终稿课程设计王春月.docx
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终稿课程设计王春月
人因工程课程设计
题目:
公交车扶手的人因工程学研究
班级:
工程114
学号:
31111420
姓名:
王春月
指导教师:
熊燕华
时间:
2013-6-24~2013-6-28
目录
1、研究背景…………………………………………………….1
2、现状调研…………………………………………………….2
2.1183空调车的扶手现状的数据…………………………2
2.2183非空调车的扶手现状的数据………………………4
2.3扶手的材质………………………………………………5
3、调研结果分析……………………………………………….6
3.1存在问题…………………………………………………6
3.2扶手尺寸设计要求………………………………………6
3.2.1按乘客够得到的要求设计计算………………………7
3.2.2按乘客不碰头的要求设计计算………………………7
3.3扶手设计高度……………………………………………7
3.3.1得出结论………………………………………………7
3.3.2够得到和不碰头两个矛盾的解决……………………7
3.4侧窗护栏高度的确定……………………………………7
3.5扶手材质要求………………………………………………8
4改善方案……………………………………………………8
4.1阶梯式布置…………………………………………………8
4.1.1上扶手设计…………………………………………8
4.1.2中扶手设计……………………………………………9
4.1.3下扶手设计……………………………………………9
4.2螺旋式布置…………………………………………………9
4.3波浪式布置…………………………………………………10
4.4把手的改进措施……………………………………………10
4.4.1把手的外形设计………………………………………10
4.4.2改进扶手的材料………………………………………11
5、课程设计小结………………………………………………12
6、参考文献资料………………………………………………13
公交车扶手的人因工程学研究
摘要：
本文主要研究了公交车扶手的高度、布局、材质等与人不协调之处，运用人因工程学理论知识，对公交车扶手进行了创新性设计。
关键词：
人因工程公交车扶手
引言：
在现代社会，随着城市的发展和现代化水平的提高，公交车作为城市公共交通的一个不可或缺的工具，不单单是一种代步工具，而是一种社会生活水平的象征，更是城市对外形象的一扇窗口。
但是一般的公交车均以提供最大的载客量为目标，大部分空间均摆设座位，通道等空间亦供乘客站立。
近几年，由于市区上学、以及过节或双休、返校期间的人流量数量逐渐增大，引起公交车的超载，而产生了一个问题：
站公交的人数增加，但是很多市民反映扶手高度太高，够不着，坐公交车没安全保障。
对公交车扶手进行人因性改进，在外观、新型材料舒适度等方面具有新的突破。
1、研究背景
随着中国城市化进展，城市人口越来越多，交通恶化，越来越多的人主动或被动乘坐公交车出行。
很多市民都有体会，交通高峰时公交车几乎车车爆满，坐公交车简直就是苦行修炼，其中体会最深的是抓不到扶手，没有扶手可抓，所以有必要探讨下公交车扶手如何设计才能更好的为市民服务[1]。
通过对现有公交车扶手体验，发现都存在着一系列的问题：
扶手太高、扶手手环握柄太硬易伤人、冬天握着太凉。
有些公交车扶手对于一些身材娇小的女孩子来说太高了，扶手握柄虽然可以降低杆的高度，但还是具有一定的不固定性，而且手柄一般是塑制品，太硬，相对于大冷天，扶杆又太凉。
针对这些不足所以选择了对公交车扶手进行改良，让每一个公交车乘客都有安全保障。
这个改良在一定程度上降低了事故的发生。
在社会更新越来越快的时代，公交车负担着大众的日常交通的使命。
随着上下班高峰期人流的增加，为了赶时间，很多人都愿意挤公交，公交车出现供不应求的情况，车厢里就出现了很多人都无法在公交车上站稳，一次停靠就可能出现倾斜的状况。
尤其是身材娇小的人群，如果公交车出现紧急刹车这类的情况容易出现事故。
因此当务之急就是改良出一款适合大众人群的舒适的公交车扶手。
