城轨地铁车辆客室空间布置与人机工程分析

李晶晶

【摘要】随着社会的快速发展，产品的设计也在日益的发展当中，而人机工程学随着自身的的改革创新，其在交通工具当中的社会地位越来越重要。尤其是随着交通工具的普及，客室内部的设计如何去适应人体的结构要求，以及如何确保人机系统的安全和高效等方面，已经是中国在城轨车辆的设计当中一个日益突出的问题。同时也有研究表明，车辆的客室设计本质就是解决客室对人体尺寸、特征等问题的总体性能的优化。

【关键词】城轨地铁；空间布置；人机工程

现代化城市中的城轨地铁车辆发展越来越快速，因此较多城市的交通问题都得到了缓解，因地铁的开通，其地位在某种地位上是优于私人交通及公交的，成为了新型绿色环保的交通工具。而城轨地铁车辆在设计的过程中与人机工程学的关系最为密切，因此就造成了随着生活水平的提高，需求的多样化发展，对设计者的要求也越来越高。

所以在城轨地铁车辆设计的初期阶段，就需要根据用户的生理与心理等方面的特征进行设计，促使产品更适合于人，体现以人为本的设计思想，突出人性化设计，使地铁车辆的客室空间布置达到功能与形式技术上协调统一。

一、人机工程的含义

人机工程学是在20世纪50年代以后才开始蓬勃发展的一门被边缘化的新兴学科，它是从人的生理特征和心理特征出发，从人、机以及环境的相互关系和作用的角度出发对其进行研究，从而发现其规律，属于优化人、机、环境系统设计的一门学科。与城轨地铁有所关联的就属于人体的动态尺寸和静态尺寸。它们是整个产品进行设计的基本资料。其尺寸可以通过人体测量获得，静态尺寸是结构尺寸，动态尺寸是功能尺寸，其包括了操作者的工作姿态和再某种状态下所测量的尺寸。

二、地铁车辆客室空间的布局设计（针对某一车型客室空间布局设计分析说明）

城轨地铁车辆的空间布置与设计主要指：在对车辆空间内的乘客人流进行分析过后，从而提出的关于座椅的布局设计形式。就目前来说其主要的布局形式主要分为三种：一是横向布局形式、二是纵向布局形式、三是横纵交错的布局形式。其中在空间的布局设计上，两者座位数相差不大的情况下，纵向布局的形式比横向布局的形式更多的节省了中部空间，从而增加了地铁车辆的载客人数，但同样在座位数相同的情况下，横向布局的形式较纵向布局的形式要更为舒适性，但也减少了载客量。

但是，不管是哪种布局的方案，座椅的设置都是依据在地铁两侧的侧墙上，不能够出现在车体中间，这是受人机工程学中人体尺度和地铁车辆结构特点的限制而决定的。

在中国，为满足人口众多的国情，地铁客室的座椅设计一般都是采用纵向布局的方法，也是考虑到上下班高峰期人数众多的问题，所以需要对空间有效的利用，从而节省空间增加载客量、保持乘坐的舒适性。并且，因上下班高峰期人流量的增大，因此就把残疾人等弱势群体的座位保留在侧门的两侧，部分的设计成可以折叠收起的形式，从而节省更多的空间。例如下图较为典型的地铁空间设计（图1）。

图1 地铁空间设计

如图所示，坐席42 人。根据人机工程学中成年人的平均人体尺寸（俯视下所占面积约0.5×0.35m），我们选择了AW3 峰值载荷状态下进行了人员分布的模拟，以中间车为例，在每个车辆内部设置了224 位乘客，站立乘客的密度约为4 人/m2。从图中可以看出，在此种状态下，车内就座乘客可以满足正常的舒适度要求，站立乘客之间仍可以保持少许间隙，车内空间能满足相应乘坐要求。以门区、窗区以及贯通道区域为代表区域的乘客模拟分布图参见图2

