地鐵車廂的人因?qū)W分析及改善.doc

課程設(shè)計說明書課 程 名 稱： 人因工程學(xué) 題 目： 地鐵車廂的人因工程學(xué)分析及改善 專 業(yè)： 工業(yè)工程 班 級： 12-1 姓 名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師姓名： 設(shè)計起止日期： 2014年12月22日2015年01月04日目錄一、設(shè)計題目及說明1（一）題目1（二）說明1二、現(xiàn)狀調(diào)研1（一）地鐵車廂的現(xiàn)狀描述1（二）調(diào)查問卷3三、調(diào)研結(jié)果分析3（一）車廂內(nèi)應(yīng)增加殘疾人專座4（二）車廂內(nèi)缺乏孕婦專坐4（三）車廂內(nèi)座椅的人體尺寸問題5（四）椅面舒適度問題6（五）車廂內(nèi)部橫豎扶手、拉手的人體尺寸問題6（六）車廂內(nèi)橫豎扶手防滑功能不強問題7四、改善方案7（一）改善車廂內(nèi)部座椅人體尺寸問題71.改善背景72.改善原理83.人的坐姿狀態(tài)84.研究所用尺寸85.具體尺寸設(shè)計106.改善座椅材料的舒適度問題10（二）改善車廂內(nèi)部扶手、拉手的人體尺寸131.改善背景132.改善原理133.研究所用尺寸144. 具體尺寸設(shè)計14（三）解決車廂內(nèi)扶手防滑性不強的問題161.改善背景162.改善原理163.改進方法16 （四）其他布局問題171.改善背景172.改善原理173.具體尺寸設(shè)計17五、結(jié)論18附錄20 人因工程學(xué)課程設(shè)計一、設(shè)計題目及說明（1） 題目地鐵車廂的人因?qū)W分析及改善（2） 說明 我國城市化進程日益加快, 城市人口日益增加,這就對城市的交通提出了較高的要求。地鐵車輛與其他城市交通工具相比, 具有運量大、速度快、安全、準(zhǔn)時、節(jié)省能源以及不污染環(huán)境等優(yōu)點。我國各大城市為應(yīng)對交通擁擠的狀況，紛紛提出建設(shè)地鐵的規(guī)劃。同時由于生活水平的提高,人們對乘坐舒適性和安全性的要求也隨之提高,這就對地鐵車輛車廂設(shè)計的舒適性和安全性方面提出了更高的要求。鑒于此，借鑒國外的車廂設(shè)計經(jīng)驗，將人機工程學(xué)應(yīng)用于我國的地鐵車輛內(nèi)裝設(shè)計中，提高我國地鐵地鐵車輛的內(nèi)裝設(shè)計水平就成為急需解決的問題。本文運用人因工程學(xué)的主要原則與理論對地鐵車廂的扶手材料、高度和拉環(huán)的高度以及座椅的舒適度，特殊乘客的座位設(shè)計等各個方面進行分析與改善。本著“以人為本”的人性化設(shè)計理念設(shè)計出滿足乘客高層次要求的產(chǎn)品。背景：第17周和第18周是我們的人因工程課程設(shè)計周,我們的題目跟地鐵車廂直接相關(guān)，讓我們更深切的去了解地鐵車廂的環(huán)境，給予了我們?nèi)シ治雠c改善的機會。地鐵系統(tǒng)是一個特殊而且空間環(huán)境復(fù)雜的系統(tǒng)，由于它每天承載著巨大的運輸任務(wù)，而且運營時間較長，所以在使用過程中就暴露除了一些問題，例如：部分設(shè)施的設(shè)計不夠人性化、不耐臟，易磨損，空間美感不足等等。所以在注重車輛的經(jīng)濟效益的同時, 更要考慮車廂內(nèi)部設(shè)計的優(yōu)劣和乘客座椅的空間感對人們的乘坐舒適性的影響。 因此,為了在提高乘坐舒適性的同時最大限度地提高車輛運行的經(jīng)濟效益, 確定合適的內(nèi)裝設(shè)備的尺寸界限, 就成為地鐵車廂設(shè)計的主要問題。這次課程設(shè)計我們就哈爾濱地鐵車廂的概況進行分析，就車廂內(nèi)部空間和人體舒適度之間權(quán)衡問題，研究多個方面，包括座椅的優(yōu)化布置以及尺寸與舒適度之間的關(guān)系等問題和扶手的高度以及扶手表面材料等方面，通過比較各方面因素的關(guān)系，為其現(xiàn)狀找到一個合適的解決方案。2、 現(xiàn)狀調(diào)研（一）地鐵車廂的現(xiàn)狀描述當(dāng)今社會，人民的生活水平日益提高，對于出行交通工具的選擇也是以舒適經(jīng)濟為主。地鐵當(dāng)然以環(huán)境好，速度快深受大眾的喜愛。