一种地铁车辆座椅设计
郭蕾 伍朝阳
【摘 要】随着城市轨道交通的发展，人们对内装设计人性化和舒适性的要求越来越高。为了满足个性化和舒适性要求，在设计过程中借助人机工程学基本原理和方法。座椅是与乘客直接接触的车内设施之一，它是衡量轨道交通车辆乘坐舒适性的重要指标之一。本文通过对座椅骨架与座椅面连接设计的分析，以及其包含的人机工程学、部件材質、设计方案等，最终对应用前景进行了展望[1]。
【关键词】地铁车辆;座椅;舒适性
1 前言
轨道车辆客室座椅的安全性和舒适性越来越受到人们的关注。本文讲述了一种地铁车辆座椅的设计的原则和方法，以及座椅外观、强度、性能等。
2 座椅设计
2.1 座椅外观
座椅形状满足GB 10000人体工程学的要求，具有良好的可清洗性能和防滑性能。见下图1座椅面三维图。
2.2 座椅材质及寿命
座椅面采用聚酯玻璃钢材料，座椅面厚度6mm，树脂含量35%～50%，胶衣厚度：可见面胶衣厚度不小于0.6mm均匀分布。座椅不包括可能影响乘客健康的材料，使用材料满足整车防火和环保标准要求，整车防火满足EN45545 HL3，环保标准执行TB/T 3139-2006。座椅经久耐用，便于清洁，不易破损，结构坚固。产品使用寿命15年。
2.3 座椅强度
座椅面强度能满足在承受下列载荷条件下，不出现裂痕及永久变形等缺陷，并保持一定的刚度：每个座位能承受不小于1500N的垂直载荷和1500N水平载荷。承受落锤冲击试验：将φ50.0mm±0.03mm，重500g的钢球从1800mm的高度处做自由落体运动，对座椅进行冲击，被冲击面不能有裂纹及变形;能承受沙袋冲击试验：将100kg重沙袋从1000mm的高度处做自由落体运动，对座椅进行冲击。
2.4座椅舒适性
良好的座椅设计，必须从人机工程学角度进行分析。舒适的座椅能使人体坐时压力分布均匀，肌肉放松，血液循环良好，疲劳减少。所以良好的座椅外形尺寸对提高旅客舒适度，减轻旅客的疲劳具有直接作用[2]。
GB 10000-1988 《中国成年人人体尺寸》 标准里坐姿人体尺寸及部位中的坐姿颈椎点高、坐姿肘高、小腿加足高、坐深、坐姿臀宽和坐姿两肘间宽尺寸与座椅设计尺寸相关，标准规定值摘取如表1。人体数据百分位的选取应遵循以下五个原则：1、地域原则，针对不同区域人群，选择合适的人体百分位数;2、极限原则，有人体身高决定的结构（如地铁车辆的门口高度）需选用第95百分位数进行设计，而由人体某些部位的尺寸决定的结构（如车辆侧门扶手最低点的高度）需选用第5百分位数值进行设计，这样可以满足绝大多数人的需求;3、可调原则，对于与健康和安全密切相关的设计，使用可调原则，所选用的尺寸应该在第5百分位和第95百分位之间可调（如驾驶位可调节座椅等）;4、平均原则，对于像按钮、插座高度等，可以采用第50百分位数值进行设计;5、安全原则，当身体尺寸在界限以外的乘客使用会危害健康或者增加事故危害时，其尺寸限界就应该考虑第1百分位和第99百分位，从而保证几乎所有人使用安全和方便[3]。
根据以上原则，座深采用平均原则，坐深第50百分位数据的平均值为445.125，选用座深尺寸为445;座宽采用极限原则，坐姿臀宽第95百分位最大数390，坐姿两肘间宽度第95百分位平均值为477.75，结合扶手宽度50，选用座宽尺寸为450;座高采用极限原则，小腿加足高第95百分位平均值为426.375，选用座高尺寸为430;靠背高度采用极限原则，坐姿颈椎点高第95百分位最大数值702，考虑到头部支撑，选择靠背高度尺寸763;座椅扶手高度采用极限原则，坐姿肘高第5百分位最小数值为214，选用座椅扶手高度尺寸为210;经与人体坐姿相关尺寸对比，本文座椅设计尺寸均符合人机工程学。
3 结束语
近年来随着国家经济的发展，城市的交通问题也变得越来越突出。如何让居民舒适的乘坐成为设计人员的重要任务，座椅作为直接接触乘客的车内设施，其舒适性显得尤为重要。座椅的设计在严格符合相关标准的前提下，依据人体工程学原理及连接设计，解决了客室座椅重量重、强度低、阻燃效果差、便于维护和乘坐舒适度的问题。该设计对以后地铁车辆、有轨电车等产品的纵向座椅设计具有指导意义。
参考文献：
[1]葛永才，朗艳，杜晓杰.城际车座椅设计.中国战略新兴产业，2019（11）.
[2]赵慧，董涛涛，周鑫弘.城市双层动车组座椅人机工程学分析[J].城市轨道交通研究，2018（2）：75-78.
[3]孙丽萍，王立国.地铁车辆内装设计人机工程学分析[J].大连交通大学学报，2010（4）：15-19.
作者简介：
郭蕾，中车大连机车车辆有限公司，高级工程师。
（作者单位：中车大连机车车辆有限公司）
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