基于未成年人手部號(hào)型的公交車扶手桿設(shè)計(jì)

王琛?陸雪億?訾然

摘 要：現(xiàn)有公交車扶手桿的設(shè)計(jì)忽略了對(duì)未成年人的人體尺寸的關(guān)注，未成年人在使用過程中缺乏安全性和舒適性。本文對(duì)公交車扶手桿進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，通過對(duì)未成年人的手部號(hào)型進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)一款適合未成年人的手部號(hào)型的變截面公交扶手桿。

關(guān)鍵詞：未成年;手部號(hào)型;扶手桿設(shè)計(jì)

我國(guó)城市交通發(fā)展面臨著交通擁堵、環(huán)境污染等問題，大力提倡公共交通是緩解這些問題的重要方法之一。[1]公共交通雖然價(jià)格低廉，但在乘坐舒適度和安全性上存在許多不足，尤其是對(duì)未成年人的關(guān)懷很少。[2]因此，“人”的因素是公共交通不能忽視的一個(gè)重要條件。在公交車扶手桿的設(shè)計(jì)中運(yùn)用人機(jī)學(xué)原理，結(jié)合未成年人手部號(hào)型與生理學(xué)特點(diǎn)等學(xué)科知識(shí)，設(shè)計(jì)一款適合各個(gè)年齡段人群手部號(hào)型的變截面公交扶手桿，為未成年人創(chuàng)造安全、舒適的乘車環(huán)境。

1 未成年人手部號(hào)型

手部號(hào)型中“號(hào)”指手的長(zhǎng)短，以手長(zhǎng)尺寸表示;“型”指手的寬窄，以手寬尺寸表示，體現(xiàn)手部尺寸的大小肥瘦，兩者均以mm為單位。[3]測(cè)量對(duì)象選取500名未成年人，年齡為4～10歲，其中男性480名，女性20名，均為漢族，發(fā)育正常。測(cè)量手長(zhǎng)，也就是橈側(cè)和尺側(cè)的莖突點(diǎn)連線的中點(diǎn)至中指指尖點(diǎn)的距離，手心向上，用直角規(guī)測(cè)量。測(cè)量手寬，用直腳規(guī)測(cè)量拇掌指角的隆起點(diǎn)至手掌尺側(cè)緣的直線距離。測(cè)量身高，即頭頂點(diǎn)至地面的垂直距離，用馬丁測(cè)高儀測(cè)量。[4]

測(cè)得男性未成年人手長(zhǎng)范圍75～160mm，女性未成年人手長(zhǎng)范圍58～145mm;測(cè)得男性未成年人手寬范圍45～65mm，女性未成年人手寬范圍35～60mm;測(cè)得男性未成年人身高范圍600～1670mm，女性未成年人身高范圍550～1510mm。[5]應(yīng)用電子計(jì)算機(jī)將測(cè)得的數(shù)據(jù)采用回歸分析的方法進(jìn)行分析，手長(zhǎng)與身高的測(cè)量數(shù)據(jù)分析結(jié)果為，男性：a=19.501，b=7.373，r=0.575，手長(zhǎng)和身高的線性回歸方程：Y=19.501+7.373X，式中Y為理論身高，X為手長(zhǎng)。女性：a=45.120，b=6.376，r=0.417，手長(zhǎng)與身高的直線回歸方程為：Y=45.120+6.376X。手寬與身高的測(cè)量數(shù)據(jù)分析結(jié)果如下，男性：a=129.12+5.08X，式中Y為理論身高，X為手寬。女性：a=148.42+1.87X。對(duì)4個(gè)直線回歸方程相關(guān)系數(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)，P小于0.01。

2 公交扶手桿改進(jìn)設(shè)計(jì)

2.1 問題分析

公交車扶手桿大多采用花紋鋼管，管徑為32mm或35mm。32mm或35mm的管徑對(duì)于一般成年人來說，是比較合適的著力抓握管徑。但對(duì)于未成年人，尤其是4～10歲的未成年人，他們的手部還處于成長(zhǎng)階段，號(hào)型比較小。相對(duì)于32mm或35mm的管徑，不是最合適的著力直徑，往往出現(xiàn)包絡(luò)不住、抓不穩(wěn)的現(xiàn)象。