目前哈爾濱地鐵地鐵在人因要素方面的運用還存在一些問題，這些問題給乘客帶來了許多乘車的不便。在現(xiàn)在的生活中，人們對生活的質(zhì)量要求有所提高，對舒適度和安全性的要求也日益提高。所以，對車廂的舒適度的加以改善是目前急需解決的問題。經(jīng)過我們的實地考察，我們發(fā)現(xiàn)，從目前的布局來看，哈爾濱的地鐵車廂還存在著許多問題，以下是地鐵車廂存在的一些實際問題。 圖1 地鐵座椅 圖2 座椅存在的問題 經(jīng)過實地考察調(diào)研，目前，哈爾濱地鐵座椅距地面高度450mm，深度400mm,寬度410mm,椅背高390mm。如圖1、2所示，椅面深度，寬度不夠，不符合人體尺寸，材料為塑料材質(zhì)，易冷，不防滑，靠背角度為90度，易造成人體疲勞。 圖3 拉手問題 在地鐵車廂內(nèi)，拉手距地面高度1620mm;豎扶手高度2000mm,粗細(xì)30mm;橫扶手距地面高度1800mm;如圖3所示，橫扶手垂直距離與人過近，總體設(shè)計沒有全面考慮考慮到各個身高階段的人體尺寸，扶手材料為金屬，易冷，不防滑，有安全隱患。 在現(xiàn)有的地鐵體系中，車輛長度為19米，寬度是2.8米，高度3.8米，安全標(biāo)志明顯，散射燈光光線柔和，使人覺得舒服。但沒有殘疾人及設(shè)置孕婦專坐，這會讓這些需要照顧的群體體感到非常不方便，甚至不安全。(二)調(diào)查問卷 在這次課程設(shè)計中，我們在地鐵車廂內(nèi)向乘坐地鐵的40名乘客進行了車廂舒適度的調(diào)查，從他們的切身感受的中，我們發(fā)現(xiàn)了目前哈爾濱地鐵的幾個問題，并針對問題提出了改善方案，具體內(nèi)容見調(diào)研結(jié)果分析,調(diào)查問卷見附表。 三、調(diào)研結(jié)果分析根據(jù)調(diào)查結(jié)果加以分析，以下是一些哈爾濱地鐵在運營實踐中主要存在著以下一些實際的問題。我們可以通過表格及餅狀圖進行分析。表1 調(diào)查統(tǒng)計表項目選項及所占比例您的性別是？男 55%女 45%您覺得座椅高度怎么樣？合適 88%不合適 12%您是否覺得座椅之間的距離過近？是 25%不是 75%您覺得拉手的高度是否合適？舒適 15%不舒適 85%您覺得橫扶手的高度是否讓胳膊覺得舒服？舒適 15%不舒適 85%您希望扶手外部包裹的是？硬質(zhì)材質(zhì)8%柔軟材質(zhì) 92%在您的乘坐過程中覺得座椅的靠背的角度多少合適？90-95 8%96-102 82%103-110 10%是否需要在每個車廂設(shè)置殘疾人座位？需要 88%不需要 12%您覺得是否應(yīng)該有孕婦專坐？需要 90%不需要 10%無所謂 0%您覺得座椅的深度合適嗎？略深 17%略淺 73%合適 10%您覺得座椅的靠背的高度您覺得適合嗎？微高 7%合適 10%微低 78%太低5%車廂內(nèi)的溫度？合適 83%太熱 5%有些涼12%在乘坐過程中是否覺得座椅椅面材料讓您感覺到不適？是 88%不是 12%（一）車廂內(nèi)應(yīng)增加殘疾人專座 圖4 殘疾人專座 車廂內(nèi)的乘客大致分為兩類：一類是行動方便的人，一類是行動不方便的人。在哈爾濱的地鐵設(shè)計中設(shè)計師們已經(jīng)關(guān)注到了這些需要照顧的特殊群體，為他們設(shè)置了專用區(qū)域。這個區(qū)域內(nèi)設(shè)有輪椅區(qū)、輪椅扶手、安全帶、安全扣等，殘疾人在乘坐地鐵時可以將輪椅安全固定在扶手上提高乘坐舒適度和安全性。但經(jīng)過實地考察發(fā)現(xiàn)，不坐輪椅的乘客比坐輪椅的乘客人數(shù)要多得多，哈爾濱系統(tǒng)沒有在每個車廂為這些殘疾人設(shè)置特定區(qū)域，這會讓這些“特殊人群”感到不方便。經(jīng)過問卷調(diào)查，如圖4，人們希望在車廂內(nèi)設(shè)置殘疾人專區(qū)，所以在報告中我們會應(yīng)用人機工程學(xué)的知識對殘疾人專區(qū)進行設(shè)計，確保這些“特殊群體”可以像正常人一樣順利出行，對他們體現(xiàn)出人文的關(guān)懷，溫暖出行。（二）車廂內(nèi)缺乏孕婦專坐 圖5 孕婦專座 經(jīng)過實地調(diào)研發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)有的哈爾濱地鐵體系中，沒有為孕婦設(shè)置孕婦專坐，這對于她們這些需要特殊照顧的人來說乘坐地鐵很不方便。