城市公交客车扶手设计研究

陈朝泽

（郑州宇通客车股份有限公司，郑州 450000）

随着我国经济社会的持续快速发展，交通流量不断增长，汽车已经成为越来越多寻常百姓家庭必备的交通工具。随着机动车辆的增加，一些城市出现了不同程度的人、车、路发展不协调的现象，尤其是交通拥堵和空气污染日益严重，已成为人民群众普遍关心的社会问题。同时，随着我国城镇化进程加快，城市将承载越来越多的人口，从根本上缓解交通拥堵、出行不便、环境污染等矛盾，国家树立公共交通优先发展理念，将公共交通放在城市交通发展的首要位置，大力提倡绿色健康的公共交通出行。

考虑乘客上下车频繁、短途乘客居多，城市公交通常设置较少座位数来增加乘客站立面积，大部分乘客必须站立，依靠车内扶手来稳定身体、防止摔倒，车内扶手设计的重要性就显得极其重要。本文从扶手基本概念介绍入手，梳理当前城市公交扶手普遍存在的问题并提出一系列优化设计方案。

1 扶手相关概念及设计基本原则

1.1 扶手

扶手是指公交车内供乘客抓扶或依靠，保持身体平衡或支撑身体的横杆和立杆。广义上，扶手还包括乘客座椅顶部扶手（见图1）、吊环和防护挡板。吊环是横杆的垂直延伸，固定在公交车横杆上给乘客提供依靠的第二重扶手。

1.2 扶手材质

国内城市公交客车扶手材质目前主要有钢管、不锈钢管、包塑钢管和铝合金管等4种，并分Ф35、Ф32、Ф25等三种管径。其中，Ф25管径的扶手因强度稍弱，主要用于布置到侧窗上起防护作用，一般不作为站立区乘客拉扶。

1.3 扶手布局

扶手布局与整车内饰风格保持一致。业内主要有直扶手和弯弧扶手两种形式。若车内两侧顶部安装简洁的冷气风道，没有扶手接口，采用直扶手形式，直上直下，简洁大方，成本简单，如图2所示。若车内安装组合式铝合金风道，风道顶部型材设计有扶手顶支座接口，则采用弯弧扶手形式，如图3所示，上弯下直，让人感觉造型新颖，空间开阔，成本稍贵。

1.4 扶手设计基本原则

1.4.1 标准符合性

国家标准是设计的底线，城市公交客车扶手主要遵守的国家标准有《客车结构安全要求》（GB 13094）和《机动车运行安全技术条件》（GB 7258），设计时以国家发布的最新版本为准。

图1 座椅顶部扶手

图2 直扶手形式

图3 弯扶手形式

具体到客车企业，一般都有自行制定的严于国家标准或者行业标准的企业标准，也称为企业设计规范，这也是具体客车企业设计人员需要遵守的标准。

1.4.2 功能符合性

扶手设计要满足乘客的需求，总结起来主要有三点：抓得住和不碰头。要做到这两点，需要通过分析人机工程学中人体相关尺寸及乘客使用习惯后进行设计，以使得公交扶手设计更加舒适、安全和高效。

1.4.3 人机工程符合性

车辆人机工程学是人机工程学在地面机动车辆这一特定领域的应用分支，它以“人-机-环境”系统为对象，以改善驾驶员的劳动条件和车内乘员的舒适性为核心，以人的安全、健康、舒适、高效为目标，使整个系统的总体性能达到最优[1]。扶手的设计需要符合人机工程学相关要求，使得车内扶手更好地为市民服务。

2 目前城市公交扶手普遍存在的问题及优化设计研究

2.1 抓扶困难

扶手是公交车内乘客依赖的主要部件，其数量多、占用车内空间大，大多数站立的乘客需要抓住扶手，以稳定身体。随着选择公交出行的乘客越来越多，上下班高峰时公交车几乎车车爆满，坐公交车简直就是苦行修炼，其中体会最深的是抓不到扶手。究其原因就是车内横扶手高度设计不合理，而车内立柱毕竟是少数，横扶手无法照顾到大部分乘客的身高。

根据人机工程学分析，扶手设计主要考虑人体立姿垂直手握高度，立姿侧向手握距离和手臂平伸手握距离。车内横扶手高度的设计应能覆盖各区域成人男子、女子身高的95百分位[2-3]。计算出各地区成人平均身高后，再根据臂展范围来计算相应的横扶手高度，乘客在车内站立抓扶状态如图4所示。各地区成人坐姿、臂展、立姿、双手上举高度等相关参考数据可参考《中国成年人人体尺寸》（GB 10000），如表1、表2所示。上述标准是根据20世纪80年代中期的实测数据制定的，所以现在计算时应取以平均身高增加身高修正量。

