課程設(shè)計(jì)公交車扶手的人因工程學(xué)研究

1、人因工程課程設(shè)計(jì)題 目:公交車扶手的人因工程學(xué)研究班級(jí): 工程114 學(xué)號(hào): 31111420 姓 名: 王春月指導(dǎo)教師:熊燕華時(shí) 間: 2013-6-242013-6-28 目錄1、研究背景.12、現(xiàn)狀調(diào)研.22.1183空調(diào)車的扶手現(xiàn)狀的數(shù)據(jù)22.2 183非空調(diào)車的扶手現(xiàn)狀的數(shù)據(jù)42.3扶手的材質(zhì)53、調(diào)研結(jié)果分析 .63.1存在問(wèn)題 63.2扶手尺寸設(shè)計(jì)要求 6按乘客夠得到的要求設(shè)計(jì)計(jì)算 7按乘客不碰頭的要求設(shè)計(jì)計(jì)算 73.3 扶手設(shè)計(jì)高度 7得出結(jié)論 7夠得到和不碰頭兩個(gè)矛盾的解決73.4側(cè)窗護(hù)欄高度的確定73.5扶手材質(zhì)要求84 改善方案 84.1 階梯式布置8上扶手設(shè)計(jì) 8中扶手

2、設(shè)計(jì)9下扶手設(shè)計(jì)94.2 螺旋式布置94.3波浪式布置104.4把手的改進(jìn)措施104.4.1 把手的外形設(shè)計(jì)10改進(jìn)扶手的材料115、課程設(shè)計(jì)小結(jié)126、參考文獻(xiàn)資料13公交車扶手的人因工程學(xué)研究摘要：本文主要研究了公交車扶手的高度、布局、材質(zhì)等與人不協(xié)調(diào)之處，運(yùn)用人因工程學(xué)理論知識(shí)，對(duì)公交車扶手進(jìn)行了創(chuàng)新性設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：人因工程公交車扶手引言：在現(xiàn)代社會(huì)，隨著城市的發(fā)展和現(xiàn)代化水平的提高，公交車作為城市公共交通的一個(gè)不可或缺的工具，不單單是一種代步工具，而是一種社會(huì)生活水平的象征，更是城市對(duì)外形象的一扇窗口。但是一般的公交車均以提供最大的載客量為目標(biāo)，大部分空間均擺設(shè)座位，通道等空間亦供乘客

3、站立。近幾年，由于市區(qū)上學(xué)、以及過(guò)節(jié)或雙休、返校期間的人流量數(shù)量逐漸增大，引起公交車的超載，而產(chǎn)生了一個(gè)問(wèn)題：站公交的人數(shù)增加，但是很多市民反映扶手高度太高，夠不著，坐公交車沒(méi)安全保障。對(duì)公交車扶手進(jìn)行人因性改進(jìn)，在外觀、新型材料舒適度等方面具有新的突破。1、研究背景隨著中國(guó)城市化進(jìn)展，城市人口越來(lái)越多，交通惡化，越來(lái)越多的人主動(dòng)或被動(dòng)乘坐公交車出行。很多市民都有體會(huì)，交通高峰時(shí)公交車幾乎車車爆滿，坐公交車簡(jiǎn)直就是苦行修煉，其中體會(huì)最深的是抓不到扶手，沒(méi)有扶手可抓，所以有必要探討下公交車扶手如何設(shè)計(jì)才能更好的為市民服務(wù)1。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有公交車扶手體驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)都存在著一系列的問(wèn)題：扶手太高、扶手手環(huán)握

4、柄太硬易傷人、冬天握著太涼。有些公交車扶手對(duì)于一些身材嬌小的女孩子來(lái)說(shuō)太高了，扶手握柄雖然可以降低桿的高度，但還是具有一定的不固定性，而且手柄一般是塑制品，太硬，相對(duì)于大冷天，扶桿又太涼。針對(duì)這些不足所以選擇了對(duì)公交車扶手進(jìn)行改良，讓每一個(gè)公交車乘客都有安全保障。這個(gè)改良在一定程度上降低了事故的發(fā)生。在社會(huì)更新越來(lái)越快的時(shí)代，公交車負(fù)擔(dān)著大眾的日常交通的使命。隨著上下班高峰期人流的增加，為了趕時(shí)間，很多人都愿意擠公交，公交車出現(xiàn)供不應(yīng)求的情況，車廂里就出現(xiàn)了很多人都無(wú)法在公交車上站穩(wěn)，一次?？烤涂赡艹霈F(xiàn)傾斜的狀況。尤其是身材嬌小的人群，如果公交車出現(xiàn)緊急剎車這類的情況容易出現(xiàn)事故。因此當(dāng)務(wù)之急