由于每天客流量較大以及孕婦自身的身體原因，她們不適合站在地鐵車廂內(nèi)，但車廂內(nèi)的座椅尺寸并不適合她們乘坐，所以設(shè)置孕婦專坐是急需解決的問題。對調(diào)研結(jié)果進行統(tǒng)計發(fā)現(xiàn)見圖5，大家都覺得都覺得應(yīng)該設(shè)置孕婦專坐，發(fā)揚以人為本的精神。（三）車廂內(nèi)座椅的人體尺寸問題 圖6 椅背角度圖7 座椅深度圖8 座椅高度 公共場所的座椅的設(shè)計重點主要在于使人體得到最大的舒適感，消除身體的緊張與疲勞。通過問卷調(diào)查結(jié)果的分析可以發(fā)現(xiàn)乘客由于其自身性格、喜愛偏好等因素的不同對地鐵座椅的評價和感受也是不同的，但是可以在這些差異中找到共通點，當(dāng)前的地鐵座椅設(shè)計在很大程度上還有可以提升的空間，根據(jù)乘客的需求來看，可以在地鐵座椅的深度、靠背角度等方面加以改進，從而讓乘客感到更加舒適。（四）椅面舒適度問題圖9 椅面舒適度 根據(jù)圖9可以看出，有89%的人覺得椅面材料給他們帶來了不適的感覺。當(dāng)乘客坐在座椅上時皮膚能真切的感受到座椅材料座椅材料傳遞的溫度、硬度、肌理光滑度等生理感覺，這些感受傳輸?shù)酱竽X又表現(xiàn)出不同的觸覺情感。所以，椅面舒適度在設(shè)計座椅的方面是一個很重要的因素。（五）車廂內(nèi)部橫豎扶手、拉手的人體尺寸問題圖10 橫扶手高度圖11 拉手高度 拉手和扶手作為車廂內(nèi)的重要部分，在車廂晃動時對于幫助乘客保持身體平衡起到很大的作用，公共交通工具的扶手和拉手的設(shè)計原則主要考慮兩個方面：抓握舒適和不碰頭。根據(jù)圖10，圖11可看出，哈爾濱地鐵的拉手和橫式扶手讓身材矮小和身材高大的人們使用起來很不方便，很費力氣，這樣容易使得人體在慣性的狀態(tài)下更加疲勞疲勞，甚至?xí)斐蓚Α?經(jīng)過實地測量可以得到以下參數(shù)：哈爾濱地鐵的拉手高度是1620mm,與之相連的橫式拉桿的高度是1800mm,豎扶手的高度是2000mm。而根據(jù)GB 10000-1988中國成年人人體尺寸中5%的女性身高是1484mm，50%的男性身高是1678mm,加上這20多年來的中國人身高數(shù)據(jù)的增長50mm，即使再加上尺寸修正量（由于鞋底高度造成的偏差）25-37mm,所計算得到的數(shù)據(jù)也比現(xiàn)在的橫式扶手和拉手的高度低，所以對于身材矮小的人乘客在乘坐地鐵時常?？嗖豢把?。（六）車廂內(nèi)橫豎扶手防滑不強問題圖12 扶手外部包裹材料 在人機設(shè)計中，人體舒適度也是一種必需考慮的因子。車廂內(nèi)部的豎式扶手的用途比拉手和橫式拉桿更廣，因為豎式扶手可以滿足任意高度的乘客。但是扶手同樣也存在人因問題。哈爾濱的地鐵車廂的扶手材料主要是不銹鋼管，使用這種材料的初衷是為了防火，但是這種材料最然具備了防火材料，但當(dāng)使用者手中出汗時，鋼管仍然顯得十分光滑，令人無法牢牢抓握。并且由于哈爾濱冬季氣溫寒冷人們在抓握時會有金屬冰冷感，所以，從圖12中能看出，人們希望扶手表面包裹柔軟材質(zhì)。四、改善方案（一）改善車廂內(nèi)部座椅人體尺寸問題 1.改善背景 座椅的人機尺度是建立在人機工程學(xué)的基礎(chǔ)上，以人體測量數(shù)據(jù)為依據(jù)，保證設(shè)計的合理性，使其各項尺寸能夠滿足生理上的舒適安全感。 由于哈爾濱的人口眾多導(dǎo)致地鐵客流量較大，在地鐵車輛中普遍采用的是無扶手座椅，以此來增加載客量。座椅沒有坐墊，只是簡單地“L”型?！癓”的尺寸為：距地面高度450mm，座深400mm,座寬410mm，椅背高390mm,靠背角度為90度。根據(jù)1989年7月1日實施的GB10001988中國成年人人體尺寸得知，人坐在座椅上非常難受，原因有：背靠成直角，不符合人體脊柱S形曲線，容易造成受壓分布不均，時間久了就會疲勞，并且對人的脊柱造成損傷，腰部酸疼；椅面深度不夠或過長會使人不能很好地依靠在椅背上，會感覺到腰部疲憊；椅面材料太滑，增加疲憊感。 而本設(shè)計利用人機工程學(xué)原理，能最大限度使人不感到疲憊，具有安全舒適的優(yōu)點，能滿足人們出行舒適的需要。