文質(zhì)彬，張浩宇

(中車(chē)株洲電力機(jī)車(chē)有限公司，湖南 株洲 412000)

0 引言

有軌電車(chē)具有節(jié)能、環(huán)保、高效、美觀等優(yōu)點(diǎn)，其采用模塊化設(shè)計(jì)且型式多樣，主要結(jié)構(gòu)型式有單車(chē)型、浮車(chē)型、鉸接型、三模塊四轉(zhuǎn)向架型(HKL型)[1]。有軌電車(chē)客室是乘客直接接觸的地方，因此在設(shè)計(jì)時(shí)，不僅需要為乘客提供一個(gè)美觀、舒適的乘車(chē)環(huán)境，還需要考慮乘客乘坐車(chē)輛的便利性和安全性。本文基于歐洲用戶角度，對(duì)某浮車(chē)型五模塊有軌電車(chē)客室的輪椅區(qū)、地板和扶手的設(shè)計(jì)進(jìn)行了優(yōu)化。

1 客室布置現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題

某五模塊有軌電車(chē)在轉(zhuǎn)向架上方的客室布置了玻璃鋼材質(zhì)的橫排座椅，并在靠近車(chē)門(mén)區(qū)域設(shè)置了優(yōu)先座椅，用黃色進(jìn)行區(qū)分，以便乘客進(jìn)行識(shí)別，座椅之間過(guò)道的地板是水平的(見(jiàn)圖1)。同時(shí)在轉(zhuǎn)向架區(qū)域中間的兩對(duì)座椅之間設(shè)置了臺(tái)階(見(jiàn)圖2)。浮車(chē)客室內(nèi)設(shè)置了輪椅區(qū)，并在輪椅區(qū)設(shè)置帶扶手的腰靠，以便輪椅乘客和站立乘客使用(見(jiàn)圖3)。

圖1 客室布置(一)

圖2 客室布置(二)

圖3 客室布置(三)

但是，此五模塊有軌電車(chē)存在如下幾個(gè)問(wèn)題。

1)輪椅區(qū)的布置不方便乘客上下車(chē)，也沒(méi)有設(shè)置固定裝置保護(hù)輪椅區(qū)乘客。

2)中間座椅區(qū)地板上設(shè)置的臺(tái)階不等高，乘客容易絆腳摔倒。

3)前排座椅沒(méi)有設(shè)置足夠的扶手，車(chē)輛緊急啟動(dòng)或制動(dòng)時(shí)，前排乘客容易沖出座椅而摔倒；臺(tái)階區(qū)域沒(méi)有設(shè)置扶手，乘客上下臺(tái)階時(shí)沒(méi)有抓握處，同時(shí)車(chē)輛緊急啟動(dòng)或制動(dòng)時(shí)，乘客容易沖出座椅而摔向?qū)γ娉丝驮斐膳鰝?/p>

2 優(yōu)化方案

2.1 輪椅區(qū)優(yōu)化設(shè)計(jì)

目前方案的輪椅區(qū)布置在浮車(chē)的縱向座椅旁邊，輪椅區(qū)垂直側(cè)墻與座椅同向布置。通過(guò)對(duì)輪椅乘客上下車(chē)路徑的人機(jī)工程學(xué)模擬分析，現(xiàn)有方案的輪椅乘客上下車(chē)時(shí)，需要在短距離內(nèi)2次大角度轉(zhuǎn)向，上下車(chē)路徑復(fù)雜，對(duì)輪椅乘客和普通乘客形成較大阻礙(見(jiàn)圖4、圖5)。

圖4 輪椅乘客上車(chē)路徑人機(jī)工程學(xué)模擬分析(現(xiàn)有方案)

圖5 輪椅乘客下車(chē)路徑人機(jī)工程學(xué)模擬分析(現(xiàn)有方案)

