乘客行為導向的城際列車扶手優(yōu)化設計研究

陳力嘉

摘要：圍繞提升城際列車扶手乘客使用體驗，基于行為心理學理論，從人-機-環(huán)境系統(tǒng)整體匹配的角度入手探究乘客行為導向的城際列車扶手優(yōu)化設計。文章首先分析了行為分析與扶手優(yōu)化設計的關系。在此基礎上，通過觀察分析列車不同運行環(huán)境下立席乘客使用三類典型扶手時的抓握行為和無意識行為。結合班杜拉行為三元交互模型和層次分析法，總結出乘客行為成因和扶手互動行為發(fā)生的影響因素，從使用層面、感官層面提出了城際列車扶手設計優(yōu)化建議并進行了設計實踐。乘客行為影響因素的探究為城際列車扶手設計提供了一定的理論依據和方法參考。

關鍵詞：城際列車扶手設計乘客行為行為三元交互模型層次分析法

中圖分類號：TB472文獻標識碼：A

文章編號：1003-0069（2021）09-0014-04

Abstract： Focusing on improving the passenger experience of intercity train handrails，based on behavioral psychology，from the perspective of the overall matching of human-machine-environment systems，it explores the optimal design of passenger behavior-oriented intercity train handrails. This paper first analyzes the relationship between behavior analysis and optimal design of handrails. On this basis，by observing and analyzing the grasping behavior and unconscious behavior of standing passengers when using three types of typical handrails under different train operating environments. Combining the Bandura behavior ternary interaction model and the analytic hierarchy process，the causes of passenger behavior and the influencing factors of the interaction of the handrails are summarized. From the use level and the sensory level，the design optimization suggestions for the handrails of intercity trains are put forward and the design practice is carried out. The investigation of the factors affecting passenger behavior would provide a certain theoretical basis and method reference for the design of the handrails of intercity trains.

Keywords： Intercity trainHandrail designPassenger behaviorBehavioral ternary interaction modelAnalytic hierarchy process

引言

城際列車是指服務于相鄰城市間或城市群，設計速度在200 km/h 及以下的快速、便捷、高密度的中短途客運專線動車組[1]。近年來，城市群大面積崛起，越來越多的人開始選擇城市間通勤和旅游，城際列車也隨之進入“無座號、有扶手”的公交化時代，成為人們中短途出行的重要交通工具[2-3]。隨著人們生活水平的提高，對動車出行的需求已經從功能型向體驗型轉變[4]。扶手作為列車客室內幫助站姿乘客維持身體平衡、緩解疲勞的主要功能件[5]，其安全性、穩(wěn)定性和舒適性成為提高乘客體驗的關鍵要素。以CRH6A-A型城際動車為例，無司機客室定員240人，立席定員500人[6]，滿載情況下立席乘客人數占總載客人數的67.57%，高于坐席乘客人數?？梢?，在上下班高峰期、周末、節(jié)假日列車擁擠情況下，大部分乘客需要扶握車內扶手保持站立姿勢。作為新型的區(qū)域軌道交通工具，城際列車扶手設計還存在諸多問題，從乘客行為體驗角度入手，探究人-機-環(huán)境系統(tǒng)中對扶手設計有影響的因素，提出扶手優(yōu)化設計建議，為立席乘客帶來更舒適、宜人的乘車體驗。