并且對現(xiàn)有椅子改造的成本也比較小。本次設(shè)計就是運用人機工程學(xué)原理使座椅不僅滿足人們的基本乘坐要求還要向舒適化、人性化發(fā)展，從而最大限度減少出行的疲勞，使旅客的旅行更加舒適愉快。 2.改善原理 在地鐵運行過程中乘客的乘坐姿勢是不斷改變的，要求也隨之變化。為使坐姿舒適，座椅設(shè)計需要遵守以下基本原則： (1)座椅應(yīng)使就坐者保持舒適坐姿，靠背結(jié)構(gòu)和尺寸應(yīng)給予腰部以充分支撐，使脊柱接近于正常自然彎曲的狀態(tài)。 (2)座椅形狀滿足人體自然姿勢的需求，可通過座椅形體改變使乘客坐姿放松，如座面和靠背的傾角調(diào)整等。 (3)座椅尺寸與人體相適應(yīng)，為保證座椅能最大程度適應(yīng)不同群體和特定個體的要求，應(yīng)以人體尺寸統(tǒng)計結(jié)果為座椅尺寸依據(jù)，取中間值并盡可能留出一定范圍照顧處于最大值或最小值的乘客自行調(diào)節(jié)，如座高、座寬，座深等。 (4)座椅構(gòu)件設(shè)計和材料選擇應(yīng)合理 。 (5)牢固、穩(wěn)定，防止坐者傾倒、滑倒。 3.人的坐姿狀態(tài)乘客處于坐姿狀態(tài)時，支持人體的主要結(jié)構(gòu)是脊柱、骨盆、腿和腳等。其中腰椎、骶骨和椎間盤及軟組織承受著人體上半身大部分負(fù)荷，同時還要承受彎腰扭轉(zhuǎn)等動作負(fù)荷。下圖可看到人體脊柱側(cè)面有四個生理彎曲：頸曲、胸曲、腰曲及骶曲。從人體的側(cè)面觀察，脊柱成 “S”形彎曲狀態(tài)。脊柱的這種彎曲形狀使椎間盤之間具有最佳的壓力分布,以及最佳的椎骨間肌肉靜態(tài)負(fù)荷水平。因此當(dāng)座椅或坐姿使就的脊柱偏離上述自然彎曲狀態(tài)時就會引起椎間盤、韌帶和肌肉的受力發(fā)生變化，使人感到不舒服，時間長了，還會引起腰部疼痛。 圖13 人體脊柱構(gòu)造 4.研究所用尺寸人體測量一般包括靜態(tài)人體尺寸測量、動態(tài)人體尺寸測量兩部分。在坐姿狀態(tài)下，乘客的身體重量主要由座位面來承擔(dān)，另一些則傳遞給靠背、扶手、地板或桌面支撐物，因此坐姿人體尺寸測量是座椅設(shè)計的主要依據(jù)。表2 需要的人體尺寸數(shù)據(jù) 單位（mm）年齡分組 與百分位數(shù) 測量項目男（1660）女（1855）15105090951510509095坐高836858870908947958789809819855891901坐姿肩高539557566598631659504518526556585594坐姿肘高214228235263291298201215223251277284坐姿大腿厚103112116130146151107113117130146151坐姿膝高441456461493523532410424431458485493小腿加足高372383389413439448331342350382399405坐深407421429457486494388401408433461469坐姿下肢長89292193799210461063826851865912960975坐姿臀寬284295300321347335295310318344374382表3 正常人著裝身材尺寸修正值項目尺寸修正量修正原因坐姿眼高/mm3褲高坐姿臀寬/mm13衣厚坐姿兩肘間寬/mm20衣厚小腿加足高/mm36褲厚鞋厚坐姿肩高/mm10衣厚坐深/mm3褲厚坐姿肘高/mm3褲厚足長/mm30鞋長 5.具體尺寸設(shè)計 (1)座椅寬度 座椅的寬度和座椅的深度共同決定了座椅的支撐面大小，實現(xiàn)座椅的基本功能。座椅的寬度需要保證人體臀部有足夠的支撐且在臀部兩側(cè)有一定的活動空間，以方便調(diào)整坐姿。其尺寸主要依據(jù)主要是根據(jù)人體坐姿臀寬來決定的。為了能夠適合于大多數(shù)人，尺寸應(yīng)選用較高的百分位數(shù)據(jù)。以坐姿臀寬為參考，女性的尺寸高于男性，所以可以采用95%百分位的女性臀寬測量值382mm為參考標(biāo)準(zhǔn)，加上人體著衣肩寬和臀寬修正量13mm，座椅的寬度應(yīng)大于395mm。