1、坐姿的优点和缺点优点可免除站立时人体的足踝、膝部、臀部和脊椎等关节部位受到静肌力，减少人体能耗，消除疲劳坐姿比站立更有利于血液循环有利于保持身体的稳定，这对精细作业更适在脚操作场合，坐姿保持身体处在稳定的姿势，有利于作业。缺点限制了人体活动范围，尤其是需要上肢出力的场合，往往需要站立作业，而频繁的起坐交替也会导致废劳。长期维持坐姿也会影响人体健康，招致腹肌松弛，脊椎非正常弯曲，以及对某些内脏器官造成损害，如消化器官与呼吸器官坐姿太久也会造成下肢肿胀，静脉压力增加大腿局部受到压力，增加血液回流阻力，引起不适感。座椅设计设计原则1. 座椅的形式与尺度及其功用有关2. 座椅的尺度必须参照人体测量学数
2、据确定3. 身体的主要重量应由臀部坐骨结节承担4. 座椅前缘处，大腿与椅子之间压力应尽量减小5. 腰椎下部应提供支承，设置适当的靠背以降低背部紧张度6. 椅垫必须有足够的垫料和适当的硬度，使其有助于体重压力均匀地分布于坐骨结节区域设计细则座高 靠背的宽度与高度座宽 靠背角度座深 扶手高座面倾角 椅垫座高1. 适当的座高应使大腿保持水平，小腿垂直，双脚平放于地面。2. 座面不能过高，否则小腿悬空时，大腿受椅面前缘压迫，使坐者感到不适，长时间这样坐着血液循环受阻，小腿麻木肿胀。因此，座高一般按低身材人群设计，建议座面前缘应比人体膝窝高度低 35cm，且有半径为 2.55cm 的弧度。3. 座面亦不
3、能太低，否则腿长的人骨盆后倾，正常的腰椎曲线被拉直，致使腰酸不适。座宽：4345cm座宽必须能容纳身材粗壮的人。对单人使用的座椅，参考尺寸是臀宽，以女性群体尺寸上限为设计根据，对成排相邻放置的座椅，如剧场观众椅，则座宽应以肘间距的群体上限位为设计基准，以避免拥挤压迫感。座宽亦不能太大，如长时间坐姿作业，双臂应得到应有的支承，如座宽太大，则肘部必须向两侧伸展以寻求支承，这样会引起肩部疲劳。座深指椅面前缘至后缘的距离，该尺寸不能太大。正确的座深应使靠背方便地支持腰椎部位如座深大于身材矮小者的大腿长（臀部至膝窝距） ，座面前缘将压迫膝窝处压力敏感部位，这样若要得到靠背的支持，则必须改变腰部正常曲线；
4、否则，坐者必须向座缘处移动以避免压迫膝窝，却得不到靠背的支持为适应绝大多数使用者，座深应按较小百分位的群体设计，这样身材矮小者坐着舒适，身体高大的人只要小腿能得到稳定的支持，也不会在大腿部位引起压力疲劳。座面倾角座面倾角指座面与水平面所夹角度座面后倾的作用有两点：一是由于重力，躯干后移，使背部抵靠椅背，获得支持，可以降低背肌静压。二是防止坐者从座缘滑出座面。后者在振动颠簸的环境中尤为重要，如汽车鸳驶用座椅及长途汽车的乘客座椅靠背的高度与宽度因为人体背部处于自然形态时最舒适，此时腰椎部分前凸，座椅设计要从座面与靠背之间的角度和适当的腰椎支持来尽力保证。成年人腰椎部中心位置约在座位上方 2326c
5、m 处，腰椎支点应略高于此尺度，以支持背部重量。靠背由肩靠和腰靠两部份构成，大部份工作场合，腰靠最主要。靠背的最大高度可达 4863cm，最大宽度可达 3548cm。靠背的尺寸主要由臀部底面到肩部的高度(决定靠背高)和肩宽(决定靠背宽)有关，确定高度时还必须计入座椅的有效厚度。为了使背部下方骶骨和臀部有适当的后凸空间，座面上方与靠背下部之间应有凹入或留一开口部分，其高度至少为 12.520cm靠背角度 ：103 一 112 度指座面与靠背的夹角，其目的与座面角度相似从脊柱正常形态来看，该角为 115 度较为合适。实际应用中，建议取：阅读用椅 101l04 度，休息椅 105108 度扶手高：座
6、垫有效厚度以上 2122cm在不妨碍执行某些待定作业的情况下，一般座椅应考虑设置扶手。扶手的主要功用是使手臂有所依托，减轻手臂下垂重力对肩部的作用，使人体处于较稳定的状态。它也可以作为起身站立或变换坐姿的起点。扶手不能太高，否则迫使肘部抬高，肩部与颈部肌肉拉伸；但如过低则实际上使臂部得不到支撑，或者躯干必须偏斜，以寻求一侧的支承椅垫人体在坐姿状态下，与座面紧密接触的实际上只是臀部的两块坐骨结节，其上只有少量的肌肉，人体重且的 75左右由约 25cm2 的坐骨周围的部位来支承，这样久坐足以产生压力疲劳，导致臀部痛楚麻木感。测试研究表明，坐于座垫上的臀部压力值大为降低，而接触支承面积也由900cm