當(dāng)輪椅區(qū)平行側(cè)墻布置時(shí)(即與車(chē)輛縱向平行)，通過(guò)對(duì)輪椅乘客上下車(chē)路徑的人機(jī)工程學(xué)模擬分析，此方案的輪椅乘客僅需1次大角度轉(zhuǎn)向即可上下車(chē)，上下車(chē)路徑簡(jiǎn)單，不會(huì)對(duì)輪椅乘客和普通乘客形成較大阻礙(見(jiàn)圖6、圖7)。因此，建議輪椅區(qū)平行車(chē)輛側(cè)墻布置。

圖6 輪椅乘客上車(chē)路徑人機(jī)工程學(xué)模擬分析(優(yōu)化方案)

圖7 輪椅乘客下車(chē)路徑人機(jī)工程學(xué)模擬分析(優(yōu)化方案)

輪椅區(qū)平行側(cè)墻布置時(shí)，縱向所需空間更大，取消固定座椅，并設(shè)置折疊座椅。在輪椅區(qū)沒(méi)有被占用時(shí)，可以為站立乘客提供坐席。同時(shí)，輪椅區(qū)背后需要設(shè)置擋板以防止輪椅向后傾翻(見(jiàn)圖8)。雖然輪椅本身會(huì)帶有安全帶和制動(dòng)器，但是在車(chē)輛緊急啟動(dòng)或制動(dòng)時(shí)，還是需要對(duì)輪椅乘客進(jìn)行二次保護(hù)，以免輪椅制動(dòng)器意外失效而沖出輪椅區(qū)，對(duì)輪椅乘客和普通乘客造成傷害。

圖8 輪椅區(qū)設(shè)計(jì)(優(yōu)化方案)

本優(yōu)化方案在輪椅區(qū)背后的擋板上設(shè)置安全帶，可以同時(shí)固定輪椅及輪椅乘客，并在輪椅區(qū)一側(cè)設(shè)置橫向扶手，方便輪椅乘客抓握，輔助輪椅乘客在車(chē)內(nèi)移動(dòng)。

2.2 臺(tái)階優(yōu)化設(shè)計(jì)

地板上設(shè)置的臺(tái)階不等高，乘客容易絆腳摔倒(見(jiàn)圖9)。然而，轉(zhuǎn)向架空間需求和車(chē)體結(jié)構(gòu)的限制，第一級(jí)臺(tái)階的平面已不能降低；并且第一級(jí)臺(tái)階高度為284 mm，已經(jīng)超過(guò)了標(biāo)準(zhǔn)EN 16585-2[2]中臺(tái)階高度不大于200 mm的要求，所以不能僅通過(guò)調(diào)整兩級(jí)臺(tái)階的高度，使之達(dá)到等高。

圖9 中間座椅區(qū)臺(tái)階(原有方案)

優(yōu)化方案一是將座椅過(guò)道設(shè)計(jì)成斜坡，達(dá)到抬高平面、降低第一級(jí)臺(tái)階的目的(見(jiàn)圖10)。此時(shí)，兩級(jí)臺(tái)階的高度都是175 mm。斜坡的角度設(shè)計(jì)為5.4°，小于地板布R9防滑等級(jí)對(duì)應(yīng)的角度[3]，滿足防滑使用要求。

圖10 中間座椅區(qū)臺(tái)階(優(yōu)化方案一)

優(yōu)化方案二是將座椅過(guò)道整體抬高，達(dá)到抬高平面、降低第一級(jí)臺(tái)階的目的，但過(guò)道區(qū)域與其他地板區(qū)域形成了一級(jí)臺(tái)階，過(guò)道區(qū)域與其他地板區(qū)域不再是連續(xù)平面(見(jiàn)圖11)。此時(shí)，兩級(jí)臺(tái)階的高度都是155 mm。

圖11 中間座椅區(qū)臺(tái)階(優(yōu)化方案二)

經(jīng)分析標(biāo)準(zhǔn)EN 16585-2[2]和標(biāo)準(zhǔn)BS 5395-1[4]的要求：標(biāo)準(zhǔn)EN 16585-2中要求臺(tái)階高度h不大于200 mm；標(biāo)準(zhǔn)BS 5395-1中要求“150 mm≤h≤180 mm”。2種優(yōu)化方案的臺(tái)階高度都同時(shí)滿足2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，方便乘客使用。

