地铁车厢的人因学分析及改善Word文档格式.docx
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不舒适85%
您觉得横扶手的高度是否让胳膊觉得舒服？
您希望扶手外部包裹的是？
硬质材质8%
柔软材质92%
在您的乘坐过程中觉得座椅的靠背的角度多少合适？
90-958%
96-10282%
103-11010%
是否需要在每个车厢设置残疾人座位？
需要88%
不需要12%
您觉得是否应该有孕妇专坐？
需要90%
不需要10%
无所谓0%
您觉得座椅的深度合适吗？
略深17%
略浅73%
合适10%
您觉得座椅的靠背的高度您觉得适合吗？
微高7%
微低78%
太低5%
车厢内的温度？
合适83%
太热5%
有些凉12%
在乘坐过程中是否觉得座椅椅面材料让您感觉到不适？
是88%
不是12%
（一）车厢内应增加残疾人专座
图4残疾人专座
车厢内的乘客大致分为两类：
一类是行动方便的人，一类是行动不方便的人。
在哈尔滨的地铁设计中设计师们已经关注到了这些需要照顾的特殊群体，为他们设置了专用区域。
这个区域内设有轮椅区、轮椅扶手、安全带、安全扣等，残疾人在乘坐地铁时可以将轮椅安全固定在扶手上提高乘坐舒适度和安全性。
但经过实地考察发现，不坐轮椅的乘客比坐轮椅的乘客人数要多得多，哈尔滨系统没有在每个车厢为这些残疾人设置特定区域，这会让这些“特殊人群”感到不方便。
经过问卷调查，如图4，人们希望在车厢内设置残疾人专区，所以在报告中我们会应用人机工程学的知识对残疾人专区进行设计，确保这些“特殊群体”可以像正常人一样顺利出行，对他们体现出人文的关怀，温暖出行。
（二）车厢内缺乏孕妇专坐
图5孕妇专座
经过实地调研发现，在现有的哈尔滨地铁体系中，没有为孕妇设置孕妇专坐，这对于她们这些需要特殊照顾的人来说乘坐地铁很不方便。
由于每天客流量较大以及孕妇自身的身体原因，她们不适合站在地铁车厢内，但车厢内的座椅尺寸并不适合她们乘坐，所以设置孕妇专坐是急需解决的问题。
对调研结果进行统计发现见图5，大家都觉得都觉得应该设置孕妇专坐，发扬以人为本的精神。
（三）车厢内座椅的人体尺寸问题
图6椅背角度
图7座椅深度
图8座椅高度
公共场所的座椅的设计重点主要在于使人体得到最大的舒适感，消除身体的紧张与疲劳。
通过问卷调查结果的分析可以发现乘客由于其自身性格、喜爱偏好等因素的不同对地铁座椅的评价和感受也是不同的，但是可以在这些差异中找到共通点，当前的地铁座椅设计在很大程度上还有可以提升的空间，根据乘客的需求来看，可以在地铁座椅的深度、靠背角度等方面加以改进，从而让乘客感到更加舒适。
（四）椅面舒适度问题
图9椅面舒适度
根据图9可以看出，有89%的人觉得椅面材料给他们带来了不适的感觉。
当乘客坐在座椅上时皮肤能真切的感受到座椅材料座椅材料传递的温度、硬度、肌理光滑度等生理感觉，这些感受传输到大脑又表现出不同的触觉情感。
所以，椅面舒适度在设计座椅的方面是一个很重要的因素。
（五）车厢内部横竖扶手、拉手的人体尺寸问题
图10横扶手高度
图11拉手高度
拉手和扶手作为车厢内的重要部分，在车厢晃动时对于帮助乘客保持身体平衡起到很大的作用，公共交通工具的扶手和拉手的设计原则主要考虑两个方面：
抓握舒适和不碰头。
根据图10，图11可看出，哈尔滨地铁的拉手和横式扶手让身材矮小和身材高大的人们使用起来很不方便，很费力气，这样容易使得人体在惯性的状态下更加疲劳疲劳，甚至会造成伤害。
经过实地测量可以得到以下参数：
哈尔滨地铁的拉手高度是1620mm,与之相连的横式拉杆的高度是1800mm,竖扶手的高度是2000mm。
而根据GB10000-1988《中国成年人人体尺寸》中5%的女性身高是1484mm，50%的男性身高是1678mm,加上这20多年来的中国人身高数据的增长50mm，即使再加上尺寸修正量（由于鞋底高度造成的偏差）25-37mm,所计算得到的数据也比现在的横式扶手和拉手的高度低，所以对于身材矮小的人乘客在乘坐地铁时常常苦不堪言。