7、2 增大到 1050cm2，使压力分散。椅垫的另一优点是能使身体采取一种较稳定的姿势，因为身体可以适应地陷入座垫。人性化产品所谓人性化产品，就是包含人机工程的产品，产品的人机工程与造型是结合在一起的，只要是“人”所使用的产品，都应在人机工程上加以考虑。我们可以这样描述它：以生理为半径，心理为圆心，用以建立人与产品之间和谐关系的模式，综合平衡地使用人的机能，最大限度地挖掘人的潜能，保护人体健康，从而提高生产率。从工业设计的范畴来说，大至城市规划、宇航系统、建筑设施、交通工具，机械设备、自动化工厂、小至服装、家具、文具以及杯、盆、碗筷各种生产生活物品，在设计都必须把人性化作为一个非常重要的因素来考
8、虑。产品可以区分为一般用品和专业用品，一般性产品需要兼顾心理层面的问题，而专业用品在人机工程上则会有更多的考虑，无论什么产品，都应以产品人性化的需求为主，需要更多的符合美学及潮流的设计。人性化产品的人机工程学规范那么，我们是如何来评价一件产品在人机工程学方面是否符合规范呢? 各个国家对人机工程学的产品设计标准有所不同，比如德国Sturlgart设计中心将产品的人机工程标准设定为：1. 产品利于使用者使用；2. 产品与人体的用力、尺寸及形状互相配合；3. 当使用者出现误操作时，产品能够防止和降低产生意外伤害的可能性；4. 各元件在安置上使其意义容易被辨认；5. 各操作机构实用有效；6. 产品便于
9、保养、清洗及修理。人机工程学的产品设计的一般原理那么，在设计上如何体现出产品的人机工程原理呢？怎样才能设计出符合人机工程学的产品呢?人机工程学认为，在人性化的产品设计中，要考虑机、人、环境三个要素之间相互作用，而不单纯着眼于个别要素的优良与否，这三个要素之间相互依存的关系决定着系统总体的性能。人机工程学角度的人机系统设计理论，就是将使用所设计的“物”和“物”的人以及人与“ 物“ 所共处的环境作为一个系统来研究，并科学地利用人、机、环境这三个要素间的有机联系来寻求产品设计系统的最佳参数。作为一个全息系统的局部，一个产品必然是经济、人、技术、环境、文化等因素巧妙平衡、融合的产物，它包括了我们这个商
10、品社会中的全部信息。一件设计优良的产品，有的是为了改变外观，有的是为了降低成本，开始一项产品设计的动机可能来自各个方面，更多的情况是上述几方面兼而有之。人机工程学产品系统设计的一般方法，着重研究和分析机、人、环境三个要素对系统总体性能的影响。即在明确系统总体要求的前提下，研究系统中人和机的职能如何配合和分工；机对环境又有何影响等问题以及环境如何适应人。人机工程学为人性化产品设计提供了独特的理论依据和设计方法，经过不断修正和完善三要素的结构方式，为工业设计开拓了新的思路，最终确保人性化产品设计系统最佳组合方案的实现。地铁车辆内装设计人机工程学分析我国城市化进程日益加快, 城市人口日益增加, 这就
11、对城市的交通提出了较高的要求. 地铁车辆与其他城市交通工具相比, 具有运量大、速度快、安全、准时、节省能源以及不污染环境等优点,我国各大城市为应对交通拥挤的状况, 纷纷提出建设地铁的规划. 除原有的北京、上海、天津、广州等城市的地铁线路在大力扩建以外, 深圳、沈阳、西安、大连、青岛等城市也获准建设地铁. 同时由于生活水平的提高, 人们对乘坐舒适性和安全性的要求也随之提高, 这就对地铁车辆内装设计的舒适性和安全性方面提出了更高的要求. 鉴于此,借鉴国外内装设计经验, 将人机工程学应用于我国地铁车辆内装设计, 提高我国地铁车辆内装设计水平就成为亟需解决的问题.国外地铁车辆内装设计状况各国的人体尺寸
