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郑州市公交车设计与改进
项目报告
郑州公交车设计与改进
(一)前言
随着城市的发展和现代化水平的提高，公交车作为城市公共交通的重要组成部分，不仅担负着大众日常交通的使命，而且从一个侧面反映了该城市现代化的发展程度。公交车已经不再是简单的代步工具，人性化、智能化成为新一代公交车发展的方向。如果公交车生产厂商能够在设计之初就将人因工程的设计理念融入进去，那么，其产品定会在激烈的竞争中脱颖而出，赢得客户的认可。
(二)项目介绍
此次项目结合郑州公交车的现状，对公交车内、外环境设计进行了基于人机工程学的研究，提出科学、合理、人性化的公交车设计新方法,方便市民生活。
针对公交车部位多研究面大的特点，我们从扶手、门窗、座椅及其他地方进行了一些改进与设计。
（三）具体内容
一、扶手
扶手是公交车上最常用的工具之一，也是发现问题最多的。下面将从高度、卫生、材料、颜色及美观舒适等方面提出一些我们的想法，来做一些改进。（1）高度
目前，公交车车厢内扶手及栏杆基本上为无变化的竖直和水平布置，不能满足不同身高乘客的需要。靠近竖直栏杆的乘客相对好些，无论身材高矮都还“有杆可拉”，远离竖直栏杆的乘客就只能拉扶水平栏杆，常会出现身材较小的人够着费力甚至够不着的情况，而身材较高的乘客在抓握相对较低的栏杆时也会出现“使不上力”的情况。这就导致较高或者较矮的乘客在手握水平栏杆时都容易产生疲劳，在紧急制动状况下还可能造成腕部拉伤。
鉴于此种情况，建议采用以下2种设计方案：
一是渐变式栏杆设计。栏杆不是统一的高度，而采用渐变式设计。将栏杆设计为凹凸形状，这样，可以尽可能地使大部分乘客抓握到。另外，还可在车内靠近通道的2排座椅椅背上端安装固定的拉手，以方便身材较矮的乘客抓握
二是可调节式拉手设计。在水平栏杆安装若干个拉手（类似于地铁拉手），拉手通过一段安全带和栏杆相联接。安全带的长度设计成可以调节的，这样就方便了不同身高乘客的需要，有效避免了因紧急制动等情况对人体的伤害。
在扶手设计时，应该做到，表面无尖角，末端圆滑，全车提供扶靠设施，防滑表面。在数据上，可以参考——直径：30-45mm 水平扶栏高度175-180cm 垂直栏杆间距离150cm或每隔两个座位提供。（2）卫生
由于人流量大，接触的人多，扶手处很容易滋生细菌，因此扶手的卫生就显得很有必要了。可以在拉手下部设计一些喷孔，通过定时装置或触钮开关，消毒液就会直接将人们接触扶手的部位进行消毒，拉手中部可以设计成透明罐状，里面装消毒液，外部透明部分可以作为广告载体，既美观实用，具有广告性能，又可以快捷消毒，防止细菌病毒交叉感染，有利于公共卫生安全。可以设计一种公交车自动消毒多功能拉手，包括固定架、拉手，固定架连接有弧形连接装置，弧形连接装置与拉手间固定有罐体，罐体内装有消毒剂，与罐体连接的拉手内侧开有喷孔。拉手上设置有定时装置，可以控制喷孔定时喷射消毒液，也可以在拉手上设置触钮开关，控制喷孔手动喷射消毒液。罐体由内体和外壳两部分组成，外壳为透明塑料，内体表面为流动载体，上面设计有广告图案。为保证广告图案的连续性，罐体采用圆柱形。固定架的穿孔穿过公交车扶拉杆，从而将拉手固定在扶杆上。
（3）材料
