地铁车厢的人因学分析及改善 - 图文

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

目录

一、设计题目及说明 ................................................................................................... 1

（一）题目............................................................................................................. 1 （二）说明............................................................................................................. 1 二、现状调研 ............................................................................................................... 1

（一）地铁车厢的现状描述................................................................................. 1 （二）调查问卷..................................................................................................... 3 三、调研结果分析 ....................................................................................................... 3

（一）车厢内应增加残疾人专座 .................................... 4 （二）车厢内缺乏孕妇专坐 ........................................ 4 （三）车厢内座椅的人体尺寸问题 .................................. 5 （四）椅面舒适度问题 ............................................ 6 （五）车厢内部横竖扶手、拉手的人体尺寸问题 ...................... 6 （六）车厢内横竖扶手防滑功能不强问题 ............................ 7 四、改善方案 ............................................................................................................... 7

（一）改善车厢内部座椅人体尺寸问题............................................................. 7

1.改善背景....................................................................................................... 7 2.改善原理....................................................................................................... 8 3.人的坐姿状态............................................................................................... 8 4.研究所用尺寸............................................................................................... 8 5.具体尺寸设计............................................................................................. 10 6.改善座椅材料的舒适度问题..................................................................... 10 （二）改善车厢内部扶手、拉手的人体尺寸................................................... 13

1.改善背景..................................................................................................... 13 2.改善原理..................................................................................................... 13 3.研究所用尺寸............................................................................................. 14 4. 具体尺寸设计........................................................................................... 14 （三）解决车厢内扶手防滑性不强的问题....................................................... 16

1.改善背景..................................................................................................... 16 2.改善原理..................................................................................................... 16 3.改进方法..................................................................................................... 16

（四）其他布局问题.......................................................................................... 17

1.改善背景..................................................................................................... 17 2.改善原理..................................................................................................... 17 3.具体尺寸设计............................................................................................. 17

五、结论 ..................................................................................................................... 18 附录 ............................................................................................................................. 20

人因工程学课程设计

一、设计题目及说明

（一）题目

地铁车厢的人因学分析及改善

（二）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。

二、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。

1

人因工程学课程设计

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

2

人因工程学课程设计

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 您的性别是？ 您觉得座椅高度怎么样？ 您是否觉得座椅之间的距离过近？ 您觉得拉手的高度是否合适？ 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？ 在您的乘坐过程中觉得座椅的靠背的角度多少合适？ 是否需要在每个车厢设置残疾人座位？ 您觉得是否应该有孕妇专坐？ 您觉得座椅的深度合适吗？ 您觉得座椅的靠背的高度您觉得适合吗？ 车厢内的温度？ 在乘坐过程中是否觉得座椅椅面材料让您感觉到不适？ 选项及所占比例 男 55% 女 45% 合适 88% 不合适 12% 是 25% 不是 75% 舒适 15% 不舒适 85% 舒适 15% 不舒适 85% 硬质材质8% 柔软材质 92% 90-95 8% 96-102 82% 103-110 10% 需要 88% 不需要 12% 需要 90% 不需要 10% 无所谓 0% 略深 17% 略浅 73% 合适 10% 微高 7% 合适 10% 微低 78% 太低5% 合适 83% 太热 5% 是 88% 不是 12% 有些凉12%

3

人因工程学课程设计

（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。

4

人因工程学课程设计

（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

5

人因工程学课程设计

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

6

人因工程学课程设计

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GB 10000-1988《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

7

人因工程学课程设计

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。

8

人因工程学课程设计

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 坐高 坐姿肩高 坐姿肘高 坐姿大腿厚 坐姿膝高 小腿加足高 坐深 坐姿下肢长 坐姿臀宽 836 858 870 539 557 566 214 228 235 103 112 116 441 456 461 372 383 389 407 421 429 892 921 937 284 295 300 908 598 263 130 493 413 457 947 631 291 146 523 439 486 958 659 298 151 532 448 494 789 809 819 855 891 901 504 518 526 556 585 594 201 215 223 251 277 284 107 113 117 130 146 151 410 424 431 458 485 493 331 342 350 382 399 405 388 401 408 433 461 469 826 851 865 912 960 975 295 310 318 344 374 382 1 5 男（16～60） 10 50 90 95 1 5 女（18～55） 10 50 90 95 992 1046 1063 321 347 335

9

人因工程学课程设计

表3 正常人着装身材尺寸修正值

项目 坐姿眼高/mm 坐姿臀宽/mm 坐姿两肘间宽/mm 小腿加足高/mm 尺寸修正量 3 13 20 36 10 3 3 30 修正原因 裤高 衣厚 衣厚 裤厚鞋厚 衣厚 裤厚 裤厚 鞋长

坐姿肩高/mm 坐深/mm 坐姿肘高/mm 足长/mm 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。

