地铁车厢的人因学分析及改善doc.docx

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地铁车厢的人因学分析及改善doc

课程设计说明书

课程名称：

人因工程学

题目：

地铁车厢的人因工程学分析及改善

专业：

工业工程

班级：

12-1

姓名：

学号：

指导教师姓名：

设计起止日期：

2014年12月22日—2015年01月04日

一、设计题目及说明

（1）题目

地铁车厢的人因学分析及改善

（2）说明

我国城市化进程日益加快,城市人口日益增加,这就对城市的交通提出了较高的要求。

地铁车辆与其他城市交通工具相比,具有运量大、速度快、安全、准时、节省能源以及不污染环境等优点。

我国各大城市为应对交通拥挤的状况，纷纷提出建设地铁的规划。

同时由于生活水平的提高,人们对乘坐舒适性和安全性的要求也随之提高,这就对地铁车辆车厢设计的舒适性和安全性方面提出了更高的要求。

鉴于此，借鉴国外的车厢设计经验，将人机工程学应用于我国的地铁车辆内装设计中，提高我国地铁地铁车辆的内装设计水平就成为急需解决的问题。

本文运用人因工程学的主要原则与理论对地铁车厢的扶手材料、高度和拉环的高度以及座椅的舒适度，特殊乘客的座位设计等各个方面进行分析与改善。

本着“以人为本”的人性化设计理念设计出满足乘客高层次要求的产品。

背景：

第17周和第18周是我们的人因工程课程设计周,我们的题目跟地铁车厢直接相关，让我们更深切的去了解地铁车厢的环境，给予了我们去分析与改善的机会。

地铁系统是一个特殊而且空间环境复杂的系统，由于它每天承载着巨大的运输任务，而且运营时间较长，所以在使用过程中就暴露除了一些问题，例如：

部分设施的设计不够人性化、不耐脏，易磨损，空间美感不足等等。

所以在注重车辆的经济效益的同时,更要考虑车厢内部设计的优劣和乘客座椅的空间感对人们的乘坐舒适性的影响。

因此,为了在提高乘坐舒适性的同时最大限度地提高车辆运行的经济效益,确定合适的内装设备的尺寸界限,就成为地铁车厢设计的主要问题。

这次课程设计我们就哈尔滨地铁车厢的概况进行分析，就车厢内部空间和人体舒适度之间权衡问题，研究多个方面，包括座椅的优化布置以及尺寸与舒适度之间的关系等问题和扶手的高度以及扶手表面材料等方面，通过比较各方面因素的关系，为其现状找到一个合适的解决方案。

2、现状调研

（一）地铁车厢的现状描述

当今社会，人民的生活水平日益提高，对于出行交通工具的选择也是以舒适经济为主。

地铁当然以环境好，速度快深受大众的喜爱。

目前哈尔滨地铁地铁在人因要素方面的运用还存在一些问题，这些问题给乘客带来了许多乘车的不便。

在现在的生活中，人们对生活的质量要求有所提高，对舒适度和安全性的要求也日益提高。

所以，对车厢的舒适度的加以改善是目前急需解决的问题。

经过我们的实地考察，我们发现，从目前的布局来看，哈尔滨的地铁车厢还存在着许多问题，以下是地铁车厢存在的一些实际问题。

图1地铁座椅

图2座椅存在的问题

经过实地考察调研，目前，哈尔滨地铁座椅距地面高度450mm，深度400mm,宽度410mm,椅背高390mm。

如图1、2所示，椅面深度，宽度不够，不符合人体尺寸，材料为塑料材质，易冷，不防滑，靠背角度为90度，易造成人体疲劳。

图3拉手问题

在地铁车厢内，拉手距地面高度1620mm;竖扶手高度2000mm,粗细30mm;横扶手距地面高度1800mm;如图3所示，横扶手垂直距离与人过近，总体设计没有全面考虑考虑到各个身高阶段的人体尺寸，扶手材料为金属，易冷，不防滑，有安全隐患。

在现有的地铁体系中，车辆长度为19米，宽度是2.8米，高度3.8米，安全标志明显，散射灯光光线柔和，使人觉得舒服。

但没有残疾人及设置孕妇专坐，这会让这些需要照顾的群体体感到非常不方便，甚至不安全。

（二）调查问卷

在这次课程设计中，我们在地铁车厢内向乘坐地铁的40名乘客进行了车厢舒适度的调查，从他们的切身感受的中，我们发现了目前哈尔滨地铁的几个问题，并针对问题提出了改善方案，具体内容见调研结果分析,调查问卷见附表。

三、调研结果分析

根据调查结果加以分析，以下是一些哈尔滨地铁在运营实践中主要存在着以下一些实际的问题。

我们可以通过表格及饼状图进行分析。

表1调查统计表

项目

选项及所占比例

您的性别是？

男55%

女45%

您觉得座椅高度怎么样？

合适88%

不合适12%

您是否觉得座椅之间的距离过近？

是25%

不是75%

您觉得拉手的高度是否合适？

舒适15%

不舒适85%

您觉得横扶手的高度是否让胳膊觉得舒服？

舒适15%

不舒适85%

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%

合适10%

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，