栏杆材料：采用不锈钢复合管，这是一种新型材料，其外层采用不锈钢材料，内层采用普通碳钢材料，经特殊工艺复合而成。它既有纯不锈钢耐腐蚀、光亮等优点，又具有碳钢价格低、强度和钢度好等长处，是替代纯不锈钢的理想材料。
拉手材料：1.采用进口PC原料生产，韧性好,永不破碎,更坚固、更美观；2.连接带采用汽车安全带材料，四条纹高密度，两头无缝连接，更坚固、耐用；3.采用改进型倒挂式夹具设计，双螺栓,更牢固、更可靠；4.采用镀锌，防锈，防松螺母螺丝，更安全，更持久
(4)颜色
现在公交扶手大部分都是黄色。一般黄色有表示警示提醒之意，公交车的设计应注重人性化设计，黄色部位表示不宜接近部位，防止乘客夹伤等。以前小的客车用银色的只是起到防锈或美观作用，而现在用黄色，除了起到防锈，美观作用外，还有警示作用。(5)美观舒适
扶手的形状及色彩的丰富性对乘客有着很大的影响，美观、可爱的扶手总是会让乘客有一个好的心情。现在很多扶手上都有商家广告，可以利用这一点，比如说制造个性的扶手，如下图：
也可以装扮上可爱的图像，如下图：
这些不仅让乘客感觉而舒适，而且对商家的也是一种有效地宣传。
二、门窗
门窗是公交车最重要的地方，不仅涉及到乘客上下车及空气流通，更更重要的是在危急时刻能够顺利逃生。现在来往穿梭的空调公交车基本上都是全封闭的，只有少量的几个狭小的换气窗口，成人绝对是不可能钻出来的！而大幅面的钢化玻璃窗，在车内乘客遇险时是根本不可能砸开的！就算备有什么安全铁锤什么的，也没有用，当浓烟或火焰一下子腾起，谁能在几秒钟内取下锤子，而且还要完成一锤敲破钢化玻璃车窗的艰难任务！我想就是受过专业训练的人士也很难一锤敲出生之孔洞！何况普普通通的市民百姓呢！上面提到的安全锤其实只是一个很小的部分，但公交车的安全设备配备的问题之严重，是我们所有人都没有认真想过的。
除了从窗户逃生外，除了司机座位边上的那个门外，另两个门在出现燃烧等事故时，因为控制电路被烧坏，基本上就无法打开而成为逃生的出口。任何一个装载大量人员的车辆或建筑，首要考虑的必须是安全，安全中的一个最后的防线是人员撤离和逃生。因为当所有的安全措施都失效时，逃生就是一个最后的安全方案。但我们现在的各种公交车辆除了象征性的灭火器和敲碎玻璃的安全锤外，没有其他的了。
对于一些大型空调公交车，手动打开两个上下乘客的车门应该是一个基本配置，但事故发生的这辆车关火后，车门无法打开。而其他的公交车，所曾经发生车辆自燃的南京公交车当时的女司机介绍说，她当时先要放掉控制车门的气压，然后再怎么怎么，这些措施根本不实用。一个，在紧急情况下，根本没有时间做这种操作;二，如果没有专业人员，普通乘客根本就不知道这种操作。公交车门窗改进方案：
1、车窗全封闭，有必要改装成可推拉式车窗！
密闭式车窗要求车窗附近要配备安全锤，但安全锤失窃现象非常严重，对空调车车窗实施改造，最好将原有的固定式车窗改造为2至6个内置推拉式车窗，以适应紧急状态下乘客疏散需要。虽然窗口通过面积有所减少，但是根据我们的实验，一般情况下，成人用肘部撞击就可以打碎推拉式玻璃窗。
2、有些车门不能正常打开，有必要检查修理！
公交车必须有在紧急情况下，有类似于民航飞机上逃生安全门那样的设计，让乘客可以很快打开车门，在最短的时候内逃生的设计。而且很重要：这种逃生门不应该只有上下客的车门有，在车辆的另一侧也应该安排两个逃生门。公交车安全门