5、就是改良出一款適合大眾人群的舒適的公交車扶手。2、現(xiàn)狀調(diào)研2.1183空調(diào)車的扶手現(xiàn)狀的數(shù)據(jù)表2-1單位：cm扶手位置高度中間橫桿185前面?zhèn)却胺鍪?64后面?zhèn)却胺鍪?77吊環(huán)22座椅106左前輪后擋架105右前輪后擋架77后排座椅前擋架110后門后擋架100如圖所示即為183空調(diào)車內(nèi)扶手的情況：圖2-1圖2-2圖2-3圖2-42.2 183非空調(diào)車的扶手現(xiàn)狀的數(shù)據(jù)表2-2單位：cm扶手位置高度中間橫桿183側(cè)窗扶手141吊環(huán)22座椅92駕駛員活動(dòng)護(hù)欄128駕駛員后擋架95后門前擋架87下圖即為183非空調(diào)車的扶手現(xiàn)狀：圖2-5圖2-6圖2-72.3扶手的材質(zhì)圖2-8圖2-9公交車扶手桿大多采

6、用花紋鋼管，管徑為32 mm或35 mm，表面去油污后噴塑，大多采用亞光黃色噴塑或亞光灰色噴塑，也有少數(shù)用戶要求梅紅色或綠色等特殊顏色噴塑。這種材料的優(yōu)勢(shì)是表面防滑，便于焊接，可以將三通、直座等連接件取消，將擋架焊接為一整體，既方便安裝，又增強(qiáng)扶手擋架的強(qiáng)度；但缺點(diǎn)是使用時(shí)間久了，表面噴塑易脫落，影響美觀。目前國(guó)內(nèi)北京、南昌等地的公交客戶要求扶手管采用管徑為35 mm，表面氧化處理的帶加強(qiáng)芯鋁合金管；桂林、南寧等地公交客戶要求扶手管采用管徑為32 mm的光滑不銹鋼復(fù)合管；還有合肥、銅陵等地公交客戶要求扶手管采用管徑為32 mm的包塑花紋鋼管。這3種材質(zhì)的扶手管不能采用焊接工藝，扶手管之間必須采

7、用三通、直座等連接件，成本高，安裝工時(shí)多。另外，還有客戶如溫州公交指定車內(nèi)扶手管采用304不銹鋼管2。3、調(diào)研結(jié)果分析3.1存在問(wèn)題通過(guò)對(duì)現(xiàn)有公交車扶手調(diào)查及體驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)都存在以下一系列的問(wèn)題：扶手太高、扶手手環(huán)握柄太硬易傷人、扶手不是很穩(wěn)定，容易造成搖晃。有些公交車扶手對(duì)于一些身材嬌小的女孩子來(lái)說(shuō)太高了，扶手握柄雖然可以降低桿的高度，但還是具有一定的不固定性，而且手柄一般是塑制品，從手感上來(lái)看，過(guò)于硬3。所以有必要探討下公交車扶手如何設(shè)計(jì)才能更好的為市民服務(wù)。3.2扶手尺寸設(shè)計(jì)要求從使用扶手功能來(lái)說(shuō)，首先要保證使用人群的安全，其中最基本的是不碰頭，即必須保證扶手桿高于大多數(shù)人群身高；其次應(yīng)保證

8、大多數(shù)乘客都能夠使用，其中最基本的是夠得著、抓得住，即必須保證人群中的大多數(shù)能夠舒適的使用扶手。公交車扶手橫桿中心高度的設(shè)計(jì)類型可以分為3種大的類型4,即:需要大個(gè)子和小個(gè)子兩個(gè)人體尺寸作為產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)依據(jù)型,只需要大個(gè)子人體尺寸作為產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)依據(jù)或只需要小個(gè)子人體尺寸作為產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)依據(jù)型和需要中等身材者人體尺寸作為產(chǎn)品尺寸設(shè)計(jì)依據(jù)型（表3-1）5表3-1立姿人體尺寸百分位數(shù)表6項(xiàng)目男（1860歲）百分位數(shù) 1 5 10 50 90 95 99雙臂功能上舉高/mm 1818 1869 1899 2003 2108 2138 2203項(xiàng)目女(1855歲)百分位數(shù) 1 5 10 50 90 9