（六）车厢内横竖扶手防滑不强问题
图12扶手外部包裹材料
在人机设计中，人体舒适度也是一种必需考虑的因子。
车厢内部的竖式扶手的用途比拉手和横式拉杆更广，因为竖式扶手可以满足任意高度的乘客。
但是扶
手同样也存在人因问题。
哈尔滨的地铁车厢的扶手材料主要是不锈钢管，使用这种材料的初衷是为了防火，但是这种材料最然具备了防火材料，但当使用者手中出汗时，钢管仍然显得十分光滑，令人无法牢牢抓握。
并且由于哈尔滨冬季气温寒冷人们在抓握时会有金属冰冷感，所以，从图12中能看出，人们希望扶手表面包裹柔软材质。
四、改善方案
（一）改善车厢内部座椅人体尺寸问题
1.改善背景
座椅的人机尺度是建立在人机工程学的基础上，以人体测量数据为依据，保证设计的合理性，使其各项尺寸能够满足生理上的舒适安全感。
由于哈尔滨的人口众多导致地铁客流量较大，在地铁车辆中普遍采用的是无扶手座椅，以此来增加载客量。
座椅没有坐垫，只是简单地“L”型。
“L”的尺寸为：
距地面高度450mm，座深400mm,座宽410mm，椅背高390mm,靠背角度为90度。
根据1989年7月1日实施的GB1000—1988《中国成年人人体尺寸》得知，人坐在座椅上非常难受，原因有：
背靠成直角，不符合人体脊柱S形曲线，容易造成受压分布不均，时间久了就会疲劳，并且对人的脊柱造成损伤，腰部酸疼；
椅面深度不够或过长会使人不能很好地依靠在椅背上，会感觉到腰部疲惫；
椅面材料太滑，增加疲惫感。
而本设计利用人机工程学原理，能最大限度使人不感到疲惫，具有安全舒适的优点，能满足人们出行舒适的需要。
并且对现有椅子改造的成本也比较小。
本次设计就是运用人机工程学原理使座椅不仅满足人们的基本乘坐要求还要向舒适化、人性化发展，从而最大限度减少出行的疲劳，使旅客的旅行更加舒适愉快。
2.改善原理
在地铁运行过程中乘客的乘坐姿势是不断改变的，要求也随之变化。
为使坐姿舒适，座椅设计需要遵守以下基本原则：
（1）座椅应使就坐者保持舒适坐姿，靠背结构和尺寸应给予腰部以充分支撑，使脊柱接近于正常自然弯曲的状态。
（2）座椅形状满足人体自然姿势的需求，可通过座椅形体改变使乘客坐姿放松，如座面和靠背的倾角调整等。
（3）座椅尺寸与人体相适应，为保证座椅能最大程度适应不同群体和特定个体的要求，应以人体尺寸统计结果为座椅尺寸依据，取中间值并尽可能留出一定范围照顾处于最大值或最小值的乘客自行调节，如座高、座宽，座深等。
（4）座椅构件设计和材料选择应合理。
（5）牢固、稳定，防止坐者倾倒、滑倒。
3.人的坐姿状态
乘客处于坐姿状态时，支持人体的主要结构是脊柱、骨盆、腿和脚等。
其中腰椎、骶骨和椎间盘及软组织承受着人体上半身大部分负荷，同时还要承受弯腰扭转等动作负荷。
下图可看到人体脊柱侧面有四个生理弯曲：
颈曲、胸曲、腰曲及骶曲。
从人体的侧面观察，脊柱成“S”形弯曲状态。
脊柱的这种弯曲形状使椎间盘之间具有最佳的压力分布,以及最佳的椎骨间肌肉静态负荷水平。
因此当座椅或坐姿使就的脊柱偏离上述自然弯曲状态时就会引起椎间盘、韧带和肌肉的受力发生变化，使人感到不舒服，时间长了，还会引起腰部疼痛。
图13人体脊柱构造
4.研究所用尺寸
人体测量一般包括静态人体尺寸测量、动态人体尺寸测量两部分。
在坐姿状态下，乘客的身体重量主要由座位面来承担，另一些则传递给靠背、扶手、地板或桌面支撑物，因此坐姿人体尺寸测量是座椅设计的主要依据。
表2需要的人体尺寸数据单位（mm）
年龄分组与百分位数
测量项目
男（16～60）
女（18～55）
1
5
10
50
90
95
坐高
836
858
870
908
947
958
789
809
819
855
891
901
坐姿肩高
539
557
566
598
631
659
504
518
526
556
585
594
坐姿肘高
214
228
235
263
291
298
201
215
223
251
277
284