2、现状调研
2.1183空调车的扶手现状的数据
表2-1单位：
cm
扶手位置
高度
中间横杆
185
前面侧窗扶手
164
后面侧窗扶手
177
吊环
22
座椅
106
左前轮后挡架
105
右前轮后挡架
77
后排座椅前挡架
110
后门后挡架
100
如图所示即为183空调车内扶手的情况：
图2-1
图2-2
图2-3
图2-4
2.2183非空调车的扶手现状的数据
表2-2单位：
cm
扶手位置
高度
中间横杆
183
侧窗扶手
141
吊环
22
座椅
92
驾驶员活动护栏
128
驾驶员后挡架
95
后门前挡架
87
下图即为183非空调车的扶手现状：
图2-5
图2-6
图2-7
2.3扶手的材质
图2-8图2-9
公交车扶手杆大多采用花纹钢管，管径为32mm或35mm，表面去油污后喷塑，大多采用亚光黄色喷塑或亚光灰色喷塑，也有少数用户要求梅红色或绿色等特殊颜色喷塑。
这种材料的优势是表面防滑，便于焊接，可以将三通、直座等连接件取消，将挡架焊接为一整体，既方便安装，又增强扶手挡架的强度；但缺点是使用时间久了，表面喷塑易脱落，影响美观。
目前国内北京、南昌等地的公交客户要求扶手管采用管径为35mm，表面氧化处理的带加强芯铝合金管；桂林、南宁等地公交客户要求扶手管采用管径为32mm的光滑不锈钢复合管；还有合肥、铜陵等地公交客户要求扶手管采用管径为32mm的包塑花纹钢管。
这3种材质的扶手管不能采用焊接工艺，扶手管之间必须采用三通、直座等连接件，成本高，安装工时多。
另外，还有客户如温州公交指定车内扶手管采用304不锈钢管[2]。
3、调研结果分析
3.1存在问题
通过对现有公交车扶手调查及体验，发现都存在以下一系列的问题：
扶手太高、扶手手环握柄太硬易伤人、扶手不是很稳定，容易造成摇晃。
有些公交车扶手对于一些身材娇小的女孩子来说太高了，扶手握柄虽然可以降低杆的高度，但还是具有一定的不固定性，而且手柄一般是塑制品，从手感上来看，过于硬[3]。
所以有必要探讨下公交车扶手如何设计才能更好的为市民服务。
3.2扶手尺寸设计要求
从使用扶手功能来说，首先要保证使用人群的安全，其中最基本的是不碰头，即必须保证扶手杆高于大多数人群身高；其次应保证大多数乘客都能够使用，其中最基本的是够得着、抓得住，即必须保证人群中的大多数能够舒适的使用扶手。
公交车扶手横杆中心高度的设计类型可以分为3种大的类型[4],即:
需要大个子和小个子两个人体尺寸作为产品尺寸设计依据型,只需要大个子人体尺寸作为产品尺寸设计依据或只需要小个子人体尺寸作为产品尺寸设计依据型和需要中等身材者人体尺寸作为产品尺寸设计依据型（表3-1）[5]
表3-1立姿人体尺寸百分位数表[6]
项目男（18~60岁）
百分位数151050909599
双臂功能上举高/mm1818186918992003210821382203
项目女（18~55岁）
百分位数151050909599
双臂功能上举高/mm1696174117661860195219762030
3.2.1按乘客够得到的要求设计计算
在该情况下属于第二种类型的后者，此时要求H1≤J5女+Xx1,。
H1：
按乘客够得到的要求设计计算确定的横杆中心高度；J5女：
成人女性双臂功能上举高的5百分位数，由表3-1得J5女=1741mm；Xx1：
女子穿鞋修正量，取Xx1=25mm。
故，H1≤1741+25=1766mm。
3.2.2按乘客不碰头的要求设计计算
该情况属于第二种类型的前者，由上述的计算可得成人男性95%的身高为P95=1768mm，此时要求H1≥P95+Xx2,+R。
H2：
按乘客不碰头的要求设计计算
确定的横杆中心高度；Xx2：
男子穿鞋修正量，取Xx2=20mm；R：
横杆的半径，取R=15mm。
故，H1≥1768+20+15=1803mm。
3.3扶手设计高度
3.3.1得出结论
按乘客够得到的要求设计计算和按乘客不碰头的要求设计计算,要公交车的扶手横杆中心高度分别H1≤1766mm和H1≥1803mm。
3.3.2够得到和不碰头两个矛盾的解决
从统计中95%的概率置信度出发,得出:
公交车扶手横杆中心高度为1800mm,吊带手环的中心高度为1600mm,才能尽大限度的满足乘客对乘坐舒适性与安全性的要求。
3.4侧窗护栏高度的确定
