基于人机工程学的幼儿型汽车儿童安全座椅设计分析

陈一迎

摘 要：随着我国经济的发展以及人们生活水平的提高，汽车的使用越来越普及，儿童也逐渐成为汽车使用中的常见成员。然而随之而来的儿童交通意外伤害的问题也越来越受到社会的关注。造成儿童意外伤害的一个重要原因是由于目前汽车内的安全设备和措施都是依照成年人的身体尺寸来设计的，并不适合儿童的身体规格，因此不能够行之有效的保护儿童乘车时的安全，进而造成儿童在交通事故中的伤亡。

关键词：幼儿型;儿童安全座椅;人机工学

一、引言

由于计划生育的推行，中国的独生子女率高，一旦儿童交通事故发生，对家庭和社会的破坏是难以想象的。保障儿童在交通中的安全尤为重要。自2011年以来，我国相继颁发了一系列与儿童（包括小学生）乘车安全的相关技术法规和法律文件，相关部门和社会组织等也相继开展了一系列儿童乘车安全教育活动，科研机构和汽车企业等开始注重儿童约束系统也就是儿童安全座椅的安全性研究，在汽车设计上下功夫，将汽车的安全性能放在更重要的位置去思考，设法提高汽车的被动安全性，从客观上降低意外交通事故的发生率。

婴幼儿汽车安全座椅对婴幼儿乘车安全的保护成效是有目共睹的。因此婴幼儿汽车安全座椅应该是婴幼儿乘车的基本保护装置，使用汽车儿童安全座椅尤其必要性。由于四岁以上儿童多有自主思考的能力，0-4岁的儿童乘车危险性更为突出，因此本文主要研究的是幼儿型儿童安全座椅。

二、国内外研究现状

2.1国外研究现状

自上世纪70年代开始，欧美等发达国家就开始对保护儿童乘车安全的课题展开研究。到了80年代，日本、美国及欧洲等国都制定了相当严格的法律法规以及行业标准，通过立法来监督和强制要求儿童乘车时使用汽车儿童安全座椅，同时，对产品的生产和使用也有明确的规范。汽车安全座椅在欧美等西方国家的普及率非常之高。

随着技术的不断进步和材料工艺的不断演化，汽车儿童安全座椅的形态设计也由原来的单一结构逐渐变得多元化，并且推出了适合不同年龄段儿童使用的汽车安全座椅，并开始探索除基本结构外的更加注重使用者感受如：座椅舒适性、新材料的应用等，使汽车安全座椅的使用更加的符合CRS标准的人机工学，适应儿童不同时期的不同生理需求。

2.2国内研究现状

2011年5月：《儿童安全座椅等相关产品的国家强制性标准》准备实施。根据相关标准，所有汽车生产企业生产的汽车必须有统一的儿童安全座椅的接口或者其他固定方式，所有汽车儿童安全座椅生产企业的儿童座椅必须满足结构的要求，同时必须满足在规定的实验条件下的碰撞要求。《机动车儿童成员用约束系统》是一个技术性标准，该法规重点提出使用儿童安全座椅。

我国是世界上最重要的汽车儿童安全座椅生产制造基地之一，生产量占到全球总量的60%以上，国内的一些企业生产的儿童安全座椅远销欧美，受到国外消费者的一致好评。然而在国内的销售量却远低于国外，同时由于缺少行业监管和认证，一些小加工厂生产的劣质产品充斥市场，对儿童的乘车安全也造成了潜在的威胁。

目前国内市场上陆续推出的汽车安全座椅，大多是由国外设计或国内厂商代为加工或模仿先进国家生产，有的直接是国外经销，其尺寸和操作大多以国外儿童的人机尺寸为主，没有考虑到中国儿童的使用情况，进而造成国内使用的儿童安全座椅不适用的情况。

三、 汽车儿童安全座椅的分类

汽车儿童安全座椅的功能与汽车安全带类似，都是能有效保护车内儿童发生伤害的频次，降低伤害严重程度。近几年，随着产品的逐渐细分，汽车安全座椅按照年龄和体重的不同分为婴儿型、幼儿型等几个种类，如下表所示：

图表中提到的三点式安全座椅是指婴幼儿座椅的安全带绕过双肩到身体前面，固定身躯，最后扣在两腿之间的扣环;五点式安全座椅和三点式的固定方式相同，但是在臀部两侧多了安全带以固定腰部或者大腿。

四、 幼儿型安全座椅的人机工学分析

幼儿型汽车安全座椅适用于0-4岁，体重为9-18公斤的幼童。产品由安全带、坐垫、头枕、卡扣等部件零件组成。幼儿型安全座椅所配备的安全带除了要保证与婴儿身体部位的粘合度和牢固性，还要注重舒适性。五点式安全带可以全方位固定住儿童身体的各个部位，因此幼儿型安全座椅多采用此种安全带。

