地铁车辆内装设计关键技术研究

地铁车辆内装设计关键技术研究

作者：马继红 张洁

来源：《中国化工贸易·上旬刊》2017年第05期

摘 要：随着人们生活水平和审美要求日益提高，人们对出行工具地铁车辆内装设计的人性化和舒适性要求与日俱增。合乎人机工程学原理的地铁车辆内装设计是提高地铁车辆安全性和舒适性的重要基础；此外，以人机工程学的基本原理和方法来指导地铁车辆内装设计是增强自主设计能力，提升我国地铁车辆设计水平，积极参与国际竞争的迫切需要。 关键词：地铁车辆；车体；内装设计；人机工程 1 我国地铁建设发展简介

1953年我国首次提出修建地铁。1956年中央批准北京地铁建设项目，期间由于政治和自然灾害原因，一直到1965年才正式开工建设。历时四年多时间，于1969年10月1日建成通车，线路全长23.6千米，设置17座车站、一个车辆段。1970年6月，天津开始建设地铁，成为继北京之后我国大城市中第二个修建地铁的城市。这是我国建设的第二条地铁线路，于1984年12月建成通车，全长7.4公里，设置8个车站。1979年，香港地铁开通，成为我国第三个拥有地铁的城市，当时，共有三条线路，全长43.2公里。后来上海和广州为了解决日益拥堵的交通问题，也开始修建地铁。目前，除了北京、上海、天津、广州等城市在原有线路的基础上大力扩建以外，南京、深圳、武汉、西安、重庆、成都、哈尔滨、沈阳、杭州、郑州、大连、长沙、青岛等城市也正在扩建、开建和筹划建设地铁。此外，还有相当数量的城市，正在申报地铁建设。统计资料表明，截止到2008年，我国地铁运营里程为775.6千米，仅次于美国（2028千米）和日本（800千米），居世界第三位。到2015年，我国轨道交通的投资总额将在6000亿元人民币以上，其中，70%以上是地铁建设。大量的地铁建设，需要大量地铁车辆。因此，面对如此巨大的市场需求，国内外地铁车辆制造商会竞相参与到地铁车辆市场中来，地铁车辆的设计和制造就会变得异常激烈。 2 基于人机工程学的我国地铁车辆内装设计研究

国外轨道车辆内装设计，主要是依据人机工程学相关原理和方法而进行的，从而最大限度地体现设计的人性化、舒适性和安全性。而基于人机工程学理论进行车体内装饰部件设计，其设计的最重要依据，就是人体尺寸百分位数。 2.1 人体尺寸百分位数

地铁车辆内装设计的依据是人体各部位的测量数据、各种心理学和生理学的一些规则和标准等。而人体测量数据又是内装部件设计的最主要的依据。人体测量的数据常以百分位数PK作为一种位置指标、一个界值。设计中最常用的是P5、P50和P95三种百分位数.第5百分位

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数代表“小”身材，表示有5%的人群身材小于此值，而有95%的人身材大于此尺寸；第50百分位数表示“中”身材，指大于和小于此人群身材的各占50%；第95百分位数代表“大”身材，是指有95%的人群身材尺寸小于此值，而有5%的人群身材尺寸大于此值。此外，对于涉及到人身安全的产品的设计，还经常采用第1百分位数和第99百分位数。 2.2 人体百分位数选取原则 2.2.1 地域原则

地铁车辆与干线铁路不同，由于我国地域广泛，不同地区人体尺寸相差很大，因此在设计地铁车内装饰部件时，首先要确定所设计产品的适用目标区域，针对不同区域人群，选择其合适的人体百分位数。 2.2.2 极限原则

由人体身高决定的结构（如地铁车辆的侧门和车辆通过台门口高度）需要用第95百分位数进行设计。而由人体某些部位的尺寸决定的结构（如车辆侧门扶手和门上把手等最低点的高度等）需要用第5百分位数值进行分析。这样可以满足绝大多数人的需求。 2.2.3 可调原则

对于与健康和安全密切相关的设计，使用可调原则，即所选用的尺寸应该在第5百分位和第95百分位之间可调。如国外很多地铁车辆采用了可调节软座座椅，座椅面距地板的高度及仰角等方面可调，这样可以满足不同身高人体需要。 2.2.4 平均原则

