禇娜

[摘 要]地鐵車輛內(nèi)飾扶手能夠起到維持乘客站立平衡和緩解乘客疲勞的作用?；趪鴥?nèi)外扶手現(xiàn)狀，本文主要介紹了地鐵車輛內(nèi)飾扶手的結(jié)構(gòu)特性及關(guān)鍵技術(shù)特點(diǎn)，展望高端地鐵車輛內(nèi)飾扶手發(fā)展前景。

[關(guān)鍵詞]地鐵車輛 扶手 規(guī)范化設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：U270.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2014）07-0005-02

1.概況

近年來我國城市公共交通發(fā)展迅速，地鐵車輛作為城市交通的重要組成部分，具有載客量大、速度快、安全、準(zhǔn)時(shí)、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。隨著人們生活水平的不斷提高，人們對所乘坐的地鐵車輛的舒適性和安全性也有了新的要求。內(nèi)飾扶手作為地鐵車輛重要配件，它要求基于人機(jī)工程學(xué)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，保證列車在任何操作狀態(tài)下均能承受住乘客的沖擊力，為乘客的安全舒適出行提供有力保障。

2.國內(nèi)外地鐵內(nèi)飾扶手設(shè)計(jì)現(xiàn)狀

目前國內(nèi)地鐵內(nèi)裝扶手設(shè)計(jì)幾乎是借鑒大型客運(yùn)汽車、國外地鐵客運(yùn)車輛的設(shè)計(jì)。地鐵生產(chǎn)廠商生產(chǎn)不同車型時(shí)內(nèi)飾扶手設(shè)計(jì)各式各樣，不但增加生產(chǎn)成本，更給用戶后期車輛維護(hù)帶來諸多不便。法國阿爾斯通、德國西門子、加拿大龐巴迪、日本川崎重工等公司在車輛內(nèi)飾設(shè)計(jì)中，對合理的內(nèi)飾扶手布置、直徑、安裝高度及方式等進(jìn)行研究，取得了一系列研究成果。而日本在20世紀(jì)80年代就制定了有關(guān)扶手結(jié)構(gòu)的標(biāo)準(zhǔn)，各車輛生產(chǎn)廠商使用的扶手配件的生產(chǎn)和裝配方式也已規(guī)格化，并有專門廠商定點(diǎn)生產(chǎn)，有效縮減生產(chǎn)成本，提高整車售價(jià)的競爭優(yōu)勢。

3.扶手設(shè)計(jì)

3.1 扶手設(shè)計(jì)原則

3.1.1 安全性

保障乘客安全是車輛扶手設(shè)計(jì)的首要原則，地鐵車輛扶手設(shè)計(jì)必須滿足在任何極端條件下，扶手不能發(fā)生折斷、脫落、塑性變形等。

3.1.2 舒適性

扶手的合理布置除了能夠保障乘客安全外，還能有效緩解疲勞，提高乘車舒適性。因此，在扶手設(shè)計(jì)中，需要基于人機(jī)工程學(xué)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，選擇最適合人體生理機(jī)能的扶手布置方式。

3.1.3 普遍適用性

扶手設(shè)計(jì)時(shí)選用人體數(shù)據(jù)百分位的第5百分位數(shù)和第95百分位數(shù)作為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)產(chǎn)品需要具有普遍適用性。在不影響產(chǎn)品安全性時(shí)，可以考慮選用人體數(shù)據(jù)百分位的第1百分位數(shù)和第99百分位數(shù)作為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，保證幾乎所有人都能安全、方便使用產(chǎn)品。

3.2 扶手結(jié)構(gòu)

3.2.1 扶手種類

常用扶手種類示意圖詳見圖1所示。

3.2.2 扶手外徑

扶手外徑尺寸需要根據(jù)乘客手握住扶手的難易程度來決定，由試驗(yàn)得知扶手外徑為φ25mm時(shí)最容易握住。而實(shí)際調(diào)查中發(fā)現(xiàn)使用外徑為φ20mm扶手的實(shí)例也有很多。因此將扶手外徑標(biāo)準(zhǔn)值定為φ20mm和φ25mm（實(shí)際調(diào)查中存在極少數(shù)扶手外徑為φ16mm和φ32mm情況）。

3.2.3 扶手中心到安裝面距離

扶手中心到安裝面距離示意圖詳見圖2。由實(shí)驗(yàn)得知扶手到安裝面的凈尺寸在30mm以上時(shí)，可以確保乘客戴著手套時(shí)能夠很容易握住扶手且不會(huì)被夾住。結(jié)合扶手外徑尺寸，圖2中扶手中心到安裝面距離a為38mm（扶手外徑為φ16mm）～46mm（扶手外徑為φ32mm）為宜。故將扶手中心到安裝面距離a標(biāo)準(zhǔn)值定為50mm。

