3005+公交车扶手的人性化设计

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竞赛小组：

载运工具运用工程、道路与铁道工程及其它

公交车扶手的人性化设计

--分段式公交车扶手

作者：方雪文，钟滢斌，韦梦柳，张玉品，艾承

指导老师：段爱媛

（华中科技大学 土木工程与力学学院交通运输工程系，武汉 430074）

摘要：随着城市化进程的不断加快，越来越多的市民乘坐公交车出行，城市公交和人们

生活关系的日益密切，但是由于公交车内环境缺少人性化设计，因此带来了很多安全隐

患和乘客的不良体验。本文通过结合实际，了解了公交车扶手的设计现状，并分析了人

机工程学中相关人体尺寸及乘客使用扶手的习惯，从而设计出了一款能满足不同身高段

人群需求的公交扶手，这款公交扶手可以实现三个高度的调节，并且能满足身高较矮的

弱势群体的需要。

关键词：人性化；人机工程；分段式公交扶手

User-friendly Design of Bus Handrails

-- Segmented Bus Handrails

（Fang Xuewen ,Zhong Yingbin ,Wei Mengliu ,Zhang Yupin , Ai Cheng）

Instructor : Duan Aiyuan

(Huazhong University of Science and Technology , School of Civil Engineering and

Mechanics Department of Transportation,Wuhan 430074）

Abstract

With the accelerating process of urbanization, more and more people travel by bus,

urban transport and the relationship among people's lives have become increasingly close.

However, due to the lack of public transportation vehicle environment Ergonomics Design, it

brings a lot of security risks and the pain experience for passengers. In this paper, we combine

the actual, understanding the current situation of the bus handrail design, and analyzes related

to human ergonomics in size and habits of passengers using handrails, thus devised a crowd to

meet the different segments of the bus handrail height. The bus armrest can be adjusted three

heights and to meet the needs of vulnerable groups lower height.

Keywords: human nature, man-machine engineering, Segmented bus handrails

1.研究背景

随着中国城市化水平提高、城市交通恶化，越来越多的人主动或被动的乘公交车出

行。公交车不仅是一个城市发展水平的象征，更是城市对外形象的一扇窗口【1】。近几年

来，由于城市拥堵问题日趋严重，大量市民逐渐转移到“挤公交”，从而产生了许多问

题，尤其是生活在武汉这座拥挤的城市的人们更是深刻体会到了坐公交“难”的苦楚。

这里的“难”并不是说搭不上公交车，而是指公交车的扶手设计这一方面，不仅让人望

“高”兴畏，还让人左右摇摆。于是我们针对如何解决公交车扶手问题进行了深入的探

讨，设计出了更为安全舒适、更适合人们使用的公交车扶手。

自公交车产生以来，其扶手就存在了，这不禁让我们思考为什么公交车上要配备公

交扶手。在大洋彼岸的de Graff 和van Weperen给了我们答案。他们发现乘客很难在移

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动的车辆上保持平衡，因为车辆的加速过程导致位置的基础支持(BOS)和身体投影在

BOS的质量中心快速的变化，所以公交车上需要配备扶手，乘客通过抓扶手能增加支持

力和允许个人产生的基础力量来抵消车辆行进过程中的扰动【2

】。那么我国的公交车的生

产厂家们是基于什么样的理论来生产车内的扶手的呢？

经查阅资料我们知道公交车生产公司在进行公交车内扶手设计时缺乏对人体尺寸

及乘客使用舒适性的全面考虑。因而就出现了《信息时报》上载入的一则新闻一样：家

住江岸区兴业路的市民杨女士近日反映“319路公交车的横杆扶手太高了，我根本够不

着！”，杨女士每天搭乘319路公交车上下班，发现车内横杆扶手高得有些离谱，人多无

座时又找不到其他好扶的地方，没法“站稳扶好”。【3

】

从扶手的使用功能来说，扶手首先应保证大多数乘客都能够使用，即必须保证人群

中的大多数能够舒适抓握；另一方面扶手的设计要保证使用人群的安全，即必须保证扶

手高于大多数人群身高。综合以上因素，扶手的高度要满足两方面的要求，即舒适抓握

和不碰头。于是我们可以得到如下计算：

1）按乘客“抓得住”的要求设计计算

舒适抓握即要求扶手应保证大多数人够得着，应该有公式：h≤J10女+x+z-t；

式中 h: 大多数乘客舒适抓握扶手时，扶手横杆中心距离车内地板的高度；

J10女：上举功能高的10百分位1766mm；x：女子穿鞋修正量，取x=20mm；

t： 人体上举功能高与人体舒适抓握扶手高度相差量，此时取150mm；

z： 人体平均身高增长量，取z=42mm；代入得h≤1664mm;

