高铁座椅设计

仇志龙 满蓉 王玺

摘 要：高速铁路客车作为一种便捷高效的出行方式，成为了大众出行的优先选择，其乘坐舒适性也得到人们越来越高的关注。在一段旅程中，客车上座椅设计的好坏极大的影响着人们的乘坐舒适度，进而影响人们在乘坐客车时的心情与休息的质量。本文就高铁座椅设计进行分析。

关键词：高铁座椅；设计；头枕；靠背

引言

二十一世纪，中国人民开始步入高铁时代。随着我国社会的不断发展，人们不单单满足于高铁给我们带来的速度和节省的时间，对于列车座椅的舒适程度也提出了新的要求。

一、高速铁路列车座椅的基本人体尺寸分析

高速铁路列车座椅具有使用人员多，公共性高这些特性，考虑到这些特性，在设计中应当充分考虑到大多数人的人体尺寸，座椅的尺寸选择应当具有最大的通用性。目前我国的高速铁路（CHR）座椅设计参数主要依据表1而来。

椅面高度应以小腿加足高的第五百分位数值进行设计。对于高速铁路列车座椅，要满足乘客休息的需求，腿能向前伸展，以放松肌肉，座高为在380～450之间比较适合我国大部分人的人体尺寸，表1中420/410的座高符合设计要求。座宽的设计标准通常以女性群体尺寸的上限（即女性臀宽第95百分位数值346）为设计依据，以满足大多数人的需要。在空间允许的情况下，以宽为好，上表中座宽为430/435，符合基本的设计要求。座位深度以略小于坐姿时大腿水平长度为宜，国家标准GB/T3326规定椅子座深为340～440mm，高速铁路列车座椅深度应能适应身材较小者，座位的深度应以座椅深度的第5百分位数值进行计算.对比人体数据，二等车座椅深度在此范围内，一等座略超出。扶手的高度以手肘得到支撑并不造成耸肩为好，宜取略低于人体坐姿肘高的数值。现有的座椅设计扶手高度略低，仍属舒适范围。

通过上述分析，现有高速铁路列车座椅的尺寸基本符合人机工程学设计参数要求，但是座椅仅仅满足基本的尺寸要求是不够的，这并不能保证座椅的舒适。通过调研发现，大量乘客在长时间乘坐高速铁路列车时，仍会明显感到腰部和颈部肌肉酸痛等不适。其主要原因在于一些更为细小的参数等不符合中国人的人体生理曲度，在保证脊柱正常曲度和实现头部有效支撑方面未能充分发挥作用。

二、现有高速铁路列车座椅设计的问题分析与措施

乘坐高度列车时，人们通常处于坐姿状态，脊椎是支撑人体的主要结构，其中腰椎、骶骨和椎间盘及软组织支撑人体上半身大部分的负荷，同时还承受弯腰扭动等动作负荷。人体在保持坐姿时脊椎侧面有颈、胸、腰、骶四个生理弯曲，这种生理弯曲使得椎间盘之间具有最佳的压力分布以及最佳的椎骨间肌肉静态负荷水平。当座椅的设计不符合这种自然弯曲时，就会引起腰部各部压力变化，使人感到肌肉酸痛。因此，高速铁路列车的座椅设计中应当充分考虑人体脊椎的生理特点，椅背曲线的设计要符合人体脊椎生理曲线，使得乘客乘坐座椅时腰背部的肌肉得到充分的放松。现有的高速铁路列车座椅在乘坐时主要不舒适的部位集中于腰部和颈部，高速铁路列车座椅采用高靠背，靠背的曲线较为平直，未能贴合人体脊椎的自然弯曲，无法起到支撑的作用。长时间乘坐腰部和颈部感到明显不适。

（1）头枕略高导致颈部压迫、不可调。现有的高速铁路列车座椅设计存在的问题有二：一，現有座椅椅背高度略高，许多身高较矮的乘客乘坐时，座椅的上缘正好顶在枕骨突出处导致头部前倾，颈部受压，颈部肌肉难以放松。二，座椅的靠背倾角可调节，但靠背不能贴合颈部的位置，给予颈部支撑，降低了座椅的舒适性。

