人机工程学课程设计
我国普通列车硬卧车厢铺位的人机工程学
设计
姓名： 班级：
指导教师：
1 课程设计的意义
人机工程学主要是从安全的角度出发来研究人－机－环境这三个因素，如何相互协调而达到效能最优，可以说其立足点在于保证人在工作过程中既能安全又能舒适地工作。实践表明在设计中忽视人性化设计而导致作业疲劳引发事故的情况并不少见，而且随着人们对生活质量的进一步要求，各种产品的设计均要考虑到宜人的原则，这些都是人机工程学所要研究的内容。
2 课程设计的目的
通过本次课程设计，学生能够运用所学相关课程的理论知识并积极寻找直接或间接资料来解决一些新的问题，既能够加深对理论知识的理解和掌握，又能培养其综合应用所学的理论知识进行分析解决实际问题的能力，还能锻炼其全面考虑问题的思想方法、工作方法以及计算、绘图和编写设计文件的能力，并了解有关人机工程学的设计标准。
3 课程设计的要求
（1）要求学生掌握人机工程学的设计方法和步骤，熟悉相关的设计标准； （2）在教师指导下，独立完成课程设计任务指导书规定的全部内容； （3）问题分析全面、数据采集客观、设计方案合理、计算过程正确、文理通
顺、表达清晰；
（4）按照工程制图标准绘图；
（5）设计说明书要求详细说明设计过程，书写规范。
4 课程设计考核方法及成绩评定
1、数据采集的客观性，设计方案的合理性，计算过程的准确性，图纸绘制的规范性，说明书撰写情况，学习态度。
2、按以上考核点，给出优、良、中、及格、不及格。
5 参考资料
1、张力等编.人机工程学.北京：中国劳动社会保障出版社，2007 2、童时中编.人机工程设计与应用手册.北京：中国标准出版社，2007 3、颜声远等编.人机工程与产品设计.哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，2003 4、阮宝湘编.人机工程学课程设计/课程论文选编.北京：机械工业出版社，2005
5、严杨编.人机工程学设计应用.北京：中国轻工业出版社，1993 6、袁化临编.起重与机械安全.北京：首都经济贸易大学出版社，2000
7、欧阳文昭编.人机工程学.北京：煤炭工业出版社，2002 8、GB10000-1988中国成年人人体尺寸
9、GB/T12985-1991在产品设计中应用人体尺寸百分位数的通则 10、GB/T13547-1992工作空间人体尺寸 11、GB16710.1-1996工程机械噪声限值
12、蓝敏俐.装载机驾驶室视野设计及前方视野校核[J].福建：机电技术，2007.3
13、袁修干等编.人机工程[M].北京：北京航空航天大学出版社，2002 14、丁玉兰编.人机工程学.北京：北京理工大学出版社，1992 15、马江彬编.人机工程学及应用.北京：机械工业出版社，1993
人机工程学课程设计任务书
一、设计题目：
我国普通列车硬卧车厢铺位的人机工程学设计
二、设计背景：
随着人们生活水平的不断提高，人们对生活质量的要求也越来越高。铁路运
输在各种交通工具运输中占有比较重要的地位，人们出行大多选择较为经济和舒适的硬卧车厢，如何对铺位进行设计以满足基本乘坐要求的基础上向舒适化、人性化发展，从而达到尽可能减少旅客出行的疲劳的目的。
三、设计内容：
根据国标《中国成年人人体尺寸》（GB10000-1988）和《在产品设计中应用人体尺寸百分位数的通则》，结合我国普通列车硬卧车厢的实际情况，合理选择百分位数，进行硬卧车厢上中下三个铺位的高度、宽度、铺位间的净空高度、以及包厢内对面两铺位的距离、茶座高度和宽度、色彩匹配等项目的设计。设计流程图见图1-1。
四、设计要求：
1、收集我国普通列车硬卧车厢的车厢及铺位的几何尺寸；
2、对有乘坐列车硬卧的乘客进行铺位舒适度调查，总结列车铺位的优缺点；统计人数不少于50人，且应有代表性，可以以问卷的形式进行，并对统计结果进行汇总，需给出调查问卷；