2.3 扶手優(yōu)化設(shè)計(jì)

前排座椅前方?jīng)]有設(shè)置扶手，車(chē)輛緊急啟動(dòng)或制動(dòng)時(shí)，前排乘客容易沖出座椅而摔倒(見(jiàn)圖12)。對(duì)此處優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，在座椅前面設(shè)置立柱扶手和擋板，為乘客提供抓握處(見(jiàn)圖13)。

圖12 前排座椅扶手(現(xiàn)有方案)

圖13 前排座椅扶手(優(yōu)化方案)

中間座椅沒(méi)有設(shè)置扶手，乘客上下臺(tái)階時(shí)沒(méi)有抓握處，同時(shí)車(chē)輛緊急啟動(dòng)或制動(dòng)時(shí)，乘客容易沖出座椅而摔向?qū)γ娉丝驮斐膳鰝?見(jiàn)圖14)。對(duì)此處優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，在臺(tái)階兩側(cè)設(shè)置扶手，為乘客提供抓握處(見(jiàn)圖15)。

圖14 中間座椅扶手(現(xiàn)有方案)

圖15 中間座椅扶手(優(yōu)化方案)

下面將按照標(biāo)準(zhǔn)ISO 7250-1[5]和標(biāo)準(zhǔn)ISO/TR 7250-2[6]中歐洲區(qū)域的人體數(shù)據(jù)(包括18～65歲男性和女性數(shù)據(jù))進(jìn)行人機(jī)工程學(xué)分析。選用5分位和95分位人體各項(xiàng)數(shù)據(jù)，以包含最寬泛的數(shù)據(jù)。

經(jīng)分析，前排座椅扶手可以滿足5分位人體坐姿時(shí)的需求，只是乘客的臀部不能靠近座椅后部，需要向前移動(dòng)，同時(shí)身體也不能向后靠向椅背，需向前傾斜，才能抓住扶手，如圖16(a)所示。當(dāng)乘客起身離開(kāi)座位時(shí)，也可以滿足95分位人體的抓握需求，如圖16(b)所示。

圖16 前排座椅扶手人機(jī)工程學(xué)模擬分析(優(yōu)化方案)

中間座椅扶手是豎向的，可以滿足標(biāo)準(zhǔn)EN 16585-2[2]中在800～1 200 mm為乘客上下臺(tái)階時(shí)提供抓握處的要求。同時(shí)，中間座椅扶手可以滿足95分位人體坐姿時(shí)的需求，只是乘客的手臂須彎曲并向上移動(dòng)，才能抓住扶手，如圖17(a)所示。當(dāng)乘客起身離開(kāi)座位時(shí)，內(nèi)側(cè)座椅上的5分位人體也可向前抓住扶手，如圖17(b)所示。

圖17 中間座椅扶手人機(jī)工程學(xué)模擬分析(優(yōu)化方案)

3 結(jié)語(yǔ)

國(guó)內(nèi)有軌電車(chē)技術(shù)發(fā)展主要通過(guò)技術(shù)引進(jìn)合作、消化吸收、自主創(chuàng)新途徑實(shí)現(xiàn)技術(shù)自主化，并逐步實(shí)現(xiàn)技術(shù)輸出。歐洲是有軌電車(chē)的發(fā)源地，也是今后很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)技術(shù)提升的高地，我國(guó)在技術(shù)輸出時(shí)，需要基于歐洲標(biāo)準(zhǔn)對(duì)有軌電車(chē)進(jìn)行設(shè)計(jì)。本文以某五模塊有軌電車(chē)為基礎(chǔ)，針對(duì)其中的問(wèn)題，基于歐洲或國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)歐洲人體數(shù)據(jù)，從人機(jī)工程學(xué)角度優(yōu)化了客室的輪椅區(qū)、地板和扶手的設(shè)計(jì)，保證乘客乘車(chē)的舒適性和安全性。