火车硬座改良设计研究

杨彩玲 黄凌玉

摘要：对火车硬座进行研究改良，使硬座更符合大众化需求。火车硬座将从材质、适用尺寸、结构以及使用方法等方面进行分析并改良。在原先的基础上，增添可翻转坐垫设计、仿电竞椅包裹式防护设计、可上下调动头枕设计，增加舒适感。火车硬座能够获得更好的改进，改良过后的硬座能更好的服务于乘客。

关键词：火车硬座;心理需求;人机工程学;改良设计

中图分类号：TB472

文献标识码：A

文章编码：1672-7053（2019）04-0058-02

Abstract：To study and improve the hard seat of the train， so that the hard seat is more in line with the needs of the mass.The hard seat of the train will be analyzed and improved from the aspects of material， applicable size， structure and usage.On the basis of the original， the design of the reversible cushion， the esports chair-like protection design， and the headrest design can be adjusted up and down to increase the comfort.The hard seat of the train can be better improved， and the improved hard seat can better serve the passengers.

Key Words：Train hard seat;Psychological needs;Ergonomics;Improved design

当前火车硬座是每排采用3+2形式，每排五个座位，以走道分开，一边两座长椅、一边三座长椅，每两排座位采用面对面的排放。座位在材料选取上考虑最多的因素是经济、便利。座位造型设计为简单的“T”字形，不符合人体形态。随着人们生活质量的不断提高，对火车硬座的舒适度要求也不断提高。为了使硬座更适应大众需求，尽可能地减少乘客出行的疲惫感，本文针对火车硬座进行改良研究。

1产品改良设计步骤

1.1发现产品的问题

进行产品改良前要先发现产品本身存在的问题，有目的性地进行实地考察;调查用户的目的、使用环境和使用条件。在调查中也可以做到亲身实践，能够体验产品带来的感受。同时，通过有效途径查找相关资料文献。资料的收集要有目的性、完整性、时效性，深入了解产品的方方面面，将收集的资料有条理的去粗取精，去伪存真地加以整理分类，逐步完善资料的收集;了解产品的发展，以及国外在该项产品中的设计表现、该产品目前所用的材料等等。汇总所调查的材料信息，进行研究讨论，得出产品存在的问题，并将得出的问题进行分类综合，深入探索深层次问题。

1.2分析问题

在改良设计分析的过程中结合所调查收集来的问题，明确分析目的、环境。遵循局部效益服从整体效益结合的原则;外部效益与长久效益相结合;遵循定量分析和定性分析相结合的原则，定量分析是须借用数学工具，通过反映事物的数量特征来得到对事物特性的界定。而定性分析是指无法以数值来表示的指标，须依靠分析者的直觉、经验，分析事物过去和现在的延续状况及最新的信息资料，对事物的性质、特点、发展变化规律做出判断[1]，如形态的美、色彩的感觉、心理的感受等。设计分析的范畴包括：功能需求分析、造型分析、操作方面的分析、技术方面分析、市场方面分析、法规分析。

1.3解决问题

把握好设计问题，提高决策，系统进行优化构想，多关注消费者需求，在不损害道德利益的前提下，将产品优化到适当好处，把现象、市场、消费群体结合在一起，从不同方面下手解决问题。尝试进行创新改良产品，优化产品。结合之前做的问题分析，为解决问题进行畅想多种设计方案后，通过全面独立的评定，筛选出最佳设计方案，进行设计草图绘制和三维草模。

2火车硬座改良

2.1火车硬座现存的问题

1）火车上，硬座的构造不合理，垂直且僵硬的靠背，没有护枕，难以固定脖子以上的部分。

2）座位间距离过近，六个人围着坐时不易伸开腿。座位前简易茶桌不仅照顾不到乘客的使用需求，也影响到乘客出行。

3）面对面的座位排放忽略了人的心理尺度的问题，让人产生个人空间被侵犯的感觉。人们并不仅仅以生理的尺度去衡量空间则。对于乘客而言在众多陌生人的拥挤环境下是容易缺乏安全感的。