3.2.4 扶手安裝螺釘

實(shí)際調(diào)查中發(fā)現(xiàn)扶手安裝螺釘從M4到M8都有使用，考慮扶手安裝的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)一般不推薦使用M6和M8安裝螺釘，除非使用M4安裝螺釘不能達(dá)到強(qiáng)度要求。結(jié)合扶手的安裝位置強(qiáng)度要求，室內(nèi)扶手安裝使用2個(gè)M4螺釘固定，室外扶手使用2個(gè)M6螺釘固定。

3.2.5 扶手材料及表面處理

實(shí)際調(diào)查中發(fā)現(xiàn)扶手材料使用的幾乎全是不銹鋼管或合金鋼管。經(jīng)過拉絲處理的不銹鋼管和合金鋼管具有舒適的光澤度和清潔感，因此把不銹鋼管或合金鋼管表面進(jìn)行拉絲處理定為扶手表面處理標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 扶手安裝位置

結(jié)合實(shí)際調(diào)查扶手安裝位置匯總詳見表1。

3.3.1 室外扶手

表1中NO.4的扶手在實(shí)際調(diào)查中使用實(shí)例占到了50%，雖然扶手外徑的標(biāo)準(zhǔn)為φ25mm，但是在特殊情況下也有使用外徑φ20mm的扶手。在上下車過程中，室外的扶手需要分擔(dān)乘客的體重，所以要充分考慮扶手的強(qiáng)度和剛性。

3.3.2 側(cè)門部扶手

表1中NO.1、NO.2、NO.3、NO.5、NO.6在實(shí)際調(diào)查中使用實(shí)例很多。乘客身體經(jīng)常會(huì)碰到側(cè)門部的扶手，所以必須將扶手的端部做成不易刮住衣服、不易碰到身體的形狀。

3.3.3 側(cè)門附近扶手

表1中NO.3、NO.6、NO.7在實(shí)際調(diào)查中使用實(shí)例很多。側(cè)門附近的扶手作為乘客上下車時(shí)使用，多為垂直安裝?？紤]讓站在側(cè)門附近的乘客能夠抓住站穩(wěn)，也有很多是水平安裝的。垂直安裝的扶手安裝在離地板500mm～700mm的位置，長約700mm。水平安裝的扶手安裝在離地板900mm～1000mm的位置，長度500mm～900mm。

3.3.4 貫通道扶手

表1中NO.2、NO.6在實(shí)際調(diào)查中使用實(shí)例很多。由于貫通道的扶手是突出來的，所以必須考慮到不能影響通行。需要考慮車輛搖晃、加速、急停時(shí)，便于乘客能夠快速抓住的扶手形狀和安裝位置。

3.3.5 間壁部扶手

表1中NO.1、NO.8在實(shí)際調(diào)查中使用實(shí)例很多。間壁部扶手作為乘客上下車時(shí)使用，多為垂直安裝?？紤]讓站在側(cè)門附近的乘客能夠抓住站穩(wěn)，也有很多是水平安裝的。垂直安裝的扶手安裝在離地板500mm～700mm的位置，長約700mm。水平安裝的扶手安裝在離地板800mm～1000mm的位置，長度500mm～900mm。

3.3.6 輪椅車空間部扶手

表1中NO.1、NO.2、NO.5在實(shí)際調(diào)查中使用實(shí)例很多。此處扶手的安裝高度、長度，需要結(jié)合輪椅車空間的情況來決定，所以扶手的形狀會(huì)有很多不同。要確保扶手的強(qiáng)度能經(jīng)受得起推、拉等受力，且不會(huì)產(chǎn)生沖突。此處很多使用實(shí)例水平方向上是連續(xù)直角折彎一體的扶手，扶手座設(shè)計(jì)成通用的比較好。

3.3.7 客室內(nèi)部扶手

表1中NO.1在實(shí)際調(diào)查中使用實(shí)例很多。除去側(cè)門、側(cè)門附近、貫通道以及間壁部扶手，客室內(nèi)的扶手有水平安裝型和垂直安裝型。用途是，作為防止站立客人摔倒的扶手。保護(hù)棒座的形狀和側(cè)門扶手相同。

