摘要：地鐵車內(nèi)扶握系統(tǒng)是利用率最高的服務(wù)設(shè)施，為了提升立席乘客的舒適性和分布均勻性，改善車內(nèi)空間利用和乘客體驗(yàn)。對(duì)車內(nèi)扶握系統(tǒng)進(jìn)行分類，分析了橫桿、立桿、吊環(huán)和扶手的現(xiàn)有設(shè)計(jì)形式、CMF及安裝工藝，歸納了扶握系統(tǒng)的3個(gè)主要作用，通過(guò)建立符合中國(guó)成年人體尺寸的人機(jī)設(shè)計(jì)約束，和開(kāi)展乘客對(duì)扶握系統(tǒng)的偏好調(diào)查。總結(jié)出車廂兩側(cè)和車門(mén)區(qū)是乘客最愛(ài)站立的位置，倚靠墻板和抓握立桿的人數(shù)多于其他4類使用方式。提出了扶握系統(tǒng)人機(jī)尺寸、布局方式和美學(xué)設(shè)計(jì)的優(yōu)化建議，并在實(shí)際案例中進(jìn)行了應(yīng)用。
關(guān)鍵詞：地鐵列車 扶握系統(tǒng) 人機(jī)優(yōu)化 功能布局 CMF設(shè)計(jì)
引言
地鐵是城市軌道交通的重要組成，承擔(dān)著城市絕大部分的公共交通運(yùn)量。截至2019年，全球有75個(gè)國(guó)家開(kāi)通城市軌道交通，其中有59個(gè)國(guó)家運(yùn)營(yíng)地鐵，在地鐵、輕軌和有軌電車三大制式中，地鐵占550玷，中國(guó)的地鐵里程占到了全世界的37.78%，排名世界第一[1]。國(guó)內(nèi)新增城軌運(yùn)營(yíng)線路中，地鐵占85.96%，從客流規(guī)模看，北京、上海、廣州和深圳在世界城軌客流負(fù)荷強(qiáng)度中分別位居第1、3、5、7、8位[2-3]。《交通強(qiáng)國(guó)建設(shè)綱要》更明確地提出城市應(yīng)優(yōu)先發(fā)展公共交通，提高軌道交通通勤化水平…。可以說(shuō)我國(guó)正處在地鐵發(fā)展的黃金時(shí)期。
隨著地鐵使用需求的增加，必然帶來(lái)?yè)頂D的車內(nèi)環(huán)境，地鐵的車內(nèi)座席不足定員的1/4[5]，絕大多數(shù)人靠車內(nèi)的扶握設(shè)施保持站立姿勢(shì)，在高峰時(shí)段，車內(nèi)長(zhǎng)久站立會(huì)引發(fā)人體肌肉疲勞、心率和血氧飽和度下降，帶給人強(qiáng)烈的不適感[6]，而多項(xiàng)研究表明[7-9]，車內(nèi)不適與車內(nèi)設(shè)施設(shè)計(jì)息息相關(guān)。隨著人們生活水平的提高，對(duì)出行的需求早已從功能型轉(zhuǎn)向了舒適性[10]。在大運(yùn)量地鐵系統(tǒng)中，通過(guò)優(yōu)化車內(nèi)扶握設(shè)施來(lái)改善乘客的乘車體驗(yàn)將比優(yōu)化座椅更具普適價(jià)值。
一、扶握系統(tǒng)構(gòu)成現(xiàn)狀及作用
(一)扶握系統(tǒng)的構(gòu)成現(xiàn)狀
我國(guó)的絕大部分地鐵車輛的扶握系統(tǒng)都由橫桿、立桿、吊環(huán)和扶手4類組成，橫桿、立桿和扶手又統(tǒng)稱為扶桿。
1.設(shè)計(jì)形式：橫桿是指由緊固件直接固定在車頂型材上的扶握件，一般為長(zhǎng)直線縱向排列，部分車型為增加扶握點(diǎn)位，橫桿兩端用弧形連接，形成一個(gè)橢圓的閉環(huán)，或者在中央門(mén)區(qū)車頂增加正圓型橫桿，不同的車型橫桿設(shè)計(jì)形式有細(xì)微變化，但有兩項(xiàng)主要的特征：①安裝在車頂，為乘客提供高扶握位的管具統(tǒng)稱橫桿;②橫桿布置在座前區(qū)車頂、中軸線車頂和門(mén)前區(qū)車頂其中的位置。
立桿是連接地板和車頂?shù)姆鑫占U只被布置在車廂中軸線上。通常以中央門(mén)區(qū)中心線為基準(zhǔn)，確定一根中央立桿，其余立桿按一定間隔呈“一”字排開(kāi)。立桿的形式以單根式、二分式和三分式最為常見(jiàn)，立桿適用于所有身高的旅客。
