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        某五模塊有軌電車客室的優(yōu)化設(shè)計(jì)

        2023-02-15 14:02:28文質(zhì)彬張浩宇
        技術(shù)與市場 2023年2期
        關(guān)鍵詞:客室輪椅臺階

        文質(zhì)彬,張浩宇

        (中車株洲電力機(jī)車有限公司,湖南 株洲 412000)

        0 引言

        有軌電車具有節(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)型式有單車型、浮車型、鉸接型、三模塊四轉(zhuǎn)向架型(HKL型)[1]。有軌電車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、舒適的乘車環(huán)境,還需要考慮乘客乘坐車輛的便利性和安全性。本文基于歐洲用戶角度,對某浮車型五模塊有軌電車客室的輪椅區(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)狀及存在的問題

        某五模塊有軌電車在轉(zhuǎn)向架上方的客室布置了玻璃鋼材質(zhì)的橫排座椅,并在靠近車門區(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)行識別,座椅之間過道的地板是水平的(見圖1)。同時(shí)在轉(zhuǎn)向架區(qū)域中間的兩對座椅之間設(shè)置了臺階(見圖2)。浮車客室內(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,此五模塊有軌電車存在如下幾個(gè)問題。

        1)輪椅區(qū)的布置不方便乘客上下車,也沒有設(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)置的臺階不等高,乘客容易絆腳摔倒。

        3)前排座椅沒有設(shè)置足夠的扶手,車輛緊急啟動(dòng)或制動(dòng)時(shí),前排乘客容易沖出座椅而摔倒;臺階區(qū)域沒有設(shè)置扶手,乘客上下臺階時(shí)沒有抓握處,同時(shí)車輛緊急啟動(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。通過對輪椅乘客上下車路徑的人機(jī)工程學(xué)模擬分析,現(xiàn)有方案的輪椅乘客上下車時(shí),需要在短距離內(nèi)2次大角度轉(zhuǎn)向,上下車路徑復(fù)雜,對輪椅乘客和普通乘客形成較大阻礙(見圖4、圖5)。

        圖4 輪椅乘客上車路徑人機(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)(即與車輛縱向平行),通過對輪椅乘客上下車路徑的人機(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,上下車路徑簡單,不會對輪椅乘客和普通乘客形成較大阻礙(見圖6、圖7)。因此,建議輪椅區(qū)平行車輛側(cè)墻布置。

        圖6 輪椅乘客上車路徑人機(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(見圖8)。雖然輪椅本身會帶有安全帶和制動(dòng)器,但是在車輛緊急啟動(dòng)或制動(dòng)時(shí),還是需要對輪椅乘客進(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,輔助輪椅乘客在車內(nèi)移動(dòng)。

        2.2 臺階優(yōu)化設(shè)計(jì)

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

        圖9 中間座椅區(qū)臺階(原有方案)

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

        圖10 中間座椅區(qū)臺階(優(yōu)化方案一)

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

        圖11 中間座椅區(qū)臺階(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(見圖12)。對此處優(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)

        中間座椅沒有設(shè)置扶手,乘客上下臺階時(shí)沒有抓握處,同時(shí)車輛緊急啟動(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?見圖14)。對此處優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí),在臺階兩側(cè)設(shè)置扶手,為乘客提供抓握處(見圖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

        國內(nèi)有軌電車技術(shù)發(fā)展主要通過技術(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。歐洲是有軌電車的發(fā)源地,也是今后很長一段時(shí)間內(nèi)技術(shù)提升的高地,我國在技術(shù)輸出時(shí),需要基于歐洲標(biāo)準(zhǔn)對有軌電車進(jìn)行設(shè)計(jì)。本文以某五模塊有軌電車為基礎(chǔ),針對其中的問題,基于歐洲或國際標(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),保證乘客乘車的舒適性和安全性。

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