公交车人机课程设计.docx

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公交车人机课程设计

1.引言

随着人们生活水平的日益提高，交通工具已逐渐多样化。

然而城市里最方便实惠的交通工具还属公交车。

由二十年代初的第一辆公交车开始，公交文化已经经历了差不多一个世纪，一个城市的精神文化面貌能很大程度在公交车生反映出来。

公交车的安全性、舒适度也成为人们越来越关注的问题。

使公交车里的设施更加合理、舒适、安全，更加符合人与机的匹配，是我今天要研究的课题，也是我们越来越有必要研究的课题。

和湖南工学院密切联系的便是40路公交车，现在我便对40路公交车的车厢进行一下人机分析与改进设计。

2.人体各项参数

在设计中要用到的人体有关参数。

这些数据主要来自于GB/T10000—1988和GB/T13547—1992《工作空间人体尺寸》。

所运用的数据如下表所示：

表2-1人体主要尺寸（mm）

表2-2人体立姿尺寸（mm）

表2-3坐姿人体尺寸（mm）

表2-4人体水平尺寸（mm）

动态测量数据可为设计合理的操作活动范围和舒适的操作姿势提供资料。

人体动态测量数据是指在被测者活动状态下测取的各种活动范围，主要是测成年男、女在坐姿或站姿时，上下肢体的活动角度和伸展长度。

这里用到的是立姿和坐姿时上身和手的可及范围。

图2-1立姿上身及手的可及范围

图2-2坐姿上身及手的可及范围

3.实测数据

测量工具：

卷尺、三角板、量角器、标记笔等。

测量对象：

车体、座椅、拉手、前后门等。

测量目的：

具体的数据来说明和分析测量对象的人机界面的不合理性，从而为下一步改进措施提供有力的依据。

（注：

所测车体为40路公交车辆之一，车牌为湘D-92943）

3.1数据记录

经仔细测量，得到的数据如下：

车体：

长：

850cm

宽：

250cm

高：

250cm（底盘到车顶的高度）

颜色：

紫，夹杂其他杂色广告。

座椅：

坐宽：

41cm；坐深：

40cm

坐高：

42cm；靠背高：

62cm

斜度：

108°

左右间距：

1cm

前后间距：

30cm

个数：

23个（不包括司机座位）

分布：

车厢前段：

左边2个、右边3个

车厢中段：

右边2个

车厢后段：

左右各8个，共16个，分4排，每排4个。

拉手：

宽：

12cm

距地高度：

167cm

前后间距：

42cm

左右间距：

82cm

个数：

13个

分布：

左边7个、右边6个

前门（单叶自动门）：

宽：

75cm

高：

198cm

后门（双叶自动门）：

宽：

104cm

高：

198cm

3.2数据图示

车厢布局如下图所示：

图3-1车厢平面图

图3-2乘客座椅的具体参数

4.服务区主要设施的人机分析与设计

4.1座椅的人机设计

4.1.1座椅的尺寸设计：

（1）座面高度座面的高度是一个重要的参数，一般椅面至脚掌的距离为腓骨的高度，即430mm~450mm。

如果脚掌接触不到地面，座面过高，双脚悬空，压缩腿部肌肉，会造成下肢麻木；而座面过低的话，也会导致膝部伸直，妨碍大腿活动，易于疲劳。

按我国人体尺寸座面高度可取为380～450mm。

原座椅尺寸为420mm，符合国家标准。

但是最好设计成高度可调，以适应不同身材的乘客需要，调节范围不宜过大。

（2）坐深座面深度正确的设计应使臀部得到全面的支撑，腰部得到靠背的支撑，其深度可取臀部至大腿全长的3/4。

座椅太浅，会造成大腿支撑不足，身体重量全都压在坐骨结节上，时间长了会产生疼痛感；座椅太深，不利于靠背，而且小腿背侧被座椅前缘压迫而至膝部无法弯曲。

座面前缘与小腿间留有适当距离，保证小腿可自由活动。

坐深应按350～400mm来取。

原座椅为400mm，应适当调小一些，取380mm为宜。

（3）坐宽座宽应满足臀部就座所需要的尺度，使人能自如地调整坐姿。

最小的椅面宽度是400mm，在加上冬季衣服的厚度和口袋中装的东西，大约要加大到450mm左右。

若要照顾到肥胖和纤瘦的乘客都适用，则需加大到530mm。

原尺寸为410mm，偏窄，应取450mm为宜。

（4）座面形状老式的椅子面曾塑造出臀部凹形，在两腿之间略有隆起，目的是欲使坐者更舒适些，但实践证明，人的臀部大小和大腿粗细个体差异很大，这种座面凹凸形状反而不合适。