一、行為導向的扶手優(yōu)化設計概述

（一）行為心理學理論概述

行為是人在周圍環(huán)境的影響下出于心理需求而產生的行動，行為心理學就是研究人心理活動和機體行為關系和規(guī)律的科學[7]。群體動力理論創(chuàng)始人庫爾特·勒溫（Kurt Lewin）的盧因公式B=f（P，E），說明人的行為是個體特征與所處環(huán)境的函數[8]。根據法國社會學者古斯夫·勒龐的群體心理理論，置身群體的個人感受和思想都會相互影響[9]。美國心理學家斯坦福大學阿爾伯特·班杜拉（Albert Bandura）行為三元交互模型（圖1）說明，個人的行為、認知和周圍環(huán)境是相互連接，相互作用的，互為彼此的影響因素[10]。近年來，越來越多設計人員重視起行為心理學理論在產品設計中的應用。這些行為心理學理論都向我們闡釋，用戶行為是用戶在人-機-環(huán)境系統(tǒng)影響下對產品主觀感受的客觀表現形式。分析用戶行為有助于從客觀層面了解用戶對產品本身、產品所處環(huán)境的滿意度，以便提供更人性化、更符合人機關系的產品和引導用戶正確使用產品，提升用戶使用體驗。

（二）行為分析與扶手設計的關系

在列車環(huán)境中，行為是乘客與扶手交互的外在表現，能客觀反映出乘客對扶手的認知、接觸體驗和使用感受[11]。同時，乘客行為貫穿整個乘車過程，受到來自自身心理和外在環(huán)境的雙重影響，具有無意識和不確定性特征[12]。分析乘客行為可以探究扶手系統(tǒng)中物理、生理、心理、環(huán)境等多重影響因素，從而深入挖掘乘客對扶手的潛在需求，全面而合理地指導扶手設計并提升乘客使用體驗。因此，在進行列車扶手造型、布局等設計時，不僅要從扶手本身人機尺寸合理、符合人們審美等角度考慮，還應綜合乘客心理、生理特征、列車環(huán)境特點等多種影響因素進行乘客行為分析，發(fā)現扶手設計中存在的問題和改進方向（圖2）。

（三）優(yōu)化設計流程概述

本次設計研究采用“乘客行為分析-扶手互動行為發(fā)生影響因素研究-優(yōu)化設計”的設計流程，以乘客行為指導分析現有城際列車扶手使用中存在的問題并進行優(yōu)化設計。首先，以成灌線運行的CRH6A-A型城際動車組列車“天府號”為例，實地調研城際列車扶手使用情況和乘客使用行為，定性定量分析得出乘客行為特征、行為成因;接著，結合行為三元交互模型和層次分析法推及人-機-環(huán)境系統(tǒng)中影響扶手互動行為發(fā)生的因素，建立了影響因素層次結構及構造判斷矩陣，通過問卷調研計算得到各因素權重，一致性檢驗和分析計算結果;最后，針對前期調研發(fā)現的列車扶手使用過程中存在的問題，使用扶手互動行為發(fā)生影響因素研究得到的結果作為指導提出扶手設計優(yōu)化建議，并進行設計實踐。

二、城際列車扶手使用行為調研與分析

（一）我國城際列車扶手構成現狀

扶手作為城際列車實現公交化、大運量的重要功能件，對于確保列車加速、減速、轉彎等情況下立席乘客的穩(wěn)定性和安全性有著至關重要的作用，也是緩解站姿乘客旅途疲勞的重要服務設施。我國城際列車扶手主要由三種典型的無輔助扶手，橫桿、立桿和側墻板扶手組成，我國扶手設計詳情見表1。

（二）實地調研

1.調研環(huán)境：文中的城際列車環(huán)境為成灌線運行的CRH6A-A型城際動車組列車“天府號”，該車速度等級為200km/h，采用2M2T，4輛小編組形式，全車共設有2根立桿、6根橫桿和32根側墻板扶手：其中，靠近車頭和車尾的車門立席區(qū)各設有1根立桿;其余車門立席區(qū)各設有1根橫桿;車門共16個，左右兩側各設1根側墻板扶手（以下稱車門扶手），城際列車扶手布局圖見圖3。

2.調研準備：本次調研以城際列車立席乘客為觀察對象，跟蹤記錄乘客從進入車廂到離開車廂過程中的行為動作。首先，劃分車內觀察區(qū)域，部署調研團隊成員分別在4節(jié)車廂對立席乘客進行基礎性觀察，觀察內容涉及站姿乘客站立位置選擇，扶手使用方式，無意識動作以及使用扶手過程中出現的問題;接著，根據初步觀察結果擬定詳細行為觀測計劃，以拍攝方式記錄觀測指標;最后整合記錄乘客與扶手交互頻率以及典型扶手使用行為。

