基于人機工程學對預防疲勞駕駛的椅背設(shè)計研究

賈子萱

摘 要：從人機工程學原理出發(fā)，通過對疲勞駕駛產(chǎn)生因素進行分析。根據(jù)人、車、車內(nèi)環(huán)境相互依存的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，從駕駛的椅背設(shè)計出發(fā)，通過建立實驗方案，對駕駛椅背的按摩方式、震動頻率、重點按摩部位、舒適度等分析，進行相關(guān)數(shù)據(jù)記錄?？偨Y(jié)相對適宜的駕駛椅背按摩方式，達到緩解疲勞駕駛的作用。

關(guān)鍵詞：人機工程；駕駛椅背；疲勞駕駛；按摩方式

通過駕駛安全報告統(tǒng)計，因交通事故死亡人數(shù)全國每年達10余萬，高居世界第一[1]。因疲勞因素造成交通事故的死亡率高達非疲勞因素的3倍之高，疲勞駕駛事故更為嚴重。疲勞是一種復雜的生理狀態(tài)，一般是指人體的身體與精神狀態(tài)下降而導致人體工作效率和工作能力的衰退。駕駛員長時間保持靜態(tài)坐姿，肌肉和血管受到壓迫，血液循環(huán)減慢，引起疲勞的程度大大增加。

1疲勞駕駛的形成原因

視覺界面、聽覺信息和膚覺感知在駕駛過程中同時工作，并傳輸?shù)街袠猩窠?jīng)，中樞神經(jīng)系統(tǒng)不斷接受信號，分析處理。在整個過程中，引起身體外部肌肉疲勞和內(nèi)部器官疲勞，加重駕駛員生理和心理疲勞。產(chǎn)生的疲勞信息再次傳達至中樞神經(jīng)，視覺、聽覺和膚覺敏感度和敏銳性降低，最終引起疲勞駕駛。

1.1駕駛中產(chǎn)生的疲勞表現(xiàn)

駕駛過程中，駕駛員與車輛的協(xié)調(diào)關(guān)系形成了系統(tǒng)輸出，向外界發(fā)出信號。駕駛員通過對大腦傳遞信息，大腦對自身感知系統(tǒng)進行刺激，產(chǎn)生一系列的駕駛活動。當駕駛過程中產(chǎn)生疲勞，信息傳遞到感知系統(tǒng)變得遲鈍，產(chǎn)生第一次的感知疲勞，感知疲勞反饋給身體，產(chǎn)生第二次的判斷疲勞和一系列的動作疲勞。通過三次行為模式的循環(huán)，疲勞使大腦的刺激、判斷和反應能力逐漸降低，潛移默化地進入疲勞駕駛。

1.2預防疲勞駕駛的重要性

對于駕駛疲勞狀態(tài)的研究，有必要從人機工程學的理論出發(fā)，加以分析研究疲勞駕駛的產(chǎn)生，并且改善和預防疲勞駕駛。人機工程學的方法也將給問題的解答帶來全新的思路和視角，補充傳統(tǒng)的機械制造設(shè)計系統(tǒng)的不足之處。以求達到安全、舒服、高效生產(chǎn)和工作的目的。

2駕駛椅背設(shè)計的人機工程學分析

駕駛椅背的舒適度與駕駛健康息息相關(guān)，運用人機工程學的理論，研究改善駕駛座椅舒適度，降低駕駛疲勞提高健康駕駛。結(jié)合人機工程學原理，對駕駛椅背舒適度和產(chǎn)生疲勞的表現(xiàn)進行總結(jié)，提出現(xiàn)階段駕駛椅背設(shè)計存在的問題，擬定解決方案進行深化研究。

2.1椅背舒適度分析

座椅應當滿足下列的座椅靜態(tài)舒適度基本要求：座椅的形狀和尺寸需求與座椅的功能有關(guān)，座椅的尺寸設(shè)計必須符合人機工程學標準[2]；座椅應該可以隨意進行調(diào)節(jié)，以滿足乘員變換坐姿的需求；座椅的位置要與駕駛空間相協(xié)調(diào)，使駕駛員在駕駛的時候操作方便；坐墊的材料需要選擇柔軟透氣，具有高舒適度；坐墊要有適度的摩擦力和柔軟感，沒有不合理的凹凸。

2.2座椅對駕駛員產(chǎn)生的疲勞表現(xiàn)

