人因工程课程设计--基于人因工程学的公交车扶手分析、改善、评价.doc
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重庆理工大学
《人因工程学》课程设计报告
题目：
基于人因工程学的公交车扶手分析、改善、评价
专业：
工业工程班级111040802
小组成员：
指导老师：
时间：
2014.6.16—62014.6.20
课程设计任务书
班级111040802姓名
一、课程设计的题目
基于人因工程学的公交车扶手分析、改善、评价
二、课程设计主要解决的问题
（1）公交车扶手高度的问题分析以及改善
（2）公交车扶手紧缺的问题分析以及改善
（3）公交车扶手抓握不舒适的问题分析以及改善
三、课程设计相关附件（如：
表格、图纸、软件等）
（1）公交车扶手的问题分析以及改善
（2）关于公交车扶手的问题的调查问卷
（3）应用软件：
autoCAD2007、WPS、VISIO
四、课程设计主要参考资料
（1）郭伏，钱省三《人因工程学》
（2）刘焱，基于人机工程学的城市公交车设计方法研究
（3）《2010年国民体质监测公报》数据统计
五、任务发出日期：
2014.6.16完成日期：
2014.6.20
指导教师签字：
指导教师对课程设计的评语
指导教师签字：
年月日
目录
1.引言..........................................................3
2.研究背景......................................................3
3.公交车扶手的问题..............................................4
3.1问题一：
扶手高高在上，乘客无可奈何........................4
3.2问题二：
无地儿可扶，扶手紧缺..............................5
3.3问题三：
扶手设计不合理，抓握不舒适........................6
4.分析与改善....................................................7
4.1针对扶手高度问题..........................................9
4.1.1扶手高度数据分析.....................................9
4.1.2改善方案.............................................11
4.2针对无地儿可扶，扶手紧缺问题.............................12
4.3针对扶手设计不合理，抓握不舒适问题.......................13
5.改进方案的综合评价分析.......................................16
6.设计体会.....................................................16
参考文献.....................................................17
公交车扶手改善的设计
摘要：
随着人民生活水平的不断提高，经济的飞速发展，城市建设也在发生着翻天覆地的变化，我国大部分城市市区人口密集，城市以公共交通为主体。
人们对公交车的性能、技术水平、乘座舒适性、车内装置、环保等都提出了较高的要求。
就目前而言，公交车的设计还没有让人们感到满意，特别是在车内扶手这一方面。
公交车乘客经常要保持站姿，站立的乘客要抓住扶手或者横杆。
目前，我国常有关于公交车扶手横杆高度不当给乘客带来不便的报道。
本文主要以公交车扶手作为主要研究对象，综合运用了人因工程学的理论和方法，分析了目前的公交车扶手，指出了其不足之处，并提出了各种新改善方案。
关键词：
城市公交车、扶手、人因工程学、改善、人性化
1、引言
