探讨高速列车铺椅的结构及舒适设计

唐山华达总公司　刘阿威

探讨高速列车铺椅的结构及舒适设计

唐山华达总公司刘阿威

我国的铁路事业正在不断推进和扩展，随着高速铁路的高密度、高速度的发展趋势，人们对于高速列车的座椅设计也提出了更高的要求。在追求快速的前提下，高速列车上的铺椅的安全、舒适与方便性成为结构设计的目标和考虑内容，为了提升高速列车铺椅的舒适及安全度，可以结合人体数据、人机工程学等理论，对高速列车的铺椅进行优化的结构设计。

高速列车；铺椅；结构

在高速的列车之中，铺椅是重要的设施，它的结构设计与人体乘坐的安全舒适度密切相联，在人们乘坐高铁出行的过程中，不仅关注到铺椅的美观外形，而且重视铺椅的舒适座姿、便捷的操作等因素。因而，要关注高速列车铺椅的结构设计，要符合人体的生理特征，建构高速列车铺椅的尺度评价体系，从而最大化地满足乘客的安全舒适要求，减少人们旅途之中的疲累。

1　高速列车的运行振动对于人体的影响及铺椅设计防护

1.1高速列车的运行振动对于人体的影响分析

高速列车在行进过程，会对人体产生整体或局部的振动影响，导致人体产生生理和物理上的反应，通常来说，人体对振动的感受频率大约在4～8HZ之间，全身振动会对人体的内脏器官造成损伤或位移，局部振动会对人体的末梢循环、骨关节肌肉运动系统造成伤害。

1.2铺椅设计预防振动的有效措施

高速列车上的铺椅结构设计之中，要考虑到运行振动对于人体的生理影响因素，需要在地板与座椅的支撑腿之间，进行有效的隔振设计，通常采用的隔振结构设计方法有铺垫橡胶减少振动；铺设软木减少振动；铺垫玻璃纤维毡减少振动；采用复合型材料减少振动。

同时，还要对列车铺椅的底架结构进行合理的、科学性的设计，可以对座椅的坐垫及靠背增加减震垫层的方式，减少车体运行时的振动，并增设一定数量的弹簧，使其振动受到有效的缓冲。通过分析，得知高速列车的中央转盘处的位移幅度最大，也是负荷承载最大的位置，为了提升乘客的舒适度，需要对该处的刚度进行增强，大约将尺寸加大20mm，避免与人体器官固有频率相接近的频率范畴，提升此处的耐变形能力。

2　基于人体腰椎动力特征的高速列车铺椅结构舒适性设计

在高速列车的铺椅结构设计中，要考虑其静态的舒适性特征，这就需要对座椅的尺寸参数、表面质量和调节特质进行分析，要适合于人体腰椎的正常生理曲线，使座椅的结构设计满足人体正常的生理弯曲，使躯体处于正常的血液循环状态，并在放松的状态下，产生安全舒适的心理满意度。

2.1座椅高度的结构设计

为了减少人体大腿以下的负荷压力，座位前沿到脚踏的高度不应当大于脚底到大腿弯的距离，经过研究表明，当座椅高度为400mm时，腰部肌肉活动最为剧烈；当座椅高度大于或小于400mm时，腰部肌肉活动的强度会下降，也即座椅在略高或略低于400mm的高度时，人体的腰部不会感觉到疲累。同时，座椅的高度设计还要考虑由地面到人体膝盖骨中点的垂直距离，成年人的膝盖骨中点到地面的距离通常在445～490mm之间。因此，我国的高速列车座椅的高度设计为软座座面高度为430mm，硬座车座面高度为440～450mm，这样，可以满足人体躯体的自然要求，使人体内的血液流动保持通畅。

2.2座椅深度的结构设计

高速列车的座椅深度设计主要是指座椅的座面前沿到后沿的距离，座椅的深度设计可以较大地影响人体的舒适感，在臀部得到充分的支撑前提下，可以使人体的腰部得到靠背的有效支撑，大腿肌肉不会受到挤压，小腿也可以得到轻松自由的活动。因而，根据人体生理学原理，通常将高速列车的铺椅的深度尺寸，设计在450～490mm之间，并考虑到铺椅的摆放形式，可以将高速列车的一等车座面深度尺寸设定为450mm，二等车座面深度尺寸设定为420mm。

为了将压力集中于大腿后部，应当适当提高坐垫与水平方向的夹角，用于防范车辆行进过程中的人体臀部向前滑动的趋势，这个夹角应当以5°～10°最为适宜，这样，可以防止滑动趋势下产生的心理和生理上的疲累感。同时，坐椅的后倾角度也不能够过大，要防止由于血液循环受到阻碍而引起的双腿麻木状态。身体躯干与大腿之间也要保持一个适宜的角度，以使腰部有所依托，减少腰部肌肉收缩，这个角度应当以105°～115°为佳。

2.3高速列车铺椅的宽度设计

在座椅的宽度设计方面，要依据人体测量学原理，考虑到座面宽度是由臀部最宽部分的水平尺寸所决定的因素，可以将座椅的座面宽度尺寸设计在450～480mm之间，这样，可以使人体舒适地坐于座椅的椅面之上，而不会感受到拘束感。

2.4高速列车座椅的靠背设计

对于高速列车的座椅靠背设计，主要考虑的关键点在于椅背的宽度和靠背倾斜度，要使人体的脊柱处于自由舒展的状态，需要科学合理地设计座椅靠背的形状和尺寸，使人体的脊柱和手臂可以灵活自如地运动。同时，靠背还要支撑人体的腰部位置和背部、头部位置，使人体处于自然的生理状态。为此，要将高速列车靠背的倾斜角度设计成大于90°的角度，并根据人体休憩度的需求而适当提升，可以将其靠背的倾斜度设计在大约95°～120°之间，具体可以归结为：1）靠背倾斜角度稍小时，主要将其支撑点置于人体的第二和第三腰椎处；2）靠背倾斜角度稍大时，要将其支撑点移至人体的胸椎下部位置；3）靠背倾斜角度成大于114°时，则要调整腰椎、胸椎、头部三个部位。

2.5高速列车座椅的扶手结构设计

在对高速列车的座椅的扶手设计过程中，主要考虑扶手的高度和扶手的间距，要使扶手与人体两肘部位的宽度和平放的高度相联系，经过实验资料表明，当扶手的表面与人体坐骨节点部位的距离为240～250mm之间时，人体肌肉的活动强度最小，人体处于最为舒适的状态，也表明扶手的位置设计最为恰当，因此，对于高速列车座椅的扶手结构设计，要保持间距在420～440mm之间，扶手的倾斜角度也以90±20°最佳，扶手的高度设计为230mm，这样，可以基本满足人体的舒适性需求。

3　结束语

为了使乘客处于安全舒适的生理体位，要使人体保持正常的生理弯曲度，就要根据人体腰椎动力学的特性和原理，使座椅的动态减振设计与人体的振动适应范畴相匹配，并从高速列车的防振、座椅高度、座椅宽度、座椅深度、座椅靠背、座椅扶手、座椅倾斜度等方面，进行科学合理的结构设计，从而使人体处于合理的体压分布状态，并具有良好的横向稳定性，使人体脊柱减少纵向做功的消耗，合理地选择参数，避免人体振动与系统敏感频率接近，增强安全舒适性。

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