飞机的安全门
3、车内救生锤形同虚设，有必要按标准配齐！
按照原车辆的标准，每台车都将配齐8个消防锤。在消防锤后面加一条软钢丝，或者加一条链子，固定在车身上。长度既不影响救生时，需要砸碎相邻车窗玻璃的长度。又能防盗。若钢丝或链子长度过长，可以盘好用尼龙卡固定，既方便取用，又不影响美观。（如图）。
四、一些栏杆扶手安装不恰当，应该撤除
所以说，车辆本身的安全配置，在城市公交车中是应该被认真考虑的问题，而这一点是怎么被我们的有关部门去思考的呢?乘客逃生是中国国内目前使用的所有公交车辆的一个通病。公交车在变大，核定载客人数在增加，几年前，当北京出现公交车的航母时我们曾经高兴与激动过，但安全的因素谁想过呢?希望通过这次事件，我们的公交车生产标准能把人的安全因素考虑得更多，特别是逃生装置的设计，希望有更多的逃命的保
三、座椅
公交车座椅分为驾驶员座椅和乘客座椅
驾驶员座椅是现有公交车辆最应该改进的部分，因为现有驾驶员座椅只是满足简单的坐的功能，长时间连续驾驶时驾驶员腰部很容易疲劳，多年驾驶公交的驾驶员很多因腰椎、胸椎得不到有效的支撑而患有程度不同的职业病。座椅设计的原则就是保证驾驶员在长时间驾驶过程中能够感到舒适，减少职业病和安全事故发生的概率。在坐姿状态下，支持人体的主要结构是脊柱、骨盆、腿和脚等。根据人因工程研究的结果，根据人体数模结果，可得到高靠背椅的参数范围：靠背倾角（与水平面）范围为95°～110°，高度应达到肩部，范围为52～56 cm，宽度约为48 cm，且靠背角度、座椅高度均可调节，以满足不同身高驾驶员操作的需求。值得注意的是，不要一味考虑舒适而将座椅倾角随意加大，由于公交车车身高大，过大的靠背倾角将产生视野盲区，导致驾驶员看不见较低位置的路况和车况。
汽车总布置中提出的性能要求，如乘坐舒适性、视野性、操纵方便性、手伸及性、上下车方便性等，都是以人为中心提出的。而决定人的关键基准是H 点。由此可见，H 点在汽车布置中占有极重要的位置。H点的选取直接影响汽车的总体布置性能，是确定与驾驶员操作方便、乘坐舒适等相关的车内尺寸的基准。在我国，由于没有合适的人体数据及工具且缺乏设计经验，若要进行人体工程设计则只能借助于美国SAE 的方法和工具。但这种方法也有一定的缺点：
1、推荐的 H点位置的考虑因素是人体坐姿舒适性,考虑的因素单一。
2、推荐的H点位置是依据SAE公布的人体数据给出的,不适用于中国人体。
根据 A、B 两类汽车的适宜座椅位置计算公式即驾驶员H点离拇指基准点的水平距离X
其中应该注意的是：
1、A、B两类汽车是根据 H点高度和方向盘的直径来划分的2、计算公式中未体现X 与方向盘尺寸的函数关系，然而汽车方向盘的大小是制约座椅设计的重要因素。
3、如果 H点设计高度Z=404mm 此时应该采用 A类汽车的计算公式，可得出H点距拇指基准点的水平距离为X=790mm如果 Z=405mm则应该采用B类汽车的计算公式，可得出H点距拇指基准点的水平距离为X=618mm，两个计算结果相差172mm，是高度差1mm的172倍。故可以说明此算法存在一定的缺陷。确定H点位置的行之有效的方法还有待进一步解决。
公交车驾驶员较小型汽车驾驶员的施力要大,受反作用力也就相对要大。如果不能保证力的有效传递，则驾驶员很易受到身体损伤。传统的座椅设计并没有考虑这个环节，如果H点的高度选取偏大，则X值较小，此时拇指基准点,膝关节点连线的延长线与座椅靠背的交点位于肩靠点之上，导致踩踏板时发挥不了肩靠的作用。