表1【4】

双臂功能上举高

百分数

性别 1% 5% 10% 50% 90% 95% 99%

男（18~60） 1818 1869 1899 2003 2108 2138 2203

女（18~55） 1696 1741 1766 1860 1962 1976 2030

2）按乘客“不碰头”的要求设计计算

不碰头即要求扶手高度应高于大多数人身高， 应该有公式：h≥H99男+x+y+z；

式中 h： 扶手横杆不碰大多数乘客头部时，扶手横杆中心距离车内地板的高；

H99男：男性身高99百分位，由表可得H99男性身高为1814mm；

x： 男性的穿鞋修正量，取 x=25mm；y：扶手半径（根据扶手实际尺寸确定）；

z： 人体平均身高增长量，取42mm；代入得 h≥1896mm。

表2【4】

百分数

性别 身高 1% 5% 10% 50% 90% 95% 99%

男（18~60） 1543 1583 1604 1678 1754 1775 1814

女（18~55） 1449 1484 1503 1570 1640 1659 1697

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从以上的分析知，乘客“抓得住”和“不碰头”的两个要求是相互矛盾的，舒服的

抓握要求横杆中心低于1664mm，不碰头要求横杆中心高于1896mm，这两者是不能同

时被满足的【5】。我们小组经过一段时间的研究，最终提出了一种分三段高度的公交车扶

手，在满足“抓得住”和“不碰头”的基础上，为在身高上的弱势群体提供便利性。

2.公交扶手改进方案及设计：

2.1可变高度的扶手设计的市场基础：

Tachibanaki和MedicalCo研究调查发现垂直高度可调的扶手在多功能和易用性上具

有广泛的评价。他们通过三个阶段的分析和调查，证明了可变高度的公交扶手是适合城

市居民的生活需要的【6】。

从Tachibanaki和MedicalCo的研究调查中，我们可以很清楚地知道：对于可变高

度的扶手设计是很有市场的，是被城市居民所需要的。

2.2设计原理：

2.2.1 “拉绳子”原理：

从图1可知，当你拉公交扶手某边的尼龙带时，你所拉的边的尼龙带下降的高度即

另一边尼龙带上升的高度，实现了高度上的相互转换。

2.2.2 “卡缝”原理：

只有当通过缝隙的物体的大小小于该缝隙时，物体才能顺利通过。我们的方案里将

尼龙带的某一位置处的表面设计成有凸起，从而使尼龙带在该位置处不能通过该缝隙。

2.2.3 实现过程：

初始时，假定两边吊环的高度一样高（为保证

初始时公交车吊环的高度一样，每到一个站点，公交

车广播就提醒要下车的乘客把吊环拉回原位），此时

有三种情况：若此时一位高个子的乘客上车了，那么

他直接抓握该扶手即可；若此时一个中等个子的乘客

上车，那么他可以选择把左侧吊环下拉，这样就能适

合他的身高；若此时是一个矮个子乘客，那么他需要

把右侧吊环下拉，这样就能获得适合他身高的高度。

图1设计原理图

2.3尺寸构造设计：

2.3.1 整体构造：

如图2所示，整个分段式扶手可以划分为三部分组成：左边吊环、上部连接件、右

边吊环（左右吊环的尼龙带上有小凸起）。

2.3.2 细部构造：

（1）.连接件构造：从图2中的上部连接细部图中，我们可以看出截开后的连接件由

连接头（用来连接横杆）、滚动轴（用来提供尼龙带调节高度的部件）

、铆钉（用来连接

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滚动轴和连接头）组成。

（2）.凸起构造：

从图2中我们可以看出小凸起被铆钉

锚固在尼龙带上，该凸起只存在于尼龙带

表面，并不是把它所在的尼龙带部位包起

来，节约了材料。

（3）.吊环构造：

从图2中我们可以看出，吊环是被尼

龙带所包裹起来的。并且尼龙带末端在包

裹吊环后被铆钉锚固在该尼龙带上。

2.3.3具体尺寸：

图2构造图

如左图3所示：横杆直径取

34mm（经查资料横杆直径在

32~35mm之间，横杆离公交车站

人处高度取为1900mm）。

上部连接件外部长30mm；宽

35mm；高50mm；上部连接件内

滚动轴半径12mm，滚动轴长度为

30mm（外部长度应大于尼龙带的

厚度与滚动轴直径的和，取为

30mm

，而宽度也应大于尼龙带的

图3尺寸标注图（单位mm） 宽度取为35mm，高度则需大于滚

动轴直径，取为50mm）。

尼龙带长度260mm；宽度28mm；厚度3mm（现在的公交车使用的尼龙带是28mm

的，我们同样取为28mm，而厚度则根据力学分析，为满足大于400kg的静态拉力，所

以取为3mm，至于长度为了满足三个高度的调节，使最低的乘客都能够得着即：

L=[(1900-1606)-(75+50)-(74-15)+20]*2=260mm）。

凸起宽28mm；厚3mm；高15mm；使用耐磨型塑料（由于凸起经常摩擦缝隙，因

而要耐磨，选择塑料是因为塑料质轻，凸起的厚度要大于缝隙大小，故取为3mm，而

宽度与尼龙带的宽度一致即可，凸起上部分别距离外部件下端74mm（左）和39mm（右））。

吊环高度75mm；厚度15mm；（生产厂家生产的椭圆形吊环，它的高度75mm，厚

度15mm左右，我们就取为75mm的高度，15mm的厚度）。

所用铆接的铆钉的螺帽半径5mm；厚度2mm；螺钉半径2.5mm；厚度15mm；（使

用跟现状公交车同样尺寸的螺帽和螺钉的铆钉）。