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      地鐵扶手產(chǎn)品舒適性設(shè)計研究

      2021-07-03 02:47:43趙友朝
      裝備維修技術(shù) 2021年52期
      關(guān)鍵詞:表面處理舒適性

      趙友朝

      摘? 要:本文以地鐵扶手產(chǎn)品為研究對象,從立姿乘客抓握舒適性角度出發(fā),對扶手布局、關(guān)鍵尺寸、材質(zhì)及表面處理進(jìn)行了設(shè)計研究,并給出了建議方案或取值范圍。

      關(guān)鍵詞:扶手;舒適性;整體布局;關(guān)鍵尺寸;表面處理

      1.引言

      扶手產(chǎn)品是地鐵車輛的重要內(nèi)裝配件,為站立乘客提供有效的平衡支撐作用[1],與乘客息息相關(guān),因此扶手產(chǎn)品在設(shè)計過程中,需要充分考慮乘客抓握舒的舒適性。

      2.扶手產(chǎn)品的分類

      扶手產(chǎn)品,通常可以按照部件類別、高低位置、材質(zhì)應(yīng)用等方面進(jìn)行分類。按部件類別分類,扶手產(chǎn)品主要包括中部扶手、天花板扶手、屏風(fēng)扶手、門邊扶手等,如圖1。按高低位置分類,高位扶手在乘客頭部以上,縱向布置;低位扶手主體部分在乘客肩部以下,豎向布置[2]。按材質(zhì)應(yīng)用分類,扶手產(chǎn)品主要分為不銹鋼扶手、鋁合金扶手、碳鋼扶手。

      3.扶手產(chǎn)品的舒適性設(shè)計

      扶手產(chǎn)品的舒適性設(shè)計,主要從產(chǎn)品整體布局、關(guān)鍵尺寸、材質(zhì)及表面處理等方面進(jìn)行設(shè)計研究。

      3.1扶手整體布局

      地鐵扶手產(chǎn)品主要布置在車廂內(nèi)部乘客室區(qū)域,乘客室區(qū)域主要分為門區(qū)和窗區(qū),如圖2。扶手整體布局方面,高位扶手宜采用3排縱向布置,且門區(qū)僅需保留中間高位扶手[3];高位扶手在車寬方向的間距尺寸,可以根據(jù)不同車型的車體基本寬度尺寸[4-5]進(jìn)行適當(dāng)?shù)膭討B(tài)調(diào)整,僅需要注意減少對坐姿乘客的干擾,A、B型車高位扶手在車寬方向的間距尺寸建議分別為650mm、600mm [3-5]左右;立柱扶手需要優(yōu)先布置在門區(qū)中心位置[3],目前主流A、B型車門區(qū)的間距分別為4560mm、4880mm[6-7],同時單個窗區(qū)布置2件立柱扶手[3],將相鄰門區(qū)的間距均分為3段,即A、B型車立柱扶手間距分別為4560/3=1520mm、4880/3=1626.67mm,部分項目會將此間距尺寸進(jìn)行微調(diào);橫扶手布置在相鄰立柱扶手之間;屏風(fēng)扶手布置在縱向座椅的兩端;門邊扶手布置在車門兩邊。

      3.2扶手關(guān)鍵尺寸

      扶手關(guān)鍵尺寸方面,主要從扶手外徑尺寸、高位扶手安裝高度尺寸、低位扶手安裝高度尺寸3個方面進(jìn)行考慮。

      文獻(xiàn)[8]中給出手輪截面直徑尺寸d的范圍為18-50mm[8],手輪操作示意圖如圖3,可以引用此數(shù)值范圍為扶手外徑尺寸設(shè)計提供理論依據(jù),初步確定扶手外徑尺寸為(18+50)/2=34mm。扶手選用不同材質(zhì)時,外徑和壁厚尺寸的選擇同時要參考相應(yīng)原材料的國家標(biāo)準(zhǔn)[9-10],將接近外徑尺寸φ34mm的部分管材規(guī)格數(shù)據(jù)進(jìn)行整理如表1[9-10](選擇范圍:外徑φ30-40mm,壁厚2-4mm)。根據(jù)上述分析,在原材料國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)格范圍內(nèi),建議扶手外徑尺寸接近34mm,可以在保證原材料可長期供應(yīng)的基礎(chǔ)之上,最大程度保證乘客抓握的舒適性。

