城市公交客車扶手設計研究

陳朝澤

（鄭州宇通客車股份有限公司，鄭州 450000）

隨著我國經(jīng)濟社會的持續(xù)快速發(fā)展，交通流量不斷增長，汽車已經(jīng)成為越來越多尋常百姓家庭必備的交通工具。隨著機動車輛的增加，一些城市出現(xiàn)了不同程度的人、車、路發(fā)展不協(xié)調的現(xiàn)象，尤其是交通擁堵和空氣污染日益嚴重，已成為人民群眾普遍關心的社會問題。同時，隨著我國城鎮(zhèn)化進程加快，城市將承載越來越多的人口，從根本上緩解交通擁堵、出行不便、環(huán)境污染等矛盾，國家樹立公共交通優(yōu)先發(fā)展理念，將公共交通放在城市交通發(fā)展的首要位置，大力提倡綠色健康的公共交通出行。

考慮乘客上下車頻繁、短途乘客居多，城市公交通常設置較少座位數(shù)來增加乘客站立面積，大部分乘客必須站立，依靠車內扶手來穩(wěn)定身體、防止摔倒，車內扶手設計的重要性就顯得極其重要。本文從扶手基本概念介紹入手，梳理當前城市公交扶手普遍存在的問題并提出一系列優(yōu)化設計方案。

1 扶手相關概念及設計基本原則

1.1 扶手

扶手是指公交車內供乘客抓扶或依靠，保持身體平衡或支撐身體的橫桿和立桿。廣義上，扶手還包括乘客座椅頂部扶手（見圖1）、吊環(huán)和防護擋板。吊環(huán)是橫桿的垂直延伸，固定在公交車橫桿上給乘客提供依靠的第二重扶手。

1.2 扶手材質

國內城市公交客車扶手材質目前主要有鋼管、不銹鋼管、包塑鋼管和鋁合金管等4種，并分Ф35、Ф32、Ф25等三種管徑。其中，Ф25管徑的扶手因強度稍弱，主要用于布置到側窗上起防護作用，一般不作為站立區(qū)乘客拉扶。

1.3 扶手布局

扶手布局與整車內飾風格保持一致。業(yè)內主要有直扶手和彎弧扶手兩種形式。若車內兩側頂部安裝簡潔的冷氣風道，沒有扶手接口，采用直扶手形式，直上直下，簡潔大方，成本簡單，如圖2所示。若車內安裝組合式鋁合金風道，風道頂部型材設計有扶手頂支座接口，則采用彎弧扶手形式，如圖3所示，上彎下直，讓人感覺造型新穎，空間開闊，成本稍貴。

1.4 扶手設計基本原則

1.4.1 標準符合性

國家標準是設計的底線，城市公交客車扶手主要遵守的國家標準有《客車結構安全要求》（GB 13094）和《機動車運行安全技術條件》（GB 7258），設計時以國家發(fā)布的最新版本為準。

圖1 座椅頂部扶手

圖2 直扶手形式

圖3 彎扶手形式

具體到客車企業(yè)，一般都有自行制定的嚴于國家標準或者行業(yè)標準的企業(yè)標準，也稱為企業(yè)設計規(guī)范，這也是具體客車企業(yè)設計人員需要遵守的標準。

1.4.2 功能符合性

扶手設計要滿足乘客的需求，總結起來主要有三點：抓得住和不碰頭。要做到這兩點，需要通過分析人機工程學中人體相關尺寸及乘客使用習慣后進行設計，以使得公交扶手設計更加舒適、安全和高效。

1.4.3 人機工程符合性

車輛人機工程學是人機工程學在地面機動車輛這一特定領域的應用分支，它以“人-機-環(huán)境”系統(tǒng)為對象，以改善駕駛員的勞動條件和車內乘員的舒適性為核心，以人的安全、健康、舒適、高效為目標，使整個系統(tǒng)的總體性能達到最優(yōu)[1]。扶手的設計需要符合人機工程學相關要求，使得車內扶手更好地為市民服務。

2 目前城市公交扶手普遍存在的問題及優(yōu)化設計研究

2.1 抓扶困難

扶手是公交車內乘客依賴的主要部件，其數(shù)量多、占用車內空間大，大多數(shù)站立的乘客需要抓住扶手，以穩(wěn)定身體。隨著選擇公交出行的乘客越來越多，上下班高峰時公交車幾乎車車爆滿，坐公交車簡直就是苦行修煉，其中體會最深的是抓不到扶手。究其原因就是車內橫扶手高度設計不合理，而車內立柱畢竟是少數(shù)，橫扶手無法照顧到大部分乘客的身高。

根據(jù)人機工程學分析，扶手設計主要考慮人體立姿垂直手握高度，立姿側向手握距離和手臂平伸手握距離。車內橫扶手高度的設計應能覆蓋各區(qū)域成人男子、女子身高的95百分位[2-3]。計算出各地區(qū)成人平均身高后，再根據(jù)臂展范圍來計算相應的橫扶手高度，乘客在車內站立抓扶狀態(tài)如圖4所示。各地區(qū)成人坐姿、臂展、立姿、雙手上舉高度等相關參考數(shù)據(jù)可參考《中國成年人人體尺寸》（GB 10000），如表1、表2所示。上述標準是根據(jù)20世紀80年代中期的實測數(shù)據(jù)制定的，所以現(xiàn)在計算時應取以平均身高增加身高修正量。