9、5 99雙臂功能上舉高/mm 1696 1741 1766 1860 1952 1976 2030按乘客夠得到的要求設(shè)計(jì)計(jì)算在該情況下屬于第二種類型的后者，此時(shí)要求H1J5女+Xx1,。H1：按乘客夠得到的要求設(shè)計(jì)計(jì)算確定的橫桿中心高度；J5女：成人女性雙臂功能上舉高的5百分位數(shù)，由表3-1得J5女=1 741 mm；Xx1：女子穿鞋修正量，取Xx1=25mm。故，H11 741+25=1 766mm。按乘客不碰頭的要求設(shè)計(jì)計(jì)算該情況屬于第二種類型的前者，由上述的計(jì)算可得成人男性95%的身高為P95=1 768 mm，此時(shí)要求H1P95+Xx2,+R。H2：按乘客不碰頭的要求設(shè)計(jì)計(jì)算確定的橫桿

10、中心高度；Xx2：男子穿鞋修正量，取Xx2=20mm；R：橫桿的半徑，取R=15 mm。故，H11 768+20+15=1 803mm。3.3 扶手設(shè)計(jì)高度得出結(jié)論按乘客夠得到的要求設(shè)計(jì)計(jì)算和按乘客不碰頭的要求設(shè)計(jì)計(jì)算,要公交車的扶手橫桿中心高度分別H11 766mm和H11 803mm。夠得到和不碰頭兩個(gè)矛盾的解決從統(tǒng)計(jì)中95%的概率置信度出發(fā),得出:公交車扶手橫桿中心高度為1 800 mm,吊帶手環(huán)的中心高度為1 600 mm,才能盡大限度的滿足乘客對(duì)乘坐舒適性與安全性的要求。3.4側(cè)窗護(hù)欄高度的確定當(dāng)車內(nèi)中段座椅為單座時(shí)，側(cè)窗要加裝扶手，以便站立的乘客抓扶。公交車側(cè)窗扶手的安裝高度既要考

11、慮乘客便于抓扶，又要考慮乘客因車內(nèi)出現(xiàn)意外而便于從逃生窗逃生，不能阻礙逃生；因此，要考慮側(cè)窗玻璃是上固定下推拉，還是下固定上推拉，盡量保證逃生空間的高度700 mm，從而確定側(cè)窗扶手的安裝高度。座椅安裝面到車身側(cè)窗下橫梁的高度低于680 mm時(shí)，需要安裝側(cè)窗護(hù)欄，以滿足車身結(jié)構(gòu)安全性標(biāo)準(zhǔn)要求。3.5扶手材質(zhì)要求扶手應(yīng)保證手握的舒適度，車內(nèi)扶手而且還是供站立的乘客支撐在車加速，減速和轉(zhuǎn)彎過(guò)程中由慣性引起的身體的失衡中保持身體的平衡所需要的支撐點(diǎn)。吊環(huán)的設(shè)計(jì)應(yīng)符合手形，這樣長(zhǎng)時(shí)間會(huì)減小手的疲勞度。4、改善方案4.1 階梯式布置7分三種高度階梯式布置：上扶手、中扶手、下扶手，分別位于車廂內(nèi)上側(cè)、乘客

12、座椅上部及車窗一側(cè)。這樣的設(shè)計(jì)可以在不碰頭的前提下，滿足不同身高的乘客對(duì)扶手的需求。圖4-2上扶手設(shè)計(jì)在滿足大多數(shù)人群不碰頭的前提下，擴(kuò)大乘客在站立區(qū)域自由通過(guò)的空間參見(jiàn)表2得：90%男性的身高為 1754mm；人體平均身高增長(zhǎng)量 50mm；穿鞋修正量 25mm；即 99%男性正常情況下的高度1754mm+50mm+25mm=1829mm1800mm。將上扶手抬高到 1900mm，從前面計(jì)算結(jié)果可知：在公交車內(nèi) 99%的人群不碰頭，要求扶手中心距離地板高度應(yīng)大于等于 1905mm。表明有近 99%的男性人群在公交車內(nèi)站立區(qū)任意行走不會(huì)有碰頭發(fā)生，在人群不太擁擠的情況下會(huì)向兩邊移動(dòng)抓握中扶手，不

