人性化的现代客车座椅设计

四轮车

近年来随着国民经济的飞速发展，人民生活水平的不断提高，尤其是旅游业的迅速发展，高等级公路的兴建，各旅游公司、出租汽车公司及宾馆饭店等部门迫切需要豪华、舒适、性能优良和安全可靠的客车。在客车上，座椅是将乘员与车身联系在一起的重要内饰部件，它直接影响到整车的舒适性和安全性。

    客车座椅系统的安全性

    座椅作为安全部件，是在被动保护中起决定性作用的组成部分。首先，在事故中它要保证使乘员处在自身的生存空间之内，并防止其他车载体进入到这个空间。其次，要使乘员在事故发生过程中，保持一定的姿态，以使其他的约束系统能充分发挥其保护效能。除具有防止事故发，生的功能外，座椅还应具有在乘员与其发生碰撞时，使乘员的伤害减轻到最低的性能，即能够吸收乘员与之碰撞时产生的能量。座椅安全功能失效时，会引起各种形式的乘员伤害，如正面碰撞中，座椅与车身连接强度不够时，座椅会脱离车体，导致乘员逸出其生存空间；如果后排乘员未受到约束，前排座椅靠背强度不足，则后排乘员的惯性力将击溃前排座椅，使前排乘员受到伤害；反之，若前排座椅强度太高，又会对后排乘员在与之相撞时造成伤害。另外，座椅外廓设计不当，在正面碰撞时会使乘员沿座椅靠背下滑，使腰部安全带移到胸部以上，这是极为不利的约束姿态。在后部碰撞中，如果头枕设计过低或与靠背的相对位置设计不当时，都会引起胸部与头部的加速度差值，作用在颈部上的这个差值超，达一定程度后就会对乘员造成致命的伤害。汽车座椅的安全性设计目标，就是避免上述诸种不利情况的发生。

    客车座椅系统安全措施

    针对撞车、追尾和着火等事故，对于客车乘客座椅一般采取下列措施提高座椅骨架强度，达到汽车座椅强度要求的有关规定；设置座椅安全带，使在紧急制动或正面撞车时不致将乘客碰伤。座椅表面软化，可减少二次损伤，客车乘客座椅技术条件规定：座椅表面不应存在任何尖状突出物，在所有能触及的部位和附件采用软化措施和圆角结构，如扶手、拉手和自结皮泡沫软化等；达到一定的阻燃要求，座垫和靠背材料应达到汽车内饰材科燃烧特性技术要求的规定。客车座椅系统的安全性结构

    座椅总成一般由座垫、靠背、靠枕三大分总成构成。

    靠背：靠背的强度设计分柔性吸能式和刚性吸能式两种。根据不同的碰撞条件，两种靠背的保护效果是不同的。在高强度碰撞时，刚性靠背的设计概念对于正常坐姿、按标准状态使用约束系统的乘员来讲是合理的。但是，在发生低强度尾部碰撞时，刚性靠背座椅会引起乘员身体沿靠背向上滑动、靠背对乘员产生回弹及乘员以非正常坐姿乘坐。

    坐垫：坐垫一般不会对乘员造成直接的冲击伤害，但其结构可以影响到乘员的运动过程，以及约束力施加到乘员身体上的方式和外部载荷的绝对值大小。坐垫结构主要影响人体坐姿参数：颈椎倾角、胸部倾角、躯干基准线与X轴间的夹角等。另外，坐垫的有效深度、坐垫的倾角的选取也会对座椅安全性产生一定的影响。头枕的设计应当以低速碰撞防护为主。虽然与前部碰撞相比，后部碰撞的碰撞能量通常是最小的，但是在发生后部碰撞时，引起的头部与胸部加速度差值对颈部尤其是脊柱以及神经系统的影响却是不可忽视的。头枕应能够自动实现水平、垂直位置的的调整，以适应乘员位置的变化。

    座椅：座椅不仅要为每一个驾驶者提供舒适的乘坐条件，而且还应保证乘坐者的安全。在发生事故时，座椅应起保护乘坐者的作用，座椅总成与车身不应分离，锁止机构不许脱开；各种调节机构不允许损坏，各零部件不许破碎。座椅骨架总成应能承受绕H点为一定的力矩；卸载后，各种调整机构和骨架不能受损。

    靠枕：靠枕在座椅总成中也是一个重要零部件。在汽车受到冲撞时，应具有防止反弹的作用，保护人的头、颈椎不受损伤。所以，靠枕必须能承受一定的冲击力，各调节机构、锁止机构及支架不得失灵与破损。