吊環(huán)是安裝在橫桿上的輔助抓握裝置，可為乘客提供少量的低扶握位，吊環(huán)的形式分為無(wú)把手和有把手兩類，無(wú)把手可稱作吊帶。吊環(huán)造型多樣，由于人體手部關(guān)節(jié)較多，構(gòu)造精密，吊環(huán)是人機(jī)工程學(xué)和美學(xué)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。
扶手是指固定在車體側(cè)墻的輔助扶握設(shè)施，又稱側(cè)墻版扶手，一般布置在車門(mén)或縱向座椅的兩側(cè)以及無(wú)障礙座席區(qū)。車門(mén)兩側(cè)扶手設(shè)計(jì)形式較為單一，絕大多數(shù)半嵌入門(mén)框上，座椅兩側(cè)扶手根據(jù)有無(wú)座椅側(cè)擋板形式不同，有側(cè)擋板時(shí)，側(cè)擋板外包扶手，無(wú)側(cè)擋板時(shí)扶手從座椅底板連接到車頂板上，扶手在非高峰期只作為上下車乘客的過(guò)渡，不是主要的扶握設(shè)施。
2.CMF及安裝工藝：用色方面，扶桿通常為金屬裸色，潔凈感好，且易于清理，立桿和扶手的中部可外包PVC材料增加握感，PVC材料在乘客的視覺(jué)中心，一般與車內(nèi)主題色調(diào)保持一致，而吊帶與吊環(huán)的用色空間較大，因其視覺(jué)面積較小，可合理選用飽和度稍高的明亮色，與車內(nèi)環(huán)境色形成對(duì)比，給人醒目感。
材料運(yùn)用上，車內(nèi)扶桿多為不銹鋼或鋁合金管，如北京地鐵16號(hào)線扶桿采用06Cr19Nil0( 304)不銹鋼管材，哈爾濱地鐵1號(hào)線為鋁合金管材。扶桿表面采用拉絲、電泳、噴砂或拋光處理，在立桿和扶手的中部扶握區(qū)進(jìn)行噴砂，或用PVC材料包面。吊帶則以聚碳酸酯(PC或防彈膠)為主，材料穩(wěn)定性好，抗沖擊能力強(qiáng)，不會(huì)斷裂;吊環(huán)由TPU阻燃織帶和工程塑料(不透明)或有機(jī)塑料(透明)組成，TPU織帶具有良好的阻燃防火性和牢固性，工程塑料重量輕，成型方便，易于實(shí)現(xiàn)各種造型，成本低，可經(jīng)常更換。國(guó)外地鐵中也常見(jiàn)皮革的表面加工方式，但費(fèi)效比高，不適合我國(guó)國(guó)情。
安裝工藝方面，立桿底部插入管座中，管座內(nèi)的安裝座通過(guò)M10螺釘固定在車廂地板上，立桿頂部通過(guò)連接板固定在車體吊梁。橫桿直接通過(guò)連接板安裝在車體吊梁上，橫桿間通過(guò)連接座拼接，M10螺釘緊固。扶手一般采用現(xiàn)車鉆眼、攻絲、緊固的方式安裝在門(mén)區(qū)、貫通道或無(wú)障礙區(qū)。吊環(huán)裝置由安裝座、連接件和吊環(huán)三部分組成，只安裝在橫桿上。
(二)扶握系統(tǒng)的作用
地鐵車輛在運(yùn)行的過(guò)程中，整體較為平穩(wěn)，但在過(guò)彎、加速和制動(dòng)時(shí)，由于離心力和正負(fù)加速度作用，站姿乘客人體質(zhì)心會(huì)被擾亂，在一定程度上失去平衡。我國(guó)地鐵的運(yùn)營(yíng)速度在80-120Km/h，運(yùn)營(yíng)速度越高失衡作用越明顯。因此，為身體提供支撐，維系平衡是扶握系統(tǒng)的最重要作用。其次，緩解長(zhǎng)時(shí)間站立乘客的肌肉疲勞和提升車內(nèi)空間設(shè)計(jì)質(zhì)量、營(yíng)造不同文化主題和審美風(fēng)格的車內(nèi)環(huán)境也是扶握系統(tǒng)的主要功能。
1.維持平衡：縱向加速帶來(lái)的身體不適主要是失衡引發(fā)的，人體在失去平衡的時(shí)候通過(guò)扶握件能快速恢復(fù)到正常狀態(tài)，不同類型、高度和尺寸的扶握件提供的抓握力有顯著差別。在列車緊急制動(dòng)時(shí)，握住立桿和靠在靠背上都能幫助身體保持平衡，但一經(jīng)失衡，立桿能幫助乘客快速恢復(fù)，靠背則不能[11]。而在車輛加速時(shí)，高抓握位的橫桿抓握力最低，低于肩膀位置扶手和立桿[12]。因此整體而言，扶握系統(tǒng)中對(duì)人體平衡的維持能力：立桿>扶手>橫桿>吊環(huán)。設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是橫桿和吊環(huán)高度。
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