基于人機(jī)工程學(xué)的沈陽(yáng)地鐵座椅的設(shè)計(jì)研究

摘要：

通過(guò)分析我國(guó)成年人人體尺寸數(shù)據(jù)和用戶心理，結(jié)合大量調(diào)研和實(shí)地測(cè)量確定影響地鐵座椅設(shè)計(jì)的相關(guān)尺寸因素和心理因素，使座椅尺寸設(shè)計(jì)在滿足用戶基本需求的基礎(chǔ)上，完善產(chǎn)品對(duì)使用者心理的影響，最終得出產(chǎn)品最適宜功能尺寸，并為地鐵座椅設(shè)計(jì)提供重要的參考數(shù)據(jù)。

關(guān)鍵詞：

人機(jī)工程學(xué) 人體尺寸百分位數(shù) 生理因素 心理因素 最適宜尺寸

中國(guó)分類號(hào)：TB472

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1003-0069（ 2015） 02-0105-02

對(duì)于任何產(chǎn)品設(shè)計(jì)而言都應(yīng)該以人機(jī)工程學(xué)為基礎(chǔ)進(jìn)行設(shè)計(jì)，因?yàn)闊o(wú)論是產(chǎn)品的功能還是造型都是為人們所使用和欣賞的。用戶在使用產(chǎn)品時(shí)出于生理需求和心理需求的滿足，要求產(chǎn)品始終要以人為中心來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，這樣在設(shè)計(jì)時(shí)就必須考慮到人的使用習(xí)慣、心理感受、人體尺寸等相關(guān)因素，以保證產(chǎn)品的功能性、安全性、舒適性等得到最佳化的體現(xiàn)，使用戶的物質(zhì)與精神領(lǐng)域的各方面需求得到滿足，脫離對(duì)人的考慮，以產(chǎn)品為中心進(jìn)行設(shè)計(jì)也就不可能被人們接受。也就是說(shuō)人與產(chǎn)品和諧關(guān)系中，人是主體，物是客體，產(chǎn)品始終是服務(wù)于人的，人是產(chǎn)品的主宰，引導(dǎo)著產(chǎn)品設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)。所以，為了創(chuàng)造并維持這種和諧的關(guān)系，必須采用人機(jī)工程學(xué)這—方法論來(lái)指導(dǎo)設(shè)計(jì)，讓產(chǎn)品更加適宜的被人們使用，創(chuàng)造出一個(gè)能提高人們學(xué)習(xí)、工作及生活的環(huán)境。

本文以沈陽(yáng)地鐵座椅為例，討論研究人機(jī)工程學(xué)在其中的應(yīng)用，并結(jié)合研究成果對(duì)座椅尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)，改善現(xiàn)有產(chǎn)品存在的問(wèn)題，并得出設(shè)計(jì)結(jié)論。

1 研究目的與意義

1.1 研究目的

本文通過(guò)分析和探討人機(jī)工程學(xué)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中應(yīng)用，結(jié)合沈陽(yáng)地鐵座椅設(shè)計(jì)的相關(guān)內(nèi)容，研究人體尺寸和心理因素對(duì)座椅設(shè)計(jì)的影響，在理論背景和現(xiàn)實(shí)情況的基礎(chǔ)上確定滿足人生理、心理需求的座椅尺寸設(shè)計(jì)所選用的人體百分位數(shù)和包括私人空間在內(nèi)的心理因素所確定的心理修正量，最終得出最為適宜的座椅尺寸設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，從而提高產(chǎn)品的舒適性、安全性。

1.2 研究意義

通過(guò)對(duì)人體百分位數(shù)、人體尺寸、用戶心理等因素的綜合分析與論證，設(shè)計(jì)出合理的地鐵座椅尺寸，體現(xiàn)出以人為本和人性化的設(shè)計(jì)原則與理念，突出了人在設(shè)計(jì)中的主體地位，使產(chǎn)品更加關(guān)懷用戶;為沈陽(yáng)地鐵座椅設(shè)計(jì)提供重要的數(shù)據(jù)參考價(jià)值，并為延展到其它各個(gè)城市的地鐵座椅設(shè)計(jì)做出了理論和實(shí)踐的基礎(chǔ)。