（2）头枕设计的人机分析。头枕的设计应当充分考虑人体的尺寸和乘客乘坐高铁时的舒适性，保证乘客得到更好的休息。头枕的高度应在颈椎之上枕骨下部，使人体在后倾的休息坐姿颈部得到支撑和保护，提高舒适性。这部分尺寸应当参考成年人人体坐姿颈椎点高女性第五百分位到男性第九十五百分位即579～701。头枕的宽度应当为成年人人体头最大宽加上人体活动的余量。人体颈椎的活动范围是：颈椎的前屈、后伸（俗称低头、仰头）分别为45°，左、右侧屈各为45°。所以头枕的设计不仅能够给予颈椎支持，而且要保证颈椎活动不受限制。这部分数据要大于中国成年人人体头最大宽男性第九十五百分位即164，多数没有独立头枕都与椅背同宽。头枕的形状多采用贴合颈部曲线的弧面，形状多为长条状，在头枕的两侧做出凸起，使乘客倚靠在一侧睡觉时头部可以有依托。

（3）较好的头枕设计方案分析。德国的ICE列车，有较好的头枕设计。根据人机工程学设计V形头枕，更贴合颈椎曲线，头枕独立可调节，不仅能满足不同身高乘客的需求，还能随着姿势的变化调节，大大的增加了座椅的通用性和舒适性。

（4）腰靠设计中存在的问题分析及解决方案。①现有腰靠曲线设计不符合脊椎生理弯曲，我国现有的高速铁路列车座椅与法国ICE列车，我国现有列车座椅的靠背中下部侧面曲线较为平直，头枕和腰靠均不明显。ICE列车座椅则有比较明显的弧线设计，贴合人体脊柱的自然弧度，保证乘坐姿势近似于正常的腰椎弧线，给腰背部提供依托使得腰部肌肉放松，从而减缓疲劳的发生；②腰靠设计的人机分析。人体的脊椎由立姿改变为坐姿后，脊椎的曲线发生了变化，脊椎的变形主要集中在腰椎处，腰椎由立姿时的前凸变为坐姿时的后凸，腰椎的后凸直接导致腰间盘承受的压力增大。乘客乘车长时间保持坐姿，腰椎承担了上身大部分压力，应当在此位置给予腰靠支撑。没有腰靠将只靠肌肉来维持腰曲弧形，势必引起腰部肌肉疲劳和损伤，当人长时间保持一个坐姿不动而出现肌肉紧张时，稍稍转动身体位置可以促进生物电的活动，使肌肉放松而重新获得休息。考虑到长途旅行乘客经常更换动作来调节身体各部位的压力以及个体之间的人体尺寸差异，腰靠的位置也应当可调节，以适应乘客不同姿势和个体的需要；③腰靠设计的解决方案。贴合脊椎生理弯曲的曲线，是腰靠设计的基本原则，但是在中国南北方和民族间人体的高度、体型间差异较大，要满足不同人乘坐需求的腰靠最优是调节弧度的腰靠。考虑的曲线和高度的可调节，汽车驾驶座椅采用的气囊式腰靠可以完全满足要求，但是高速列车作为一种大众运输，接待乘客量大，必须具有很强的耐用性，气垫式腰靠不具有很强的耐用性，所以新型的座椅设计应当采用简单并且耐用的机构。

三、结束语

我国现有高速铁路列车座椅大多是借鉴国外案例设计完成，一些细节设计还未能完全符合中国人自己的身体特点，文中所提到的靠枕和腰靠设计只是其中较为突出的问题。要全面解决座椅的舒适性，取得中国人客观详实的人体数据样本才是最为基础和关键的，在此基础上，通过科学的设计增加可调节头枕、腰靠，满足人体自然姿势的需求，才能有效提高座椅的舒适性，改善现在乘客乘坐高速铁路列车腰酸颈痛的现状。

参考文献：

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