它既妨碍臀部在座面上自由移动，又会使人体的全部身体重量压在臀部，与解剖生理学提出的由坐骨结节承重的结论相违背，不利于血液流通。

因此，座位还是以无凹凸形状者为宜，但座面上可加一层软垫，以增加接触面积，减小压力分布不均匀性。

坐垫以纤维性材质为宜，既透气又可减少滑动。

（5）靠背高以及形状靠背的作用是保持脊椎处处于自然形状的放松姿势。

靠背可分为腰靠和肩靠，公共汽车的座椅大部分属于腰靠。

靠背的最大高度可达480～630mm，最大宽度350～480mm。

以容纳向后挤出的臀部肌肉。

原座椅尺寸基本达标，但靠背的下部应向前稍稍突起，横截面可以是一个半径大于1000mm的圆弧，用来支撑腰部以下的骶骨部分以便能增加舒适感，靠背下沿与座面之间最好留有一定的空间（70～80mm以上）。

4.1.2.座椅靠椅的斜度设计：

靠背与座面夹角若小于90°，则腹部受压迫，让人产生不适感；夹角太大会降低人的警觉状态，存在一定的安全隐患。

所以靠背与座面的夹角一般可定为95°～105°。

原座椅的夹角为108°，应改为103°左右为适宜。

3.座椅间距设计：

座椅的间距是公交车上一项非常重要的参数。

间距过小会使乘客感到不适，而且在车身摇晃或急刹车时会碰到膝盖；而间距过大则会占用太多空间而使车厢容纳乘客的数量大打折扣。

按我国人体坐姿尺寸，坐时人体臀膝距大约在500~610mm，所以为了车身摇晃时不碰到膝盖，在节省空间的前提下座椅前后间距应取280~300mm。

4.座椅的安全设计：

舒适虽然重要，但前提还是安全，安全是基础，也是重中之重。

目前，随着大家生活水平越来越高，路上的车也越来越多，路况也越来越复杂，有时候司机避免不了会出现急刹车或急转弯的操作，这样会给乘客带来预想不到的危险。

为了避免乘客在车急转弯时摔倒，靠边的座椅应加设扶手。

扶手不宜太高，以免引起肩部酸痛。

一般取200～230mm。

座椅面应该设计为稍稍向上翘起，用以加大人身体由于汽车急停而向前滑动的阻力。

5.座椅的材料设计：

如今的公交车座椅一般都是用塑料材料制成。

塑料是一种用途广泛的合成高分子材料，在我们的日常生活中塑料制品比比皆是。

塑料以它优异的性能逐步地代替了许多已经使用了几十年、几百年的材料和器皿，成为人们生活中不可缺少的助手。

塑料集金属的坚硬性、木材的轻便性、玻璃的透明性、陶瓷的耐腐蚀性，橡胶的弹性和韧性于一身，塑料种类很多，到目前为止世界上投入生产的塑料大约有三百多种。

而公交车座椅的材料最基本的一个属性就是应该韧性好，经久耐用，不易损坏，而且还应该选取热容较大的塑料材料，尽量减少冬冰夏烫的不适。

还一个重要的安全方面的因素就是应考虑其防火性能。

4.2拉手的人机设计

1.拉手的高度设计：

根据测量数据，左右两个拉手的间距为820mm，高度为1670mm，根据人体尺寸参数，一个身高165cm左右的人站在车厢中间去拉拉手会感到很吃力，一般人手举那么高也会容易疲劳，所以拉手的高度应该调低一些，应取1600~1630mm之间。