    连接：座椅连接部件的强度影响座椅本身的安全性能，在发生碰撞时，如果连接部件先于座椅失效，很可能会造成座椅骨架的断裂、严重变形和调节机构失灵等，此时乘员的生命安全将受到极大的威胁。

    客车座椅的几何参数选择

    人体受力最不均衡的部位是腰椎，它支撑着整个身躯并要进行大幅度运动，最易疲劳，所以客车乘客座椅的尺寸及外形，需要符合人机工程学的要求。首先要考虑的是如何使腰充分休息，人坐在座椅上最舒适的姿势，是臂部离开靠背向前略移，上体胸肩部位与大腿下平面之间夹角为115°。座椅靠背恰当地支持第8～9胸椎部位与腰部1-2-3腰椎，使腰背肌肉放松，双腿能舒适地搁置于地面，使腹部通向大腿的血管不受压迫，血液正常循环，符合人体座下休息时的生理要求。因此，客车座椅的几何参数有以下选择：

    座椅尺寸：座椅的尺寸主要是依据人体的基木尺寸、生理特性和心理反，应并综合整车总体设计的要求来确定的。

    客车追求乘坐舒适性

    和方便性，加上乘客乘坐时厂间较长，客流量比较稳定等原因，车内座椅的布置和一般客车不尽相同，其座椅的尺寸也大于一般座椅；高级客车乘客座椅的主要尺寸如座垫宽度、座垫深度及靠背高等应适当增大。

    座椅的外形是评价座椅优劣的重要指标。座椅外形设计的好坏，将影响乘坐舒适性，而且还将在感情上影响乘客对座椅和一客车的评价。座椅外形的设计应从人机工程学的角度进行考虑，更加追求乘坐舒适性，其外形则应更加符合人机工程学的要求。它包括座垫和靠背的外形曲线是否符合人体曲线，座垫和靠背的体压分布是否合理。

    座垫和靠背的外形：座垫和靠背的外形曲线一般应从舒适性、几人体曲线测量和肌电测量。通过对以上3个角度的研究，可以经验地揭示出客车乘客座椅是否符合人机工程学要求，其外形曲线是否与人体放松状态下的背曲线吻合，即可使乘坐者的腰曲弧形保持正常，腰背部肌肉处于放松状态，从腹部通向大腿的血管不受压迫，其座椅外形曲线的设计与人体放松状态下的背部曲线基本吻合。

    座垫倾角：指座垫与水平之间夹角，是为了防止人体臀部向前滑动而使座垫前缘向后倾。此角随汽车轻重型号不同而变化，一般汽车约为6°～7°，而轿车为12°。此角不易过大，否则会增加大腿下平面与座垫前缘的压力，从而减小双脚着地的负荷，阻碍血液循环，引起身心疲劳。这个倾角也与座椅高度有关，随座椅高度增加而减小。

    座垫有效深度：指座垫前缘至靠背前面平行于座垫平面的尺寸，与其相关的人体尺寸是从臂部到小腿内侧约为445mm。在腿弯部分不受任何阻碍，而且膝盖下倾方便，有助于解除体、腿、头及小腿肌肉的疲劳。

    座椅、座垫和靠背高度：座椅指座垫前缘至地面的垂直尺寸，几最舒适座姿中双脚自如着地，以支持大腿部分重量，所以座椅高度一定小于小腿高度，长途驾驶座椅高度应低些，座垫深度应加深，以此来加大乘座的舒适性。座垫横向尺寸，它的相关人体尺寸是臀宽约为360mm。座垫宽应大于臂宽以保证稳定性。靠背高度指座垫上平面至靠背上平面上端平行于靠背平面的尺寸。其相关人体尺寸是座垫上平面至肩高尺寸约为600mm。一般都采用稍大或等同于座垫宽度。

    客车乘客座椅装饰要求：客车乘客座椅作为客车内饰的重要组成部分，要求其高雅和豪华，而且其外形、色彩和材料都必须与整车相协调。尤其高级客车乘客座椅的形态具有高雅和豪华之感，必须完全摒弃传统加工方式，重新认真设计，充分考虑其与客车内饰的整体协调。

    客车乘客座椅腿：多采用铝合金铸件或钢板冲制而成，风格为小圆角和倒梯形基调；扶手自然顺应靠背和座垫曲线线型流畅挺拨，如采用聚氨酯自结皮泡沫塑科，内部为金属骨架，表皮用人造革通过真空吹塑而成，装饰性高，给人以强烈质感。