圖4 車內乘客站立模擬圖

車內橫扶手“抓得到”高度的計算過程如下：

表1 我國六地區(qū)成人體重、身高、胸圍表（男，18～60歲）

表2 我國六地區(qū)成人體重、身高、胸圍表（女，18～55歲）

扶手桿屬男女通用的產(chǎn)品尺寸設計，舒適抓握即要求扶手應保證被大多數(shù)人抓得到且舒服抓握，所以取女性的5百分位（滿足大多數(shù)人群的需求，而女性身高普遍低于男性，所以取女性的5百分位）。

設X為女性立姿雙手功能上舉高5百分位，Y為女子的穿鞋修正量，Z為人體身高增長修正量，A為人體上舉功能高與人體舒適抓握扶手高度相差量（同樣兩個在使用扶手桿的人體模型，自然狀態(tài)姿勢比立姿雙手功能上舉高姿勢要更舒服）。

所以，滿足乘客抓得到，要求扶手中心距離車內地板高度H≤X+Y+Z+A。

2.2 碰頭現(xiàn)象時有發(fā)生

不少市民反饋，在公交車內站著、坐著或起身時，頭碰到扶手或橫桿而導致人受到的不必要傷害。對于高個子來說，目前的公交車扶手經(jīng)常導致碰頭現(xiàn)象，往往為了不碰頭而彎腰低頭，長期如此，可能導致人的心情不好，對于經(jīng)常坐公交車的更可能導致頸椎等的疾病發(fā)生，故而保證公交車扶手不碰頭是公交車扶手改善的必要步驟。

市面上部分公交客車產(chǎn)品橫扶手高度從前輪罩過道到中門過道處高度相同。但是，前輪罩底部因考慮輪胎、懸架等底盤部件的安裝，車內前輪罩處會起臺階，考慮座高和乘客起身站立舒適性，地板骨架會設計不高于250放腳臺。如果前輪罩上橫扶手與輪罩后站立區(qū)橫扶手高度一致，會導致前輪罩上座椅上的乘客起身時發(fā)生碰頭。所以，前輪罩上方橫扶手的設計應高于輪罩后站立區(qū)橫扶手，確保乘客不碰頭，如圖5所示。

圖5 前輪罩上橫桿高度設計

為避免乘客碰頭，不碰頭要求扶手高度應高于大多數(shù)人身高，所以取男性身高的95百分位（男女共用，應能滿足大多數(shù)人群的需求，而男性身高普遍高于女性身高，因此取男性身高95百分位）。

設X為取95百分位身高，Y為男性的穿鞋修正量，Z為公交車扶手橫桿半徑（具體半徑視設計要求決定），A為身高增長修正量。

所以，滿足乘客不碰頭，要求橫桿中心距離車內地板高度為H≥X+Y+Z+A。

2.3 解決“抓得到”和“不碰頭”之間的矛盾

不碰頭和舒服的抓握兩者互不相容，不可能同時滿足兩方面的要求。因此，橫桿布置在滿足不碰頭的基礎上，在橫桿上每隔200mm左右布置吊環(huán)實現(xiàn)；也可以通過適當增加車內立柱來滿足更多乘客的抓扶需求。

3 其他扶手設計經(jīng)驗

東北的冬天大概會持續(xù)5個月，而這5個月氣溫都是0℃以下。東北地區(qū)公交除了進行針對性的車廂保暖、車內取暖、安裝軟墊座椅等措施外，扶手需要加裝防寒護套。在滿足安裝空間和乘客抓扶空間的車內立柱、橫桿等扶手上安裝防寒護套，使得乘客冬季乘坐公交抓扶扶手時不直接接觸扶手金屬表面，起到防寒作用。

投幣機護欄和刷卡機立柱不能遮擋駕駛員觀測右側倒車鏡視野和前乘客門乘客上車情況。根據(jù)不同車輛的布置情況，建議在新產(chǎn)品開發(fā)時通過三維校核或者試制產(chǎn)品時實車比試確定刷卡機立柱超過駕駛區(qū)平面的最大值。司機右側應設置防護扶手，以防止駕駛員受到不必要的干擾。車內防護板應按照不沖孔板進行設計，防止孩童手指伸入護欄板孔中。若客戶堅持采用沖孔護欄板，直徑應不大于Ф5。車內站立區(qū)域扶手立柱設計時，為優(yōu)化車內通過性，立柱應進行彎弧設計，拐彎應盡量靠上，使得車內站立面積達到最大化。

車內布置售票員座椅的車輛，應設計售票員防護扶手將售票員和乘客進行隔離，避免售票員受到不必要干擾，同時要保證售票員正常進出，可采用活動式護欄桿設計形式。扶手設計要為整車輕量化設計做貢獻。車內扶手采用鋼管和不銹鋼管材質時，盡量采用焊接形式，減少扶手連接件的使用，減輕重量。

4 結語

本文介紹了城市公交客車扶手的部分基本概念和設計原則，通過對人機工程學中人體相關尺寸及當前城市公交扶手現(xiàn)存問題的分析，對扶手的設計改進提供了一些有價值的計算過程和設計經(jīng)驗，希望能拋磚引玉，引起客車業(yè)內對公交扶手設計的關注，設計出更加符合人機工程學的扶手，讓市民能抓得到，也不碰頭，使公交車能真正為市民提供方便、舒適的乘車環(huán)境。