3、选择合适的比例尺用A3图纸绘制车厢中铺位的布置图； 4、选择合适的比例尺用A3图纸绘制座椅的加工图； 5、有条件可用计算机绘图。
现状分析
理论资料收集
现有状况收集、分析
使用分析
功能分析
尺寸计测
计测项目选择计测人群选择
上铺中铺下铺颜色匹配
结束
图1-1
衣食住行是我们日常生活中不可缺少的。火车是我们出行最重要
工具之一。至于舒适安全的旅行，才是我们追求的目标。故希望我们这次的设计能帮助提高火车的舒适度，是各位旅客有个愉快的旅行。 一、 背景设计
随着人们生活水平的提高，人们对生活质量的要求也越来越高。铁路运输在各种交通工具运输中有比较重要的地位，人们出行比较大多选择较为经济和舒适的硬卧车厢，如何对铺位进行设计以满足基本乘坐要求的基础上向舒适化、人性化发展，从而达到尽可能减少旅客出行的疲劳的目的。
同时，这是我们学习了人机工程学之后，第一次运用知识。他为我们提供了理论联系实际的机会。我们将会本着为社会服务的责任心，将会把人机工程学的知识充分的应用到这次是设计之中。为铁路运输贡献我们的一份微薄的力量，使广大乘客拥有一个更安全、更舒适的旅行。同时也通过这次设计检验我们所学的知识。 二、 设计内容
1、现状分析：针对现阶段我国列车的硬卧理论资料，分析我国硬卧在安全人际学的不足与问题。同时进行问卷调查，分析广大乘客对硬卧的看法，吸取更广泛的建议。
（1） 理论资料收集：如下表
表1 附：我国普通列车硬卧的车厢的几何尺寸。
通过网络和工具书的查找，我们找到YW25型和YW22型硬卧车厢尺寸。其中，YW25型硬卧车已经成为中国铁路硬卧的主力车型。这种车采用的是三层铺位。这显然是为了最大限度提高车厢内的利用率。在25型铁路硬卧车厢中，铺位的安排方式是靠车厢的一个侧壁安排11个敞开式和半封闭式的6人单元卧铺间，每个单元间内有两列靠两侧间壁分置上、中、下三层铺位。中、上层卧铺的旅客借助梯蹬上下。每节车厢的定员一般在66人20型硬卧的定员为60人。
YW25型车厢空间尺寸参数如下：
车体长度：25500mm 车体宽度：3104mm 车厢宽度：4433mm 车厢高度：3305mm
车厢高度：3104mm 车厢顶高度：821mm（圆弧形） 去圆弧形顶高度：2434mm 包厢长度：1950mm
通过对车厢尺寸机床铺间距离以及床铺尺寸的分析。YW25型列车硬卧主要存在以下一些问题：
1、 上层和中层铺位间距离地板的高度过高，旅客上下铺的难度大，
动作复杂，不方便，也不够安全。尤其不适合体质较差旅客乘坐。即便对于青年人来说，攀上离地板高度超过2米的上铺，也是一个要加倍小心的危险而困难的过程。
2、 上层铺位上方的活动空间过小，乘客的上下起坐活动都比较困
难。床铺上方净高不足0、65米的空间让人弯腰起坐都很困难，躺卧时，如果抬身弓背到脚底拿东西，甚至有窝脖致伤危险，同时人心里会感到压抑。
3、 各层铺位空间是开放式的，不能为每个旅客单独提供独立和封
闭的就寝空间，缺乏隐私和安全保障。在隐私性差的问题上，年轻女乘客的体会尤其明显。不久前，前经铁路部门曾经试着在部分列车上开设女性专用单元间措施，但可能是由于可操作性差，运营者无利可图等原因而很快就取消了。这种开放式铺位在安全防盗方面的缺陷也是非常让人头痛苦的。许多乘客在睡觉前不得不小心的把钱包和贵重财物压在枕下身下。即便如此，失窃的事情仍然时有发生。即使舍得花钱乘坐有门的软卧包厢，这种问题也还是不能彻底解决。因为，四人包厢内的人不一定都是相识亲友。所以，长期以来，能够拥有休闲、单独的单人卧铺空间，是无数旅行者可望而不可求的梦想。 4、 上、中层铺位没有为旅客提供类似底层铺位边的可供站立或者
搁脚地板空间，因而，上、下中层铺位的旅客要想站起来，只能先以杂技般的动作顺着不规则的梯蹬小心翼翼的爬下来，才
能站到车厢地板上，很不方便。期间，下面的其他乘客也不得不小心的注意着他的姿态动作，准备应付意外情况，并且被迫享受着眼前晃动的脚丫的熏陶。
5、 上、中层铺位构造不能为旅客提供舒适的坐姿环境。若希望像
