乘客行为导向的城际列车扶手优化设计研究

陈力嘉

摘要：围绕提升城际列车扶手乘客使用体验，基于行为心理学理论，从人-机-环境系统整体匹配的角度入手探究乘客行为导向的城际列车扶手优化设计。文章首先分析了行为分析与扶手优化设计的关系。在此基础上，通过观察分析列车不同运行环境下立席乘客使用三类典型扶手时的抓握行为和无意识行为。结合班杜拉行为三元交互模型和層次分析法，总结出乘客行为成因和扶手互动行为发生的影响因素，从使用层面、感官层面提出了城际列车扶手设计优化建议并进行了设计实践。乘客行为影响因素的探究为城际列车扶手设计提供了一定的理论依据和方法参考。

关键词：城际列车扶手设计乘客行为行为三元交互模型层次分析法

中图分类号：TB472文献标识码：A

文章编号：1003-0069（2021）09-0014-04

Abstract： Focusing on improving the passenger experience of intercity train handrails，based on behavioral psychology，from the perspective of the overall matching of human-machine-environment systems，it explores the optimal design of passenger behavior-oriented intercity train handrails. This paper first analyzes the relationship between behavior analysis and optimal design of handrails. On this basis，by observing and analyzing the grasping behavior and unconscious behavior of standing passengers when using three types of typical handrails under different train operating environments. Combining the Bandura behavior ternary interaction model and the analytic hierarchy process，the causes of passenger behavior and the influencing factors of the interaction of the handrails are summarized. From the use level and the sensory level，the design optimization suggestions for the handrails of intercity trains are put forward and the design practice is carried out. The investigation of the factors affecting passenger behavior would provide a certain theoretical basis and method reference for the design of the handrails of intercity trains.

Keywords： Intercity trainHandrail designPassenger behaviorBehavioral ternary interaction modelAnalytic hierarchy process

引言

城际列车是指服务于相邻城市间或城市群，设计速度在200 km/h 及以下的快速、便捷、高密度的中短途客运专线动车组[1]。近年来，城市群大面积崛起，越来越多的人开始选择城市间通勤和旅游，城际列车也随之进入“无座号、有扶手”的公交化时代，成为人们中短途出行的重要交通工具[2-3]。随着人们生活水平的提高，对动车出行的需求已经从功能型向体验型转变[4]。扶手作为列车客室内帮助站姿乘客维持身体平衡、缓解疲劳的主要功能件[5]，其安全性、稳定性和舒适性成为提高乘客体验的关键要素。以CRH6A-A型城际动车为例，无司机客室定员240人，立席定员500人[6]，满载情况下立席乘客人数占总载客人数的67.57%，高于坐席乘客人数。可见，在上下班高峰期、周末、节假日列车拥挤情况下，大部分乘客需要扶握车内扶手保持站立姿势。作为新型的区域轨道交通工具，城际列车扶手设计还存在诸多问题，从乘客行为体验角度入手，探究人-机-环境系统中对扶手设计有影响的因素，提出扶手优化设计建议，为立席乘客带来更舒适、宜人的乘车体验。

一、行为导向的扶手优化设计概述

（一）行为心理学理论概述

行为是人在周围环境的影响下出于心理需求而产生的行动，行为心理学就是研究人心理活动和机体行为关系和规律的科学[7]。群体动力理论创始人库尔特·勒温（Kurt Lewin）的卢因公式B=f（P，E），说明人的行为是个体特征与所处环境的函数[8]。根据法国社会学者古斯夫·勒庞的群体心理理论，置身群体的个人感受和思想都会相互影响[9]。美国心理学家斯坦福大学阿尔伯特·班杜拉（Albert Bandura）行为三元交互模型（图1）说明，个人的行为、认知和周围环境是相互连接，相互作用的，互为彼此的影响因素[10]。近年来，越来越多设计人员重视起行为心理学理论在产品设计中的应用。这些行为心理学理论都向我们阐释，用户行为是用户在人-机-环境系统影响下对产品主观感受的客观表现形式。分析用户行为有助于从客观层面了解用户对产品本身、产品所处环境的满意度，以便提供更人性化、更符合人机关系的产品和引导用户正确使用产品，提升用户使用体验。