2.拉手的结构安全性设计：

上面提到调低拉手，那么只有两种办法，一是把固定拉手的钢管降低，二是拉手上面的布带加长。

前一种方法会使身高较高的人碰头，后一种方法会降低拉手的稳定性，那这个问题该怎么解决呢？

于是我把拉手的结构改进了一下，把拉手与钢管的连接设计为三角形结构，如下图所示，这样，在加长了布带长度的同时又利用三角形的特性增加了拉手的稳定性，一举两得。

图4-1拉手示意图图4-2拉手概念图

4.3门的人机设计

1.前后门的高度设计：

我国的成年男性平均身高为1697mm，成年女性为1586mm，为了避免碰头，应该在此基础上加200~300mm，原高度为1980mm，基本符合规范。

不过为了避免出现意外情况，门框上沿因加设一层橡胶软层，以保护乘客头部，免其受到撞击。

2.前后门的安全性设计：

自动门的开启和关闭的动作是在司机按下开关键后马上执行的，这样会使站在门边的乘客来不及反应而出现门夹住身体部位的情况，不安全成分很大。

所以我认为门的控制系统应做一下改进。

问题的原因是开关门动作留给乘客的反应时间过少，我们应该延长这个时间。

设计如下：

在门上方设置一个警报器，在司机按下开关键后，门暂无动作，情报器发出提示音，3秒钟后门执行相应动作。

这样，站在门边上的乘客有足够的时间移动到安全的位置，避免夹到头手或身体其他部位。

3.前门宽度设计：

前门一般设计为一名乘客通过，正常人最大肩宽为486mm，加上200mm的行李的宽度为686mm，所以门的宽度应设计在780mm左右。

原门宽为750mm，稍窄。

4.后门宽度设计：

后门一般设计为可以两人同时通过，跟据最大肩宽486mm×2=972mm，再加上400mm行李宽度，总共为1372mm。

所以后门应在原来的1040mm基础上在加宽350mm。

5.其他门窗要求：

门扇应无变形、破损和锈蚀，涂层完好，门铰应无变形、裂纹，转动灵活连接牢固门密封条无老化门玻璃完整，镶装牢固，驾驶室门玻璃推拉或升降应灵活可靠。

侧窗口对角线长度差不应大于3mm，门框、门轴中心对角线长度差不应大于8mm；驾驶室门锁及定、限位装置应齐全有效车门门轴应无弯曲变形、裂纹。

花键齿形规整；车门窗关闭时应严密不松动；前风窗和后窗玻璃应完整，密封条无老化，镶装牢固。

前风窗应用安全玻璃，不眩目。

4.4车体的人机设计

1.车体外壳颜色设计

根据中华人民共和国城镇建设行业标准CJ/T3024.2-1995,国家对公共汽车车体有如下要求：

车身外蒙皮应无面积为40cm，以上破损；车身漆膜应无面积为400cm，以上剥落或暴露底色；车头灯、尾灯、方向灯的面罩等各项设施应完好，无缺损。

在以上基础上，颜色是决定车体整个感官整体效果的重要的一部分，所以通过对车厢配色的研究，选择合理的颜色涂层就显得很重要了。

在色彩设计时现实的色彩搭配，应该从科学、理性的角度合理地运用色彩，给人以明亮、和谐、美观、舒适的感觉。

营造一个良好的乘车环境。

视觉对明暗的适应以及颜料的色彩视觉、色彩辐射对人的生理和心理会产生各种不同方的影响，各种色彩都能对人起作用。

从色彩的心理作用来分析，色彩的作用可以使物体看起来变得扩大或缩小，给人以“凸出”或“缩进”的印象。

如冷色调使空间造成扩大的强烈感觉，因为周围环境像向后退缩了，暖色调刚刚相反，给人以向前凸出的感觉。

根据色彩的心理感觉，大致的有视觉、触觉、听觉、情绪感觉等，如下表所示：

表4-1色彩心理感受

心理感受

表现

相应色彩

视觉心理感受

前进色（凸）

暖色系：

红、橙、黄等

退缩色（凹）

冷色系：

绿、蓝、紫等

面积大

高明度色、淡色（白）

面积小

低明度色、浓色（黑）

触觉心理感受

轻色（软）

高明度色（中度纯度、中高明度）

浅色、浅蓝、粉紫、黄色、白色（淡黄草绿色）

重色（硬）

低明度色（表面粗糙色）

深色、黑红、紫、深蓝、单一暗色

干

暖色系：

红、橙、黄等

湿

冷色系：

蓝、青、紫等

暖色

红、橙、黄、褐等

冷色

绿、蓝、紫、白等

听觉心理感受

高音

红、橙、黄、白（高明度）

低音

蓝、青、紫、黑（低明度）

情绪心理感受

积极色

（欢乐）：

红、棕、橙、黄等

消极色

（忧伤）：

蓝、紫、黑等

华丽

彩度高、高明度、不同色搭配

朴实

彩度低、低明度、不同色搭配

此外，色彩对人的心理状态，对人的情绪也有影响。

人对色彩的心理反应所产生的抽象联想如下表：