当车内中段座椅为单座时，侧窗要加装扶手，以便站立的乘客抓扶。
公交车侧窗扶手的安装高度既要考虑乘客便于抓扶，又要考虑乘客因车内出现意外而便于从逃生窗逃生，不能阻碍逃生；因此，要考虑侧窗玻璃是上固定下推拉，还是下固定上推拉，尽量保证逃生空间的高度≥700mm，从而确定侧窗扶手的安装高度。
座椅安装面到车身侧窗下横梁的高度低于680mm时，需要安装侧窗护栏，以满足车身结构安全性标准要求。
3.5扶手材质要求
扶手应保证手握的舒适度，车内扶手而且还是供站立的乘客支撑在车加速，减速和转弯过程中由惯性引起的身体的失衡中保持身体的平衡所需要的支撑点。
吊环的设计应符合手形，这样长时间会减小手的疲劳度。
4、改善方案
4.1阶梯式布置[7]
分三种高度阶梯式布置：
上扶手、中扶手、下扶手，分别位于车厢内上侧、乘客座椅上部及车窗一侧。
这样的设计可以在不碰头的前提下，满足不同身高的乘客对扶手的需求。
图4-2
4.1.1上扶手设计
在满足大多数人群不碰头的前提下，扩大乘客在站立区域自由通过的空间参见表2得：
90%男性的身高为1754mm；人体平均身高增长量50mm；穿鞋修正量25mm；即99%男性正常情况下的高度1754mm+50mm+25mm=1829mm﹥1800mm。
将上扶手抬高到1900mm，从前面计算结果可知：
在公交车内99%的人群不碰头，要求扶手中心距离地板高度应大于等于1905mm。
表明有近99%的男性人群在公交车内站立区任意行走不会有碰头发生，在人群不太拥挤的情况下会向两边移动抓握中扶手，不会发生堵塞过道的情况发生。
表4-1
4.1.2中扶手设计
为能够满足大多数人群舒适抓握扶手的要求，在乘客座椅上部偏客车内部添加了一个扶手，其中心线离地板高度为1700mm，称为中扶手从前面计算结果可知，位于10%位身高的女性人群舒适抓握扶手的高度为1686mm﹤1700mm，表明近90%的女性人群在中扶手处可以舒适抓握。
客车国标中规定[8]：
座椅上平面距顶部距离不小于1100mm，设座椅高度为400mm，即扶手杆离地高度不小于1500mm，目前设计扶手离地高度为1700mm，满足法规要求。
4.1.3下扶手设计
下扶手高度设计为1450mm，这样和中扶手的高度有了较大的差距，可以弥补上扶手及中扶手涉及不到的人群。
4.2螺旋式布置
通过螺旋式布置避免了横杆够不到或碰头的问题，使扶手全部转化为立杆，图的设计可以充分利用公交车内空间的同时，可充满人性化的设计理念：
上面的①、②、③的把手的设计就充分考虑到各个身高不同层次的人群的要求，①、②可以照顾到身高比较的儿童的要求，③则能满足身高比较高的人群的要求，③上的固定与活动把手的设计就充分的利用了车内上层空间的利用情况。
④的设计则充分的考虑了人的乘坐的舒适的程度，因为底座与地面的距离相对比较高，可以使乘客在乘坐时避免下肢的舒展不开而引起的不舒服的症状，并且相邻座位之间的距离控制在合适的距离体现了人机组成的系统的数据选择的标准。
图4-3
4.3波浪式布置
将传统的笔直的横杆改进成为波浪式的横杆，根据上述阶段式布置，为满足99%的乘客不碰头，将最高点设定为1900mm，为满足身材矮小的乘客的需求，将波浪式最低点设定为1450mm。
该设置在不改变公交车空间的情况下，巧妙的满足了各类乘客的一般性需求，节省空间，成本低且效果明显。
图4-4
4.4把手的改进措施
4.4.1把手的外形设计
此种新型公交车把手，包括直杆
（1）把手，其特征是：
直杆一端垂直固接于横杆上，另一端水平固接把手（2-1），把手为“回”字形结构，其远离直杆的一端内侧设有软垫（3-1），把手（2-1）外部两侧固接把手（2-2），把手（2-2）内侧设有软垫（3-2），把手（2-1）底端活动连接挂钩（4），挂钩与把手（2-1）对应位置分别设有磁铁（5-2），且两者分别为N级和S极，直杆为伸缩结构。
采用上述结构后，人们乘坐公交车时，可正常使用把手稳定身体，矮个人群可以根据自身的需要调节直杆的长度，方便把持；当车上乘客数量较多时，人们可以把握左右两侧的把手，为更多的人提供支撑；人们还可将手提袋挂于挂钩上，节省空间和体力，不需要时，将其翻转吸附于把手上，提高安全性[9]。
图4-5
4.4.2改进扶手的材料
设计出一款新型材料的公交车扶手[10]：