2 問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)與提出

通過(guò)對(duì)全國(guó)地區(qū)內(nèi)地鐵座椅的大量網(wǎng)絡(luò)和實(shí)地調(diào)查，我國(guó)大部分城市和地區(qū)的地鐵座椅均采用聯(lián)排座椅設(shè)計(jì)方式，用這種形式設(shè)計(jì)座椅可節(jié)省列車空間，適用于我國(guó)地鐵人流量較多的現(xiàn)實(shí)條件（圖2-1）。

然而其帶來(lái)的負(fù)面影響是人們?cè)谑褂寐?lián)排座椅時(shí)，不得不人擠入、人挨人地坐，這樣就降低了大眾使用的舒適性。其中有兩大主要問(wèn)題普遍存在于現(xiàn)有地鐵座椅設(shè)計(jì)上：其一，經(jīng)過(guò)查閱相關(guān)報(bào)道和實(shí)地調(diào)查發(fā)現(xiàn)我國(guó)地鐵座椅大多采用聯(lián)排設(shè)計(jì)形式并設(shè)有6個(gè)座位，但是由于每個(gè)人的人體尺寸各有不同，再加上季節(jié)變化引起的著裝厚度的變化往往使得6座的排椅只能容得下5人使用，造成了空間的浪費(fèi)導(dǎo)致那些有需要的人群無(wú)法正常使用設(shè)施。其二，我國(guó)地鐵在早晚高峰時(shí)期的使用情況反應(yīng)了在這兩個(gè)時(shí)段內(nèi)有大量人群乘坐地鐵，以沈陽(yáng)地鐵一、二號(hào)線為例，全年日均人流量總數(shù)約為38.2萬(wàn)余人次，節(jié)假日等高峰時(shí)期可高達(dá)65萬(wàn)余人次?？上攵丝偷膫€(gè)人空間被嚴(yán)重侵犯，從而由私人空間效應(yīng)引起了人們的不自在感。

因此可以看出我國(guó)現(xiàn)有地鐵座椅具有設(shè)計(jì)上不合理的問(wèn)題，所以為了改善現(xiàn)存情況、提高座椅舒適度，在設(shè)計(jì)地鐵聯(lián)排座椅時(shí)必須綜合考慮人體尺寸、用戶心理、功能補(bǔ)償量及心理補(bǔ)償量等相關(guān)因素，以解決上述問(wèn)題。

3 人體尺寸和用戶心理的分析

3.1 人體尺寸分析

分析人體尺寸需要結(jié)合《中國(guó)成年人人體尺寸》GB/T10000-1988來(lái)進(jìn)行。該標(biāo)準(zhǔn)是通過(guò)對(duì)我國(guó)成年人人體尺寸的測(cè)量得出的一系列尺寸數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)對(duì)于工業(yè)設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)等領(lǐng)域有重要的參考作用。但是由于這些數(shù)據(jù)是在20世紀(jì)80年代中后期測(cè)量統(tǒng)計(jì)得出的，而人體尺寸會(huì)隨著時(shí)代差異而有所變化，具體體現(xiàn)在國(guó)家、地區(qū)的經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展所引起的物質(zhì)生活水平提高、膳食營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)的改善使人體尺寸有明顯的改變。

一般運(yùn)用人體尺寸百分位數(shù)和人體尺寸均值、標(biāo)準(zhǔn)差這兩種方法來(lái)描述GB/T10000-1988對(duì)人體尺寸分布情況。其中人體百分位數(shù)是對(duì)每一項(xiàng)人體尺寸采用百分位數(shù)的形式進(jìn)行表示，包括7組百分位數(shù)的數(shù)據(jù)，常用符號(hào)Pl、P5、Pl0、P50、P90、P95、P99表示。如我國(guó)成年男性身高Pl0為1604mm，那就表示成年男性中有10%的身高≤1604mm，有90%的人身高gt;1604mm。