背部和頸部是座椅對駕駛員產(chǎn)生的最主要的兩大疲勞表現(xiàn)，背部和頸部達到最佳的舒適狀態(tài)，可以降低疲勞感與座位不舒適的情況，同時減少心理疲勞的發(fā)展。保持靜態(tài)的駕駛?cè)藛T，腰部和脊椎容易受到損傷，長時間會引起精神狀態(tài)下降和工作效率差的狀況。

3預防疲勞駕駛的椅背實驗分析

通過對駕駛疲勞的分析與人機工程的運用。對于預防疲勞駕駛的設(shè)計，將重點放在駕駛座椅靠背的功能改善。通過建立實驗方式，來解決座椅靠背的抗疲勞效果和舒適度問題，在深化功能設(shè)計中增加新的功能，達到對減少疲勞駕駛起到一定的效果。

3.1椅背設(shè)計思路分析

通過對駕駛椅背舒適度分析，在椅背上加入按摩功能，改善駕駛疲勞的問題。在按摩時間、方式、速度、氣壓、震動等方面進行設(shè)計和調(diào)整，以符合駕駛座椅的靠背按摩功能。

駕駛椅的哪種按摩方式最容易達到抗疲勞的效果，是按摩椅重點研究對象。按摩椅背的凹凸弧度與按摩方式，暫定：靠背的尺寸90-115度，人與靠背的角度15-35度。按摩方式的運用，哪些按摩方式對于減輕駕駛疲勞具有作用性，暫定：揉捏、指壓、推拿三種方式相互交替。按摩時做附帶的溫度變化與濕度的控制，暫定：溫度18-23，濕度40-60。

椅背的設(shè)計在按摩過程中對駕駛員的駕駛不產(chǎn)生影響：對于力度與按摩方式的把握，同時能達到緩解疲勞的作用。按摩時間的分配：在駕駛期間不必要一直進行按摩。對于按摩時間，通過實驗證明，在什么時間段進行按摩是最合理的，最能達到對疲勞的改善。

3.2椅背按摩實驗分析

選擇三種受大眾歡迎的按摩椅靠背，嵌套在駕駛室的座椅上，在條件不變的情況下進行試驗，根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，汽車與人體產(chǎn)生的震動要在防止共振的情況下，震動在3-4HZ最佳，嵌入合理的震動頻率，刪除原有的震動頻率，使靜態(tài)的椅背在合理的情況下進行振動。

最終結(jié)合數(shù)據(jù)，進行按摩靠背模型模擬實驗。從按摩功能、按摩分部、按摩的方式，每個按摩的滾動、揉捏、壓力能形式進行舒適度實驗。通過人機的模擬實驗，一步一步達到吻合，對問題得到相應的解決。最后再次實驗，確定是否有問題的存在，以及需要改進的方面，確保達到最終的預期效果。

3.3椅背按摩實驗結(jié)果

揉捏按摩法，震動頻率3.3。按摩方式主要以腰部揉捏為主，對于身體放松起到作用。按摩形式針對腰部，沒有上下移動和變化。對于駕駛按摩具有實用性，可刺激腰部的僵硬現(xiàn)象，震動頻率符合車內(nèi)駕駛要求。

上下變化錘揉，震動頻率3.0。按摩方式主要以腰背部為主，以腰部出發(fā)自下至上捶揉按摩，因為貼合度的原因，舒適度不高，按摩產(chǎn)生的幅度較大。對于駕駛按摩不具有實用性，會影響到駕駛?cè)藛T的注意力，也不能對緩解疲勞起到一定的作用。

起伏指壓揉捏，震動頻率3.4。對整個背部進行起伏指壓，模擬手部的力度，舒適度較高。以氣囊的方式，硬度也較為適中。對于駕駛按摩具有較高的實用性，氣囊的按摩手法，安全有效，不會造成疼痛感，綜合考慮，對于防止駕駛疲勞的按摩具有實效性。

腰背部連續(xù)敲打，震動頻率4.2。敲打?qū)τ谙诘氖孢m度有一定的作用。但在進行中所產(chǎn)生的頻率較高，產(chǎn)生的震動有影響到四肢，四肢也會產(chǎn)生小幅度震動。敲打的方式對于駕駛按摩有一定的可取性，但還需要進行改良，重點在于降低頻率，看是否能改為氣囊敲打法。

背部左右滾動，腰部揉捏，震動頻率4.4。按摩方式兼顧到整個后背。同時將重點放在腰部。滾動類型的按摩方式較為疼痛。按摩自身加入了震動按摩，因此產(chǎn)生的頻率較高，在駕駛按摩中不可以加入震動較為激烈的按摩，疼痛感較強也不可取，揉捏按摩較為舒適。

