地鐵扶手產(chǎn)品舒適性設(shè)計研究

趙友朝

摘? 要：本文以地鐵扶手產(chǎn)品為研究對象，從立姿乘客抓握舒適性角度出發(fā)，對扶手布局、關(guān)鍵尺寸、材質(zhì)及表面處理進(jìn)行了設(shè)計研究，并給出了建議方案或取值范圍。

關(guān)鍵詞：扶手;舒適性;整體布局;關(guān)鍵尺寸;表面處理

1.引言

扶手產(chǎn)品是地鐵車輛的重要內(nèi)裝配件，為站立乘客提供有效的平衡支撐作用[1]，與乘客息息相關(guān)，因此扶手產(chǎn)品在設(shè)計過程中，需要充分考慮乘客抓握舒的舒適性。

2.扶手產(chǎn)品的分類

扶手產(chǎn)品，通常可以按照部件類別、高低位置、材質(zhì)應(yīng)用等方面進(jìn)行分類。按部件類別分類，扶手產(chǎn)品主要包括中部扶手、天花板扶手、屏風(fēng)扶手、門邊扶手等，如圖1。按高低位置分類，高位扶手在乘客頭部以上，縱向布置;低位扶手主體部分在乘客肩部以下，豎向布置[2]。按材質(zhì)應(yīng)用分類，扶手產(chǎn)品主要分為不銹鋼扶手、鋁合金扶手、碳鋼扶手。

3.扶手產(chǎn)品的舒適性設(shè)計

扶手產(chǎn)品的舒適性設(shè)計，主要從產(chǎn)品整體布局、關(guān)鍵尺寸、材質(zhì)及表面處理等方面進(jìn)行設(shè)計研究。

3.1扶手整體布局

地鐵扶手產(chǎn)品主要布置在車廂內(nèi)部乘客室區(qū)域，乘客室區(qū)域主要分為門區(qū)和窗區(qū)，如圖2。扶手整體布局方面，高位扶手宜采用3排縱向布置，且門區(qū)僅需保留中間高位扶手[3];高位扶手在車寬方向的間距尺寸，可以根據(jù)不同車型的車體基本寬度尺寸[4-5]進(jìn)行適當(dāng)?shù)膭討B(tài)調(diào)整，僅需要注意減少對坐姿乘客的干擾，A、B型車高位扶手在車寬方向的間距尺寸建議分別為650mm、600mm [3-5]左右;立柱扶手需要優(yōu)先布置在門區(qū)中心位置[3]，目前主流A、B型車門區(qū)的間距分別為4560mm、4880mm[6-7]，同時單個窗區(qū)布置2件立柱扶手[3]，將相鄰門區(qū)的間距均分為3段，即A、B型車立柱扶手間距分別為4560/3=1520mm、4880/3=1626.67mm，部分項目會將此間距尺寸進(jìn)行微調(diào);橫扶手布置在相鄰立柱扶手之間;屏風(fēng)扶手布置在縱向座椅的兩端;門邊扶手布置在車門兩邊。

3.2扶手關(guān)鍵尺寸

扶手關(guān)鍵尺寸方面，主要從扶手外徑尺寸、高位扶手安裝高度尺寸、低位扶手安裝高度尺寸3個方面進(jìn)行考慮。

文獻(xiàn)[8]中給出手輪截面直徑尺寸d的范圍為18-50mm[8]，手輪操作示意圖如圖3，可以引用此數(shù)值范圍為扶手外徑尺寸設(shè)計提供理論依據(jù)，初步確定扶手外徑尺寸為（18+50）/2=34mm。扶手選用不同材質(zhì)時，外徑和壁厚尺寸的選擇同時要參考相應(yīng)原材料的國家標(biāo)準(zhǔn)[9-10]，將接近外徑尺寸φ34mm的部分管材規(guī)格數(shù)據(jù)進(jìn)行整理如表1[9-10]（選擇范圍：外徑φ30-40mm，壁厚2-4mm）。根據(jù)上述分析，在原材料國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)格范圍內(nèi)，建議扶手外徑尺寸接近34mm，可以在保證原材料可長期供應(yīng)的基礎(chǔ)之上，最大程度保證乘客抓握的舒適性。

根據(jù)扶手的功能及布局，高位扶手僅適用于身高較高的立姿乘客，低位扶手適用于全部成年立姿乘客[3]。高位扶手通常會結(jié)合吊環(huán)配套使用[2]，如圖4。高位扶手吊環(huán)抓握高度尺寸，要保證立姿乘客抓握的舒適性;高位扶手安裝高度尺寸，不僅要保證立姿乘客抓握的舒適性，同時要避免立姿乘客移動過程中頭部與橫扶手桿發(fā)生碰撞。