13、會(huì)發(fā)生堵塞過(guò)道的情況發(fā)生。表4-1中扶手設(shè)計(jì)為能夠滿足大多數(shù)人群舒適抓握扶手的要求，在乘客座椅上部偏客車內(nèi)部添加了一個(gè)扶手，其中心線離地板高度為 1700mm，稱為中扶手從前面計(jì)算結(jié)果可知，位于 10%位身高的女性人群舒適抓握扶手的高度為 1686mm1700mm，表明近 90%的女性人群在中扶手處可以舒適抓握?？蛙噰?guó)標(biāo)中規(guī)定8：座椅上平面距頂部距離不小于 1100mm，設(shè)座椅高度為400mm，即扶手桿離地高度不小于1500mm，目前設(shè)計(jì)扶手離地高度為1700mm，滿足法規(guī)要求。下扶手設(shè)計(jì)下扶手高度設(shè)計(jì)為 1450mm，這樣和中扶手的高度有了較大的差距，可以彌補(bǔ)上扶手及中扶手涉及不到的人群。4

14、.2 螺旋式布置通過(guò)螺旋式布置避免了橫桿夠不到或碰頭的問(wèn)題，使扶手全部轉(zhuǎn)化為立桿，圖的設(shè)計(jì)可以充分利用公交車內(nèi)空間的同時(shí)，可充滿人性化的設(shè)計(jì)理念：上面的、的把手的設(shè)計(jì)就充分考慮到各個(gè)身高不同層次的人群的要求，、可以照顧到身高比較的兒童的要求，則能滿足身高比較高的人群的要求，上的固定與活動(dòng)把手的設(shè)計(jì)就充分的利用了車內(nèi)上層空間的利用情況。的設(shè)計(jì)則充分的考慮了人的乘坐的舒適的程度，因?yàn)榈鬃c地面的距離相對(duì)比較高，可以使乘客在乘坐時(shí)避免下肢的舒展不開(kāi)而引起的不舒服的癥狀，并且相鄰座位之間的距離控制在合適的距離體現(xiàn)了人機(jī)組成的系統(tǒng)的數(shù)據(jù)選擇的標(biāo)準(zhǔn)。圖4-34.3波浪式布置將傳統(tǒng)的筆直的橫桿改進(jìn)成為波浪式

15、的橫桿，根據(jù)上述階段式布置，為滿足99%的乘客不碰頭，將最高點(diǎn)設(shè)定為1900mm，為滿足身材矮小的乘客的需求，將波浪式最低點(diǎn)設(shè)定為1450mm。該設(shè)置在不改變公交車空間的情況下，巧妙的滿足了各類乘客的一般性需求，節(jié)省空間，成本低且效果明顯。圖4-44.4把手的改進(jìn)措施4.4.1 把手的外形設(shè)計(jì)此種新型公交車把手，包括直桿（1）把手，其特征是：直桿一端垂直固接于橫桿上，另一端水平固接把手（2-1），把手為“回”字形結(jié)構(gòu)，其遠(yuǎn)離直桿的一端內(nèi)側(cè)設(shè)有軟墊（3-1），把手（2-1）外部?jī)蓚?cè)固接把手（2-2），把手（2-2）內(nèi)側(cè)設(shè)有軟墊（3-2），把手（2-1）底端活動(dòng)連接掛鉤（4），掛鉤與把手（2-1）

16、對(duì)應(yīng)位置分別設(shè)有磁鐵（5-2），且兩者分別為N級(jí)和S極，直桿為伸縮結(jié)構(gòu)。采用上述結(jié)構(gòu)后，人們乘坐公交車時(shí)，可正常使用把手穩(wěn)定身體，矮個(gè)人群可以根據(jù)自身的需要調(diào)節(jié)直桿的長(zhǎng)度，方便把持；當(dāng)車上乘客數(shù)量較多時(shí)，人們可以把握左右兩側(cè)的把手，為更多的人提供支撐；人們還可將手提袋掛于掛鉤上，節(jié)省空間和體力，不需要時(shí)，將其翻轉(zhuǎn)吸附于把手上，提高安全性9。圖4-5改進(jìn)扶手的材料設(shè)計(jì)出一款新型材料的公交車扶手10：公交車上原有的金屬扶手將被低鉻合金鋼代替，其外型圓潤(rùn)，扶手左右墊有軟硅膠，在緊急剎車的時(shí)候能減緩拉環(huán)對(duì)手部的傷害。采用新型伸縮拉桿的原理：它是采用金屬帶材或塑料片材卷制而成的可伸縮空心圓柱體桿，其特征