另外縱向布置的座椅是以6人椅為一個單元的設(shè)計，一個單元總的寬度尺寸范圍是由車廂的尺寸限定的，B型地鐵車輛提供的一個單元的寬度的尺寸是2580mm，所以在這里我們?nèi)≈?30mm。 (2)座椅深度座椅深度是從座椅前緣到座椅中心水平面上的距離。座深一方面需要能夠提供適宜的面部來支撐臀部。尺寸過大或過小都會影響生理上的舒適性。若座深尺寸過大，乘客背部無法以正常曲線靠在靠背上，靠背就會失去其功能性，且乘客的膝膕處會受到壓迫；若座深尺寸過小，乘客大腿前沿的軟組織不能接觸到座椅前沿，由于得不到支撐而會產(chǎn)生壓迫和不適的感覺。座椅深度可以取成年女性和男性坐深的第50百分位數(shù)值433-457mm，加上坐深的功能修正量3mm。因此座深的參考取值范圍是436-460mm。在這里取450mm。 （3）靠背傾角 靠背傾角是指座椅的坐墊椅面與靠背之間形成的夾角。根據(jù)現(xiàn)在有關(guān)座椅的一些人機工程學(xué)研究表示，靠背傾角在95度-115度范圍內(nèi)是處于比較舒適的狀態(tài)，而，地鐵座椅有短途行程性質(zhì)，它應(yīng)該處于一種相對舒適性，所以可在這個范圍內(nèi)選擇傾角度較低的數(shù)值，在這里取100度為宜。 圖14 靠背角度 （4）靠背高度 靠背高度是與人體相接觸面的靠背根部到靠背上緣的垂直距離，主要受人體的坐姿肩高的影響。選取女性坐姿肩高第5百分位數(shù)和男性坐姿肩高的第50百分位數(shù)約值為518-598mm，加上坐姿肩高功能修正量10mm，參考尺寸范圍約528-608mm，但是縱向地鐵座椅是靠車窗進行安裝的，且一般座椅應(yīng)低于車窗位置，這里還需考慮到車窗的高度，根據(jù)實地測量，車窗高度為870mm，而地鐵車輛主要針對短途行程，可以不需要像高鐵座椅的足夠舒適性。因此，結(jié)合車窗高度以及椅面高度的尺寸來說，地鐵座椅靠背的最佳高度應(yīng)為420mm。 圖15 改后座椅圖 6.改善座椅材料的舒適度問題 （1）溫度哈爾濱的地鐵在座椅下面安裝了電加熱器，冬天時能夠緩解座椅的冰涼感。塑料的導(dǎo)熱性比較差，溫度變化比較小，人類的恒定體溫比較適合溫差變化小的材料，所以對地鐵座椅來說使用塑料材料很合適。 （2）硬度硬度是人對材料舒適度評價的一個重要因素。從觸感上來說，人觸摸到堅硬的材料時在潛意識里會有一種存在著危險的概念，而接觸到柔軟材質(zhì)會消除這種危險性，覺得舒適安全?？梢姡藢τ捕鹊氖孢m感知更多的來源于柔暖的材料。在前面提到，地鐵座椅應(yīng)該是相對舒適的，若材料如沙發(fā)式的柔軟會讓乘客處于過于放松的狀態(tài)且不利于高峰時段的承載作用，必定會起到反作用。因此，在材料的選擇上應(yīng)該是硬度較為適中的，我們覺得在地鐵塑料座椅的表面加上有些厚度的紡織材料的椅墊比較合適。那么椅墊的厚度是如何選擇的呢？我們知道與座面接觸最緊密的是坐骨結(jié)節(jié)兩個點，在這兩個點周圍約250平方毫米范圍承受人體約70%的重量，所以人感覺臀部酸痛。若加上墊，可增加接觸面積，從而減少壓力分布不均。一般坐墊高度是20mm。而且，座墊的傾角會影響臀部的壓力分布。座墊應(yīng)根據(jù)臀部不同部位承受不同壓力的原則來設(shè)計，即在坐骨處壓力最大，向四周逐漸減小，至大腿部位時壓力將至最低。下圖是座墊傾斜510時較為理想的座墊體壓分布曲線，其中各封閉曲線為等壓力線，所標(biāo)數(shù)字壓力單位為卡帕。 圖15 體壓分布曲線圖中可看出，5度傾角的壓力主要集中在坐骨結(jié)節(jié)周圍，可見5度的傾角是可行的。 （3）光滑度 人的觸覺對材料的光滑是十分敏感的，材料表面細(xì)小的肌理變化能夠?qū)ζつw產(chǎn)生刺激形成光滑或粗糙的感覺。對地鐵座椅來說，光滑固然能帶來整潔、流暢的視覺感，但是在乘坐過程中過于光滑的椅面會影響乘客乘坐時的穩(wěn)定性，從而影響到觸感的舒適性。 地鐵座椅塑料材料在沒有肌理變化的情況下平滑度相對較高，就極易造成乘客向下滑動的情況。而加上一層紡織材料就會有一定的粗糙感，帶來的舒適穩(wěn)定性也相對較高。 圖16 椅面類似圖（2） 改善車廂內(nèi)部扶手、拉手的人體尺寸 1.改善背景 由圖2、3和圖10、11可知，地鐵車廂內(nèi)的扶手及欄桿基本上為無變化的豎直和水平布置，不能滿足不同身高乘客的需求?？