坐姿大腿厚
103
112
116
130
146
151
107
113
117
坐姿膝高
441
456
461
493
523
532
410
424
431
458
485
小腿加足高
372
383
389
413
439
448
331
342
350
382
399
405
坐深
407
421
429
457
486
494
388
401
408
433
469
坐姿下肢长
892
921
937
992
1046
1063
826
851
865
912
960
975
坐姿臀宽
295
300
321
347
335
310
318
344
374
表3正常人着装身材尺寸修正值
尺寸修正量
修正原因
坐姿眼高/mm
3
裤高
坐姿臀宽/mm
13
衣厚
坐姿两肘间宽/mm
20
小腿加足高/mm
36
裤厚鞋厚
坐姿肩高/mm
坐深/mm
裤厚
坐姿肘高/mm
足长/mm
30
鞋长
5.具体尺寸设计
（1）座椅宽度
座椅的宽度和座椅的深度共同决定了座椅的支撑面大小，实现座椅的基本功能。
座椅的宽度需要保证人体臀部有足够的支撑且在臀部两侧有一定的活动空间，以方便调整坐姿。
其尺寸主要依据主要是根据人体坐姿臀宽来决定的。
为了能够适合于大多数人，尺寸应选用较高的百分位数据。
以坐姿臀宽为参考，女性的尺寸高于男性，所以可以采用95%百分位的女性臀宽测量值382mm为参考标准，加上人体着衣肩宽和臀宽修正量13mm，座椅的宽度应大于395mm。
另外纵向布置的座椅是以6人椅为一个单元的设计，一个单元总的宽度尺寸范围是由车厢的尺寸限定的，B型地铁车辆提供的一个单元的宽度的尺寸是2580mm，所以在这里我们取值430mm。
（2）座椅深度
座椅深度是从座椅前缘到座椅中心水平面上的距离。
座深一方面需要能够提供适宜的面部来支撑臀部。
尺寸过大或过小都会影响生理上的舒适性。
若座深尺寸过大，乘客背部无法以正常曲线靠在靠背上，靠背就会失去其功能性，且乘客的膝膕处会受到压迫；
若座深尺寸过小，乘客大腿前沿的软组织不能接触到座椅前沿，由于得不到支撑而会产生压迫和不适的感觉。
座椅深度可以取成年女性和男性坐深的第50百分位数值433-457mm，加上坐深的功能修正量3mm。
因此座深的参考取值范围是436-460mm。
在这里取450mm。
（3）靠背倾角
靠背倾角是指座椅的坐垫椅面与靠背之间形成的夹角。
根据现在有关座椅的一些人机工程学研究表示，靠背倾角在95度-115度范围内是处于比较舒适的状态，而，地铁座椅有短途行程性质，它应该处于一种相对舒适性，所以可在这个范围内选择倾角度较低的数值，在这里取100度为宜。
图14靠背角度
（4）靠背高度
靠背高度是与人体相接触面的靠背根部到靠背上缘的垂直距离，主要受人体的坐姿肩高的影响。
选取女性坐姿肩高第5百分位数和男性坐姿肩高的第50百分位数约值为518-598mm，加上坐姿肩高功能修正量10mm，参考尺寸范围约528-608mm，但是纵向地铁座椅是靠车窗进行安装的，且一般座椅应低于车窗位置，这里还需考虑到车窗的高度，根据实地测量，车窗高度为870mm，而地铁车辆主要针对短途行程，可以不需要像高铁座椅的足够舒适性。
因此，结合车窗高度以及椅面高度的尺寸来说，地铁座椅靠背的最佳高度应为420mm。
图15改后座椅图
6.改善座椅材料的舒适度问题
（1）温度
哈尔滨的地铁在座椅下面安装了电加热器，冬天时能够缓解座椅的冰凉感。
塑料的导热性比较差，温度变化比较小，人类的恒定体温比较适合温差变化小的材料，所以对地铁座椅来说使用塑料材料很合适。
（2）硬度
硬度是人对材料舒适度评价的一个重要因素。
从触感上来说，人触摸到坚硬的材料时在潜意识里会有一种存在着危险的概念，而接触到柔软材质会消除这种危险性，觉得舒适安全。
可见，人对硬度的舒适感知更多的来源于柔暖的材料。
在前面提到，地铁座椅应该是相对舒适的，若材料如沙发式的柔软会让乘客处于过于放松的状态且不利于高峰时段的承载作用，必定会起到反作用。