2.2 人機(jī)要求

扶手桿的一般人機(jī)要求是：扶手桿的大小、形狀、表面狀況應(yīng)與人手的號(hào)型和生理?xiàng)l件相適應(yīng)。扶手類產(chǎn)品直徑大小的設(shè)計(jì)取決于手的尺寸，直徑大可以增加扭矩;但直徑不能太大，太大會(huì)減少握力，使指骨端直徑增加，導(dǎo)致指端疲勞。直徑小往往不容易著力，太小會(huì)導(dǎo)致抓握困難。

2.3 設(shè)計(jì)方案

手部號(hào)型因素中，對(duì)抓握直徑影響較大的是號(hào)，也就是手的長(zhǎng)度。型相對(duì)于號(hào)來說，對(duì)抓握直徑影響不大，可以忽略。依據(jù)《中國(guó)成年人手部號(hào)型》，全國(guó)成年男子手部長(zhǎng)度平均尺寸是180mm，全國(guó)成年女子手部長(zhǎng)度平均尺寸是170mm。取170mm計(jì)算，管徑取目前公交車普遍的尺寸35mm。按成年人手長(zhǎng)與管徑的合適的著力尺寸標(biāo)準(zhǔn)，假設(shè)管徑和手部長(zhǎng)度間存在的是線性關(guān)系，線性方程為：Y=4.856X。選取5歲男性手長(zhǎng)為120mm，由線性關(guān)系可得，5歲男性合適的著力管徑大小為24.71mm。

公交車扶手桿的改進(jìn)設(shè)計(jì)基于上文的兩個(gè)方程：手長(zhǎng)與身高的方程、手長(zhǎng)與管徑的方程。變截面公交扶手桿設(shè)計(jì)受兩個(gè)因素影響，橫截面直徑與橫截面高度。首先確定橫截面高度，橫截面高度就是未成年人的抓握高度，是身高的60%～70%。確定身高后，由身高和手長(zhǎng)方程計(jì)算手長(zhǎng)，然后由手長(zhǎng)和管徑方程計(jì)算管徑大小，也就是橫截面直徑。

因此，身高與橫截面直徑也可以直接簡(jiǎn)化為線性關(guān)系。線性關(guān)系為：Y=27.858+49.759X（男性），Y=64.457+

44.231X（女性）。參照上述方程，計(jì)算扶手桿尺寸，設(shè)計(jì)適合未成年人的手部號(hào)型的變截面公交扶手桿。其特征為，隨著身高的減小，公交扶手桿的直徑線性減小，以適合未成年人抓握。

3 結(jié)語

基于手部號(hào)型的公交扶手桿設(shè)計(jì)，充分考慮了未成年人的人體尺寸，通過抓握橫截面直徑的變化，實(shí)現(xiàn)與未成年手部的著力貼合，為未成年人創(chuàng)造了安全、舒適的乘車環(huán)境，使人性化的設(shè)計(jì)體現(xiàn)出對(duì)未成年人的尊重和關(guān)心。

參考文獻(xiàn)：

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[3] 第燁，靳文奎.基于老年人懷舊傾向的交互產(chǎn)品設(shè)計(jì)研究[J].戲劇之家，2019（14）：141-143.

[4] 高玲玲，徐偉.縮短有限定制沙發(fā)平均生產(chǎn)周期的方法研究[J].家具，2019，41（2）：13-17.

[5] 姚月姝，祁憶青，王丹.冬季室內(nèi)有害揮發(fā)物釋放特征及防治措施[J].家具，2018，39（2）：11-14+23.

作者簡(jiǎn)介：王琛，男，南京林業(yè)大學(xué)家居與工業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)院實(shí)驗(yàn)師，主要研究方向：工業(yè)設(shè)計(jì)工程。