3.3.8 司機(jī)室扶手

表1中NO.8在實(shí)際調(diào)查中使用實(shí)例很多。此處扶手是為保護(hù)乘務(wù)員安裝，根據(jù)乘務(wù)員的使用情況側(cè)面多為垂直安裝，乘務(wù)員室內(nèi)多為水平安裝。安裝位置根據(jù)乘務(wù)員動(dòng)作情況制定，長度一般比較短。駕駛員視野范圍內(nèi)安裝的保護(hù)棒，表面要進(jìn)行黑色涂裝，或者用特殊的處理方式抑制反射光。雖然根據(jù)手握住扶手的難易程度制定的保護(hù)棒外徑標(biāo)準(zhǔn)為φ25mm，但司機(jī)室的扶手外徑多為φ20mm，而且也有設(shè)置外徑φ16mm扶手的實(shí)例。

3.4 扶手應(yīng)力計(jì)算

扶手載荷確定需要結(jié)合使用扶手時(shí)的姿態(tài)和體能確定，例如：人體立姿時(shí)最大拉力及最大推力關(guān)系圖詳見圖3。

扶手彎曲變形應(yīng)力計(jì)算公式：

扶手彎曲變形量計(jì)算公式：

D：扶手外徑，單位mm

d：扶手內(nèi)徑，單位mm

W：扶手載荷，單位N

L：扶手長度，單位mm

E：E=2×10？5MPa

σ：扶手彎曲變形應(yīng)力，單位MPa

v：扶手彎曲變形量，單位mm

為了確保乘客乘車安全性和舒適性，為乘客握住扶手時(shí)提供足夠安全感，將彎曲變形量v數(shù)值推薦標(biāo)準(zhǔn)定為5mm以下。

4.結(jié)語

內(nèi)飾扶手作為地鐵車輛重要配件，在滿足人機(jī)工程學(xué)的基礎(chǔ)上需要充分考慮結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，以保證在車輛任何運(yùn)行狀況下的乘客安全。為提高國產(chǎn)地鐵車輛產(chǎn)品競爭力，地鐵扶手配件標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)仍有很大研究空間。

參考文獻(xiàn)

[1] 林樂欽.客車扶手結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀與改進(jìn)意見[J].客車技術(shù)與研究，1999.

[2] 王超，徐伯初.地鐵車輛內(nèi)部空間設(shè)計(jì)研究綜述[D].四川：西南交通大學(xué)，2007.

[3] 丁玉蘭.人機(jī)工程學(xué)[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2011.

表1中NO.1、NO.2、NO.5在實(shí)際調(diào)查中使用實(shí)例很多。此處扶手的安裝高度、長度，需要結(jié)合輪椅車空間的情況來決定，所以扶手的形狀會(huì)有很多不同。要確保扶手的強(qiáng)度能經(jīng)受得起推、拉等受力，且不會(huì)產(chǎn)生沖突。此處很多使用實(shí)例水平方向上是連續(xù)直角折彎一體的扶手，扶手座設(shè)計(jì)成通用的比較好。

3.3.7 客室內(nèi)部扶手

表1中NO.1在實(shí)際調(diào)查中使用實(shí)例很多。除去側(cè)門、側(cè)門附近、貫通道以及間壁部扶手，客室內(nèi)的扶手有水平安裝型和垂直安裝型。用途是，作為防止站立客人摔倒的扶手。保護(hù)棒座的形狀和側(cè)門扶手相同。

3.3.8 司機(jī)室扶手

表1中NO.8在實(shí)際調(diào)查中使用實(shí)例很多。此處扶手是為保護(hù)乘務(wù)員安裝，根據(jù)乘務(wù)員的使用情況側(cè)面多為垂直安裝，乘務(wù)員室內(nèi)多為水平安裝。安裝位置根據(jù)乘務(wù)員動(dòng)作情況制定，長度一般比較短。駕駛員視野范圍內(nèi)安裝的保護(hù)棒，表面要進(jìn)行黑色涂裝，或者用特殊的處理方式抑制反射光。雖然根據(jù)手握住扶手的難易程度制定的保護(hù)棒外徑標(biāo)準(zhǔn)為φ25mm，但司機(jī)室的扶手外徑多為φ20mm，而且也有設(shè)置外徑φ16mm扶手的實(shí)例。