对于像按钮、紧急对讲、座椅扶手高度等，可以采用第50百分位数值进行设计。 2.2.5 安全原则

在不涉及乘客健康和安全时，选用适当偏离极端百分位的第5百分位数和第95百分位数作为界限值较为合适，而当身体尺寸在界限以外的乘客使用会危害其健康或者增加事故危险时，其尺寸界限就应该考率第1百分位和第99百分位，从而保证几乎所有人使用安全、方便。由于人体尺寸随着年代变化而发生变化，而且呈代代增高的现象，因此在使用人体尺寸时必须考虑测量年代，进行必要的修正。尺寸的选取除了要遵循以上原则外，还应考虑适当的功能修正量和心理修正量。地铁车辆内装饰部件尺寸的最终确定可以表示如下：部件最佳设计尺寸=人体尺寸百分位数+功能修正量+心理修正量。功能修正量是指人体在不同着装和姿态时的尺寸修正量；心理修正量是指为了克服人们在乘车时心理上产生的“空间压抑感”等心理感受，而在产品设计尺寸上增加的修正量。

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3 地铁车辆内装设计车型选定

进行地铁车辆内装设计，首先要确定车型。不同的车型由于尺寸不同，在内装布局以及零部件的设计上，就会有所不同。我国的地铁车辆分为A、B、C三个类型，本文针对A型车进行研究，进行内装设计的关键性的问题的研究。主要包括地铁车辆内装设计中人体尺寸百分位的选取、车内布局研究、车辆内部座椅扶手等的布局的研究、基于心理学的车辆内装饰色彩的选择、以及通过模拟仿真软件对地铁车辆不同布局进行仿真模拟等。国内某线路A型地铁列车车体结构尺寸如图1和图2所示。

由图1和图2可知道车体技术尺寸为：车体两风挡端尺寸为22800mm，车体无风挡两端尺寸为21880mm，车体顶棚中心离地板面高度为2650mm，车体宽度为3000mm。在明确了车体的技术尺寸以后，首先要考虑车辆将要运营的目标区域。针对目标区域的人群密度和人体尺寸来设计车辆各部件的尺寸等。我国地域辽阔，各地人体尺寸相差很大，因此在进行地铁内装设计时，要区别对待，需要参照中国人体尺寸数据，合理的选取人体尺寸百分位数。 地铁车辆车门的数量、宽度和高度直接决定着旅客上下车的速度，决定乘客上下车的时间，从而最终决定了车辆运行的效益。研究表明：车门宽度一定时，上车乘客越多，上车时间越长，但是并不是呈现简单的线性关系；乘客上车时间具有阶段性，也就是说，当每个车门处的上车人数小于18人时，其平均的上车时间为0.44s/人，当每个车门处人数大于18而小于50时，其平均上车时间变化不大，平均上车时间为0.73s/人，当每个车门上车人数大于50时，其平均上车时间会出现较大幅度的增加，其平均上车时间为1.51s/人。因此，通过对目标区域人群密度的调查，合理的设置车门的数量将大大减少单车门上车乘客数量，减少乘客上车的时间。我国初期设计制造的DK8型地铁列车，车体侧墙每侧车门数为3个。后来设计的DK20车体每侧改为4个对开侧拉门。参照国外和我国地铁设计中的实际情况，现在新设计地铁车辆的单侧车门以4～5个为宜。

由于地铁车辆内装设计关键技术内涵丰富，内容繁杂，本文的研究尚处于初步的尝试和探索阶段，许多研究内容还有待于进一步深入。本文研究依据的是我国人体尺寸平均数据，在今后的工作当中，针对具体区域人体数据进行具体分析，对地铁车辆进行整体性的分析模拟，对色彩和照明在我国地铁车辆内装中的应用进行深入研究，考虑弱势群体的通用性设计的应用进行深入研究。以便在理论和实践方面能够为地铁车辆内装设计提供更为全面的参考依据。 参考文献：

[1]王瑞典，邓望红，罗美清.地铁车辆构架横梁组装柔性工装设计[J].电力机车与城轨车辆，2017（03）：64-66.