因此，在材料的选择上应该是硬度较为适中的，我们觉得在地铁塑料座椅的表面加上有些厚度的纺织材料的椅垫比较合适。
那么椅垫的厚度是如何选择的呢？
我们知道与座面接触最紧密的是坐骨结节两个点，在这两个点周围约250平方毫米范围承受人体约70%的重量，所以人感觉臀部酸痛。
若加上垫，可增加接触面积，从而减少压力分布不均。
一般坐垫高度是20mm。
而且，座垫的倾角会影响臀部的压力分布。
座垫应根据臀部不同部位承受不同压力的原则来设计，即在坐骨处压力最大，向四周逐渐减小，至大腿部位时压力将至最低。
下图是座垫倾斜5°
～10°
时较为理想的座垫体压分布曲线，其中各封闭曲线为等压力线，所标数字压力单位为卡帕。
图15体压分布曲线
图中可看出，5度倾角的压力主要集中在坐骨结节周围，可见5度的倾角是可行的。
（3）光滑度
人的触觉对材料的光滑是十分敏感的，材料表面细小的肌理变化能够对皮肤产生刺激形成光滑或粗糙的感觉。
对地铁座椅来说，光滑固然能带来整洁、流畅的视觉感，但是在乘坐过程中过于光滑的椅面会影响乘客乘坐时的稳定性，从而影响到触感的舒适性。
地铁座椅塑料材料在没有肌理变化的情况下平滑度相对较高，就极易造成乘客向下滑动的情况。
而加上一层纺织材料就会有一定的粗糙感，带来的舒适稳定性也相对较高。
图16椅面类似图
（二）改善车厢内部扶手、拉手的人体尺寸
由图2、3和图10、11可知，地铁车厢内的扶手及栏杆基本上为无变化的竖直和水平布置，不能满足不同身高乘客的需求。
靠近竖直栏杆的乘客相对好些，无论身材高矮都还“有杆可拉”，远离竖直栏杆的乘客就只能拉水平栏杆，常会出现身材较小的人够着费力，甚至够不着的情况，而身材较高的乘客在抓握相对较低的栏杆时也会出现“使不上劲”的情况。
这就导致较高或者较矮的乘客在手握水平栏杆时都容易产生疲劳，在地铁开停的过程中可能会造成腕部拉伤。
即便设置了拉手，在高度方面也还需重新改进。
对扶手的改进，可以包括许许多多的方面，为了使每位乘客都能舒服的乘坐
地铁，我们设计地铁扶手应遵循以下原则：
但由于知识的限制与技术的不可实现性，本文只针对前文提到的背景对地铁扶手进行改进。
（1）不碰头
所谓的“不碰头”就是防止人在内站着、坐着或起身时，头碰到扶手或横杆而导致人受到的不必要伤害。
对于高个子而言，目前的公交车扶手经常导致碰头现象，往往为了不碰头而弯腰低头，长期如此，可能导致人的心情不好，对于经常坐地铁的人来说更可能导致颈椎等的疾病发生，故而保证地铁扶手不碰头是地铁扶手改善的必要步骤。
（2）抓得到
同样，在不碰头的基础上，我们设计扶手的目的就是用来抓，所以抓得到同样是一个必须考虑的问题。
地铁出事故，其中有一部分就是因为有的乘客个子小，抓不到扶手，而导致在地铁开停时立姿不稳，摔倒或压在其他乘客的身上，从而引起了受伤事件的发生。
（3）抓握舒服
在人机设计中，人体舒适度也是一种必需考虑的因子。
可以想象，哈尔滨的冬天异常寒冷，虽然每节车厢内设有两台大功率的空调，但也难抵严寒，冰冷的扶手令人难以抓握，或是夏天天气炎热手易出汗，抓握扶手容易打滑。
所以给扶手外加柔软材料是必要的。
3.研究所用尺寸
表4人体身高数据单位（mm）
累计百分位数/%
1
5
10
50
90
95
99
男（18~60岁）
1543
1583
1604
1678
1754
1775
1814
女（18~55岁）
1449
1484
1503
1570
1640
1659
1697
表5人体尺寸百分数选择与产品的满意度
产品类型
产品性质
作为产品尺寸设计依据的人体尺寸百分位数
满意度
A型
涉及人的安全、健康的产品
一般工业产品
P99或P95（上限值）
P90（上限值）
99%或95%
90%
B型
P1或P5（下限值）
P10（下限值）
累计百分位数%
99
男（18-60岁）
1815
1869
1899
2003
2108
2138
2203
女（18-55岁）
1696
1741
1766
1860