      根據(jù)扶手的功能及布局,高位扶手僅適用于身高較高的立姿乘客,低位扶手適用于全部成年立姿乘客[3]。高位扶手通常會結(jié)合吊環(huán)配套使用[2],如圖4。高位扶手吊環(huán)抓握高度尺寸,要保證立姿乘客抓握的舒適性;高位扶手安裝高度尺寸,不僅要保證立姿乘客抓握的舒適性,同時要避免立姿乘客移動過程中頭部與橫扶手桿發(fā)生碰撞。

      在扶手產(chǎn)品的設(shè)計中,首先要充分考慮人體尺寸,人體尺寸百分位數(shù)通常以PK表示[11];其次要考慮人體尺寸百分位數(shù)的選擇原則,分為Ⅰ型、ⅡA型、ⅡB型和Ⅲ型產(chǎn)品尺寸設(shè)計 [11];最后還要考慮修正量的選擇,包括功能修正量和心理修正量[11]。中國成人人體尺寸可參考國家標(biāo)準(zhǔn),整理相關(guān)數(shù)據(jù)如圖5 [12]、表2 [12],文獻(xiàn)[8]中提供了常用的功能修正量,整理相關(guān)數(shù)據(jù)如表3[8]。

      為了保證立姿乘客抓握吊環(huán)拉手的舒適性,吊環(huán)拉手抓握高度尺寸建議為1710mm,既能滿足99%成年女性能夠可靠抓握以及絕大多數(shù)乘客舒適的抓握,也能滿足50%成年男性可以無障礙通行[13]。

      為了保證立姿乘客可以舒適的抓握高位扶手,高位扶手的高度尺寸則必須小于可隨意取放東西的高度尺寸,如圖6,該尺寸與身高之比為7/6 [8],同時此處以ⅡA型產(chǎn)品尺寸設(shè)計為基礎(chǔ),參考表2選取成年女性身高尺寸P50=1570mm作為設(shè)計原始依據(jù),參考表3選擇功能修正量(25+38)/2=31.5mm,確定高位扶手高度尺寸的上限為1570×7÷6+31.5≈1863mm,能滿足50%成年女性、95%以上成年男性能夠舒適的抓握。為了避免立姿乘客頭部與高位扶手發(fā)生碰撞,高位扶手的高度尺寸則必須大于身高尺寸,此處以ⅡB型產(chǎn)品尺寸設(shè)計為基礎(chǔ),參考表2選取成年男性身高尺寸P99=1814mm作為設(shè)計原始依據(jù),參考表3選擇功能修正量25mm,確定高位扶手高度尺寸的下限為1814+25=1839mm,能滿足99%以上成年人無障礙通行。根據(jù)上述分析,在下限尺寸基礎(chǔ)上,再疊加考慮扶手管徑和心理修正量的因素,高位扶手的安裝高度尺寸建議為1860mm。

      為了保證立姿乘客可以舒適的抓握低位扶手,低位扶手的抓握高度尺寸要在肩高和肘高之間,此處以Ⅰ型產(chǎn)品尺寸設(shè)計為基礎(chǔ),參考表2選取成年男性肩高尺寸P90=1435mm、成年女性肘高尺寸P1=873mm作為設(shè)計原始依據(jù),參考表3選擇功能修正量25mm,確定低位扶手的抓握高度尺寸要覆蓋873+25=898mm至1435+25=1460mm,能滿足90%成年男性、99%成年女性能夠舒適的抓握。