3.4 扶手應(yīng)力計(jì)算

扶手載荷確定需要結(jié)合使用扶手時(shí)的姿態(tài)和體能確定，例如：人體立姿時(shí)最大拉力及最大推力關(guān)系圖詳見圖3。

扶手彎曲變形應(yīng)力計(jì)算公式：

扶手彎曲變形量計(jì)算公式：

D：扶手外徑，單位mm

d：扶手內(nèi)徑，單位mm

W：扶手載荷，單位N

L：扶手長度，單位mm

E：E=2×10？5MPa

σ：扶手彎曲變形應(yīng)力，單位MPa

v：扶手彎曲變形量，單位mm

為了確保乘客乘車安全性和舒適性，為乘客握住扶手時(shí)提供足夠安全感，將彎曲變形量v數(shù)值推薦標(biāo)準(zhǔn)定為5mm以下。

4.結(jié)語

內(nèi)飾扶手作為地鐵車輛重要配件，在滿足人機(jī)工程學(xué)的基礎(chǔ)上需要充分考慮結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，以保證在車輛任何運(yùn)行狀況下的乘客安全。為提高國產(chǎn)地鐵車輛產(chǎn)品競爭力，地鐵扶手配件標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)仍有很大研究空間。

參考文獻(xiàn)

[1] 林樂欽.客車扶手結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀與改進(jìn)意見[J].客車技術(shù)與研究，1999.

[2] 王超，徐伯初.地鐵車輛內(nèi)部空間設(shè)計(jì)研究綜述[D].四川：西南交通大學(xué)，2007.

[3] 丁玉蘭.人機(jī)工程學(xué)[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2011.

表1中NO.1、NO.2、NO.5在實(shí)際調(diào)查中使用實(shí)例很多。此處扶手的安裝高度、長度，需要結(jié)合輪椅車空間的情況來決定，所以扶手的形狀會(huì)有很多不同。要確保扶手的強(qiáng)度能經(jīng)受得起推、拉等受力，且不會(huì)產(chǎn)生沖突。此處很多使用實(shí)例水平方向上是連續(xù)直角折彎一體的扶手，扶手座設(shè)計(jì)成通用的比較好。

3.3.7 客室內(nèi)部扶手

表1中NO.1在實(shí)際調(diào)查中使用實(shí)例很多。除去側(cè)門、側(cè)門附近、貫通道以及間壁部扶手，客室內(nèi)的扶手有水平安裝型和垂直安裝型。用途是，作為防止站立客人摔倒的扶手。保護(hù)棒座的形狀和側(cè)門扶手相同。

3.3.8 司機(jī)室扶手

表1中NO.8在實(shí)際調(diào)查中使用實(shí)例很多。此處扶手是為保護(hù)乘務(wù)員安裝，根據(jù)乘務(wù)員的使用情況側(cè)面多為垂直安裝，乘務(wù)員室內(nèi)多為水平安裝。安裝位置根據(jù)乘務(wù)員動(dòng)作情況制定，長度一般比較短。駕駛員視野范圍內(nèi)安裝的保護(hù)棒，表面要進(jìn)行黑色涂裝，或者用特殊的處理方式抑制反射光。雖然根據(jù)手握住扶手的難易程度制定的保護(hù)棒外徑標(biāo)準(zhǔn)為φ25mm，但司機(jī)室的扶手外徑多為φ20mm，而且也有設(shè)置外徑φ16mm扶手的實(shí)例。

3.4 扶手應(yīng)力計(jì)算

扶手載荷確定需要結(jié)合使用扶手時(shí)的姿態(tài)和體能確定，例如：人體立姿時(shí)最大拉力及最大推力關(guān)系圖詳見圖3。

扶手彎曲變形應(yīng)力計(jì)算公式：

扶手彎曲變形量計(jì)算公式：

D：扶手外徑，單位mm

d：扶手內(nèi)徑，單位mm

W：扶手載荷，單位N

L：扶手長度，單位mm

E：E=2×10？5MPa

σ：扶手彎曲變形應(yīng)力，單位MPa

v：扶手彎曲變形量，單位mm

為了確保乘客乘車安全性和舒適性，為乘客握住扶手時(shí)提供足夠安全感，將彎曲變形量v數(shù)值推薦標(biāo)準(zhǔn)定為5mm以下。

4.結(jié)語

內(nèi)飾扶手作為地鐵車輛重要配件，在滿足人機(jī)工程學(xué)的基礎(chǔ)上需要充分考慮結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，以保證在車輛任何運(yùn)行狀況下的乘客安全。為提高國產(chǎn)地鐵車輛產(chǎn)品競爭力，地鐵扶手配件標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)仍有很大研究空間。

參考文獻(xiàn)

[1] 林樂欽.客車扶手結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀與改進(jìn)意見[J].客車技術(shù)與研究，1999.

[2] 王超，徐伯初.地鐵車輛內(nèi)部空間設(shè)計(jì)研究綜述[D].四川：西南交通大學(xué)，2007.

[3] 丁玉蘭.人機(jī)工程學(xué)[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2011.