拷Q直欄桿的乘客相對好些，無論身材高矮都還“有桿可拉”，遠(yuǎn)離豎直欄桿的乘客就只能拉水平欄桿，常會出現(xiàn)身材較小的人夠著費力，甚至夠不著的情況，而身材較高的乘客在抓握相對較低的欄桿時也會出現(xiàn)“使不上勁”的情況。這就導(dǎo)致較高或者較矮的乘客在手握水平欄桿時都容易產(chǎn)生疲勞，在地鐵開停的過程中可能會造成腕部拉傷。即便設(shè)置了拉手，在高度方面也還需重新改進。 2.改善原理 對扶手的改進，可以包括許許多多的方面，為了使每位乘客都能舒服的乘坐地鐵，我們設(shè)計地鐵扶手應(yīng)遵循以下原則：但由于知識的限制與技術(shù)的不可實現(xiàn)性，本文只針對前文提到的背景對地鐵扶手進行改進。 （1）不碰頭所謂的“不碰頭”就是防止人在內(nèi)站著、坐著或起身時，頭碰到扶手或橫桿而導(dǎo)致人受到的不必要傷害。對于高個子而言，目前的公交車扶手經(jīng)常導(dǎo)致碰頭現(xiàn)象，往往為了不碰頭而彎腰低頭，長期如此，可能導(dǎo)致人的心情不好，對于經(jīng)常坐地鐵的人來說更可能導(dǎo)致頸椎等的疾病發(fā)生，故而保證地鐵扶手不碰頭是地鐵扶手改善的必要步驟。 （2）抓得到同樣，在不碰頭的基礎(chǔ)上，我們設(shè)計扶手的目的就是用來抓，所以抓得到同樣是一個必須考慮的問題。地鐵出事故，其中有一部分就是因為有的乘客個子小，抓不到扶手，而導(dǎo)致在地鐵開停時立姿不穩(wěn)，摔倒或壓在其他乘客的身上，從而引起了受傷事件的發(fā)生。 （3）抓握舒服在人機設(shè)計中，人體舒適度也是一種必需考慮的因子?？梢韵胂?，哈爾濱的冬天異常寒冷，雖然每節(jié)車廂內(nèi)設(shè)有兩臺大功率的空調(diào)，但也難抵嚴(yán)寒，冰冷的扶手令人難以抓握，或是夏天天氣炎熱手易出汗，抓握扶手容易打滑。所以給扶手外加柔軟材料是必要的。3. 研究所用尺寸表4 人體身高數(shù)據(jù) 單位（mm）累計百分位數(shù)/% 1 5 10 50 90 95 99男（1860歲）15431583 1604 1678 1754 1775 1814女（1855歲）1449 1484 1503 1570 1640 1659 1697表5 人體尺寸百分?jǐn)?shù)選擇與產(chǎn)品的滿意度產(chǎn)品類型產(chǎn)品性質(zhì)作為產(chǎn)品尺寸設(shè)計依據(jù)的人體尺寸百分位數(shù)滿意度IIA型涉及人的安全、健康的產(chǎn)品一般工業(yè)產(chǎn)品P99或P95（上限值）P90（上限值）99%或95%90%IIB型涉及人的安全、健康的產(chǎn)品一般工業(yè)產(chǎn)品P1或P5(下限值)P10（下限值）99%或95%90%累計百分位數(shù)%151050909599男（18-60歲）1815186918992003210821382203女（18-55歲）1696174117661860195219762030表6 雙臂功能上舉高數(shù)據(jù) 單位（mm） 4.具體尺寸設(shè)計 （1）橫桿 按乘客“抓得住”的要求設(shè)計計算這個設(shè)計問題屬于IIB型男女通用的產(chǎn)品尺寸（小尺寸設(shè)計）問題。 IIB型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(又稱“小尺寸設(shè)計”)只需要一個人體尺寸百分位數(shù)作為尺寸下限的依據(jù)即可。根據(jù)上述人體百分位數(shù)選擇原則以及表五、表六，應(yīng)該有：橫桿中心的高度女子功能上舉高的10分位數(shù)+女子穿鞋修正量+時代修正量 由于是男、女共用，應(yīng)取女子的小百分位數(shù)人體尺寸，不涉及什么安全問題，所以取女子“功能上舉高”的10百分位即可。由表六查得取女子“功能上舉高”的10百分位是1766mm。女子穿鞋修正量是20mm，時代修正量是50mm。所以： 橫桿中心高度1766mm+20mm+50=1836mm 按乘客“不碰頭”的要求設(shè)計 這個設(shè)計問題屬于IIA型男女通用的產(chǎn)品尺寸（大尺寸設(shè)計）問題。 IIA型產(chǎn)品尺寸設(shè)計（又稱“大尺寸設(shè)計”）只需要一個人體尺寸百分位數(shù)作為尺寸上限的依據(jù)即可。