高速列车内装技术研究

高速列车内装技术研究

赵金星司志强李树宝

中车唐山机车车辆有限公司河北唐山063000

摘要：从舒适性、安全性角度阐述高速列车内装技术。以座椅设计、卫生间设计为例分析人机工程学在高速列车内装设计中的应用。

关键词：高速列车；内装；人机工程

前言

随着高速铁路的发展，许多国家已将轨道车辆特别是中长途铁路客车的内部环境改良研究放在更加重要的位置，乘客对列车内部旅客界面的舒适度要求也越来越高。

1高速列车内装的基本概念

通过内装结构设计、材料选择美化客车内部旅客界面，给人提供舒适的乘坐环境，且能在高效运营下节省能耗。内装设计的目的是给乘客提供安全、舒适的旅行环境，应遵循如下基本要求：

1）充分体现人机关系，最大程度满足功能要求；

2）保证乘客安全乘坐，提供舒适性乘坐环境；

3）充分考虑客车结构设计及工艺制造条件。

2高速列车内装舒适性设计

列车内装的舒适性为人机工程学原理来支持和约束。人机工程学要求设计与人体的各种特点及需求相适应，从而使人获得生理上的舒适感和心理上的愉悦感。由于车内的活动空间应尽可能使用绝大部分乘客的使用，高速列车内装设计时对百分数值的选用可以按照以下原则进行掌握。

1）极端原则。由人体身高决定的结构（如车内的门、过道、卧铺等的尺寸）用第95百分位数值为设计依据，由人体某些部位尺寸决定的结构（如侧门扶手、门把手等最低点的设计）用第5百分位数值为设计依据。

2）可调原则。对于与建康安全关系密切的设计所选用的尺寸应在第5百分位与第95百分位之间可调（如座椅必须在靠背倾角、座垫深度及仰角等尺度可调）。

3）平均原则。按钮、插座、灯开关、座垫高等应使用第50百分位数值为设计依据。

4）安全原则。当身体尺寸在限界之外的旅客使用会危害其建康或增加事故危险时，其尺寸限界应扩大至第1百分位和第99百分位。如紧急出口、逃生通道等应以第99百分位数值为设计依据；使用者与操纵手柄之间的距离等应以第1百分位数值为设计依据。

5）适当修正。为客服乘客心理上的“空间压抑感”、“高度恐惧感”等心理感受，或为满足人的“求新”、“求美”等心理需求，要考虑心理修正量。

2.2人机工程学在铁路客车内装设计中的应用举例

2.2.1高速列车客室座椅设计

高速列车座椅设计需要根据解刨学、人体测量学、生物力学以及工作环境尺度确定其形式及构造参数，并采用数学模型进行模拟，最后通过防真人模型进行测试，通过放置压力、温度、湿度、振动传感器测得的数据对座椅结构进行优化。

乘客正常坐姿下，座椅椅背外形设计应保证乘客压力适当分布于各脊椎盘上，肌肉组织承受均匀载荷；否则，乘客会产生腰部酸疼、疲劳等不适感。

座椅设计还重点考虑坐姿的体压分布。根据人体解剖学，人体臀部的不同部位在产生不适的感觉以前所承受的压力不同。人体坐骨粗壮，比其他部位的肌肉能承受更大的压力；大腿底部的肌肉含有大量血管和神经系统，既使压力不大也会影响血液循环和神经传导而感到不适。臀部的合理压力应分布应为人体一半以上的重量由骨盆下的两块面积约25cm2的坐骨节承受，由此向外压力逐部递减，直至一面边缘与大腿接触处压力最小。

2.2.2高速列车卫生间设计

卫生间布置与人机工程生理空间相关的内装主要包括卫生间的尺寸大小、便器位置、扶手尺寸、洗盆的高度等。

国内轨道交通可从生理、心理和通过性行为、信息交流等方面进行研究，主要注意项点有：

1）在生理方面，坐轮椅者较普通人速度要慢，所以无障碍设施要尽量让障碍人群能在短距离内到达，例如无障碍车设置在列车中部车辆，轮椅区域设置在门口附近；

2）在心理方面，应尽量能让障碍人群依靠自己完成出行，而不是为了便于运营方管理来设置人工开启，这样既不能让障碍人群“自立”和真正做到“无障碍”，也有违无障碍设计的原则和目的，还给工作人员带来不便5，例如无障碍卫生间设置、轮椅固定装置易操作等；