3.調研過程：根據城際列車運行時間表，列車每站停留時間為2分鐘，站點之間運行時間在10分鐘以內。經過初步觀察發(fā)現，發(fā)車前大部分乘客上車后滯留在門前區(qū)，發(fā)車后待列車平穩(wěn)運行少部分乘客會調整站立位置和使用扶手，使用車門扶手和立桿的乘客較多;列車平穩(wěn)運行過程中，大部分乘客維持站立位置和抓握扶手基本不變，隨著時間推移會出現更換抓握姿勢的行為;列車快到站前準備下車的乘客會往車門方向集中，門前區(qū)比較擁擠，乘客站位和扶握方式會受到影響，大部分乘客會握緊門前區(qū)扶手緩沖列車減速時的不平穩(wěn)感。

為調研不同列車運行環(huán)境下的樣本數據，調研團隊共計調研4次，分別觀察和記錄上車階段、乘坐階段、下車階段每節(jié)車廂的乘客站位選擇和典型行為，調查線路和扶手使用情況詳情見表2。第一次和第二次調研選取上午時間段進行，犀浦到都江堰段列車車廂空間比較寬松，氛圍安靜，光線明亮;都江堰到青城山段列車車廂空間相對寬松，氛圍安靜，光線明亮;第三次和第四次調研選取下午時間段進行，正值回城高峰，青城山到都江堰段列車車廂空間相對擁擠，氛圍比較嘈雜，光線比較明亮;都江堰到犀浦段列車車廂空間擁擠，氛圍嘈雜，光線也比較昏暗。

為行為定量分析提供數據支撐，4次調研中調研人員采用快速從第一節(jié)車廂穿越到最后一節(jié)車廂的方式，記錄了上車階段、乘坐階段、下車階段的立席乘客的瞬時行為和觀察區(qū)域站姿乘客人數?？v觀4次調研數據，扶手布置區(qū)域平均人數占總立席人數95%，其中橫桿布置區(qū)域占25%，立桿布置區(qū)域占15%，車門扶手布置區(qū)域占55%;其他區(qū)域站姿乘客人數占5%，主要集中在行李區(qū)、坐席區(qū)過道區(qū)和車廂連接處。使用橫桿、立桿、車門扶手的立席乘客人數見表3。

總結歸納出有特點的立席乘客行為20項，其中與扶手使用有關的乘客行為7項，無意識行為8項，其他區(qū)域乘客行為5項，對照行為與扶手映射關系統(tǒng)計見表4。扶手區(qū)域乘客在使用扶手時除倚靠行為和抓握行為外，還表現出許多無意識動作和行為;其他區(qū)域乘客倚靠行為和抓握行為較多，也有少量乘客出現蹲坐行為，給其他乘客通行帶來了不便。

（三）乘客行為分析

1.乘客行為成因分析：結合城際列車扶手使用情況和立席乘客行為的調研結果，對扶手區(qū)域乘客扶手使用行為和無意識行為進行分析，發(fā)現現有三種典型扶手使用過程中存在的問題，總結出乘客行為形成原因見表5。經過分析發(fā)現，單手抓握、雙手抓握扶手的行為主要反映了乘客維持身體平衡的需求，其余行為對探究扶手系統(tǒng)中人-機-環(huán)境影響因素幫助較大。

調研車輛共有6處車門立席區(qū)布置了橢圓閉環(huán)造型的橫桿，然而從上車，乘坐到下車全過程橫桿平均使用人數不足橫桿總量的一半，甚至出現無人使用的情況，并且使用者都為身高在175cm以上男性，可見橫桿“高位”扶手的特性是制約大部分乘客使用的首要因素。乘客在使用橫桿的過程中，長時間保持抬高手臂的抓握姿勢更容易加劇手臂疲勞，扶手使用姿勢也會影響乘客選擇橫桿。橢圓閉環(huán)造型橫桿兩側扶握點與折疊座椅距離較近，根據美國心理學家鄧肯提出的社交安全距離[13]，乘客間心理距離在1～1.5m之間，所以沒有乘客使用橫桿兩側扶握點。在列車擁擠情況下，沒有找到合適站立位置的乘客會使用自備小板凳坐于橫桿下或者蹲坐橫桿下，體力好或者不疲憊的乘客出于心理距離會不握扶手站立在橫桿區(qū)域空位。