1952
1976
2030
表6双臂功能上举高数据单位（mm）
4.具体尺寸设计
（1）横杆
①按乘客“抓得住”的要求设计计算
这个设计问题属于
B型男女通用的产品尺寸（小尺寸设计）问题。
B型产品尺寸设计（又称“小尺寸设计”）只需要一个人体尺寸百分位数作为尺寸下限的依据即可。
根据上述人体百分位数选择原则以及表五、表六，应该有：
横杆中心的高度≤女子功能上举高的10分位数+女子穿鞋修正量+时代修正量
由于是男、女共用，应取女子的小百分位数人体尺寸，不涉及什么安全问题，
所以取女子“功能上举高”的10百分位即可。
由表六查得取女子“功能上举高”的10百分位是1766mm。
女子穿鞋修正量是20mm，时代修正量是50mm。
所以：
横杆中心高度≤1766mm+20mm+50=1836mm
②按乘客“不碰头”的要求设计
这个设计问题属于
A型男女通用的产品尺寸（大尺寸设计）问题。
A型产品尺寸设计（又称“大尺寸设计”）只需要一个人体尺寸百分位数作为尺寸上限的依据即可。
根据上述人体百分位数选择原则以及表四、表五，应该有：
横杆中心的高度≥男子身高的99百分位数+男子穿鞋修正量+横杆半径+时代修正量
由于是男、女共用，应取男子的大百分位数人体尺寸，涉及人身安全问题，所以取男子的大百分位数人体尺寸。
因此取男子第99百分位身高尺寸数据。
由表四可知，男子身高第99百分位数尺寸是1814mm，男子穿鞋修正量是25mm。
时代修正量是50mm，所以：
横杆中心的高度≥1814mm+25mm+15+50mm=1904mm
综合①②可看到，①中要求横杆中心低于1836mm，②中又要求横杆中心高度高于1904mm，即不可能同时满足两方面的要求。
因此要通过设计来协调解决问题。
对于本问题有一个很好的办法能满足要求：
横杆还可以比1904mm再略高一些，确保更多的高个子的安全；
在横杆上在两个座位的中间挂一个带子，带子下面连着手环，手环可以比1836mm在略低一些，让更多的小个子也抓的着。
在现有的地铁体系中，使用的吊环长度为180mm，所以本次设计中横杆的高度为1905mm，加上手环后，手环距地面1755mm。
这是最佳的尺寸。
在这个尺寸的基础上我们为了满足更多乘客的要求，我们把拉环内部设置轮滑，设计成为具有可以上下伸缩的功能，拉环两侧的一端有按钮，按住此按钮，拉环的高低可以上下调节，松开此按钮，则高度锁定，无法再移动。
这种形式的拉环，可以满足不同高矮的乘客的需求，根据自己的舒适度调节拉环的高低。
图17改后横杆加扶手图
2.竖杆
地铁车厢中部空间较大，为了让乘客们可以更舒适的乘车，减少不必要的安全隐患，可以在一个竖着的扶手杆周围增加三个弧形扶手，这样可以尽量让任何方向的乘客抓到舒适的扶手，而且没有身高限制，经过改善后增加了乘坐舒适性和安全性。
图18改后竖杆图图19竖杆实体图
（三）解决车厢内扶手防滑性不强的问题
目前地铁上的所有扶手均为金属杆，这就造成了防滑性不强，易冷的特点，在正常行驶过程中，地铁并不会像汽车一样急刹车，但在某些特殊情况下，地铁紧急制动，而乘客在没有知情的情况下，自身第一反应就是抓紧扶手，而扶手犹豫太过于光滑，表面没有纹理，极有可能使得乘客无法抓紧，造成不必要的伤害。
另外，在夏天车厢内开着空调，内部和外界的温差在10度以上，这就造成了车厢内部扶手有一种冰凉感，乘客从炎热环境中进入到一个较为凉爽的环境中，自身温度是较高的，突然摸到相对冰冷的物体，会产生极大的不适感，降低了乘坐地铁的舒适度。
在图12的调查中显示，92%的人认为应该是柔软材质，8%的人认为是硬质材质。
考虑到防滑和防导热的原因，可以做以下改善：
（1）扶手表面用一层柔软材质覆盖，使人的握感更佳。
（2）柔软材质表面处理成为螺纹状，增加摩擦力，解决防滑问题。
（3）柔软材质可以起到隔温作用。
3.改进方法
经过对现有柔软材质的分析，考
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