（二）行为分析与扶手设计的关系

在列车环境中，行为是乘客与扶手交互的外在表现，能客观反映出乘客对扶手的认知、接触体验和使用感受[11]。同时，乘客行为贯穿整个乘车过程，受到来自自身心理和外在环境的双重影响，具有无意识和不确定性特征[12]。分析乘客行为可以探究扶手系统中物理、生理、心理、环境等多重影响因素，从而深入挖掘乘客对扶手的潜在需求，全面而合理地指导扶手设计并提升乘客使用体验。因此，在进行列车扶手造型、布局等设计时，不仅要从扶手本身人机尺寸合理、符合人们审美等角度考虑，还应综合乘客心理、生理特征、列车环境特点等多种影响因素进行乘客行为分析，发现扶手设计中存在的问题和改进方向（图2）。

（三）优化设计流程概述

本次设计研究采用“乘客行为分析-扶手互动行为发生影响因素研究-优化设计”的设计流程，以乘客行为指导分析现有城际列车扶手使用中存在的问题并进行优化设计。首先，以成灌线运行的CRH6A-A型城际动车组列车“天府号”为例，实地调研城际列车扶手使用情况和乘客使用行为，定性定量分析得出乘客行为特征、行为成因;接着，结合行为三元交互模型和层次分析法推及人-机-环境系统中影响扶手互动行为发生的因素，建立了影响因素层次结构及构造判断矩阵，通过问卷调研计算得到各因素权重，一致性检验和分析计算结果;最后，针对前期调研发现的列车扶手使用過程中存在的问题，使用扶手互动行为发生影响因素研究得到的结果作为指导提出扶手设计优化建议，并进行设计实践。

二、城际列车扶手使用行为调研与分析

（一）我国城际列车扶手构成现状

扶手作为城际列车实现公交化、大运量的重要功能件，对于确保列车加速、减速、转弯等情况下立席乘客的稳定性和安全性有着至关重要的作用，也是缓解站姿乘客旅途疲劳的重要服务设施。我国城际列车扶手主要由三种典型的无辅助扶手，横杆、立杆和侧墙板扶手组成，我国扶手设计详情见表1。

（二）实地调研

1.调研环境：文中的城际列车环境为成灌线运行的CRH6A-A型城际动车组列车“天府号”，该车速度等级为200km/h，采用2M2T，4辆小编组形式，全车共设有2根立杆、6根横杆和32根侧墙板扶手：其中，靠近车头和车尾的车门立席区各设有1根立杆;其余车门立席区各设有1根横杆;车门共16个，左右两侧各设1根侧墙板扶手（以下称车门扶手），城际列车扶手布局图见图3。

2.调研准备：本次调研以城际列车立席乘客为观察对象，跟踪记录乘客从进入车厢到离开车厢过程中的行为动作。首先，划分车内观察区域，部署调研团队成员分别在4节车厢对立席乘客进行基础性观察，观察内容涉及站姿乘客站立位置选择，扶手使用方式，无意识动作以及使用扶手过程中出现的问题;接着，根据初步观察结果拟定详细行为观测计划，以拍摄方式记录观测指标;最后整合记录乘客与扶手交互频率以及典型扶手使用行为。

3.调研过程：根据城际列车运行时间表，列车每站停留时间为2分钟，站点之间运行时间在10分钟以内。经过初步观察发现，发车前大部分乘客上车后滞留在门前区，发车后待列车平稳运行少部分乘客会调整站立位置和使用扶手，使用车门扶手和立杆的乘客较多;列车平稳运行过程中，大部分乘客维持站立位置和抓握扶手基本不变，随着时间推移会出现更换抓握姿势的行为;列车快到站前准备下车的乘客会往车门方向集中，门前区比较拥挤，乘客站位和扶握方式会受到影响，大部分乘客会握紧门前区扶手缓冲列车减速时的不平稳感。

为调研不同列车运行环境下的样本数据，调研团队共计调研4次，分别观察和记录上车阶段、乘坐阶段、下车阶段每节车厢的乘客站位选择和典型行为，调查线路和扶手使用情况详情见表2。第一次和第二次调研选取上午时间段进行，犀浦到都江堰段列车车厢空间比较宽松，氛围安静，光线明亮;都江堰到青城山段列车车厢空间相对宽松，氛围安静，光线明亮;第三次和第四次调研选取下午时间段进行，正值回城高峰，青城山到都江堰段列车车厢空间相对拥挤，氛围比较嘈杂，光线比较明亮;都江堰到犀浦段列车车厢空间拥挤，氛围嘈杂，光线也比较昏暗。