拍打顫動式按摩，震動頻率4.2。按摩方式對整個背部肌肉的放松起到作用，因為舒適度較高，按摩方式較為青睞，可適當增加在駕駛環(huán)境中。拍打顫動的方式是通過皮囊的方式，相對敲打輕柔一些，對整個背部起到效果，缺點為震動頻率較大。

針灸加熱按摩，震動頻率2.8。按摩方式最為平緩，按摩后的舒適度最高。對于駕駛環(huán)境來說，是一種比較適合的方式，屬于按摩中較為靜態(tài)的一種，穴位的按摩方式也多收到大眾的喜愛。

扣擊指壓按摩，震動頻率3.4。按摩法對身體的刺激較為明顯，叩擊主要產(chǎn)生在腰部兩側(cè)和頸部，指壓則主要在整個背部。因為同樣用滾輪的按摩儀器進行，舒適度較低，滾輪的硬度不適宜駕駛環(huán)境，同時按壓背部時，按摩輪的凸起度對頸部的舒適度產(chǎn)生影響。

3.4椅背按摩方式設(shè)計

根據(jù)實驗結(jié)果歸納總結(jié)，對于預防疲勞駕駛最適宜的椅背按摩方式為氣囊按摩和針灸按摩。

氣囊按摩的方式，相對安全性高。對于駕駛產(chǎn)生的顛簸或緊急剎車等情況，不會造成身體的傷害，同時當遇到緊急情況時，具備一定的保護措施，對于不同年齡段的駕駛?cè)巳和耆苡?。氣囊的按摩方式舒適度高，不帶有任何疼痛感，受90%人群的青睞，對于預防疲勞有高效的幫助。

針灸按摩的方式，初級使用者感覺有輕微的刺痛和不適，通過一定時間的適應后，使用舒適度增強。按摩過程中不產(chǎn)生震動，不影響駕駛狀態(tài)。不僅對駕駛疲勞有預防作用，同時有效緩解腰背部在工作或生活中產(chǎn)生的損傷，具有一定的治療作用。

3.5根據(jù)路況分析設(shè)計按摩方式

常用道路主要有城市道路，市區(qū)道路、環(huán)城高速等。有時還會以山區(qū)道路、鄉(xiāng)村道路、海景公路為主。模擬駕駛，選擇適宜的按摩方式，針對不同的路段。尋找最為搭配的按摩手法，達到預防疲勞駕駛的效果。

相對平穩(wěn)高速的駕駛道路是高速公路和海景公路，路段寬敞，顛簸小。在模擬駕駛和按摩實驗的配合下總結(jié)出：選擇氣囊式按摩。氣囊按摩可以很好的緩解在高度緊張下產(chǎn)生的肌肉酸痛。以氣囊的方式在腰部進行重點按摩，進行整個背部的放松，從下至上，進行氣囊指壓按摩手法，這種方式更為適宜。

山區(qū)道路和鄉(xiāng)村道路相對坡度和曲折變化較多，顛簸相對厲害，駕駛環(huán)境產(chǎn)生震動較強。選擇針灸按摩更適宜，緩解路況的變化對身體產(chǎn)生的損傷，山路和鄉(xiāng)村道路的駕駛時間較長，加熱式針灸穴位按摩，對于背部重要穴位進行按摩，相比氣囊按摩更為安全有效于這兩種路況。

市區(qū)道路，路況變化較少，城市道路相對平坦和安全。市區(qū)道路相對上班族較多，上班族生活壓力大，在工作和駕駛過程中疲勞度都更為高，可以綜合這兩種按摩進行。在發(fā)動汽車的幾分鐘、紅綠燈、堵車等情況進行氣囊按摩，快速緩解身體肌肉的緊張。在開車過程中穴位按摩放松身體，緩解生活和工作帶來的疲勞，預防駕駛過程中產(chǎn)生疲勞。

4結(jié)語

通過設(shè)定實驗流程，分析數(shù)據(jù)，記錄實驗感受。對不同的八種按摩方式進行詳細分析，包括心率，振頻，體驗者舒適度等測量和模擬駕駛過程的記錄，以及不同年齡階段的體驗者數(shù)據(jù)分析和體驗后的問卷調(diào)查。結(jié)合駕駛經(jīng)驗分析篩選相對更為合適的按摩方式嵌套入駕駛椅背中，進行長期使用測評和不同道路適宜度的分析，最終得出結(jié)論。氣囊按摩方式與穴位針灸按摩方式是最佳的駕駛椅背按摩方式，同時適用于常用道路。對預防駕駛疲勞的椅背設(shè)計具有實效性。

參考文獻

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