12、因国情不同而有所差异, 且其车辆运行环境也不尽相同, 因此地铁车辆的内装设计就必须要结合本国实际情况, 进行具体而有针对性的考虑. 近年来, 各国在地铁车辆及其内装设计过程中, 都遵循了以人为本的设计理念, 相继引入了人机工程学的设计规范, 来提高车辆及其内装设计的安全性和舒适性.由于地铁车辆车厢内部空间的局限, 在注重车辆的经济效益的同时, 更要考虑车厢内部设计的优劣和乘客座椅的空间感对人们的乘坐舒适性的影响. 因此, 为了在提高乘坐舒适性的同时, 最大限度地提高车辆运行的经济效益, 确定合适的内装设备的尺寸界限, 就成为地铁车辆内装设计的重要问题.车厢内部空间和人体舒适度之间权衡问题, 做
13、了很多研究, 包括座椅的优化布置以及尺寸与舒适度之间的关系等问题. 通过实验, 对影响乘坐空间感的尺寸因素进行研究, 例如座椅的宽度、座椅扶手的宽度以及座椅之间距离等, 得出其基于人体测量数据的合理的尺寸范围.1.人体尺寸百分位数地铁车辆内装设计的依据是人体各部位的测量数据、各种心理学和生理学的一些规则和标准等. 而人体测量数据又是内装部件设计的最主要的依据. 人体测量的数据常以百分位数PK 作为一种位置指标、一个界值. 设计中最常用的是P5、P 50 和P95 三种百分位数. 第5 百分位数代表小身材, 表示有5%的人群身材小于此值, 而有95%的人身材大于此尺寸; 第50百分位数表示中 身
14、材, 指大于和小于此人群身材的各占50%;第95百分位数代表大 身材,是指有95%的人群身材尺寸小于此值, 而有5%的人群身材尺寸大于此值. 此外, 对于涉及到人身安全的产品的设计, 还经常采用第1百分位数和第99百分位数.2.人体尺寸百分位数选取原则地铁车辆内部空间应该尽可能满足绝大多数乘客的需求, 人体数据百分位的选取应该遵循以下几个原则( 1)地域原则我国地域广泛, 不同地区人体尺寸相差很大,因此在设计地铁车内装饰部件时, 首先要确定所设计产品的适用目标区域, 针对不同区域人群, 选择其合适的人体百分位数.( 2)极限原则由人体身高决定的结构(如地铁车辆的侧门和车辆通过台门口高度) 需要
15、用第95百分位数进行设计. 而由人体某些部位的尺寸决定的结构(如车辆侧门扶手和门上把手等最低点的高度等)需要用第5 百分位数值进行分析. 这样可以满足绝大多数人的需求.( 3)可调原则对于与健康和安全密切相关的设计, 使用可调原则, 所选用的尺寸应该在第5百分位和第95百分位之间可调. 如国外很多地铁车辆采用了可调节软座座椅, 座椅面距地板的高度及仰角等方面可调, 这样可以满足不同身高人体需要.( 4)平均原则对于像按钮、插座、座椅扶手高度等, 可以采用第50百分位数值进行设计.( 5)安全原则在不涉及乘客健康和安全时, 选用适当偏离极端百分位的第5百分位数和第95百分位数作为界限值较为合适,
16、 而当身体尺寸在界限以外的乘客使用会危害其健康或者增加事故危险时, 其尺寸界限就应该考率第1百分位和第99百分位,从而保证几乎所有人使用安全和方便.尺寸的选取除了要遵循以上原则外, 还应考虑适当的功能修正量和心理修正量. 地铁车辆内装饰部件尺寸的最终确定可以表示如下:部件最佳设计尺寸= 人体尺寸百分位数+ 功能修正量+ 心理修正量.功能修正量是指人体在不同着装和姿态时的尺寸修正量; 心理修正量是指为了克服人们在乘时心理上产生的空间压抑感 等心理感受, 而在产品设计尺寸上增加的修正量.3.扶手和座椅设计依据扶手和座椅设计所需人体部位尺寸如图1至图3所示. 其所代表意义列述如下:( 1)坐姿两肘间
17、宽. 用以确定座椅两扶手间的宽度、无扶手座椅的宽度以及人体对座椅宽度的空间感. 由于考虑到间距问题, 可采用第95百分位数. 主要用以确定成排相邻放置的座椅.( 2)臀部宽度.用以设计座椅面的最低宽度. 采用第95百分位数. 主要是用来设计单人使用的座椅, 例如, 司机室座椅等.( 3)坐姿肩高. 用以确定无头靠座椅的靠背的最大高度. 由于涉及到间距问题可以采用第95百分位. 在设计座椅靠背时, 要结合人体脊柱结构和人体背部曲线进行考虑. 座椅靠背应在人体的腰椎部提供两点支撑. 通过生理学的分析可以知道, 第5、6胸椎高度相当于肩胛骨的高度, 肩胛骨面积大, 可以承受较大压力, 所以座椅的第一