为行为定量分析提供数据支撑，4次调研中调研人员采用快速从第一节车厢穿越到最后一节车厢的方式，记录了上车阶段、乘坐阶段、下车阶段的立席乘客的瞬时行为和观察区域站姿乘客人数。纵观4次调研数据，扶手布置区域平均人数占总立席人数95%，其中横杆布置区域占25%，立杆布置区域占15%，车门扶手布置区域占55%;其他区域站姿乘客人数占5%，主要集中在行李区、坐席区过道区和车厢连接处。使用横杆、立杆、车门扶手的立席乘客人数见表3。

总结归纳出有特点的立席乘客行为20项，其中与扶手使用有关的乘客行为7项，无意识行为8项，其他区域乘客行为5项，对照行为与扶手映射关系统计见表4。扶手区域乘客在使用扶手时除倚靠行为和抓握行为外，还表现出许多无意识动作和行为;其他区域乘客倚靠行为和抓握行为较多，也有少量乘客出现蹲坐行为，给其他乘客通行带来了不便。

（三）乘客行为分析

1.乘客行为成因分析：结合城际列车扶手使用情况和立席乘客行为的调研结果，对扶手区域乘客扶手使用行为和无意识行为进行分析，发现现有三种典型扶手使用过程中存在的问题，总结出乘客行为形成原因见表5。经过分析发现，单手抓握、双手抓握扶手的行为主要反映了乘客维持身体平衡的需求，其余行为对探究扶手系统中人-机-环境影响因素帮助较大。

调研车辆共有6处车门立席区布置了椭圆闭环造型的横杆，然而从上车，乘坐到下车全过程横杆平均使用人数不足横杆总量的一半，甚至出现无人使用的情况，并且使用者都为身高在175cm以上男性，可见横杆“高位”扶手的特性是制约大部分乘客使用的首要因素。乘客在使用横杆的过程中，长时间保持抬高手臂的抓握姿势更容易加剧手臂疲劳，扶手使用姿势也会影响乘客选择横杆。椭圆闭环造型横杆两侧扶握点与折叠座椅距离较近，根据美国心理学家邓肯提出的社交安全距离[13]，乘客间心理距离在1～1.5m之间，所以没有乘客使用横杆两侧扶握点。在列车拥挤情况下，没有找到合适站立位置的乘客会使用自备小板凳坐于横杆下或者蹲坐横杆下，体力好或者不疲惫的乘客出于心理距离会不握扶手站立在横杆区域空位。

立杆布置区域有2处，共布置有2根竖直立杆，在车厢空间不是很拥挤的情况下，扶手使用人数基本和立杆总量保持一致，出于心理距离考虑乘客会无意识保持“一人一杆”的使用状态。少数乘客会倚靠立杆，但由于立杆采用竖直造型，长久倚靠会造成乘客背部不舒适感，大部分乘车都保持抓握姿势。由于立杆没有防滑管套，列车加速、减速时，少部分乘客会出现手滑的现象。车厢比较拥挤时，一部分乘客不想和其他乘客距离太近会选择不扶握扶手站立在立杆区域空位。

车门扶手共布置有32根，数量最多，使用人数也最多。在乘坐阶段车门扶手使用人数略小于扶手总量，在上、下车阶段使用人数会有少量的增多，增幅在1-5人之间，可见车门扶手作为乘客上下车辅助件，使用频率很高。车门扶手采用曲线造型，倚靠舒适性高，所以大部分乘客选择倚靠在车门扶手上，但在列车加速、减速时难以维持身体平衡会出现身体晃动等动作。在列车比较拥挤，氛围嘈杂，光线昏暗的情况下，大部门乘客会选择站立在相对比较宽松、安静、明亮的门前区，车门扶手已被使用的情况下一部分乘客会选择靠门站立或者不扶握站立。