图4 车内乘客站立模拟图

车内横扶手“抓得到”高度的计算过程如下：

表1 我国六地区成人体重、身高、胸围表（男，18～60岁）

表2 我国六地区成人体重、身高、胸围表（女，18～55岁）

扶手杆属男女通用的产品尺寸设计，舒适抓握即要求扶手应保证被大多数人抓得到且舒服抓握，所以取女性的5百分位（满足大多数人群的需求，而女性身高普遍低于男性，所以取女性的5百分位）。

设X为女性立姿双手功能上举高5百分位，Y为女子的穿鞋修正量，Z为人体身高增长修正量，A为人体上举功能高与人体舒适抓握扶手高度相差量（同样两个在使用扶手杆的人体模型，自然状态姿势比立姿双手功能上举高姿势要更舒服）。

所以，满足乘客抓得到，要求扶手中心距离车内地板高度H≤X+Y+Z+A。

2.2 碰头现象时有发生

不少市民反馈，在公交车内站着、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。对于高个子来说，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，对于经常坐公交车的更可能导致颈椎等的疾病发生，故而保证公交车扶手不碰头是公交车扶手改善的必要步骤。

市面上部分公交客车产品横扶手高度从前轮罩过道到中门过道处高度相同。但是，前轮罩底部因考虑轮胎、悬架等底盘部件的安装，车内前轮罩处会起台阶，考虑座高和乘客起身站立舒适性，地板骨架会设计不高于250放脚台。如果前轮罩上横扶手与轮罩后站立区横扶手高度一致，会导致前轮罩上座椅上的乘客起身时发生碰头。所以，前轮罩上方横扶手的设计应高于轮罩后站立区横扶手，确保乘客不碰头，如图5所示。

图5 前轮罩上横杆高度设计

为避免乘客碰头，不碰头要求扶手高度应高于大多数人身高，所以取男性身高的95百分位（男女共用，应能满足大多数人群的需求，而男性身高普遍高于女性身高，因此取男性身高95百分位）。

设X为取95百分位身高，Y为男性的穿鞋修正量，Z为公交车扶手横杆半径（具体半径视设计要求决定），A为身高增长修正量。

所以，满足乘客不碰头，要求横杆中心距离车内地板高度为H≥X+Y+Z+A。

2.3 解决“抓得到”和“不碰头”之间的矛盾

不碰头和舒服的抓握两者互不相容，不可能同时满足两方面的要求。因此，横杆布置在满足不碰头的基础上，在横杆上每隔200mm左右布置吊环实现；也可以通过适当增加车内立柱来满足更多乘客的抓扶需求。

3 其他扶手设计经验

东北的冬天大概会持续5个月，而这5个月气温都是0℃以下。东北地区公交除了进行针对性的车厢保暖、车内取暖、安装软垫座椅等措施外，扶手需要加装防寒护套。在满足安装空间和乘客抓扶空间的车内立柱、横杆等扶手上安装防寒护套，使得乘客冬季乘坐公交抓扶扶手时不直接接触扶手金属表面，起到防寒作用。

投币机护栏和刷卡机立柱不能遮挡驾驶员观测右侧倒车镜视野和前乘客门乘客上车情况。根据不同车辆的布置情况，建议在新产品开发时通过三维校核或者试制产品时实车比试确定刷卡机立柱超过驾驶区平面的最大值。司机右侧应设置防护扶手，以防止驾驶员受到不必要的干扰。车内防护板应按照不冲孔板进行设计，防止孩童手指伸入护栏板孔中。若客户坚持采用冲孔护栏板，直径应不大于Ф5。车内站立区域扶手立柱设计时，为优化车内通过性，立柱应进行弯弧设计，拐弯应尽量靠上，使得车内站立面积达到最大化。

车内布置售票员座椅的车辆，应设计售票员防护扶手将售票员和乘客进行隔离，避免售票员受到不必要干扰，同时要保证售票员正常进出，可采用活动式护栏杆设计形式。扶手设计要为整车轻量化设计做贡献。车内扶手采用钢管和不锈钢管材质时，尽量采用焊接形式，减少扶手连接件的使用，减轻重量。

4 结语

本文介绍了城市公交客车扶手的部分基本概念和设计原则，通过对人机工程学中人体相关尺寸及当前城市公交扶手现存问题的分析，对扶手的设计改进提供了一些有价值的计算过程和设计经验，希望能抛砖引玉，引起客车业内对公交扶手设计的关注，设计出更加符合人机工程学的扶手，让市民能抓得到，也不碰头，使公交车能真正为市民提供方便、舒适的乘车环境。