立桿布置區(qū)域有2處，共布置有2根豎直立桿，在車廂空間不是很擁擠的情況下，扶手使用人數基本和立桿總量保持一致，出于心理距離考慮乘客會無意識保持“一人一桿”的使用狀態(tài)。少數乘客會倚靠立桿，但由于立桿采用豎直造型，長久倚靠會造成乘客背部不舒適感，大部分乘車都保持抓握姿勢。由于立桿沒有防滑管套，列車加速、減速時，少部分乘客會出現手滑的現象。車廂比較擁擠時，一部分乘客不想和其他乘客距離太近會選擇不扶握扶手站立在立桿區(qū)域空位。

車門扶手共布置有32根，數量最多，使用人數也最多。在乘坐階段車門扶手使用人數略小于扶手總量，在上、下車階段使用人數會有少量的增多，增幅在1-5人之間，可見車門扶手作為乘客上下車輔助件，使用頻率很高。車門扶手采用曲線造型，倚靠舒適性高，所以大部分乘客選擇倚靠在車門扶手上，但在列車加速、減速時難以維持身體平衡會出現身體晃動等動作。在列車比較擁擠，氛圍嘈雜，光線昏暗的情況下，大部門乘客會選擇站立在相對比較寬松、安靜、明亮的門前區(qū)，車門扶手已被使用的情況下一部分乘客會選擇靠門站立或者不扶握站立。

2.扶手互動行為發(fā)生影響因素分析

（1）建立指標體系：根據班杜拉行為三元交互理論，在乘坐城際列車的過程中，乘客的使用體驗受行為、個體和環(huán)境三者交互作用決定，從分析乘客行為入手，可以探究列車環(huán)境中影響扶手互動行為發(fā)生的各種因素?；谌?機-環(huán)境系統(tǒng)對乘客行為成因進行整理和分析，歸納總結出影響扶手互動行為發(fā)生的三要素：乘客個人因素、扶手設計因素和列車運行環(huán)境因素。充分考慮指標體系系統(tǒng)性和層次性，使用層次分析法（AHP）構建了扶手互動行為發(fā)生影響因素分析AHP模型見圖4。最高層（目標層A）是扶手互動行為發(fā)生影響因素分析;準則層B包括乘客個人因素（B1）、扶手設計因素（B2）、列車運行環(huán)境因素（B3）;指標層C包含14個影響乘客與扶手發(fā)生互動行為的詳細指標。

（2）計算指標權重：邀請50名（25男，25女）有多次乘坐公交化城際列車經驗的志愿者進行問卷調研。每位志愿者按照AHP1～9級標度法，對模型標準層和指標層影響因子兩兩之間影響程度大小進行比較評估。將評估結果通過判斷矩陣進行量化，并通過一致性檢驗來保證人為判斷的邏輯性。根據50份問卷評估結果建立了影響因素一級判斷矩陣見表6。

經過計算得出最大特征值λmax=3.066;特征向量為（0.580，2.171，0.250）;矩陣權向量為（0.193，0.724，0.083）;一致性檢驗：CI=（λmax-n）/n-1=0.033，查隨機一致性指標印=0.52，CR=CI/RI=0.063<0.1，該判斷矩陣通過一致性檢驗，計算所得權重具有合理性。

對于扶手互動行為發(fā)生影響因素分析模型來說，二級判斷矩陣由乘客個人因素、扶手設計因素和列車運行環(huán)境因素分別作為一個層次進行構建。建立乘客個人影因素的二級判斷矩陣見表7。