随着城市化进展，越来越多的市民坐公交车出行，而公交车内环境缺少人机设计，由此带来了很多问题，扶手设计是比较明显的一方面。
公交车扶手的设计需要考虑两方面问题：
1．高个子不碰头，矮个子够得着；2．舒适抓握。
很多市民都有体会，交通高峰时公交车几乎车车爆满，坐公交车简直就是苦行修炼，其中体会最深的是抓不到扶手，没有扶手可抓，所以有必要探讨下公交车扶手如何设计才能更好的为市民服务。
本文通过分析人因工程学中人体相关尺寸及乘客使用扶手的习惯，本次课程设计采用问卷调查方式，了解到目前公交车扶手存在的问题，提出了公交车扶手的人因工程学分析和改善。
2、研究背景
目前,我国西南地区常有关于公交车扶手横杆偏高给乘员带来不便和安全隐患的报道。
出现乘员无法够到扶手或拉扶手时人体处于极度拉伸的现象,尤其是女性乘员。
由表1中的数据可以得出我国20世纪80年代中期成人男子（18—60岁）,女子（18—55岁）的身高均值分别大致为1671.5mm,1565.2mm,西南地区身高均值分别低于全国标准为24.5mm,19.2mm.若再考虑西南地区同我国其他地区的经济发展较慢的差异,现今,这一身高差距将大于上述的24.5mm,19.2mm.我国现行的公交车扶手高度设计多以全国均值为标准,这种设计显然不适宜西南地区乘员对乘坐舒适性与安全性的要求。
寻求适用于西南地区的公交车扶手设计具有其可行性和实用性。
扶手是公交车内饰主要部件，不仅因为其数量多占用车内空问大，更是因为大多数站立的乘客需要抓住扶手，以保持稳定的站姿。
而根据人因工程学分析，扶手设计主要考虑人体立姿垂直手握高度，立姿侧向手握距离和手臂平伸手握距离，以及车辆运行的平均时速等等一系列问题，由于涉及到伸手够东西的问题，如果采用高百分位的数据就不能适应小个子人，所以设计出发点应该基于适应小个子人，这样也同样能适应大个子人。
3、公交车扶手的问题
本小组成员通过对城市公交车扶手进行了调研，对乘客针对城市公交车扶手问题进行了问卷调查，以及大量数据的收集发现城市公交车扶手主要存在以下几方面的不足：
3.1问题一：
扶手高高在上，乘客无可奈何
“扶手有点高，矮个子的人要抓住的话，有点难。
”近日，不少乘客反映，乘坐公交车的时候，发现车内横杆扶手有点高，人多无座时又找不到其他好扶的地方。
这些车上的扶手高度都在1.7米左右。
站着的乘客，高一点的抓着车顶的扶手，但大多数尤其是女性乘客，都只能抓住车内的竖杆，或是座位靠椅。
另一类：
吊环类扶手，也存在着同样的高度问题，其上端是不固定，车辆剧烈摇晃时人们会跟着摆动，并且吊环顶部的固定并不是很紧，这就存在了对乘客安全的隐患。
图
（1）横杆、吊环扶手过高
3.2问题二：
无地儿可扶，扶手紧缺
大部分乘客表示，每次坐公交车的时候，基本不会抓横杆扶手，虽然能够抓到，但是还是有点费力。
这也是我们平时经常遇到的问题，特别是在上下班高峰期，乘车的人太多，根本就没地方可扶，当遇到司机急刹车时，很容易摔跤。
图
（2）扶手紧缺
3.3问题三：
扶手设计不合理，抓握不舒适
公交车扶手的一些设计不合理，乘客表示抓握不舒适，手臂很容易疲劳，不抓吧,站不稳；抓吧,简直就是活受罪（图（3）所示）。
想一想，冬天冰冷的立式扶杆，令人难以抓握。
以后再定制公交车辆的时候,就应本着人性化的原则,考虑周全一些,多注重些细节上的改进,让乘客更舒适一些（图（4）所示）。
图（3）扶手设计不合理图（4）冰凉的扶杆
4、分析与改善
4.1针对扶手高度问题
4.1.1扶手高度数据分析
1、高个子、不碰头
不碰头即要求扶手高度应高于大多数人身高，所以取男性身高的99百分位为1814mm（男女共用，应能满足大多数人群的需求，而男性身高普遍高于女性身高，因此取男性身高99百分位）。
表1人体身高数据
身高/mm
累计百分位数/%
1
5
10
50
90
95
99
男（18~60岁）
1543
1583
1604
1678
1754
1775
1814
女（18~55岁）
1449
1484
1503
1570
1640
1659
1697
X:
取99百分位身高为X=1814mm
Y：
男性的穿鞋修正量，取Y=30mm