18、支承应该位于第5、6胸椎之间, 称其为肩靠; 第二支承应该设置在第4、5腰椎的高度上, 称其为腰靠. 国内大多数地铁车辆座椅, 由于车厢尺寸限制(座椅上方要设置宽大的车窗) , 因此均未考虑肩靠,只考虑了腰靠.( 4)坐姿肘高. 用以确定带扶手的座椅的扶手距离座面的高度. 由于肘部在扶手上休息时, 不涉及到伸手够物问题, 采用平均原则, 也就是采用第50百分位是合理的.( 5)小腿加足高. 用以确定座椅面的高度,尤其是确定座椅前缘的最大高度. 应该选用第5百分位数, 因为如果座椅太高, 人大腿受的压力过大, 使人感觉不舒服.( 6)坐深, 用以确定座椅的深度, 应该采用第5百分位. 这样能适应
19、最多的使用者. 如果采用第95百分位, 则坐深比此尺寸短的人, 将无法适应此尺寸.( 7) 立姿垂直手握高度用以确定地铁横扶手的最高位置. 采用高身材人体尺寸就不能满足低身材人群的扶靠需要, 且由于横扶手位于车体中央, 要考虑人体行走时, 头部不能碰撞到横幅手, 应该采用人体立姿垂直手握高度第5百分位,同时要立姿人体高度第99百分位数值, 还要考虑功能修正量和心理修正量.图1. 坐姿人体尺寸(背面) 图2. 坐姿人体尺寸(侧面) 图3. 立姿人体尺寸4.地铁车辆座椅的设计结合以上数据选取原则及座椅设计所涉及的人体尺寸, 选取相应的人体百分位数, 进行地铁车辆无扶手座椅的设计. 同时, 为了使结
20、论具有通用性, 未对数据进行区域划分,在选取数据时, 考虑我国的总体人体测量数据. 表1至表4所示为我国不同年龄段、人体不同部位的百分位数.表1. 成年人体第95百分位坐姿臀宽 mm性别 18 60( 18 55)岁 18 25岁 26 35岁 36 60( 36 55 )岁男 355 345 351 361女 382 368 381 390表2. 成年人体第95百分位坐姿两肘间宽 mm性别 18 60( 18 55)岁 18 25岁 26 35岁 36 60( 36 55 )岁男 489 467 485 499女 478 439 469 496表3.成年人体第5百分位小腿加足高 mm性别 1
21、8 60( 18 55)岁 18 25岁 26 35岁 36 60( 36 55 )岁男 383 386 384 386女 342 346 345 338表4.成年人体第5百分位坐深 mm性别 18 60( 18 55)岁 18 25岁 26 35岁 36 60( 36 55 )岁男 421 423 421 420女 401 401 403 400由表1可知, 成年人体第95百分位数坐姿臀宽最大值为390mm, 再考虑人体穿衣厚度等功能修正量和适当的心理修正量, 坐宽一般取在430450mm之间, 坐面宽度以宽为好, 以方便就坐; 对于联排有扶手座椅, 以坐姿两肘间距的上限值作为依据, 所以尺
22、寸取499mm.由于本文仅仅考虑无扶手座椅, 所以未列出坐姿肘高数据. 此外, 座椅在设计时, 为了保持脊柱正常的生理曲线, 减轻疲劳, 人体应该靠在座椅的靠背上, 处于放松状态. 座椅采用有腰靠而无头靠的靠背, 靠背与座椅面的夹角在105至 108度左右最为合适.3. 结语本文在对国外地铁车辆内装设计状况进行研究基础上, 对基于人机工程学的我国地铁车辆内装设计进行了有益的探索, 得出了以下结论:( 1)提出了我国地铁车辆内装设计人体百分位数选取应该遵循的基本原则;( 2)基于人机工程学理论得出了地铁车辆无扶手座椅和横竖扶手的合理的尺寸范围: 单人座椅宽度为430至450mm, 联排座椅最宽为499mm, 座椅距离地板面高度最低为338mm, 座椅的倾角在105至 108度，横扶手中心线距离地板面的高度为1 830至2000mm, 扶手的粗细为32至38mm.