      3.3扶手材質(zhì)及表面處理

      扶手的材質(zhì)與表面處理息息相關(guān),根據(jù)目前地鐵扶手產(chǎn)品的實際狀態(tài),當(dāng)采用不銹鋼材料時,扶手表面處理主要為徑向拉絲,少量采用鏡面拋光、噴涂;當(dāng)采用碳鋼材料時,扶手表面處理全部為噴涂;當(dāng)采用鋁合金材料時,扶手表面處理主要為氧化,少量采用噴涂。扶手產(chǎn)品不同表面處理的效果如圖7。為了綜合地對不同材質(zhì)不同表面處理進(jìn)行客觀評估,通過對扶手成本、工藝性、可維護(hù)性、視覺舒適性等4個維度進(jìn)行優(yōu)缺點對比,整理數(shù)據(jù)如表4。通過對表4信息進(jìn)行對比,優(yōu)先對乘客視覺舒適性進(jìn)行評估,研究表明,光澤度高給人以稍重的感覺,而光澤度低給人以稍輕的感覺[14],再綜合考慮產(chǎn)品工藝性、可維護(hù)性,扶手材質(zhì)建議選用不銹鋼,表面處理建議選用徑向拉絲。

      4.結(jié)論

      本文針對地鐵扶手產(chǎn)品,從產(chǎn)品使用過程中乘客舒適性角度出發(fā)進(jìn)行設(shè)計,以扶手產(chǎn)品的整體布局、關(guān)鍵尺寸、材質(zhì)及表面處理為抓手,最終得出以下結(jié)論:

      1、高位扶手建議采用3排縱向布置,門區(qū)僅保留中間高位扶手,在車寬方向的間距尺寸A、B型車建議分別為650mm、600mm左右,安裝高度尺寸建議為1860mm;配套吊環(huán)抓握高度尺寸建議為1710mm。

      2、立柱扶手優(yōu)先保證布置在門區(qū)中心位置,立柱扶手間距尺寸A、B型車建議分別為1520mm、1626.67mm;低位扶手抓握高度尺寸建議覆蓋898mm至1460mm。

      3、扶手外徑尺寸建議接近34mm。

      4、扶手材質(zhì)建議選用不銹鋼,表面處理建議選用徑向拉絲。

      參考文獻(xiàn)

      [1]盧艷玲,劉厚林,孟令峰.武漢軌道交通一號線二期工程車輛內(nèi)飾扶手的規(guī)范化設(shè)計[J].電力機(jī)車和城規(guī)車輛,2010,33(03):25-26+41.

      [2]姚望,李芳宇,支錦亦.基于無意識設(shè)計理念的地鐵車內(nèi)扶手改良設(shè)計[J].包裝工程,2020,41(04):200-206.

      [3]姜良奎,向澤銳,劉峰.無輔助抓握件地鐵車內(nèi)扶手布置設(shè)計研究[J].包裝工程,2017,38(02):15-20.

      [4]GB 50157-2013.地鐵設(shè)計規(guī)范[S].

      [5]GB/T 7928-2003.地鐵車輛通用技術(shù)條件[S].

      [6]馬喜成,李梁,劉家棟,劉軍良,宋湘輝.地鐵車輛客室門門間距取值分析與建議[J].機(jī)車電傳動,2014(04):65-69.

      [7]任天浩.B型地鐵列車車門等間距布置方案[J].鐵路技術(shù)創(chuàng)新,2014(04): 72-75.

      [8]丁玉蘭.人機(jī)工程學(xué)[M].第4版.北京:北京理工大學(xué)出版社.2011.

      [9]GB/T 21835-2008.焊接鋼管尺寸及單位長度重量 [S].

      [10]GB/T 4436-2012.鋁及鋁合金管材外形尺寸及允許偏差 [S].

      [11]GB/T 12985-1991.在產(chǎn)品設(shè)計中應(yīng)用人體尺寸百分位數(shù)的通則[S].

      [12]GB 10000-1988.中國成年人人體尺寸[S].

      [13]魏峰,徐伯初,支錦亦,董石羽.地鐵客室乘坐設(shè)備人機(jī)功能尺寸設(shè)計[J].西南交通大學(xué)學(xué)報,2018,53(04):865-872.

      [14]王立國.地鐵車輛內(nèi)裝設(shè)計關(guān)鍵技術(shù)研究[D],大連:大連交通大學(xué),2010.

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