表4-2色彩的具体与抽象联想

性别

颜色

具体联想

抽象联想

男

女

男

女

白

雪、白云

雪、砂糖

洁白、纯真

洁白、神秘

灰

灰、混凝土

乌云、冬天

荒废、平凡

沉没、死灭

黑

夜、洋伞

墨、套服

生命、严肃

阴沉、冷淡

红

红旗、血

口红、红鞋

热烈、备俗

热烈、幼稚

橙

太阳、香橙

蜜柑、麦子

甘美、明朗

欢喜、华美

褐

皮包、土

栗、鞋

涩味、坚实

古雅、朴素

黄

月亮、鸡雏

柠檬、月亮

光明、明亮

光明、明朗

黄绿

嫩叶、春

嫩叶、布

新鲜、跳动

新鲜、希望

绿

树叶、军服

草、毛衣

深远、和平

希望、公平

蓝

海洋、天空

大海、潮水

冷淡、薄情

平静、悠久

紫

裙子、礼服

茄子、紫藤

古风、优美

高贵、消极

一般车体的配色尽可能不要单一，配色的饱和度、明度也不要太高和相差悬殊。

根据以上信息，车身外壳颜色设计应以蓝色、绿色、黄色、白色为主，这四种颜色可以任意两两搭配给车体外壳配色。

2.车厢内饰设计

为改善城市公共交通的服务质量，吸引更多的市民乘坐公共交通工具，近来国外许多公交企业和车辆生产厂家已开始重视研究和采用全新的设计方案来改善公交车辆的车厢的内布设的问题。

长期以来，城市公交企业对乘客的旅途舒适性方面还很少进行认真的研究，随着车辆现代化水平的不断提高，城市公交企业和车辆生产厂商已开始将乘车的舒适性作为今后优先考虑的重点问题，如：

根据乘客的需求，车厢内的设计应考虑具有良好的空间分布，有宽敞的通行走廊，符合人体劳动经济性和舒适性的座椅，使用的材料和颜色要体现温馨及热情等特点。

公交车辆采用低地板和实现车内地板的平坦是公交车辆近年来革新的第一步，它大大提高了公交车辆的舒适性，方便了乘客的上下车，减少了乘车人的劳动强度，使许多有私人小汽车的市民也纷纷改乘公交车出行。

此外，营造舒适环境的前提便是安全。

车厢内部必须有必要的安全提示语，例如车厢内有禁止吸烟的提醒；车门上方应该有小心碰头等类似的字样；车门上应有小心夹手的标语等，标语颜色可用红色或黄色，用以警示。

例如：

图4-3车内警示标志

公共汽车车厢内应该色彩格调宜人，通常应以桔黄色和灰色为主色调，公共汽车车厢内高度适宜且车窗敞亮，最好有两排圆形灯镶嵌在车内顶部，体现以人为本的设计宗旨，争取乘客的喜爱。

公共汽车车厢内设计新风格归结起来主要应该有两个方面的创新：

1.采用现代化的设计风格，车厢内突出曲线美，采用明快热烈的色调和柔和的照明设施，使车厢内充满热烈友好的氛围。

2.向乘客提供实时信息，车内安装三组电子显示牌，随时向乘客显示公交车辆所处的位置和发布有关乘车信息。

车厢内还应设有全车都能听到的音响设备，可以让乘客清楚地听到报站。

当然，公共汽车车厢内布设的改善还包括其它许多方面，如车门的位置周围要少设座椅、多留一些空间，以免人多拥挤；另外车内可设一些平台以方便放置儿童手推车等等，都是改善车厢内设计需注意的问题车厢内饰应首先确立一个基调。

车厢内要做到窗明几净，每个车窗都应配备窗帘，避免日照强烈时阳光对乘客的灼晒。

窗帘颜色应以深色为主，最好选用灰蓝色，典雅而不失气质，灰蓝色是冷色调，让人看着有一种凉爽的感觉。

窗帘材料应选隔热性能好且耐磨不易起皱的布料。

5.总结

安全人机工程学是从安全的角度和着眼点，运用人机工程学的原理和方法去解决系统中人机结合面的安全问题的一门新兴学科。

它可以定义为研究人在工作环境中的生理学、解剖学、心理学等方面的特点、功能，以进行最适合于人类的机械装置的设计制造，工作场所布置的合理化，工作环境条件最佳化的实践科学。

人机工程学的研究目的之一就是要使人的工作条件和工作环境安全、卫生、舒适。

以上对我市40路公交车的人机参数分析与设计，在美化了其外观的基础上，更重要的是增加了它的舒适程度和安全指数，车厢内的座椅、拉手以及车门经过仔细的测量分析后都在原来的基础上做了详细的改进，让它们更加符合人与机的匹配，方便人们使用，基本达到了人机研究的目的。

相信经过改进后的40路将会更符合人们心目中的要求。

参考文献：

【1】张力、廖可兵主编《安全人机工程学》·中国劳动社会保障出版社出版

【2】廖可兵、欧阳文昭主编《安全人机工程学》·北京煤炭工业出版社.2002

【3】GJ中华人民共和国城镇建设行业标准CJ/T3024.2-1995

【4】GJ中华人民共和国城镇建设行业标准CJ/T3004.3-1995