經過計算得處最大特征值λmax=5.435;特征向量為（1.710，0.275，0.664，1.270，0.117）;矩陣權向量為（0.342，0.055，0.133，0.254，0.023））;一致性檢驗：CI=（λmax-n）/n-1=0.108，查隨機一致性指標RI=1.12，CR=CI/RI=0.097<0.1，該判斷矩陣通過一致性檢驗，計算所得權重具有合理性。

同理得出：扶手設計因素的二級判斷矩陣和列車運行環(huán)境因素的二級判斷矩陣，并通過計算指標層各指標的權重以及對其一致性進行檢驗，計算得到的CR值均小于0.1，通過一致性檢驗，計算所得權重具有合理性（表8）。

通過以上實驗數據分析得出：影響扶手互動行為發(fā)生的主要因素是扶手設計因素（0.724），其次是乘客個人因素（0.193）和列車運行環(huán)境因素（0.083）。其主要子因素分別是：扶手數量（0.585）、扶手高度（0.222）、扶手布局方式（0.143）、乘客身高（0.342）、乘客心理距離（0.254）、乘客疲勞程度（0.133）、列車環(huán)境擁擠程度（0.643）、列車環(huán)境嘈雜程度（0.283），其余子因素為次要方面，影響力較小。因此，本次研究根據扶手互動行為發(fā)生影響因素的重要性排序，考慮“乘客-扶手- 列車環(huán)境”三者之間的交互影響，提出城際列車扶手優(yōu)化設計建議。

三、乘客行為導向的城際列車扶手優(yōu)化設計建議

通過對扶手互動行為發(fā)生影響因素評價結果研究可知，為提高城際列車扶手乘客使用體驗，在進行優(yōu)化設計時，首先需根據用戶身體特征、心理距離、活動范圍等考慮扶手使用層面的人機交互性、布局合理性;其次需關注乘客審美、感知體驗等考慮扶手感官層面的風格統(tǒng)一性、使用環(huán)境舒適性，具體設計圖如圖5所示。

（一）使用層面的扶手優(yōu)化設計建議

1.提升扶手人機交互性：城際列車扶手數量、高度是影響扶手互動行為發(fā)生的關鍵要素。合適的人機尺寸匹配可以確保乘客使用扶手過程中的安全性與穩(wěn)定性，提升扶手人機交互性和使用效率。因此，在優(yōu)化設計時需考慮乘客使用習慣和使用需求，人因適配扶手造型尺寸，適當調節(jié)扶手數量，盡可能滿足多樣化的乘客群體使用。

橫桿以不碰頭，不影響通行角度出發(fā)，主要滿足身高1678mm（第50百分位中國男性）及以上人群“高位”抓握需求[14]，適用人群占比少，建議適當減少布置數量或搭配吊環(huán)使用;根據無輔助抓握件扶手布置研究[15]提出的“抓的到，抓的多”原則，立桿應為所有身高乘客提供“低位”扶握點，可以適當增加布置數量，考慮乘客心理距離建議采用二分式或三分式造型有效增加抓握點，減少人與人之間不合適的站位距離產生的尷尬;車門扶手是輔助乘客上下車的過渡扶握設施，調研中發(fā)現許多乘客出于舒適性需求會倚靠車門扶手，可以考慮采用豎直造型或增加側擋板，減少乘客倚靠行為導致的不安全性、阻礙上下車的現象。另外，建議車門立席區(qū)兩側增設專供乘客倚靠的靠背，緩解立席乘客長時間站立引起的身體疲勞，增加乘客倚靠站立時的穩(wěn)定性和安全性。

2.合理規(guī)劃扶手功能布局：根據乘客站立位置選擇偏好和扶手使用偏好，合理布局扶手位置，可以引導乘客均勻分布立席區(qū)，提高列車乘用效率。針對調研中發(fā)現的門前區(qū)擁擠、車門立席區(qū)扶手不夠用的問題，提出扶手布局優(yōu)化設計建議。

