基于坐姿体压仿真的25G型硬座车座椅舒适性研究

肖露

摘 要：通过行为分析载体Observer XT分析25G型硬座车旅客的坐姿行为，而后采用Tekscan体压分布式系统对乘客不同坐姿下的体压分布得出乘客舒适性体验，从而在保持25G型硬座车座椅原有基础的前提下改进座椅的外形设计，提升其舒适度。

关键词：坐姿行为；体压分布；舒适性；座椅设计

引言

铁路运输在中长途运输市场中占有主导地位，中国铁路总公司2015发布的总客流量为25亿人次。25G型列车硬座车厢是中长途载客最多的车厢形式，铁路客车内装包含座椅、行李架、门、窗等，影像记录反馈乘客90%的行为发生在座椅。久坐及不合理的体压分布会引起肌肉酸痛、血管血容量减少、脊椎压迫等伤害。铁路硬座客车车厢空间紧凑，座椅需满足定员、功能、舒适性需求。座椅形态合适可保证乘客适当的体压分布，并提供相应的支撑，减轻长期坐姿给旅客身体带来的不适。

1体压分布测量

体压分布分析在各行各业中均有应用，汽车座椅的舒适性；汽车轮胎接触面的压力分布；牙齿咬合力分布等，常规的方法主观反复测试，成本高、效率低。Tekscan压力分布测量系统是基于上述情况而开发的，它是一种经济、高效、精确、客观的压力分布测量工具，利用测得压力分布图对座椅的舒适性进行评估，从而进行优化设计。合理的体压分布能够保证人体全身肌肉放松及血液正常循环。人体坐姿时，约80%的重量经过臀部、背部隆起部分及其附着的肌肉压在座椅上。人体骨盆下面有两块粗壮的圆骨，被称为坐骨结节。根据人体组织的解剖学特性可知，坐骨結节处是人体最能耐受压力的部位。座垫上的压力应按照臀部不同部位承受不同压力的原则来分布，即坐骨结节承受的压力最大，向四周逐渐减少，自大腿部位时压力降至最低值。这就是座垫设计的理想体压。

2旅客行为分析

硬座车厢安装设备记录旅客行为数据，导入Observer XT分析乘客的座姿和行为，结果为乘客采取后靠坐的时间最长，占全程的46%，其余比例依次是前倾坐、侧坐、离开、端坐、半躺坐和站立（如图2、3）。

3座姿体压测试

本文选取一名50%百分位青年男性志愿者，身高170cm（GB1000-88）体重75kg，身体健康状况良好，试验前24h内未进行剧烈体力活动，无肌肉疲劳现象。测试座椅坐姿分别为后靠坐姿、端坐坐姿、翘腿坐姿、半躺坐姿、侧坐坐姿。

采用美国Tekscan 公司所提供的体压分布测量系统（BPMS，body pressure measure system）測试人—坐垫和靠背面压力分布数据。测试时，首先将压力传感垫置于人与座椅接触面之间，待压力分布相对稳定后分别对后靠座座垫体压、后靠座靠背体压、侧座座垫体压、侧座靠背体压、翘腿座座垫体压、翘腿座靠背体压、端座座垫体压和前倾座座垫体压，对体压数据进行记录（如图4）。

4压力分布结论

25G硬座座椅的坐垫，乘客在端坐时，背部不接触靠背，身体压力完全里坐垫承受，体压集中在两个坐骨结节处，形成较为均匀的分布。乘客在后靠坐时体压集中在两个坐骨结节和尾骨的弧形区域，对尾椎压力较大。乘客前倾坐时体压完全集中在尾骨上，压力分布不均匀。乘客跷腿坐时体压分布类似于端坐，压力集中于两个坐骨结节处，但两侧分布不均匀。乘客坐时压力集中在两个坐骨结节和尾骨的弧形区域，同时一侧的大腿也承受一定压力，同样也是两侧的分布不均匀。25G硬座座椅的靠背部分，后靠坐时压力分布基本均匀，跷腿坐时一侧的腰部压力会增大，侧坐时两侧分布最不均匀；25G硬座座椅的受压范围都集中在腰部中间，其他部位受力较小，说明座椅靠背表面与人体背部曲线明显不符。

5 优化硬座座椅设计

通过以上分析得出，我国25G型车硬座座椅停留在满足乘客的基本功能需求，舒适性设计上不够完善。座椅的设计应该满足功能性和舒适性两大需求。合理的体压分布是构成座椅舒适性的基础。25G列车硬座车厢以经济实惠为主要原则，在有限的空间里尽可能多地容纳乘客，就难以保证乘客的舒适性；加之要和软座车厢拉开档次，所以硬座座椅的设计创新点主要集中在外形上，通过外形改善人体的体压分布，从而提高旅客的舒适性。

该方案优化了座椅背面，增加了头靠部分的颈部曲线使乘客的大部分行为后靠座时相对舒适，同时在侧面设置了扶手方便乘客扶握，同时防止乘客将手扶在靠背上影响其他乘客休息。座椅在整体造型上有较大的改观有效提升了客室的整体效果。

参考文献：

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