Z:
公交车扶手横杆半径Z=30mm（具体半径视设计要求决定）
A:
身高增长修正量A=14mm
所以满足高个子乘客不碰头，要求横杆中心距离车内地板高度为
h≥X+Y+Z=1814+30+30+14=1888mm。
扶手中心距离车内地板高度为
H≥X+Y=1814+30+14=1858mm。
2、矮个子，够得着
扶手杆属男女通用的产品尺寸设计，舒适抓握即要求扶手应保证被大多数人抓得到且舒服抓握，所以取女性的5百分位（满足大多数人群的需求，而女性身高普遍低于男性，所以取女性的5百分位）。
表2立姿双手举起时的高度
立姿双手功能上举高/mm
百分位数/%
1
5
10
50
90
95
99
男（18~60岁）
1815
1869
1604
1899
2003
2138
2203
女（18~55岁）
1696
1741
1766
1860
1952
1976
2030
X：
女性立姿双手功能上举高5百分位X=1741
Y：
女子的穿鞋修正量：
Y=30mm
Z：
人体身高增长修正量Z=14mm
A：
人体上举功能高与人体舒适抓握扶手高度相差量。
（同样2个在使用扶手杆的人体模型，自然状态姿势比立姿双手功能上举高姿势要更舒服。
）取A=150mm
所以满足乘客抓的到，要求扶手中心距离车内地板高度为：
H≤1741+30+14-150=1635mm
3、综上结论：
本着人因工程学的基本原理，从数理统计中95％的概率置信度出发，得出：
适用于公交车扶手横杆中心高度为1800mm，吊带手环的中心高度为1600mm，才能尽大限度的满足乘客对乘坐舒适性与安全性的要求。
4、同样，在满足高个子不碰头的基础上，我们设计扶手的目的就是用来抓，故而抓得到同样是一个必须考虑的问题。
公交车出事故，其中有一部分就是因为有的乘客个子小，抓不到扶手，而导致在公交车开停时立姿不稳，摔倒或压在其他乘客的身上，从而引起了受伤事件的发生。
下图（4）所示为公交车扶手的位置范围。
图（4）扶手位置范围
4.1.2改善方案
方案一：
在公交车内应该适当多增加一些竖直的扶手，取消吊环或者减少其数量，将顶盖扶手的高度设置为1800mm，现在年轻人一般个头都在1米8左右，这样高的年青人可以抓顶盖扶手，个矮的人则可以扶竖直扶手。
由于扶手都是固定的，可以减少来自车体的摆动，如图（5）所示。
图（5）横竖杆结合
方案二：
西南地区公交车扶手采用横杆加吊带手环设计,两者的中心设计高度分别为1800mm,1600mm,该设计能达到满足西南地区成人中95%的乘员对扶手高度要求的目标。
由上文分析的扶手高度数据可得到吊环最适宜的高度，设计出高低相间的吊环。
从横杆一端开始每隔0.5m，按“低低高”的顺序配置扶手，即每三个扶手中有两个是距地面高度为1600mm的扶手，一个距地面高度为1860mm的扶手。
这里做出的修正主要考虑的是，大多数人的身高较低，故而低扶手与高扶手的配备比为2:
1。
如图（6）所示。
图（6）高低拉环
4.2针对无地儿可扶，扶手紧缺问题
方案一：
在车门处的扶手上应该加一些三杆弯状的扶手，以便人们上下车可以扶，而且能增加可以扶的人数，如图（7）所示。
图（7）
方案二：
在公交车内增加图（8）这些不同形状、高度的扶手，它不仅可以满足不同身高，年龄的乘客，而且可以增加可扶的人数，这样即便是在上下班高峰期，也不用担心没地儿可扶了。
图（8）各种形状的扶手
4.3针对扶手设计不合理，抓握不舒适问题
在人机设计中，人体舒适度也是一种必需考虑的因子。
公交车扶手设计不合理，抓握时由于局部静态施力，容易引起疲劳，导致手臂肌肉酸疼。
定制公交车辆的时候,应本着人性化的原则,考虑周全一些,多注重些细节上的改进,让乘客更舒适一些。
方案一：
横杆采用螺旋形设计（如下图（9）所示），同以前的普通直横杆相比，这样的横杆设计增加了立姿稳定性，让乘客感觉更舒适。
图（9）螺旋形公交扶手
方案二：
冬天光滑的立式扶杆很冷，摸起来不舒服，采用塑料的又担心扶杆的材料可承受的负荷不够，加上布质又怕夏天时，手闷热。