    座椅附属设备：乘客座椅的附属设备一般有杂物袋、搁脚机构、安全带和拉手等。杂物袋主要用来给乘客长途乘坐时装报刊书籍和杂物，一般都设在靠背背面下部，有用尼龙绳编织的网袋，也有用座椅面料缝制的。另外有些高级客车乘客座椅还装置了折叠式食物搁板、饮料杯托架、烟灰盒及挂物钩等。

    座椅横向移动（横向可调）：高级客车乘客座椅一般采用乘客双人座椅横向可调：即向通道侧横向移动方式。

    靠背角度可调：为了使乘客随时可以改变乘坐姿势以及适应不同的乘坐对象，座椅靠背俯仰可调（一般采用液压调节或机械调节）。目前高级客车乘客座椅采用前者可调机构居多。

    椅架、座垫和靠背材料：座垫和靠背材料是座椅的主要减振元件，要想使座椅获得较低的传递率，使座椅有较高的振动舒适性，必须采用合适的座垫和靠背减振材科。由于高回弹聚氨醋泡沫有较高的理化性能，目前国外座椅和国内振动舒适性较好的座椅一般都选用它。不同配方、不同密度的高回弹聚氨醋泡沫有不同的理化性能，也会影晌到座椅的振动舒适性。近期国外部分高级客车座椅已采用双密度（不同密度）的座垫和靠背，这更加适应体压分布和满足座椅振动舒适性的要求。

    目前国内座垫的弹性元件多采用成形泡沫塑料，但有强度较差的缺点和制造质量的问题。从外形轮廓上看，座垫前缘略带圆角，前缘上平面稍向上凸，垂直面则向内倾斜，座垫左右两侧也略微凸起，以提高突然加速减速时的稳定性。从弹性特性即软硬程度上看，应有一个适宜的范围。如过软，影响合理的体压分布，阻碍变化乘座姿势，给操作驾驶带来困难，而且震动时振幅大，促使驾驶员视线变化过频易感觉疲劳；如果座垫太硬，不仅体压分布不合理，而且冲击频率高，同样易于疲劳。在座垫蒙皮处理上，材料应有较好的透气性。

    扶手、搁脚机、构拉手：为了使乘客长途乘坐时肘部有所依托，满足乘客的要求，高级客车乘客座椅一般都设置扶手。扶手有可调和不可调2种型式。为方便乘客的出入和不同需要，扶手一般都来用可调型式，即扶手可向上转动与靠背平齐或向下转动与扶手座成为另一形状。可以满足不同乘客对座椅和乘坐姿势的生理要求及心理需求，也可提高在紧急制动时的安全性。搁脚机构有可调和不可调2种。可调搁脚机构可根据乘客的高矮及乘坐姿势由乘客自行选择。拉手一般装在靠背背面上方，当汽车上坡、下坡或颠振不定及紧急制动时，乘客可用手抓住拉手，以防意外。

    客车驾驶座椅的舒适性及轻便性：客车驾驶座椅不但要求具有普通座椅的舒适性，更为重要的是要为驾驶操作提供轻便安全的条件，这就使驾驶座椅的舒适性与轻便性相互矛盾、相互制约。驾驶座椅的高度、靠背倾斜角、座垫倾斜角、方向机安装角，它们之间的相互位置既与乘座舒适程度有关，又与操作轻便性及视觉效应有关。如果按照座椅舒适性的要求，座椅高度相应低些，这样驾驶员操作时就比较舒适，那么此时施加于方向盘的力也就愈大。座椅高度愈大，驾驶员施加的力量也相应的大。

    高级客车乘客座椅的质量和使用寿命：质量和使用寿命既是高级客车乘客座椅的重要参数，也是相互制约的因素。高级客车乘客座椅的设计原则是质量轻、强度高、寿命长，多功能及多附件。其结构较普通座椅复杂，必须综合考虑质量、强度、使用可靠性和使用寿命等诸方面因素，从而对座椅设计提出了更高和更严的要求。乘客座椅的强度直接关系到座椅的使用可靠性和使用寿命。高级客车乘客座椅设计时，必须首先满足强度要求，这就要求对其进行结构分析、强度计算和试验，找出影响座椅强度和刚度的关键部位和薄弱环节，加以改进。另一方面，在满足强度要求的前提下尽量减轻座椅质量，以提高客车的动力性和经济性。同时应做等强度设计、优化结构。