2.扶手互动行为发生影响因素分析

（1）建立指标体系：根据班杜拉行为三元交互理论，在乘坐城际列车的过程中，乘客的使用体验受行为、个体和环境三者交互作用决定，从分析乘客行为入手，可以探究列車环境中影响扶手互动行为发生的各种因素。基于人-机-环境系统对乘客行为成因进行整理和分析，归纳总结出影响扶手互动行为发生的三要素：乘客个人因素、扶手设计因素和列车运行环境因素。充分考虑指标体系系统性和层次性，使用层次分析法（AHP）构建了扶手互动行为发生影响因素分析AHP模型见图4。最高层（目标层A）是扶手互动行为发生影响因素分析;准则层B包括乘客个人因素（B1）、扶手设计因素（B2）、列车运行环境因素（B3）;指标层C包含14个影响乘客与扶手发生互动行为的详细指标。

（2）计算指标权重：邀请50名（25男，25女）有多次乘坐公交化城际列车经验的志愿者进行问卷调研。每位志愿者按照AHP1～9级标度法，对模型标准层和指标层影响因子两两之间影响程度大小进行比较评估。将评估结果通过判断矩阵进行量化，并通过一致性检验来保证人为判断的逻辑性。根据50份问卷评估结果建立了影响因素一级判断矩阵见表6。

经过计算得出最大特征值λmax=3.066;特征向量为（0.580，2.171，0.250）;矩阵权向量为（0.193，0.724，0.083）;一致性检验：CI=（λmax-n）/n-1=0.033，查随机一致性指标印=0.52，CR=CI/RI=0.063<0.1，该判断矩阵通过一致性检验，计算所得权重具有合理性。

对于扶手互动行为发生影响因素分析模型来说，二级判断矩阵由乘客个人因素、扶手设计因素和列车运行环境因素分别作为一个层次进行构建。建立乘客个人影因素的二级判断矩阵见表7。

经过计算得处最大特征值λmax=5.435;特征向量为（1.710，0.275，0.664，1.270，0.117）;矩阵权向量为（0.342，0.055，0.133，0.254，0.023））;一致性检验：CI=（λmax-n）/n-1=0.108，查随机一致性指标RI=1.12，CR=CI/RI=0.097<0.1，该判断矩阵通过一致性检验，计算所得权重具有合理性。

同理得出：扶手设计因素的二级判断矩阵和列车运行环境因素的二级判断矩阵，并通过计算指标层各指标的权重以及对其一致性进行检验，计算得到的CR值均小于0.1，通过一致性检验，计算所得权重具有合理性（表8）。

通过以上实验数据分析得出：影响扶手互动行为发生的主要因素是扶手设计因素（0.724），其次是乘客个人因素（0.193）和列车运行环境因素（0.083）。其主要子因素分别是：扶手数量（0.585）、扶手高度（0.222）、扶手布局方式（0.143）、乘客身高（0.342）、乘客心理距离（0.254）、乘客疲劳程度（0.133）、列车环境拥挤程度（0.643）、列车环境嘈杂程度（0.283），其余子因素为次要方面，影响力较小。因此，本次研究根据扶手互动行为发生影响因素的重要性排序，考虑“乘客-扶手- 列车环境”三者之间的交互影响，提出城际列车扶手优化设计建议。

三、乘客行为导向的城际列车扶手优化设计建议

通过对扶手互动行为发生影响因素评价结果研究可知，为提高城际列车扶手乘客使用体验，在进行优化设计时，首先需根据用户身体特征、心理距离、活动范围等考虑扶手使用层面的人机交互性、布局合理性;其次需关注乘客审美、感知体验等考虑扶手感官层面的风格统一性、使用环境舒适性，具体设计图如图5所示。

（一）使用层面的扶手优化设计建议

1.提升扶手人机交互性：城际列车扶手数量、高度是影响扶手互动行为发生的关键要素。合适的人机尺寸匹配可以确保乘客使用扶手过程中的安全性与稳定性，提升扶手人机交互性和使用效率。因此，在优化设计时需考虑乘客使用习惯和使用需求，人因适配扶手造型尺寸，适当调节扶手数量，尽可能满足多样化的乘客群体使用。

横杆以不碰头，不影响通行角度出发，主要满足身高1678mm（第50百分位中国男性）及以上人群“高位”抓握需求[14]，适用人群占比少，建议适当减少布置数量或搭配吊环使用;根据无辅助抓握件扶手布置研究[15]提出的“抓的到，抓的多”原则，立杆应为所有身高乘客提供“低位”扶握点，可以适当增加布置数量，考虑乘客心理距离建议采用二分式或三分式造型有效增加抓握点，减少人与人之间不合适的站位距离产生的尴尬;车门扶手是辅助乘客上下车的过渡扶握设施，调研中发现许多乘客出于舒适性需求会倚靠车门扶手，可以考虑采用竖直造型或增加侧挡板，减少乘客倚靠行为导致的不安全性、阻碍上下车的现象。另外，建议车门立席区两侧增设专供乘客倚靠的靠背，缓解立席乘客长时间站立引起的身体疲劳，增加乘客倚靠站立时的稳定性和安全性。