坐在座椅上那样做一会儿，只能先顺梯蹬爬下来后，在下层铺位上暂时借座，或者到走廊通道边仅有20cm宽的简易折叠凳上暂时搭坐一会儿，不仅自己麻烦，也影响其他人休息或走路。 6、 各层铺位（尤其是中上层铺位）的布置方式使旅客在躺卧姿势
下很难观察窗外景观。当有乘客看到窗外精彩景色而兴奋骚动时，在上铺的乘客往往只能尽可能低头伸颈，以求欣赏一下一掠而过的景色，但结果往往令其失望。即使是中铺、下铺的乘客，在保持正常躺卧姿态下也很难得到理想的面向窗外的观察视角。对于所谓的旅游专列来说，各层铺位上的乘客往往都很难兼顾卧休息和观察窗外美景的矛盾。
7、 这种布局的铺位难以实现为每个铺位提供单独使用的独立的桌
位。即使是相对而邻的两个下铺乘客，也只能共用一张小桌子。至于中上铺的乘客，就只能轮流共享走廊靠窗的一个袖珍小桌了。
(2)、现有状况收集、分析
通过对50位乘客的调查，大部分乘客都认为现阶段我国硬卧存在以上问题。现将调查统计结果如表2。
表2 数据调查结果
通过调查，大约有89.6％的乘客感到不舒适。这说明我国火车硬卧设计还存在很多不合理性。这主要是我国人口多需要提高利用率所造成的。车内空间过小，致使乘客行动不便、感到压抑是当前最主要的问题。针对这些问题，我们进行这次安全人机工程设计，以求解决以上问题。
（3）、功能及操作分析
1、铺位：分为上、中、下三铺：主要用于乘客在长途旅行过程中休息。它是由褥子、被子和枕头构成，是硬卧最主要的构件。其中三个铺位的距离将是我们设计的重点。
2、餐桌：位于下铺相靠的火车面上。只有一个，用于房那个水杯及其他物品。由于上、中铺受空间限制，没有餐桌，给乘客带来了
极大的不便。
3、过道：用于乘客行走的走廊。
4、过道上的餐桌：用于上、中铺乘客乘坐或就餐食用。它的设计将会与过道的设计相互联系。 2、尺寸计划：
（1）计测项目：该次设计主要是设计硬卧车三个铺位的高度、宽度、铺位间的净空高度，以及包厢内对面两铺位间的距离、茶座高度和宽度，色彩匹配等项目的设计。具体项目如下表3。
表3 设计项目
注：下铺距地面高不小于150mm。
在有限的空间内设计能够使人感到舒适并且安全的结构，是比较困
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难。我们的设计，改进车厢铺位的距离，尽量增大空间，提高空间利用率的同时，不至于影响乘客的舒适度。
（2）计测人群选择：由于火车硬卧主要用于我国普通人群，即主要是运用于18—60岁的我国人民。根据国际《中国成年人尺寸》（GB10000——1988）来选择相应的修正量。选择修正量如下表4：
表4
以上表是各项设计的主要依据，而各设计项目的值的确立，还要考虑 心里修正量和衣物修正量。衣物修正量选自教科书《人机工程学》教材P38表2—8。 3、确立新方案
（1）说明
1、由于受到空间的限制，虽然选取依据99％百分位，但并不能满足数据。故我们只能尽量扩大空间，但并不能满足百分位数据。
2、为了提高车内空间，我们将车顶735mm的空间缩小到200mm，这样给我提供了更广阔的空间。车顶200mm的空间通过改造 足够用于电线及其他装置使用。
3、将包厢的宽度由1900mm增加到2000mm。这样将会减少乘客人数，将会使一节车厢由11个包厢减少一个，但这样可以提高空间利用率的同时，是乘客感到更舒适。
4、中铺设计为一个可以翻起的结构，当白天中铺乘客到车厢内坐时，可以将中铺翻起固定在侧壁上，这样上铺与下铺空间大大增大。满足了（公式）的最小量。
5、在上或中铺之间设计挂钩或折叠式桌椅，用于暂时性的存放一下物品。
（2）设计
1、上铺：根据人体尺寸和火车的空间的限制，我们确定上铺空
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间的距离为900mm，由以前670mm提高到900mm，大大增加了上铺空间，可以满足大多数人活动。