2.2火车硬座的空间和设计问题分析

综上所述，硬座的问题主要存在于座位的空间与座椅的设计这两方面。围绕这两方面我们来进行分析。

2.2.1硬座在人机设计不合理

目前硬座座椅的靠背的倾斜角度小，和座椅形成角度几乎为直角，不符合人体脊椎“S”型的特征。对于背部肌肉来说，当人直腰坐是一种肌肉静态施力状态，容易引起肌肉疲劳[3]。靠背的高度高于普通人的上身，人长时间坐在硬座上，脑袋不能往后仰，便会影响头部活动，从而造成颈椎酸痛。据测量硬座靠背高度为75cm，厚度为12cm，三个人的座位长度为140cm，寬45cm，两排座椅之间仅有50cm左右的距离。人的舒适坐姿应该是双腿与座面平行而小腿能够处于自然情况下垂直地面，脚（包括在穿上鞋袜时）能够平放在地面上。当座位宽度为45cm的时候，对于身高不高的人而言，倘若不去靠靠背，那么他可自由调整大腿让小腿处于舒适情况下乘坐，但长时间腰部得不到好的休息;当他要靠靠背时，大腿会往座位后移动，大腿底部压至坐位处前沿，小腿则会被带动，双腿处于悬空状态，这样则会影响腿部血液循环。车厢内两排座椅之间仅有50cm左右的距离，对于成年人来说，活动空间与作业区过于狭小，影响腿部伸展，大多乘客只有相互交叉腿才能坐下。

2.2.2座位材料的不合理性

火车硬座桌椅的骨架是用钢板和木材的复合材料做成的，坐垫和靠背用聚氨酯海绵衬里，再用一些人造皮革作为蒙皮包裹，再加座套。原本硬板的椅面的曲线弧度小。当人坐在硬座上时，臀部的局部体压过于集中，人对座椅施加的压力得不到有效的压力分散，易使臀部产生疼痛;再者，车厢内的空气流通性差，人造皮革透气性不好，坐在上面，易给人不舒适感。

2.2.3座位空间问题分析

无间隔连坐的座位缺少了對人际距离的考虑，忽视了人的心理舒适度。在列车上陌生的环境，人都会有一种保护意识的存在，对与陌生人有直接的肢体接触存在一定的排斥。

2.3火车硬座的改良设计方案

2.3.1靠背的人性化改良

靠背是座椅的重要组成部分，靠背越高，对脊椎的支撑越大，靠背所支持的身体重量也越大。靠背形状设计的原则是要于脊椎的自然弯曲时的状态相适应[4]。座椅靠背角度的大小对坐姿和脊椎、背肌的符合程度有重要影响。改变原先火车硬座接近的90°角的靠背角度（RW）将它调整为115°，将脊椎腰段的支点与脖靠处（KW）调整为165°。脊椎腰段是承受身体重最关键的部位，靠背在将贴近腰段处设计突起，使人后背在上面能与之相吻合，腰垫的主要支撑点高度定为12cm。我国正常的成年人（18岁～60岁）这个阶段的坐姿尺寸、靠背的高度取决于坐高的尺寸，普通列车硬座靠背高为850mm，所以我们在这方面的改良是将它调整为760mm。

2.3.2坐垫的人性化改良

设计将坐垫处改为坐垫可翻转结构。当人坐下时只需要伸手将坐垫掰下，人离开时站立起来，坐垫即可自动翻靠回原处。解决了乘客的出入方便问题。当坐面折叠起来的时候也能够与靠背有机结合成一个整体。

