地鐵車輛內(nèi)飾扶手規(guī)范化設(shè)計

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，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

中圖分類號：U270.2 文獻標識碼：A 文章編號：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、準時、節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點。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，它要求基于人機工程學(xué)基礎(chǔ)設(shè)計，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)計現(xiàn)狀

目前國內(nèi)地鐵內(nèi)裝扶手設(shè)計幾乎是借鑒大型客運汽車、國外地鐵客運車輛的設(shè)計。地鐵生產(chǎn)廠商生產(chǎn)不同車型時內(nèi)飾扶手設(shè)計各式各樣，不但增加生產(chǎn)成本，更給用戶后期車輛維護帶來諸多不便。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)計中，對合理的內(nèi)飾扶手布置、直徑、安裝高度及方式等進行研究，取得了一系列研究成果。而日本在20世紀80年代就制定了有關(guān)扶手結(jié)構(gòu)的標準，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，并有專門廠商定點生產(chǎn)，有效縮減生產(chǎn)成本，提高整車售價的競爭優(yōu)勢。

3.扶手設(shè)計

3.1 扶手設(shè)計原則

3.1.1 安全性

保障乘客安全是車輛扶手設(shè)計的首要原則，地鐵車輛扶手設(shè)計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)計中，需要基于人機工程學(xué)基礎(chǔ)設(shè)計，選擇最適合人體生理機能的扶手布置方式。

3.1.3 普遍適用性

扶手設(shè)計時選用人體數(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)計基礎(chǔ)，設(shè)計產(chǎn)品需要具有普遍適用性。在不影響產(chǎn)品安全性時，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，由試驗得知扶手外徑為φ25mm時最容易握住。而實際調(diào)查中發(fā)現(xiàn)使用外徑為φ20mm扶手的實例也有很多。因此將扶手外徑標準值定為φ20mm和φ25mm（實際調(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。由實驗得知扶手到安裝面的凈尺寸在30mm以上時，可以確保乘客戴著手套時能夠很容易握住扶手且不會被夾住。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標準值定為50mm。

3.2.4 扶手安裝螺釘

實際調(diào)查中發(fā)現(xiàn)扶手安裝螺釘從M4到M8都有使用，考慮扶手安裝的標準化設(shè)計一般不推薦使用M6和M8安裝螺釘，除非使用M4安裝螺釘不能達到強度要求。結(jié)合扶手的安裝位置強度要求，室內(nèi)扶手安裝使用2個M4螺釘固定，室外扶手使用2個M6螺釘固定。

3.2.5 扶手材料及表面處理

實際調(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行拉絲處理定為扶手表面處理標準。

3.3 扶手安裝位置

結(jié)合實際調(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的扶手在實際調(diào)查中使用實例占到了50%，雖然扶手外徑的標準為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在實際調(diào)查中使用實例很多。乘客身體經(jīng)常會碰到側(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在實際調(diào)查中使用實例很多。側(cè)門附近的扶手作為乘客上下車時使用，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在實際調(diào)查中使用實例很多。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，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在實際調(diào)查中使用實例很多。間壁部扶手作為乘客上下車時使用，多為垂直安裝。考慮讓站在側(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在實際調(diào)查中使用實例很多。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，所以扶手的形狀會有很多不同。要確保扶手的強度能經(jīng)受得起推、拉等受力，且不會產(chǎn)生沖突。此處很多使用實例水平方向上是連續(xù)直角折彎一體的扶手，扶手座設(shè)計成通用的比較好。

3.3.7 客室內(nèi)部扶手

表1中NO.1在實際調(diào)查中使用實例很多。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。保護棒座的形狀和側(cè)門扶手相同。

3.3.8 司機室扶手

表1中NO.8在實際調(diào)查中使用實例很多。此處扶手是為保護乘務(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)安裝的保護棒，表面要進行黑色涂裝，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棒外徑標準為φ25mm，但司機室的扶手外徑多為φ20mm，而且也有設(shè)置外徑φ16mm扶手的實例。

3.4 扶手應(yīng)力計算

扶手載荷確定需要結(jié)合使用扶手時的姿態(tài)和體能確定，例如：人體立姿時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)力計算公式：