在扶手產(chǎn)品的設(shè)計中，首先要充分考慮人體尺寸，人體尺寸百分位數(shù)通常以PK表示[11];其次要考慮人體尺寸百分位數(shù)的選擇原則，分為Ⅰ型、ⅡA型、ⅡB型和Ⅲ型產(chǎn)品尺寸設(shè)計 [11];最后還要考慮修正量的選擇，包括功能修正量和心理修正量[11]。中國成人人體尺寸可參考國家標(biāo)準(zhǔn)，整理相關(guān)數(shù)據(jù)如圖5 [12]、表2 [12]，文獻(xiàn)[8]中提供了常用的功能修正量，整理相關(guān)數(shù)據(jù)如表3[8]。

為了保證立姿乘客抓握吊環(huán)拉手的舒適性，吊環(huán)拉手抓握高度尺寸建議為1710mm，既能滿足99%成年女性能夠可靠抓握以及絕大多數(shù)乘客舒適的抓握，也能滿足50%成年男性可以無障礙通行[13]。

為了保證立姿乘客可以舒適的抓握高位扶手，高位扶手的高度尺寸則必須小于可隨意取放東西的高度尺寸，如圖6，該尺寸與身高之比為7/6 [8]，同時此處以ⅡA型產(chǎn)品尺寸設(shè)計為基礎(chǔ)，參考表2選取成年女性身高尺寸P50=1570mm作為設(shè)計原始依據(jù)，參考表3選擇功能修正量（25+38）/2=31.5mm，確定高位扶手高度尺寸的上限為1570×7÷6+31.5≈1863mm，能滿足50%成年女性、95%以上成年男性能夠舒適的抓握。為了避免立姿乘客頭部與高位扶手發(fā)生碰撞，高位扶手的高度尺寸則必須大于身高尺寸，此處以ⅡB型產(chǎn)品尺寸設(shè)計為基礎(chǔ)，參考表2選取成年男性身高尺寸P99=1814mm作為設(shè)計原始依據(jù)，參考表3選擇功能修正量25mm，確定高位扶手高度尺寸的下限為1814+25=1839mm，能滿足99%以上成年人無障礙通行。根據(jù)上述分析，在下限尺寸基礎(chǔ)上，再疊加考慮扶手管徑和心理修正量的因素，高位扶手的安裝高度尺寸建議為1860mm。

為了保證立姿乘客可以舒適的抓握低位扶手，低位扶手的抓握高度尺寸要在肩高和肘高之間，此處以Ⅰ型產(chǎn)品尺寸設(shè)計為基礎(chǔ)，參考表2選取成年男性肩高尺寸P90=1435mm、成年女性肘高尺寸P1=873mm作為設(shè)計原始依據(jù)，參考表3選擇功能修正量25mm，確定低位扶手的抓握高度尺寸要覆蓋873+25=898mm至1435+25=1460mm，能滿足90%成年男性、99%成年女性能夠舒適的抓握。

3.3扶手材質(zhì)及表面處理

扶手的材質(zhì)與表面處理息息相關(guān)，根據(jù)目前地鐵扶手產(chǎn)品的實際狀態(tài)，當(dāng)采用不銹鋼材料時，扶手表面處理主要為徑向拉絲，少量采用鏡面拋光、噴涂;當(dāng)采用碳鋼材料時，扶手表面處理全部為噴涂;當(dāng)采用鋁合金材料時，扶手表面處理主要為氧化，少量采用噴涂。扶手產(chǎn)品不同表面處理的效果如圖7。為了綜合地對不同材質(zhì)不同表面處理進(jìn)行客觀評估，通過對扶手成本、工藝性、可維護(hù)性、視覺舒適性等4個維度進(jìn)行優(yōu)缺點對比，整理數(shù)據(jù)如表4。通過對表4信息進(jìn)行對比，優(yōu)先對乘客視覺舒適性進(jìn)行評估，研究表明，光澤度高給人以稍重的感覺，而光澤度低給人以稍輕的感覺[14]，再綜合考慮產(chǎn)品工藝性、可維護(hù)性，扶手材質(zhì)建議選用不銹鋼，表面處理建議選用徑向拉絲。

4.結(jié)論

本文針對地鐵扶手產(chǎn)品，從產(chǎn)品使用過程中乘客舒適性角度出發(fā)進(jìn)行設(shè)計，以扶手產(chǎn)品的整體布局、關(guān)鍵尺寸、材質(zhì)及表面處理為抓手，最終得出以下結(jié)論：

1、高位扶手建議采用3排縱向布置，門區(qū)僅保留中間高位扶手，在車寬方向的間距尺寸A、B型車建議分別為650mm、600mm左右，安裝高度尺寸建議為1860mm;配套吊環(huán)抓握高度尺寸建議為1710mm。

2、立柱扶手優(yōu)先保證布置在門區(qū)中心位置，立柱扶手間距尺寸A、B型車建議分別為1520mm、1626.67mm;低位扶手抓握高度尺寸建議覆蓋898mm至1460mm。

3、扶手外徑尺寸建議接近34mm。

4、扶手材質(zhì)建議選用不銹鋼，表面處理建議選用徑向拉絲。

參考文獻(xiàn)

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