門前區(qū)為乘降的重要區(qū)域，應盡量減少乘客滯留或擁堵，建議不設橫桿，可設車門扶手或單根式立桿;車門立席區(qū)站立空間較大，應多布置適合所有身高乘客使用的立桿，避免乘客沒有合適扶手可使用的情況。調研中發(fā)現橫桿布局和折疊座椅過于靠近導致無人使用的現象，因此，扶手布局時還應考慮實際使用情景中與其他設施之間的物理距離，合理搭配，提高車廂空間利用率。

（二）感官層面的扶手優(yōu)化設計建議

1.加強扶手設計風格統(tǒng)一性：城際列車內飾中除了座椅，扶手是最具外觀表現價值的設施，在滿足可用性的前提下，還需考慮乘客審美需求和列車主題特色優(yōu)化扶手美學設計，加強扶手與客室設計風格統(tǒng)一性，為乘客提供良好的視覺體驗。

扶手設計風格要素主要包含造型、色彩、質感等因素，優(yōu)化過程遵循人性化設計原則，達到與列車整體視覺風格協(xié)調匹配的效果。造型方面，扶手系統(tǒng)中扶桿、吊環(huán)易采用簡潔、圓潤的造型，既符合現代人審美，又降低了乘客磕碰受傷的風險;色彩方面，主要確保扶手防滑材料和吊環(huán)用色與列車主題風格保持一致，建議采用同一色系，并搭配小面積高純度色塊，突出扶手功能區(qū)域。質感方面，針對調研中發(fā)現的乘客手滑的問題，建議將不銹鋼管材扶手表面處理成磨砂感，并搭配帶有膠粒的硅膠防滑管套，增加扶手質感和安全性。為凸顯列車運行線路特色和增加扶手趣味性，建議在扶手色彩元素或吊環(huán)造型中融入列車運行線路地域文化元素，既能良好宣傳周邊城鎮(zhèn)文化，又能吸引更多乘客使用。

2.打造扶手使用環(huán)境舒適性：列車空間作為乘客與扶手互動行為發(fā)生的所屬環(huán)境，其擁擠程度、嘈雜程度、照明也潛移默化影響著乘客的交互感知體驗。打造舒適、便捷的扶手使用環(huán)境，更多的是綜合考慮乘客、扶手、列車環(huán)境之間的交互影響，加強以人為本的列車空間細節(jié)設計。

經過調研發(fā)現，乘車人數較多時，列車客室也隨之出現局部區(qū)域人群扎堆，交談聲音多且大、照明不足等問題，影響了乘客在觸覺、聽覺、視覺層面的心理感受，加劇了乘客感知上的不舒適感，可以通過合理導視、增加照明環(huán)境友好性改善。導視方面，建議在合理布局扶手的前提下，將視覺導視信息巧妙融入客室地面、墻面、過道涂裝中，結合語音提示，引導乘客找到合適的站立位置，疏散滯留在門前區(qū)或車廂過道區(qū)的人流，在一定程度上緩解列車擁擠、嘈雜的情況，為乘客提供更加安靜、舒適的扶手使用區(qū)域。照明方面，根據旅客界面照明設計研究[16]提出的“看得清，看著美，顯文化”策略，可以考慮保持車廂照明明亮且照度均勻情況下添加幾何文化元素燈光形態(tài)，增加列車環(huán)境視覺舒適度、美觀度和文化氛圍。

結語

隨著城際列車已經成為城市間客流出行的主要交通工具，車廂扶手作為列車實現公交化、大運量的重要功能件，是列車客室設計中不可忽視的部分。目前城際列車扶手設計還存在諸多問題有待優(yōu)化，本文對此從乘客行為體驗角度入手，通過對“天府號”城際列車實地觀察和行為分析深入研究了乘客行為成因，結合班杜拉行為三元交互理論和層次分析法探究了扶手互動行為發(fā)生的影響因素，從使用層面、感官層面提出了優(yōu)化設計建議，為城際列車扶手設計提供了一定的理論指導。

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