扶手彎曲變形量計算公式：

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，為乘客握住扶手時提供足夠安全感，將彎曲變形量v數(shù)值推薦標準定為5mm以下。

4.結(jié)語

內(nèi)飾扶手作為地鐵車輛重要配件，在滿足人機工程學(xué)的基礎(chǔ)上需要充分考慮結(jié)構(gòu)強度，以保證在車輛任何運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，地鐵扶手配件標準化設(shè)計仍有很大研究空間。

參考文獻

[1] 林樂欽.客車扶手結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀與改進意見[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)計研究綜述[D].四川：西南交通大學(xué)，2007.

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

表1中NO.1、NO.2、NO.5在實際調(diào)查中使用實例很多。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，所以扶手的形狀會有很多不同。要確保扶手的強度能經(jīng)受得起推、拉等受力，且不會產(chǎn)生沖突。此處很多使用實例水平方向上是連續(xù)直角折彎一體的扶手，扶手座設(shè)計成通用的比較好。

3.3.7 客室內(nèi)部扶手

表1中NO.1在實際調(diào)查中使用實例很多。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。保護棒座的形狀和側(cè)門扶手相同。

3.3.8 司機室扶手

表1中NO.8在實際調(diào)查中使用實例很多。此處扶手是為保護乘務(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)安裝的保護棒，表面要進行黑色涂裝，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棒外徑標準為φ25mm，但司機室的扶手外徑多為φ20mm，而且也有設(shè)置外徑φ16mm扶手的實例。

3.4 扶手應(yīng)力計算

扶手載荷確定需要結(jié)合使用扶手時的姿態(tài)和體能確定，例如：人體立姿時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)力計算公式：

扶手彎曲變形量計算公式：

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，為乘客握住扶手時提供足夠安全感，將彎曲變形量v數(shù)值推薦標準定為5mm以下。

4.結(jié)語

內(nèi)飾扶手作為地鐵車輛重要配件，在滿足人機工程學(xué)的基礎(chǔ)上需要充分考慮結(jié)構(gòu)強度，以保證在車輛任何運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，地鐵扶手配件標準化設(shè)計仍有很大研究空間。

參考文獻

[1] 林樂欽.客車扶手結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀與改進意見[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)計研究綜述[D].四川：西南交通大學(xué)，2007.

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

表1中NO.1、NO.2、NO.5在實際調(diào)查中使用實例很多。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，所以扶手的形狀會有很多不同。要確保扶手的強度能經(jīng)受得起推、拉等受力，且不會產(chǎn)生沖突。此處很多使用實例水平方向上是連續(xù)直角折彎一體的扶手，扶手座設(shè)計成通用的比較好。

3.3.7 客室內(nèi)部扶手

表1中NO.1在實際調(diào)查中使用實例很多。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。保護棒座的形狀和側(cè)門扶手相同。

3.3.8 司機室扶手

表1中NO.8在實際調(diào)查中使用實例很多。此處扶手是為保護乘務(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)安裝的保護棒，表面要進行黑色涂裝，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棒外徑標準為φ25mm，但司機室的扶手外徑多為φ20mm，而且也有設(shè)置外徑φ16mm扶手的實例。

3.4 扶手應(yīng)力計算

扶手載荷確定需要結(jié)合使用扶手時的姿態(tài)和體能確定，例如：人體立姿時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)力計算公式：

扶手彎曲變形量計算公式：

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，為乘客握住扶手時提供足夠安全感，將彎曲變形量v數(shù)值推薦標準定為5mm以下。

4.結(jié)語

內(nèi)飾扶手作為地鐵車輛重要配件，在滿足人機工程學(xué)的基礎(chǔ)上需要充分考慮結(jié)構(gòu)強度，以保證在車輛任何運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，地鐵扶手配件標準化設(shè)計仍有很大研究空間。

參考文獻

[1] 林樂欽.客車扶手結(jié)構(gòu)的現(xiàn)狀與改進意見[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)計研究綜述[D].四川：西南交通大學(xué)，2007.

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