根據(jù)上述人體百分位數(shù)選擇原則以及表四、表五，應(yīng)該有：橫桿中心的高度男子身高的99百分位數(shù)+男子穿鞋修正量+橫桿半徑+時代修正量 由于是男、女共用，應(yīng)取男子的大百分位數(shù)人體尺寸，涉及人身安全問題，所以取男子的大百分位數(shù)人體尺寸。因此取男子第99百分位身高尺寸數(shù)據(jù)。由表四可知，男子身高第99百分位數(shù)尺寸是1814mm，男子穿鞋修正量是25mm。時代修正量是50mm，所以： 橫桿中心的高度1814mm+25mm+15+50mm=1904mm綜合可看到，中要求橫桿中心低于1836mm，中又要求橫桿中心高度高于1904mm，即不可能同時滿足兩方面的要求。因此要通過設(shè)計來協(xié)調(diào)解決問題。對于本問題有一個很好的辦法能滿足要求：橫桿還可以比1904mm再略高一些，確保更多的高個子的安全；在橫桿上在兩個座位的中間掛一個帶子，帶子下面連著手環(huán)，手環(huán)可以比1836mm在略低一些，讓更多的小個子也抓的著。在現(xiàn)有的地鐵體系中，使用的吊環(huán)長度為180mm，所以本次設(shè)計中橫桿的高度為1905mm，加上手環(huán)后，手環(huán)距地面1755mm。這是最佳的尺寸。在這個尺寸的基礎(chǔ)上我們?yōu)榱藵M足更多乘客的要求，我們把拉環(huán)內(nèi)部設(shè)置輪滑，設(shè)計成為具有可以上下伸縮的功能，拉環(huán)兩側(cè)的一端有按鈕，按住此按鈕，拉環(huán)的高低可以上下調(diào)節(jié)，松開此按鈕，則高度鎖定，無法再移動。這種形式的拉環(huán)，可以滿足不同高矮的乘客的需求，根據(jù)自己的舒適度調(diào)節(jié)拉環(huán)的高低。圖17 改后橫桿加扶手圖 2.豎桿地鐵車廂中部空間較大，為了讓乘客們可以更舒適的乘車，減少不必要的安全隱患，可以在一個豎著的扶手桿周圍增加三個弧形扶手，這樣可以盡量讓任何方向的乘客抓到舒適的扶手，而且沒有身高限制，經(jīng)過改善后增加了乘坐舒適性和安全性。 圖18 改后豎桿圖 圖19 豎桿實體圖（三）解決車廂內(nèi)扶手防滑性不強的問題 1.改善背景 目前地鐵上的所有扶手均為金屬桿，這就造成了防滑性不強，易冷的特點，在正常行駛過程中，地鐵并不會像汽車一樣急剎車，但在某些特殊情況下，地鐵緊急制動，而乘客在沒有知情的情況下，自身第一反應(yīng)就是抓緊扶手 ，而扶手猶豫太過于光滑，表面沒有紋理，極有可能使得乘客無法抓緊，造成不必要的傷害。另外，在夏天車廂內(nèi)開著空調(diào)，內(nèi)部和外界的溫差在10度以上，這就造成了車廂內(nèi)部扶手有一種冰涼感，乘客從炎熱環(huán)境中進入到一個較為涼爽的環(huán)境中，自身溫度是較高的，突然摸到相對冰冷的物體，會產(chǎn)生極大的不適感，降低了乘坐地鐵的舒適度。 2.改善原理在圖12的調(diào)查中顯示，92%的人認(rèn)為應(yīng)該是柔軟材質(zhì)，8%的人認(rèn)為是硬質(zhì)材質(zhì)?？紤]到防滑和防導(dǎo)熱的原因，可以做以下改善： （1）扶手表面用一層柔軟材質(zhì)覆蓋，使人的握感更佳。 （2）柔軟材質(zhì)表面處理成為螺紋狀，增加摩擦力，解決防滑問題。 （3）柔軟材質(zhì)可以起到隔溫作用。 3.改進方法經(jīng)過對現(xiàn)有柔軟材質(zhì)的分析，考慮到經(jīng)濟以及用于地鐵的條件等，橡膠是一種可行的方案，用軟橡膠包裹扶手表面，并在橡膠表面做螺紋處理，起到防滑，隔熱作用。避免緊急制動的傷害，和內(nèi)外溫差過大對乘車舒適度的影響。車內(nèi)顏色運用也頗為考究：貫通道是暗紅、拉手是棗紅、座椅是大紅，通過不同層次突出“中國紅”的特點。紅色使人聯(lián)想到火紅的太陽，紅紅的篝火，使人有一種溫暖的感覺?？紤]到車廂內(nèi)色彩的協(xié)調(diào)性，我們把橡膠設(shè)計為紅色。 關(guān)于扶桿表面軟橡膠的鋪設(shè)范圍問題，我們?nèi)。鹤畹忘c=女子手功能高第50百分位+女子穿鞋修正量；最高點=男子功能上舉高第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，男子功能上舉高第50百分位是2003mm。由于豎桿的高度是2000mm， 所以，扶桿表面軟橡膠的鋪設(shè)范圍是7242000mm。