2.3.3座高改良

座面高度一般指座位至地面的高度，加上坐垫的话，那就算坐垫到地面的高度。座高=小腿+足高，我国成年人坐姿尺寸，男性在18岁到60岁这个阶段小腿加足高的高度是在372mm～463mm，女性在18到55岁时的小腿加足高的高度是331mm～417mm[5]，拿这个数据作为参照，把座高的设计的比这个数值略低一点，这样可以避免就坐时大腿紧压在椅面前缘上。在这里我们必须考虑到车厢的空间和座位是固定的，目前火车硬座的坐高大致为460mm，对于大多数人来说乘坐时是伸不开腿的。参考成年人小腿+足高的参考该数值，加上穿着修正量，就把座高设计成500mm。座面倾角是指座面与水平面之间的夹角，将座面倾斜角定为10°，这样可以使人在座位上时能够更舒适些。

2.3.4座深改良

座深是指座面前缘与靠背之间的距离。合理的座深可以使人的臀部和大腿得到很好的支持。考虑人的腰背在放松的情况下能自然地倚靠在靠背上，座面前缘也能尽量不会碰到小腿，我们座深的设计要点是：座面要有必要的支撑面积，臀部边缘及大腿在椅面上的“弹性支承”能够辅助上身的稳定，减少背肌的负担;其次是在膝部内测不受压的情况下，腰背部容易获得腰靠的支撑。一般根据中国人的人体测量情况，将座深调整为460mm。

2.3.5座椅的材质的选取

考虑到坐垫及靠垫的材料也是影响旅客舒适性的重要因素，同时考虑到安全性能的因素，选定聚碳酸酯（PC）和丙烯腈丁二烯苯乙烯（ABS）为火车硬座的坐垫与靠背的制作材料。这种材料具有舒适的触感。另外这种材料被燃烧后所生产的燃烧气体仅具有很低的腐蚀性、烟气密度和毒性，这大大地降低了火灾中发生窒息的风险。此外，所有的板材在宽温度范围内均具有优异的冲击和缺口冲击强度，因此舒适感保证了。在当意外发生时，由这些高强度材料制造的部件也可为人体提供最大的保护。

2.3.6仿电竞椅的坐椅两旁包裹式防护设计

考虑到乘客在火车上睡着时身体会无意识地东倒西歪，本设计添加了仿电竞椅设计的两旁包裹式防护设计。可能会触碰到他人的情况。这个设计可以防止该问题的发生。同时，这种包裹式防护给乘客提供利了一个合适的心理空间，能适当给乘客带来安全感。人在空间中定位与安全的“依托感”有明显的关系。人总是倾向于选择建筑物、窗户、柱子等物体作为依托物体，这会给人带来安全感[6]。

2.3.7添加的可上下移动调整的头枕设计

火车硬座目前的靠背是属于高靠背座椅，高靠背座椅在使用的时候应该提供头枕，而当前硬座的高靠背座椅则没有，如若硬座靠背有头枕，头枕对头部的支撑位置应该在颈椎之上和后脑勺的下部，但是这个位置的高度因人而异，人的身材高矮不同且差异性大。我们在改变了靠背的高度后，添加头枕也是必不可少的。固定的头枕通用性小，可调整的头枕设计可以根据个人头部所在的位置进行调整。整个设计是由三部分组成，靠背套、调整高度的四合扣的设计、头枕。

3设计总结

随着人们生活需求的不断提高，对硬座的要求也越来越高。如何运用产品设计方法对火车硬座座椅进行再设计，为人们的出行提供安全、舒适的产品使用体验，是设计师应该解决的问题。

参考文献

[1]赵登虎.定量分析的特点及其重要性[J].数学学习与研究，2016（17）：131.

[2]张帆.人体工程设计理念与应用[M].北京：中国水利水电出版社，2010：56.

[3]李峰，吴丹.人机工程学[M].北京：高等教育出版社，2009：195.

[4]李峰，吴丹.人机工程学[M].北京：高等教育出版社，2009：203.

[5]刘刚田.人机工程学[M].北京：北京大学出版社，2012：72.

[6]张帆.人体工程设计理念与应用[M].北京：中国水利水电出版社，2010：58.