10

人因工程学课程设计

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

11

人因工程学课程设计

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。

12

人因工程学课程设计

图16 椅面类似图

（二）改善车厢内部扶手、拉手的人体尺寸

1.改善背景

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。

2.改善原理

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

13

人因工程学课程设计

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 男（18~60岁） 女（18~55岁） 1543 5 10 50 90 95 99 1583 1604 1678 1754 1775 1814 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 IIA型 IIB型 产品性质 涉及人的安全、健康的产品 一般工业产品 涉及人的安全、健康的产品 一般工业产品 作为产品尺寸设计依据的人体尺寸百分位数 P99或P95（上限值） P90（上限值） P1或P5(下限值) P10（下限值） 满意度 99%或95% 90% 99%或95% 90%

表6 双臂功能上举高数据 单位（mm） 累计百分位数% 男（18-60岁） 女（18-55岁） 1 1815 1696 5 1869 1741 10 1899 1766 50 2003 1860 90 2108 1952 95 2138 1976 99 2203 2030 4.具体尺寸设计

（1）横杆

?按乘客“抓得住”的要求设计计算

这个设计问题属于IIB型男女通用的产品尺寸（小尺寸设计）问题。 IIB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 ?按乘客“不碰头”的要求设计

这个设计问题属于IIA型男女通用的产品尺寸（大尺寸设计）问题。 IIA型

14

人因工程学课程设计

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??可看到，?中要求横杆中心低于1836mm，?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。

15

人因工程学课程设计

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

1.改善背景

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。

2.改善原理

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，考虑到经济以及用于地铁的条件等，橡胶是一种可行的方案，用软橡胶包裹扶手表面，并在橡胶表面做螺纹处理，起到防滑，隔热作用。避免紧急制动的伤害，和内外温差过大对乘车舒适度的影响。车内颜色运用也颇为考究：贯通道是暗红、拉手是枣红、座椅是大红，通过不同层次突出“中国红”的特点。红色使人联想到火红的太阳，红红的篝火，使人有一种温暖的感觉。考虑到车厢内色彩的协调性，我们把橡胶设计为红色。

16

人因工程学课程设计

关于扶杆表面软橡胶的铺设范围问题，我们取： 最低点=女子手功能高第50百分位+女子穿鞋修正量； 最高点=男子功能上举高第50百分位+男子穿鞋修正量；

式中：女子手功能高第50百分位是704mm，女子穿鞋修正量是20mm，男子功能上举高第50百分位是2003mm。由于竖杆的高度是2000mm， 所以，扶杆表面软橡胶的铺设范围是724~2000mm。

（四）其他布局问题

改善哈尔滨地铁车厢内部残疾人、孕妇区域布局问题

1.改善背景

主要解决目前哈尔滨地铁由于人流量较大很少关注到残疾人特殊区域的问

题，在国外的地铁系统中，考虑到他们的不便性，特地为这些“特殊人群”设置了专属区域，而哈尔滨作为国内大城市，也要对这些“特殊乘客”体现出人文关怀。

根据实地调查发现，哈尔滨地铁系统在每列车的第五号车厢为残疾人设置了特定区域，这个区域内设有轮椅区、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。但经过调查发现，哈尔滨地铁只为坐轮椅的乘客设置了特殊区域，而没有发现，在现实出行的乘客中不坐轮椅的残障人士远比坐轮椅的乘客人数要多。资料调查显示，如图4，88%的人认为需要在每节车厢均设置残疾人座位，仅有百分之十二的人认为不需要。并且在现实生活中，并非所有的残疾人都会去残疾人专用车厢，绝大部分会就近上车。所以，在这次报告中，我们只对不坐轮椅的残疾人区域进行改善。

同样的孕妇也是地铁的乘客之一，孕妇由于身体原因，应尽量避免在拥挤的车厢内，而现在的设计并没有考虑到这一因素，孕妇的乘车并不便利，而且影响到了人身安全。如图5，90%的人认为应该设立孕妇座椅给孕妇以方便。

2.改善原理

考虑到经济条件的因素，车厢空间布局以及载客量的因素，单独设置残疾人座椅并不符合空间经济学原理，所以可以在靠近车门的位置，将一个座椅的用其他颜色和其余座椅进行区分，设置为残疾人孕妇优先座位，这样，残疾人上车的时候会及其便利，而当车上没有需要照顾的乘客时，所有乘客均可坐特殊席位，这样不改变目前空间格局，以及载客量。残疾人以及孕妇座椅可以比正常的人座椅稍大一些即可。

3.具体尺寸设计

前文提到，哈尔滨地铁使用的是B型车辆，B型地铁车辆提供的一个单元的宽度的尺寸是2580mm，6人为一排。我们设计在每节车厢进门左手边的位置设置残疾人及孕妇专坐。由于残疾人和孕妇的行动不便，不适合正常的座位的大小。对此我们对每节车厢进门左手边的6人座位进行拆分，把前三个座位平均分成两个，设置成孕妇座和残疾人座，并用特殊颜色进行标识，而后三个座位按正常尺寸设计，把6人座变成了5人座。经过计算后，孕妇及残疾人座椅的宽度为645mm，正常的座位是430mm。