（四）其他布局問題 改善哈爾濱地鐵車廂內(nèi)部殘疾人、孕婦區(qū)域布局問題 1.改善背景 主要解決目前哈爾濱地鐵由于人流量較大很少關(guān)注到殘疾人特殊區(qū)域的問題，在國外的地鐵系統(tǒng)中，考慮到他們的不便性，特地為這些“特殊人群”設(shè)置了專屬區(qū)域，而哈爾濱作為國內(nèi)大城市，也要對這些“特殊乘客”體現(xiàn)出人文關(guān)懷。根據(jù)實地調(diào)查發(fā)現(xiàn)，哈爾濱地鐵系統(tǒng)在每列車的第五號車廂為殘疾人設(shè)置了特定區(qū)域，這個區(qū)域內(nèi)設(shè)有輪椅區(qū)、安全帶、安全扣等，殘疾人在乘坐地鐵時可以將輪椅安全固定在扶手上，提高乘坐舒適度和安全性。但經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，哈爾濱地鐵只為坐輪椅的乘客設(shè)置了特殊區(qū)域，而沒有發(fā)現(xiàn)，在現(xiàn)實出行的乘客中不坐輪椅的殘障人士遠(yuǎn)比坐輪椅的乘客人數(shù)要多。資料調(diào)查顯示，如圖4，88%的人認(rèn)為需要在每節(jié)車廂均設(shè)置殘疾人座位，僅有百分之十二的人認(rèn)為不需要。并且在現(xiàn)實生活中，并非所有的殘疾人都會去殘疾人專用車廂，絕大部分會就近上車。所以，在這次報告中，我們只對不坐輪椅的殘疾人區(qū)域進行改善。同樣的孕婦也是地鐵的乘客之一，孕婦由于身體原因，應(yīng)盡量避免在擁擠的車廂內(nèi)，而現(xiàn)在的設(shè)計并沒有考慮到這一因素，孕婦的乘車并不便利，而且影響到了人身安全。如圖5，90%的人認(rèn)為應(yīng)該設(shè)立孕婦座椅給孕婦以方便。 2.改善原理考慮到經(jīng)濟條件的因素，車廂空間布局以及載客量的因素，單獨設(shè)置殘疾人座椅并不符合空間經(jīng)濟學(xué)原理，所以可以在靠近車門的位置，將一個座椅的用其他顏色和其余座椅進行區(qū)分，設(shè)置為殘疾人孕婦優(yōu)先座位，這樣，殘疾人上車的時候會及其便利，而當(dāng)車上沒有需要照顧的乘客時，所有乘客均可坐特殊席位，這樣不改變目前空間格局，以及載客量。殘疾人以及孕婦座椅可以比正常的人座椅稍大一些即可。 3.具體尺寸設(shè)計前文提到，哈爾濱地鐵使用的是B型車輛，B型地鐵車輛提供的一個單元的寬度的尺寸是2580mm，6人為一排。我們設(shè)計在每節(jié)車廂進門左手邊的位置設(shè)置殘疾人及孕婦專坐。由于殘疾人和孕婦的行動不便，不適合正常的座位的大小。對此我們對每節(jié)車廂進門左手邊的6人座位進行拆分，把前三個座位平均分成兩個，設(shè)置成孕婦座和殘疾人座，并用特殊顏色進行標(biāo)識，而后三個座位按正常尺寸設(shè)計，把6人座變成了5人座。經(jīng)過計算后，孕婦及殘疾人座椅的寬度為645mm，正常的座位是430mm。 圖20 改后座椅圖五、結(jié)論地鐵車輛已經(jīng)成為現(xiàn)代社會的交通工具發(fā)展的必然趨勢，而車廂中的一切設(shè)施都是以服務(wù)乘客為主。我們小組在本次人因工程課程設(shè)計中，對現(xiàn)有的哈爾濱地鐵車廂進行改進，運用人因工程的相關(guān)理論和知識，在充分考慮人的生理、心理特點和需求的多樣性情況下，我們針對地鐵車廂的設(shè)計弊端作出了相應(yīng)的改善和改進。綜合考慮人的因素，從乘客的感知需求出發(fā)，我們首先從車廂內(nèi)最主要的座椅的深度、高度、寬度、靠背傾角等方面進行重新設(shè)計以還通過人的觸覺感知形成的觀點對椅面的舒適度進行了改善，其次對扶手高度進行了改善，本著“不碰頭”“抓得到”“抓握舒服”原則綜合考慮各種因素設(shè)計出了適合地鐵車廂的扶手高度，大大降低了乘客乘車的疲勞，提高了乘客的滿意度。本次設(shè)計我們除了對地鐵車廂的座位、扶手做了改進，同時也秉著以“以人為本”的精神給殘疾人及孕婦這些需要關(guān)愛的群體設(shè)置了專用座位，使他們能夠更方便、快捷、舒適的乘車。這些創(chuàng)新性的設(shè)計完全以服務(wù)群眾為目的，相信在不久的將來隨著經(jīng)濟的飛速發(fā)展，實現(xiàn)這些改善不會是一件難事。通過改善，未來乘客乘