3）在行为方面，由于使用辅助工具的障碍人群有特殊的行为特性，在站台到车厢的间距和高差上一定要消除安全隐患，例如动车组上的站台补偿器；

4）在信息交流方面，障碍标识要醒目正确，障碍人群行进之处都应具备良好的照明，如轨道车辆车外轮椅进入标识、地铁地面轮椅标识和扶手等。

3高速列车内装安全性设计

满足人机工程学是内装设计舒适性的体现，为乘客提供安全的旅行环境是乘客乘坐舒适的前提条件。

高速列车由于其具有高速运行的特点，其安全性设置主要表现在心理安全设计、防火设计、结构设计三个方面。

3.1心理安全设计

为旅客提供心理上的安全感也是内装设计的一个重要方面，人们处于一个陌生的环境时容易紧张不安。为此，在新一代高速动车组设计中，内装继承了原型车客室通透的设计风格，将客室端门设计为透明玻璃，旅客容易看清周围的情况，从而缓解内心的不安。

3.2防火安全设计

1）防火隔离区的设置，减缓和限制火势蔓延：在每辆车的端部设置防火墙，能满足起火15分钟内，阻碍火焰蔓延至相邻车辆的作用。

2）功能维持的设置。保证着火事故时的行车能力和持续功能性：侧墙窗口下部粘贴防火吸热涂料。

3）顶部防火隔板的设置。在车体高顶与平顶的过渡区域，设置防火隔板。隔板四周用耐高温发泡条进行密封，阻挡起火时烟火从车顶区域传播的途径。

4）主要非金属材料遵守相关防火要求。

3.3结构安全设计

1）从造型上讲，应避免出现尖角或突出边缘，避免在列车突然加速或减速时对旅客造成伤害。

2）在旅客的活动区域设置必要的扶手、防滑等结构，避免旅客滑倒、划伤。比如：在过道附近位置加装扶手等固定设施。

3）各部位连接应具有较高的牢固性。比如：在地板下方设置防拔装置、平顶骨架设计采用整体框架结构、对紧固螺栓施加钮矩等。

4）活动部件需要具有良好的防脱落性能。比如：每块活动平顶设置安全吊挂。

4材料选择

出于保护内装本身的基点出发，材料选择不仅要考虑美观的因素，更应该从保护乘坐环境、延长内装寿命、减少对乘客危害等方面考虑来选择合适的材料。内装设计所用材料除具有良好的环保性能，还具备以下优点：

1）具有一定的透气性和吸湿性；

2）具有足够的抗撕裂性和耐磨性；

3）具有一定的抗腐蚀性和良好的防火性；

4）易于清洁，清洗后缩水量小；

5）能防止列车运行中积带电荷，避免引起人体电击。

5小结

高速列车内装技术研究是一项复杂而严峻的工作，其过程涉及人机工程、生物力学、材料等诸多领域，忽略任何一个因素，都可能给最终的设计效果带来不利影响。内装设计是不断继承、创新的过程，要不断研究各种新材料、新结构、新工艺，使我们的设计不断适应旅客越来越高的舒适性、安全性要求，适应时代发展的要求。

参考文献：

[1]张月.室内人体工程学[M].北京：中国建筑工程初版社，1999。

[2]何灿群.人体工程与艺术设计[M].长沙：湖南大学初版社，2004。

[3]朱晓宁，旅客旅行心理活动与服务系统论初探[J].铁道运输与经济，1996：33－24。

[4]GB/T10000-1988《中国成年人人体尺寸》。

[5]GB/T13547-1992《工作间人体尺寸》。

作者简介：

赵金星，男，出生日期：1979.12，所学专业：铁道车辆，工作单位：中车唐山机车车辆有限公司，所从事的工作：研发设计，职称：教授级高级工程师