17

人因工程学课程设计

图20 改后座椅图

五、结论

地铁车辆已经成为现代社会的交通工具发展的必然趋势，而车厢中的一切设施都是以服务乘客为主。我们小组在本次人因工程课程设计中，对现有的哈尔滨地铁车厢进行改进，运用人因工程的相关理论和知识，在充分考虑人的生理、心理特点和需求的多样性情况下，我们针对地铁车厢的设计弊端作出了相应的改善和改进。综合考虑人的因素，从乘客的感知需求出发，我们首先从车厢内最主要的座椅的深度、高度、宽度、靠背倾角等方面进行重新设计以还通过人的触觉感知形成的观点对椅面的舒适度进行了改善，其次对扶手高度进行了改善，本着“不碰头”“抓得到”“抓握舒服”原则综合考虑各种因素设计出了适合地铁车厢的扶手高度，大大降低了乘客乘车的疲劳，提高了乘客的满意度。

本次设计我们除了对地铁车厢的座位、扶手做了改进，同时也秉着以“以人为本”的精神给残疾人及孕妇这些需要关爱的群体设置了专用座位，使他们能够更方便、快捷、舒适的乘车。这些创新性的设计完全以服务群众为目的，相信在不久的将来随着经济的飞速发展，实现这些改善不会是一件难事。通过改善，未来乘客乘车出行将不是一件痛苦的事，舒适的座椅，适宜的温度，安全的乘车环境以及恰到好处的设施应用，会让我们在工作、学习后的疲惫得到舒缓，乘车时更加轻松。更加至于本次改进，同样也存在着一些问题，座椅间间距改进问题，是我们尚未解决的问题，怎样才能在既不减少乘客座位的情况下，又能照顾到每一位乘客的近身距离要求，真正的减少乘客乘车的警惕性是我们今后仍需探索的方面。在此设计中，我们阅读了许多的参考文献，查阅了大量的相关资料，进行了许多次实地考察。通过设计，我们知道了在课堂上所学的人因工程知识是如何应用到实际的设计中，怎样将理论与实际相结合。通过本次课程设计，让我们对相关理论知识有了更深的体会，同时也对将书本知识转化为方便群众的改善的依据。虽然我们在设计的过程中困难重重，也遇到了许多问题，但是通过进一步深入的学习研讨以及查阅资料，我们都对其作出了相应改善和改进。这样的过程，不仅加深了我们对人因工程知识的了解，更拓展了我们的知识面，让我们更为真切的感受生活，留心观察每一个设施，每一处需要改善的地方。只有更好，没有最好的思维会推动着我们在知识的海洋里不断向前、精益求精、永无止境的学习。

本次课程设计，不只是对学生学习情况的考核，也是一个培养同学们探索、

18

人因工程学课程设计

发现、质疑、改善、完备精神的过程，通过本次课程设计，我相信同学们都能拥有一种对待科学、对待知识的谨慎态度，对待问题、对待困难的敢于质疑的精神，以及解决问题、攻坚克难的勇敢精神。通过本次设计，相信大家都培养了一种锲而不舍、精益求精的精神，也相信在人们不断地研究改善与创新的过程中，未来的地铁体系会有更好的设计。

19

人因工程学课程设计

附录

关于地铁车厢舒适度调查

乘客您好，为了您在乘坐地铁过程中的方便与舒适，特意进行此次调查，请您结合自己的实际需求进行选择，根据结果我们会进行相应改善。 1、您的性别是： 男 女 2、您的身高是 cm 3、您觉得座椅的高度怎么样？（ ） A.合适 B.不合适

4、考虑到个人心理空间，您是否觉得座椅之间的距离过近，给您带来了不方便和不舒适的感觉（ ） A.是 B.不是

5、您觉得拉手的高度是否合适（ ） A.舒适 B.不舒适

6、您觉得横扶手的高度是否让胳膊觉得舒服？（ ） A.舒适 B.不舒适

7、您希望扶手外部包裹的材料是（ ） A.硬质材质 B.柔软材质

8、在您的乘坐过程中觉得座椅的靠背的角度多少合适？（ ） A.90-95 B.96-102 C.103-110

9、是否需要在每个车厢设置残疾人座位？（ ） A.需要 B.不需要

10、您觉得是否应该有孕妇专坐？

A.需要 B.不需要 C.无所谓 11、您觉得座椅的深度合适吗？（ ） A.合适 B.不合适

12、您觉得座椅的靠背的高度您觉得适合吗？（ ） A.微高 B.合适 C.微低 D.太低 13、车厢内的温度（ ）

A.合适 B.太热 C.感觉有些凉

14、在乘坐过程中是否觉得座椅椅面材料让您感觉到不适（ ） A.否 B.是，原因是 祝您出行顺利，生活愉快。

20

人因工程学课程设计

小组工作安排： 组长： 组员：

负责小组工作的统筹与分配，负责说明书模板的制定，参与现场数据的采集。

分析数据，查找资料制定改善方案以及改善后的图纸测绘。

负责问卷的整理，数据的分析整合，画饼状图与表格。查找相关的资料。 参与制定改善方案

21

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/whjg.html