4.1 0-4岁幼儿基本特征

儿童的生长发育是一个极其复杂和漫长的过程，对于成人来说，儿童不单单是在身体上尺寸的缩小，如图4.1所示：

从身体发育上看，0-4岁这个年龄段的幼儿身体各个器官发育尚不成熟，大脑技能虽然在快速发展，但是头部的重量占整个身体体重的比例依然很大约合18%，而成年人的头部仅占整个体重的6%，幼儿的头颈部高度时自身身高的四分之一，颈椎较为脆弱，骨盆尚未发育完全，整体重心较高且骨质脆弱。

从活动能力上显示如图4.2，幼儿虽然已经具备了小范围内的活动能力，但身高和肌肉力量仍非常有限，因而精确控制动作的能力也不足。

除了生理上的变化之外，这个阶段幼儿的心理也有了明显发展，个性倾向和自我意识逐渐形成，对世界充满好奇心，有强烈的模仿技能和对具象事物的记忆能力，并且有初步的喜恶感。

4.2婴幼儿人体尺寸数据分析

婴幼儿人体尺寸数据测量是人体测量学中重要的组成部分，这里我们从儿童的头部、四肢、坐姿测量数据入手，婴幼儿的人体基本尺寸是汽车安全座椅尺寸的基本参考依据。通过调查可知，汽车安全座椅影响婴幼儿的基本尺寸主要表现在以下几个方面：

基于以上分析，在嬰幼儿汽车安全座椅设计中，选择汽车安全座椅各项尺寸参考如表4.2、4.3所示。

婴幼儿汽车安全座椅各部件尺寸对应人体数据测量所取的百分位数，头部考虑头靠装置因素，取高百分位;椅宽取高百分位，允许有足够活动空间、变换坐姿;椅深取低百分位，将腿部压力减至最小;椅背高取高百分位，允许使用者有足够的活动空间;扶手高度取中百分位，让婴幼儿的受不有较大的自我调整空间，如表4.4。

五、幼儿型汽车安全座椅设计原则

5.1安全性原则

产品的安全性是产品设计的第一要素，针对婴幼儿产品的设计安全性尤为重要。

1） 结构安全，0-4岁的婴儿具有好动的特性，结合幼儿的生理和心理特点，应采用半包裹式的结构，将使用对象处于半封闭的隔离状态，起到较好的安全防护作用。这样的结构也给婴儿以安全感，在细节处理上应以倒角为主，扶手的圆面处理应符合幼儿手臂骨骼结构，避免儿童的手臂免受意外伤害。

2） 操作系统安全，要充分考虑卡扣的重复使用次数以及发生意外时不会出现卡死的情况。安全带的绑定要紧密贴合使用儿童的身体，并且不勒。

3） 材料安全，由于幼儿皮肤较成人比更为细嫩，因此材料要尽量选择柔软性较好同时又无毒、具有抗菌性的环保面料。

5.2现代美学要求

1） 简洁，幼儿思维比较简单，认知事物较为具象。因此，在对外部事物的感知过程中，整体结构简洁、线条清晰，装饰纹样简单的造型比较容易被认知和记忆。

2） 美观，色彩在儿童成长过程中具有非常重要的意义，能影响其生理、心理的变化。由于认知能力的限制，应选用儿童日常生活中经常接触的图案有助于产生亲切感。

5.3功能性要求

1） 使用方法明确、清晰，使用界面简单，不会出现操作麻烦而产生的困扰。

2） 舒适性，主要表现在材料的选用上，选择亲肤性的材料。并且由于婴幼儿的生理特殊性，材料应当易于清洁、换洗，以保持清爽、干净的使用空间。

六、小结

人机工程学是一门运用人体测量学、生理学、心理学等学科的研究手段和成果，将人体特性、能力和活动限度等方面的数据用于产品及其所处环境的设计中去，是操作者能够安全、舒适且高效的工作、生活，达到人机系统和谐统一。

婴幼儿汽车安全座椅是为保护婴幼儿的人身安全而设计的保护装置，婴幼儿在乘车时的安全性、人机匹配性和舒适性都是应当考虑的重要问题。因此婴幼儿汽车安全座椅的尺寸必须符合我国婴幼儿的人体尺寸，通过人机工程学的分析使得座椅适应婴幼儿在座椅上各种动静态的活动，从而保证婴幼儿乘车安全。

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（作者單位：济南大学泉城学院，山东 烟台 265600）