2.合理规划扶手功能布局：根据乘客站立位置选择偏好和扶手使用偏好，合理布局扶手位置，可以引导乘客均匀分布立席区，提高列车乘用效率。针对调研中发现的门前区拥挤、车门立席区扶手不够用的问题，提出扶手布局优化设计建议。

门前区为乘降的重要区域，应尽量减少乘客滞留或拥堵，建议不设横杆，可设车门扶手或单根式立杆;车门立席区站立空间较大，应多布置适合所有身高乘客使用的立杆，避免乘客没有合适扶手可使用的情况。调研中发现横杆布局和折叠座椅过于靠近导致无人使用的现象，因此，扶手布局时还应考虑实际使用情景中与其他设施之间的物理距离，合理搭配，提高车厢空间利用率。

（二）感官层面的扶手优化设计建议

1.加强扶手设计风格统一性：城际列车内饰中除了座椅，扶手是最具外观表现价值的设施，在满足可用性的前提下，还需考虑乘客审美需求和列车主题特色优化扶手美学设计，加强扶手与客室设计风格统一性，为乘客提供良好的视觉体验。

扶手设计风格要素主要包含造型、色彩、质感等因素，优化过程遵循人性化设计原则，达到与列车整体视觉风格协调匹配的效果。造型方面，扶手系统中扶杆、吊环易采用简洁、圆润的造型，既符合现代人审美，又降低了乘客磕碰受伤的风险;色彩方面，主要确保扶手防滑材料和吊环用色与列车主题风格保持一致，建议采用同一色系，并搭配小面积高纯度色块，突出扶手功能区域。质感方面，针对调研中发现的乘客手滑的问题，建议将不锈钢管材扶手表面处理成磨砂感，并搭配带有胶粒的硅胶防滑管套，增加扶手质感和安全性。为凸显列车运行线路特色和增加扶手趣味性，建议在扶手色彩元素或吊环造型中融入列车运行线路地域文化元素，既能良好宣传周边城镇文化，又能吸引更多乘客使用。

2.打造扶手使用环境舒适性：列车空间作为乘客与扶手互动行为发生的所属环境，其拥挤程度、嘈杂程度、照明也潜移默化影响着乘客的交互感知体验。打造舒适、便捷的扶手使用环境，更多的是综合考虑乘客、扶手、列车环境之间的交互影响，加强以人为本的列车空间细节设计。

经过调研发现，乘车人数较多时，列车客室也随之出现局部区域人群扎堆，交谈声音多且大、照明不足等问题，影响了乘客在触觉、听觉、视觉层面的心理感受，加剧了乘客感知上的不舒适感，可以通过合理导视、增加照明环境友好性改善。导视方面，建议在合理布局扶手的前提下，将视觉导视信息巧妙融入客室地面、墙面、过道涂装中，结合语音提示，引导乘客找到合适的站立位置，疏散滞留在门前区或车厢过道区的人流，在一定程度上缓解列车拥挤、嘈杂的情况，为乘客提供更加安静、舒适的扶手使用区域。照明方面，根据旅客界面照明设计研究[16]提出的“看得清，看着美，显文化”策略，可以考虑保持车厢照明明亮且照度均匀情况下添加几何文化元素灯光形态，增加列车环境视觉舒适度、美观度和文化氛围。

结语

随着城际列车已经成为城市间客流出行的主要交通工具，车厢扶手作为列车实现公交化、大运量的重要功能件，是列车客室设计中不可忽视的部分。目前城际列车扶手设计还存在诸多问题有待优化，本文对此从乘客行为体验角度入手，通过对“天府号”城际列车实地观察和行为分析深入研究了乘客行为成因，结合班杜拉行为三元交互理论和层次分析法探究了扶手互动行为发生的影响因素，从使用层面、感官层面提出了优化设计建议，为城际列车扶手设计提供了一定的理论指导。

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