图2

三、地铁车辆客室座椅外型尺寸人机工程管理

在城轨地铁车辆上与乘客有着最为直接的接触部件就是座椅，所以座椅的设计就要求应满足人机工程学上的形态，从而保证座椅乘坐的舒适性和灵活性、舒适宜人等方面的功能。与此同时，对座椅的材料选择应选择人性化材料，并且保证其传导性质较差，因其与乘客有着直接接触，只有与乘客的身体有着一定的摩擦力时，才能最大化的保障乘客的安全。

根据GB 10000-1988 《中国成年人人体尺寸》标准，并考虑到中国人身高的增长趋势，乘客坐姿人体尺寸取18～60 岁的中国男性第50 百分位人体尺寸数值，见附图3

图3

其中尺寸740mm 为坐姿眼高，尺寸854mm 为坐高，尺寸617mm 为坐姿颈椎点高，尺寸415mm为小腿加足高，尺寸457mm 为坐深，尺寸554mm為臀膝距，尺寸319mm 坐姿臀宽，尺寸429mm 为最大肩宽。根据以上乘客坐姿人体尺寸，客室座椅的断面外型大体可以设计为附图4 的造型：

图4

此外，根据坐姿臀宽尺寸319mm 及最大肩宽尺寸429mm，单个客室座椅的宽度可以设置为430～480 mm。

四、地铁车辆客室扶手工程管理

在城轨地铁车辆的设计当中其客室的扶手也是尤为重要的部分，是保障乘客在车辆内保持平衡的设施之一，其采用的材料在一般情况下为不锈钢管制成。例如：布置在车门两侧的称为立式扶手，能够保证车门附近的乘客能够抓住，在客室中称为两行通长扶手，是用来保证流动乘客的安全。而立杆扶手所设计的高度，主要是从人机工程学的尺度来进行设计的，以方便抓住、防滑及舒适等功能为前提条件来设计的。

对于立柱扶手与吊环设计和布局的要求：

1、其扶手和吊环设计的粗细、大小、形状等应与人手的尺寸来设计。

2、使用吊环和扶手的姿势应自然舒适，较为符合手臂的施力。

3、其设计的高度应与人的手臂、身高等尺度相符合。

4、设计时要根据人的行为习惯和乘客群体的基本特征来进行设计。

5、其设计不能够忽视弱势群体的特征和需求。

五、地铁车辆的客室的无障碍设计人机工程管理

无障碍的设计是专业针对弱势群体所设置的特定区域或者设施，例如残疾人士和婴幼儿车的存放区域。在正常情况下，城轨地铁车辆在设计上都会结合弱势群体的需求进行考虑，其位置区域通常设置在靠近端墙的一侧，因此其空间相对来说较为宽敞，并且在此区域会设有相关的提示名牌，以示提醒。例如下图的设置情况：

同时，其他弱势群体的座椅也是设置在最为容易上下车的区域，并且还将其车辆两侧入口的座椅设置成专用坐席，再用色彩或者材料与其他座椅区域划分开来。

结语：

截至到目前为止，中国各个城市都在相继的开通地铁，因此城轨地铁的车辆数量也在日益暴增当中。而较多城市为了地铁内部空间布置与设计水平更能体现自身的个性化元素，因此对其内部空间设计水平的要求也不断的进行提升及优化。所以设计者在布置内部空间时应从人机的尺度、心理学、人性化等多方面进行对比分析研究，然后再进行设计，做到力求把地铁内部空间得到最大化的设计，同时也更加的合理化、人性化。因此，设计师须在今后的设计当中不断的探索与学习。从而，在未来的城轨地铁车辆的设计过程中更好的运用人机工程学，为乘客布置出最为安全、舒适的车辆客室，这才是每个地铁车辆客室设计工作者所追求得最大目标。

参考文献：

[1]郭庆祥，陈龙娇.跨坐式单轨车辆客室内部人机工程研究[J].北京汽车，2011（01）.

[2]许晴，崔巍.城轨地铁车辆客室空间布置与人机工程研究[J].沿海企业与科技，2011（12）.

[3]陈龙姣.跨座式单轨车辆车体内部人机工程设计分析研究[D].重庆交通大学，2010.

[4]夏国伟.基于人机工程学的高速动车组车内设计分析与研究[D].南昌大学，2009.