出于人机工程学的考虑，必须保证拇指基准点、膝关节点、坐椅靠背的肩靠点三点共线。乘客座椅
现有公交车乘客的座椅在腰部几乎没有设计。导致乘客在乘坐公交车时总有不舒适的感觉。应从人体坐姿舒适性入手来设计。最舒适的坐姿是臀部稍离背向前移，使上体略向后倾斜，保持体腿夹角在 90°~115°之间，小腿向前伸，大腿和小腿，小腿和脚面之间也有合适的夹角，如图所示。
乘客保持坐姿时，座椅各部位的受力合理分布
另外座椅的设计还应该保证乘客有良好的体压分布，在靠背上的体压分布：靠背上的体压分布应当是腰靠部位最高。所以设计座椅靠背时应保证腰靠区能为人体提供舒适的支撑，以减轻腰部疲劳。座垫上的压力分布应当是坐骨结节处最大，由此向外逐渐减小，直至与座垫前缘接触的大腿下平面压力最小，所以设计座椅座垫时，应保证坐骨下面的座面近似水平，使人体重量的大部分集中在坐骨结节处，达到最佳体压分布，减轻臀部疲劳。乘坐舒适性是一个系统的概念，座椅只是其中的一个环节，要达到很好的乘坐舒适性，还必须依靠舒适的底盘和舒适的车内布置等。另外座椅在颜色、造型等方面应满足整体式内饰的特点，应与乘客区内其他部分同时设计以达到浑然一体的效果。
乘客座椅设计：
在具体的设计原则和参数上同驾驶员座椅类似，但椅背倾斜度可稍小些。一方面，公交车乘客的乘坐时间相对较短，无需较大的倾角来倚靠休息；另一方面，较大的倾角势必造成前后座椅之间的距离增加，从而大大减少车厢内座椅的数量。另外，椅背和坐板边缘宜采用圆弧设计，尽量不要出现棱角，以免在紧急制动过程中导致乘客特别是站立乘客划伤
由于公交车底盘较低，使得车轮正上方形成较大的凸起，因此，车轮正上方的座椅可以适当加以调整，以方便乘客放脚。在宽大的车身中部，可以设置一竖排形同火车卧铺车厢座椅的可收缩座椅，面向车门，当乘客较少且有大件物品时，座椅就可以收缩起来，以方便存放物品，当乘客较多时，可将座椅放下，供乘客乘坐。而且这些地方可以照顾坐轮椅的残疾人。
四、其他方面的改进与设计
1、造型
有些造型师试图在公交车的外观造型设计上仿效高档旅游客车，过分追求流线外型，这不仅会增加制造成本，而且也是不必要的。主要原因是公交车运行速度较低“空气阻力相对较小。另外过大的前风窗后倾角不仅没有必要，还会减小车内空间。由于公交车地板高度较低” 所以侧窗下沿也较低“ 侧窗高度较大，可以扩大乘客的视野。（侧窗上下沿高度可从满足乘客视野舒适性的要求加以确定）为了让驾驶员更好地观察站台乘客，特别是小孩情况，尽可能地消除盲区，乘客门玻璃几乎需要上下贯通。
2、外饰
公交车外饰是最能给人视觉冲击的，最能体现人性化。独特、美观的外饰图案现已成为用户的一个重要追求目标。公交车的色调设计应从城市自身特点出发，在城市整体规划的基础上设计出公交车的主要线路色调。例如北京、西安等城市的公交车是按照东西南北四个方向设计不同颜色的，上海是根据商业区，经济区等划分的。郑州的公交也应该有自己的特色。另外，需要注意的是，车尾最好无广告，即使有也应采用一些色彩不太鲜艳，或者不太吸引眼球的广告以免分散后方车辆驾驶员的注意力。
3、驾驶区设计