在設(shè)計(jì)地鐵座椅時(shí)，現(xiàn)有的聯(lián)排座椅的座寬與座深通常是根據(jù)人體尺寸的坐姿臀寬與坐深設(shè)計(jì)的，然而通過(guò)對(duì)用戶實(shí)際使用的調(diào)查聯(lián)排座椅的寬度不能以坐姿臀寬尺寸來(lái)決定，因?yàn)閷?duì)聯(lián)排座椅寬度尺寸影響最大的是人體最大肩寬，只有采用這組數(shù)據(jù)才能保證產(chǎn)品的舒適度、才能解決座椅空間窄小的問(wèn)題，所以在進(jìn)行聯(lián)排座椅寬度設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選用最大肩寬數(shù)值。

3.2 用戶心理分析

產(chǎn)品是被用戶所使用的，所以要同時(shí)滿足用戶的生理和心理需求。在乘坐地鐵時(shí)由于人多擁擠，乘客的私人空間被嚴(yán)重侵犯，導(dǎo)致人們感覺(jué)不自在、壓抑，嚴(yán)重影響了用戶的情緒。就地鐵座椅而言，人們?cè)谑褂寐?lián)排座椅時(shí)往往會(huì)產(chǎn)生這種私人空間效應(yīng)，尤其是在男女混坐時(shí)由于相互擁擠常常會(huì)發(fā)生誤會(huì)，或讓不法分子有可乘之機(jī)。因此要避免類似情況的發(fā)生，必須在對(duì)人體尺寸研究的同時(shí)，分析用戶心理因素，以確保用戶安心舒適地使用座椅，減少可能出現(xiàn)的麻煩。乘坐地鐵時(shí)影響人心理的主要因素就是個(gè)人空間被侵犯所引起的不適感，要解決這個(gè)問(wèn)題就應(yīng)該對(duì)人心理所決定的產(chǎn)品尺寸進(jìn)行補(bǔ)償。

所以在設(shè)計(jì)產(chǎn)品尺寸時(shí)要考慮尺寸修正量。尺寸修正量包括功能修正量和心理修正量。功能修正量是為了保證產(chǎn)品更符合人體尺寸，它包括穿著修正量、姿勢(shì)修正量及操作修正量三個(gè)方面。心理修正量是為了降低或消除產(chǎn)品對(duì)使用者產(chǎn)生的心理負(fù)擔(dān)，使用戶心理得到關(guān)懷與呵護(hù)。所以尺寸修正量=功能修正量+心理修正量，只有充分考慮到這些因素才能設(shè)計(jì)出更加適用于人的座椅產(chǎn)品。

3.3 修正量的確定

首先確定功能修正量中的衣著修正量。沈陽(yáng)天氣的變化是影響衣著修正量的主要因素，沈陽(yáng)四季氣溫最高時(shí)可達(dá)33℃、最低可至-28℃…，這就決定了市民穿衣從幾毫米的短袖變化到幾厘米的羽絨服;而沈陽(yáng)屬于中國(guó)東北地區(qū)，人體尺寸會(huì)有所偏大所以應(yīng)在平均值上略微增加一些來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償。根據(jù)測(cè)量夏季短袖T恤厚約為1.5mm、冬季一件保暖內(nèi)衣加上一件羽絨服的厚度約為20mm，若要滿足座椅四季均可使用即要選擇最大量20mm：對(duì)東北地區(qū)地域差異的補(bǔ)償值約為lOmm，所以得出衣著尺寸修正量如表3—1：

接著要確定心理修正量。根據(jù)研究表明個(gè)人空間的距離可分為四種：親密距離（親近者間距0—0.45m）;個(gè)人距離（熟人、朋友間距0.45—1.20m）;社交距離（相識(shí)、商務(wù)等相距1.20—3.Om）;公共距離（陌生人等相距3m），但是由于地鐵空間有限聯(lián)排座椅尺寸的心理修正量不能太大，只能在滿足乘客基本需求的基礎(chǔ)上略微增加座椅的尺寸，使用戶間存在適當(dāng)?shù)男睦砭嚯x。通過(guò)對(duì)用戶的調(diào)研確定心理修正量如表3-2所示：