公交车上原有的金属扶手将被低铬合金钢代替，其外型圆润，扶手左右垫有软硅胶，在紧急刹车的时候能减缓拉环对手部的伤害。
采用新型伸缩拉杆的原理：
它是采用金属带材或塑料片材卷制而成的可伸缩空心圆柱体杆，其特征是金属带材或塑料片材预先定型为具有记忆功能的小于杆体外径的弹力卷曲层，从而具有自紧功能，使卷曲层始终具有对伸缩杆施加压力的弹性势能。
采用新型材料后抗弯曲能力、吸震性大大提高，制成的栏杆耐冲击，不易碰瘪，而且外观美观、轻巧、耐腐蚀。
扶手材质：
5mm厚高品质德国尼龙材料复合；扶手管件连接用低铬合金钢，热处理后硬度达到HRC60左右，冲击韧性好，管径为32mm，更耐用，强度更有保障。
升降调节：
三级自动，随意调节拉环高度，调节轻松、灵活、方便、省力、多样化、外形更美观。
此款公交拉环对比现有公交车拉环有以下优点：
把弹簧运用在公交拉环上，提高了抗弯曲能力，吸震能力大大提高；而且在一定程度上减少因汽车惯性而导致连接处应力过于集中的问题；弹簧内加有可以伸缩的装置，通过控制拉环上的绿色按钮改变拉环的长短。
这款公交车的拉环突破了现有公交拉环的形式，采用
了弹簧在拉环上。
弹簧内部设有可伸缩结构，通过按绿色按钮可以改变它的长度，以适应不同高度的人群，改变车厢里的安全环境。
拉环表面有一层硅胶，硅胶柔软，可以更好的防止拉环对乘客的伤害。
5、课程设计小结
经过为期一周的人因工程课程设计，可以得出结论，南京市183空调车与非空调车扶手高度已超出99%人群可以够得到的高度。
在这通过课程设计合计一周的人因工程课程设计中，我们真正的走出校门，进行实地调研，我们学到了很多，明白了实践的重要性，研究需要求真务实的精神。
在实践开始前，我通过阅读大量参考文献来了解相关课题研究的必要性与先进性，对于公交车扶手的设计有了深刻的了解，也了解到了需要关于统计学的知识。
知道了在课堂上的人因课程知识是如何应用到实际的设计当中去的，为人们的日常生活服务。
课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不可少的过程。
“千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句话的真正含义，我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在深灰大潮中奔跑打下坚实的基础。
很感谢有这次课程设计的机会，我明白了阳光总在风雨后的道理，明白了动手、动脑、勤奋和艰苦才能成功，成功的人永远走在世界的最前沿。
在活动中，我们积极参与，认真负责属于自己的项目，感受到一种特殊的感觉，活动中，我们通过查找资料，学到了许多以前不懂的知识，让我们踏入未知的领域，为我们的未来做了很好的基础。
虽然看起来比较简单，但实际却并非如此。
我明白了只有付出艰辛的劳动，才能获得美好的结果。
我们将精力投入到活动中，不敢有稍微的松懈，虽然在活动的过程中遇到了不少的困难，但在我始终相信，没有什么困难是打不倒的。
在信心与坚定的意志面前任何困难都是纸老虎，经过一周的辛勤努力，人因工程课程设计终于顺利完成。
我们可以微笑着交出一份属于自己的成果，也是我们今后踏上工作岗位的基石，在此非常感谢老师的悉心指导！
6、参考文献资料
[1][7]朱旭涛,王伟涛.浅谈公交车扶手设计[J].汽车实用技术,2010,4,：
21-23.
[2]张云凤.谈公交车扶手设计[J].商用汽车,2012,6:
69-70.
[3][10]徐欢欢.公交车扶手创新设计[J].实用探讨,2011,11:
387.
[4]肖军,罗卫东,袁森.西南地区公交车扶手的人机工程学设计[D],贵州:
贵州大学,2011,4.
[5]刘俊良.基于约束理论的多品种小批量混流生产控制模式研究[D].武汉:
华中科技大学,2007,1.
[6]苏路声.面向多品种小批量生产计划与控制研究[D].南京:
南京理工大学,2008,5.
[8]GB/T 13053—2008 .客车车内尺寸[S].北京：
中国标准出版社,2008.
[9]林宣桥.新式公交车把手[P].中国专利：
200820014160.1,2009-07-22.
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