公交车驾驶室是一个典型的人—机—环境系统的交互界面，是驾驶员与汽车之间进行信息传递的通道。在此区域内，驾驶员通常必须长时间全神贯注的工作。在驾驶室中常会出现使驾驶员分心的事，特别是由于公交车的特殊性，驾驶员需久坐于驾驶室并且往返于同一条线路，极易产生疲劳和烦躁的情绪。为此，驾驶室中各种操纵器必须放在驾驶员能触及的范围内，并且容易识别，使用方便、轻巧。而显示器必须能使各种身材的人在任何时刻都能看得见。分布在地板上的各种踏板，不用眼即可找到并识别。座椅的设计，驾驶员的视野范围是否符合人机工程学原理等诸多因素都将直接关系到驾驶员的舒适、健康和安全，也就间接影响到乘客的安全。
4、乘客区设计 公交车乘客区是公交车的主体，是移动着的休息室，是乘客暂时休憩的场所，内部设置应体现人、车、环境的协调，美观大方，具有时代气息。地板和车门踏步的高度要尽可能低，以满足乘客安全、方便、快捷上下车的要求。另外乘客座椅、座椅布局、横梁、玻璃窗等的设计也是保证乘客舒适性和安全性的重要一环。
5、后视镜
后视镜是驾驶员观察次数最多的汽车部件，它充当着驾驶员“后眼”的角色；然而，现在很多公交车的后视镜设计并不合理，特别是远离驾驶员一方的后视镜。据调查，大部分驾驶员都需要将身体调整一定的角度（根据身高）才能不受右A柱的影响。虽然现在不少公交车都安装了电子摄像头，辅助驾驶员更好地观察后门乘客上下车的情况，但不少驾驶员还是习惯性地借助后视镜来判断。更重要的是，右后视镜是驾驶员观察进出站、乘客上下车情况及后面来车情况（公交车速度较慢，容易被超车）的主要工具，同时也是公交车及时避让它车超车、并线的工具。因此，后视镜的角度和大小应根据驾驶员的身体数据及驾驶习惯确定。由于公交车车身宽大，右后视镜应选用变弧度大面积的镜片，同时，应在仪表盘附近安装机械或者电子装置，使驾驶员在座位上就能够调节右后视镜的角度，方便不同驾驶员操作。另外，遇到下雨时，后视镜常常会被雨淋得很模糊，导致驾驶员只能看到后车的大致轮廓，且不易分清远近，造成一定的安全隐患。因此，在设计之初就应考虑这一情况，对于中低档公交车，可为其后视镜安装一个雨挡，材料和具体参数因车型而异，对于高档公交车，可使用 加热装置，通过加热将后视镜的水气蒸发掉，这种方式较前者有效，但成本较高。
6、空调
现在的公交车一般将空调通风口设计在乘客座椅的正上方，空调一旦开放，冷空气将直接吹向乘客的头部，时间一长，难免引起头部不适。若将通风口进行调整，势必会对周围的乘客产生影响。因此，可将通风口设计为面对中间过道，且开口可在水平面内360°调节。
7、一些小件的安放
随车的一些清扫工具如扫帚、拖把、垃圾箱在车内没有固定的存放位置，特别是垃圾箱，在车身摇晃的时候会移动。其实，可在车内使用率很低的区域如靠近后门的座椅下部（无后排乘客），根据常用工具的尺寸单独设计储物仓及垃圾箱固定装置。
（四）总结
这次的项目，我们团队进行的详细的讨论及具体的分工，并查阅和参考了很多资料，共同完成了这篇项目报告。关于公交车改进的问题，只要我们留心去观察、去思考，还会发现很多。不仅公交车，生活中的其他物体都是一样的道理。以人为本，科学设计，才能使机器更好地为我们服务,更好的方便生活。善于思考，大胆创新，学为所用，并用之于实践中去，才是我们学习的目的。
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