各類尺寸修正量有正負(fù)值之分，總的尺寸修正量與功能修正量和心理修正量的關(guān)系式：尺寸修正量=功能修正量+心理修正量。

4沈陽(yáng)地鐵座椅尺寸設(shè)計(jì)研究與方案設(shè)計(jì)

4.1 沈陽(yáng)地鐵座椅寬度、深度設(shè)計(jì)研究

（1）結(jié)合上文所述，地鐵聯(lián)排座椅的寬度應(yīng)根據(jù)人體尺寸的最大肩寬進(jìn)行設(shè)計(jì)，聯(lián)排座椅尺寸設(shè)計(jì)屬于IIA型產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)（又稱“大尺寸設(shè)計(jì)”），即在設(shè)計(jì)時(shí)需要一個(gè)人體尺寸百分位數(shù)作為產(chǎn)品尺寸上限值的依據(jù)者。所以座椅寬度按照男性最大肩寬P90男進(jìn)行設(shè)計(jì)，選擇P90男是因?yàn)榈罔F車廂空間有限所以根據(jù)產(chǎn)品滿足度原則滿足絕大多數(shù)人的使用需求即可。產(chǎn)品最佳功能尺寸=人體尺寸相應(yīng)百分位數(shù)+功能修正量+心理修正量。經(jīng)GB/T10000-1988查得，最大肩寬P90男=460mm;再由表3—1取最大肩寬功能修正量為30mm;由表3-2取最大肩寬心理修正量為50mm。所以將以上數(shù)據(jù)相加而得地鐵座椅寬度最適宜尺寸=460+30+50=540mm。

（2）設(shè)計(jì)座椅深度時(shí)應(yīng)采用人體尺寸坐深數(shù)值進(jìn)行設(shè)計(jì)，所選用的人體百分位數(shù)是P99女，經(jīng)查表所知坐深P99女=485mm，與其接近的P90男=486mm.所以選擇P99女這組數(shù)據(jù)既能滿足99%的女性使用又能滿足90%的男性使用。因此，座椅深度最適宜尺寸=485+25+ （-20） =490mm。

4.2 設(shè)計(jì)方案

圖4-1為座椅尺寸設(shè)計(jì)圖：

其中座椅左右的兩個(gè)25mm是心理補(bǔ)償量的尺寸。

圖4-2為根據(jù)設(shè)計(jì)尺寸所完成的地鐵座椅效果圖：

圖①所示是座椅前端弧形設(shè)計(jì)，②是座椅后端平面部分，這樣設(shè)計(jì)是為了修正不同身材的人在乘坐時(shí)由于屈膝所引起的腳與地面的距離差別，身材高大的人乘坐時(shí)雙腳會(huì)完全踩在地面上：而身材矮小的人乘坐時(shí)由于座椅前端的弧形設(shè)計(jì)會(huì)讓腳盡可能地與地面接近甚至是貼合地面，降低人的懸空感。

5 結(jié)束語(yǔ)

在設(shè)計(jì)地鐵聯(lián)排式座椅寬度時(shí)應(yīng)根據(jù)人體尺寸的最大肩寬來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)，選擇人體尺寸百分位數(shù)所對(duì)應(yīng)的數(shù)值。由于本次對(duì)沈陽(yáng)地鐵座椅尺寸的研究與設(shè)計(jì)是按照GB/T10000-1988來(lái)進(jìn)行的，但此組數(shù)據(jù)測(cè)量的年代距今比較久遠(yuǎn)，而我國(guó)人體尺寸根據(jù)時(shí)代的變化會(huì)有所差異，生活水平和飲食結(jié)構(gòu)的改善使得人的身材有了極大的變化。所以為了更好滿足當(dāng)代人的需求，必須重新進(jìn)行人體尺寸的測(cè)量、更新現(xiàn)有數(shù)據(jù)，使得所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品尺寸更加符合當(dāng)代人的生理尺寸，提高產(chǎn)品的實(shí)用性和功能性。