故而可采用在原来的铁杆上加上可拆卸式的防滑布（为了安全采用单杆布置），如图（10）所示，或将手握取得那一部分光滑的立式扶杆改用质感舒适的材质，图（11）。
图（10）可拆卸式的防滑布图（11）质感舒适的材质
方案三：
对于扶手，由于长期抓握，故而对其舒适度要求也较高，可以采用较粗的带透气孔的塑料圆环，如下图（12）所示。
图（12）圆环吊环
5、改进方案的综合分析
通过对各个改进方案的综合分析，我们得出最后结果如下：
1、采用横竖杆结合的方式，立式扶杆采用单杆布置，材质为带凹凸的铁柱，配备可拆卸防滑布，在冬天套上。
2、适用于公交车扶手横杆中心高度为1800mm，吊带手环的中心高度为1600mm，才能尽大限度的满足乘客对乘坐舒适性与安全性的要求。
3、采用高低结合的吊环，这里做出的修正主要考虑的是，大多数人的身高较低，故而低扶手与高扶手的配备比为2:
1。
4、在公交车内增加一些三杆弯状的扶手或不同形状、高度的扶手，它不仅可以满足不同身高，年龄的乘客，而且可以增加可扶的人数，这样即便是在上下班高峰期，也不用担心没地儿可扶了。
5、横杆采用螺旋形设计，这样的横杆设计解决了由于局部静态施力，容易引起疲劳，导致手臂肌肉酸疼的问题，而且它还增加了立姿稳定性，让乘客感觉更舒适。
6、在原来的铁杆上加上可拆卸式的防滑布（为了安全采用单杆布置），或将手握取得那一部分光滑的立式扶杆改用质感舒适的材质。
7、扶手环采用较粗的带透气孔的塑料圆环的结构。
6、设计体会
本次论文，我们小组选取了改进公交车内乘车环境作为分析的课题，在这其中，所有的工作都是满足一个目的，即安全、舒适、高效，同时也意识到了人的自然行为倾向对于人机工程学设计的重要性，人因学的基本要求是使机械设备、工具、作业场所以及各种用具、用品与人的生理、心理特点相适应，达到人们工作和生活的最佳效率和保持良好的状态，为此，涉及生理学、心理学、社会学诸多因素的人的自然行为倾向，便在其中起着很重要的作用。
本小组分工情况如下：
学号
姓名
职务
主要工作任务
11104080209
A
组长
课程设计制作思路的提出、改善方案的设计、word文档的制作
11104080208
B
副组长
资料的收集、照片的拍摄与修剪、绘制改善后的图形
11104080210
C
成员
资料的收集、整理汇总、图片的采集与修改
【参考文献】
[1]郭伏、钱省三，人因工程学，机械工业出版社，2005
[2]《2010年国民体质监测公报》数据统计
[3]刘焱，基于人机工程学的城市公交车设计方法研究[A]，西北工业大学，2006
公交车扶手的调查问卷
亲爱的乘客：
您好，以下是关于公交车扶手问题以及满意度的调查问卷，涉及内容仅供人因工程课程设计研究，我们将对您的一切信息保密！
为保证调查结果的真实、可靠性，请您根据个人实际情况作答。
感谢您对我们调查的支持与信任！
1、您的性别是？
A男B女
2、您的年龄是多少？
A10岁以下B10—20C20—40D40—60E60以上
3、您的身高是多少？
A155mm以下B155—165mmC165—175mmD175—185E185及以上
4、您是否经常坐公交车？
A经常坐B偶尔坐C几乎不坐
5、您对城市公交车内的扶手满意吗？
A没感觉B不满意C一般D满意
6、坐公交车时一般站着多还是坐着多？
A站着B坐着C差不多一样
7、假如车上没坐了，你会选择哪种方式站稳？
A横向扶手B拉手C竖向扶手D座椅E随意
8、您认为我们平时坐的公交车中扶手够用吗？
A够了B还行C不够D没感觉
9、您认为公交车内横向顶部扶手的高度适合自己吗？
A很适合B太高了C没什么感觉
10、使用公交车上扶手会出现打滑现象吗？
A从不B偶尔C经常
11、使用公交车上拉手时的感觉？
A不太稳B怕掉下来不结实C太高D挺好用
12、你感觉扶手的设计满意吗？
A没感觉B不满意C一般D满意
13、您在拉公交车上横向顶部扶手时手臂会感觉疲劳吗？
A从不B偶尔C经常D总是这样
14、关于公交车扶手问题，您有什么意见或建议？
18
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