客不好把握重心，容易摇晃，甚至摔倒。并且，对于相当多的乘客来说，由于扶手过高或过低的原因，在握住公交车扶手后的短时间内，手臂特别容易疲劳。改良公交扶手对人们的出行有着非常重要的意义，应对公交车扶手进行优化设计，提高乘客的乘车舒适度。

2调查与分析

针对人们出行使用的交通工具进行调查，并对公交车人机方面以及扶手设计方面进行调查与结果分析：(1)调查报告结果显示，44%的乘客乘坐时间在20分钟以上，而55.04%的乘客经常无座，甚至感到拥挤。所以公交车的设计对扶手的数量有较高要求。(2)关于公交车的扶手合理位置的设计分歧较大。49.61%的乘客认为应在头部上方，34.11%认为应与眼睛在同一水平线上，而31.01%则认为公交车扶手应设在头部以下肩部以上。无论扶手设计在哪个位置都不应过低或过高，乘客在这方面观点较为一致。因此，扶手位置的设置是优化方案的重点。(3)在乘车无座时，大多数乘客多选择抓住椅背和竖杆，只有小部分乘客选择抓住吊环，说明依靠椅背和竖杆的支撑比吊环更舒服方便。所以可结合椅背支撑以及竖杆位置的位置及方向性对扶手进行优化设计。

3优化设计

3.1尺寸选择

实际中，即使经过人机工程学的严格设计的任何一个机械或产品都不可能适用所有人的使用[2]。由于男女身高差异，扶手在高度的选取上很难既要适合女性又要适合男性。所以本设计提出对扶手采用阶梯式布置，即把扶手设为上扶手，中扶手，下扶手（本设计方案主要是对中、下扶手的设计），分别位于车厢内上侧、乘客座椅上部及车窗一侧，这样的设计可在不碰头的前提下，满足不同身高的乘客对扶手的需求[1]，又可分开各个人群，利用空间。

3.1.1上扶手

上扶手的高度取值主要目的是不碰头，不碰头要求横杆中心高于1905mm。由于男性立姿功能上举高的第五百分位为1971mm，前臂长的第五百分位为206mm，而要抓握舒适，手臂不能处于完全伸直状态，手臂夹角在75°，长时间抓握才不会疲劳。舒服抓握要求横杆中心低于1686mm[1]，和不碰头不能同时满足。现今，在上扶手装置吊环来同时满足不碰头和抓握舒适的需求。

3.1.2中扶手

根据女性身高的第99百分位为1659mm，设置中扶手的高度为1600mm可保证相当一部分女生抓握舒适。

3.1.3下扶手

结合调查问卷中的结论，站立的乘客倾向于选择座椅后背作为支撑，由于手心朝下，可达到省力的效果，所以扶手高度的设计使用椅背的高度更加人性化。中国汽车标准委员会于2000年推出的QC/T633《客车座椅标准》和国标GB/T13059-91《客车乘客座椅尺寸规格》对座椅的尺寸进行了规定，总的来说，座椅高度去400-450mm（这里取400mm）,座椅深大于等于350mm，在选择下扶手的高度是可做参考。下扶手横杆的高度可取400+350=750mm。这样的设计可满足上扶手和中扶手涉及不到的人群的需求[4]，抓握方便舒适省力。

3.2位置选择

综合考虑车厢内部整体分布，在不影响乘客正常乘车状态的前提下设置扶手。下扶手位置应设置在椅背高度附近，在椅背的靠近走道的侧面、背面设置扶手，既不容易碰到，也便于乘客抓握；在靠近走道的座椅设置竖杆，根据上述上、中、下扶手的高度在竖杆上设置扶手的位置；中扶手的位置可设在车窗一侧。

3.3结构选择

现在公交车扶手主要有两种：圆柱形的管状扶手和单个的一般呈三角形式的吊环。[3]在公交车进站急停时，站立的乘客会由于惯性会向前倾倒，此时扶手对手掌产生压迫，所以扶手应设计为封闭的圆弧形固定式。扶手长期受到交变载荷的作用，为延长扶手的寿命周期，在扶手固定处应采用间隙配合的连接方式。

3.4材料选择

目前公交车多采用喷漆式钢管扶手和塑料扶手。喷漆式钢管扶手强度高，但是寒冷天气时太凉，使用不方便；塑料扶手适合冬天使用，但是抗疲劳能力不高，使用寿命短，并且在考虑到成本与工艺时，产品抓握舒适程度不够。现今市场已出现了包塑钢管，包塑钢管集合了钢管和扶手的优点，公交车扶手可采取此类材料来制造，使乘客感到舒适方便。

4小结

本文通过对公交车扶手位置、材料和结构的分析，公交车扶手设计应考虑到其受力情况、不碰头、抓握舒适方便以及不容易疲劳等方面问题的协调，显然目前公交车扶手的设计未考虑到这一点[5]。5结语与展望本研究结合我国公交车扶手使用现状以及对经常使用公交车的群体进行的调查，切实从身边出发，对公交车扶手的设计提供一些有价值的参考方案，希望能抛砖引玉，引起其他生产厂商、设计师对公交车扶手设计人性设计的关注，使公交车能真正为乘客提供方便舒适的乘车环境。

作者：夏明明 单位：郑州大学力学与工程科学学院