17、是金屬帶材或塑料片材預(yù)先定型為具有記憶功能的小于桿體外徑的彈力卷曲層，從而具有自緊功能，使卷曲層始終具有對(duì)伸縮桿施加壓力的彈性勢(shì)能。采用新型材料后抗彎曲能力、吸震性大大提高，制成的欄桿耐沖擊，不易碰癟，而且外觀美觀、輕巧、耐腐蝕。扶手材質(zhì)：5mm厚高品質(zhì)德國(guó)尼龍材料復(fù)合；扶手管件連接用低鉻合金鋼，熱處理后硬度達(dá)到HRC60左右，沖擊韌性好，管徑為32mm，更耐用，強(qiáng)度更有保障。升降調(diào)節(jié)：三級(jí)自動(dòng)，隨意調(diào)節(jié)拉環(huán)高度，調(diào)節(jié)輕松、靈活、方便、省力、多樣化、外形更美觀。此款公交拉環(huán)對(duì)比現(xiàn)有公交車?yán)h(huán)有以下優(yōu)點(diǎn)：把彈簧運(yùn)用在公交拉環(huán)上，提高了抗彎曲能力，吸震能力大大提高；而且在一定程度上減少因汽車慣性而

18、導(dǎo)致連接處應(yīng)力過(guò)于集中的問(wèn)題；彈簧內(nèi)加有可以伸縮的裝置，通過(guò)控制拉環(huán)上的綠色按鈕改變拉環(huán)的長(zhǎng)短。這款公交車的拉環(huán)突破了現(xiàn)有公交拉環(huán)的形式，采用了彈簧在拉環(huán)上。彈簧內(nèi)部設(shè)有可伸縮結(jié)構(gòu)，通過(guò)按綠色按鈕可以改變它的長(zhǎng)度，以適應(yīng)不同高度的人群，改變車廂里的安全環(huán)境。拉環(huán)表面有一層硅膠，硅膠柔軟，可以更好的防止拉環(huán)對(duì)乘客的傷害。5、課程設(shè)計(jì)小結(jié)經(jīng)過(guò)為期一周的人因工程課程設(shè)計(jì)，可以得出結(jié)論，南京市183空調(diào)車與非空調(diào)車扶手高度已超出99%人群可以夠得到的高度。在這通過(guò)課程設(shè)計(jì)合計(jì)一周的人因工程課程設(shè)計(jì)中，我們真正的走出校門，進(jìn)行實(shí)地調(diào)研，我們學(xué)到了很多，明白了實(shí)踐的重要性，研究需要求真務(wù)實(shí)的精神。在實(shí)踐開(kāi)

19、始前，我通過(guò)閱讀大量參考文獻(xiàn)來(lái)了解相關(guān)課題研究的必要性與先進(jìn)性，對(duì)于公交車扶手的設(shè)計(jì)有了深刻的了解，也了解到了需要關(guān)于統(tǒng)計(jì)學(xué)的知識(shí)。知道了在課堂上的人因課程知識(shí)是如何應(yīng)用到實(shí)際的設(shè)計(jì)當(dāng)中去的，為人們的日常生活服務(wù)。課程設(shè)計(jì)是我們專業(yè)課程知識(shí)綜合應(yīng)用的實(shí)踐訓(xùn)練，是我們邁向社會(huì)，從事職業(yè)工作前一個(gè)必不可少的過(guò)程。“千里之行始于足下”，通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我深深體會(huì)到這句話的真正含義，我今天認(rèn)真的進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)腳踏實(shí)地邁開(kāi)這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在深灰大潮中奔跑打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。很感謝有這次課程設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)，我明白了陽(yáng)光總在風(fēng)雨后的道理，明白了動(dòng)手、動(dòng)腦、勤奮和艱苦才能成功，成功的人永遠(yuǎn)走在世界的最前沿。在活動(dòng)中，