2、中铺：根据人体尺寸和火车空间的限制，我们确定中铺到上铺的距离为840mm，由以前685mm提高到840mm，同时将中铺设计为可以翻起的结构，大大增加了下铺与中铺的空间，不至使人感到压抑，白天时中上铺的乘客都可以到下铺或走廊上乘坐。
3、下铺：下铺与中铺的距离确定为900mm，虽然未有改变，但由于中铺可以翻起，大大提高空间，即900＋840≥979＋25＋115满足人机工程学设计要求。
4、床长：床的长度：Δs+Δf+Δp=1814+1+185=2000mm。 5、床宽：床的宽度：1.5Δs+Δf=1.5×486+13=742mm。圆整为750mm。
6、对面两铺的距离：由于腿长和足长的百分位数和空间的限制，确定为700mm。
7、餐桌的高度、宽度、长度：同上根据相关体数据，确定其高为900mm、500mm、800mm。
8、走廊上椅子的高度、宽度、长度：同上确定为465mm、380mm、450mm。
9、走廊上桌子的高度、宽度、长度：同上确定为900mm、300mm、700mm。
10、下铺到火车厢面的距离:Δs+Δf=463+2=465mm。
11、其他数据：护栏高度150mm，铺垫厚70mm，包厢宽度
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2200mm，走廊高度1104mm。
整理列表如下表5
表5
以上便是我们为火车硬卧所设计的尺寸。在原来的基础上，空间更大，会更舒适。同时保证了空间的利用率。
（3）颜色匹配设计
颜色的设计能使狭小的空间变得更大，排除乘客的压抑感。同时床铺颜色设计可以给人家温暖的感觉。总之，颜色搭配是一个十分重要的过程，它能使尺寸缺陷得到弥补，使人感到更安全舒适。
1、车顶色彩：车顶采用天的浅蓝色。由于商铺空间较小，会使
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乘客感到压抑。我们空间的浅蓝色额可以使空间显得更大，同时车顶部辅以散光的白炽灯，使上铺空间明亮宽广，清除乘客的压抑感。
2、铺位的色彩上设计：铺位采用温暖的橙色。应为橙色使人感到温暖，乘客乘车运行肯定身心疲惫，用温暖的橙色，可以给乘客家的感觉，使身和心都能得到放松，心情愉悦，自然会感到舒适。
3、四周颜色设计：四周主要采用底色为白色的设计，同时辅以其他颜色点缀。白色可以使环境更整洁清晰。
4、地面的颜色设计：地面依然采用深红色。主要使人感到温暖，同时更耐脏。 三、结束语
综上，便是我们这次设计的主要内容。通过一些方式增加空间的距离，消除人们的压抑感。通过颜色匹配来带给乘客更舒适的感觉。这次安全人机设计让我们深深深的巩固了我们的知识，开拓了我们的思维，锻炼了我们的动手能力。但是，我们的设计肯定还存在问题，希望老师能够指导改正。在此，真正希望每一位旅客都能有一个舒适的旅行。
设计图
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火车剖面图
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火车硬卧车厢截面图
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走廊桌椅俯视图
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国内现有铁路硬卧车舒适度调查 1、 您一年需做几次硬卧？
A、1次 、2次 C、3次 D、4次以上 2、 您是否感到舒适？
A、是 、否 3、 一次需坐多长时间？
A、一天以上 C、两至三天 D、三天以上 4、 有没有感到上层和中层铺位距离车厢地板的高度过高？
A、有 B、没有 、没注意 5、 有没有感到上层铺位上方的活动空间过小？
、有 B、没有 C、没注意 6、 是否感到上中层没有可供站立的搁脚空间？
、是 B、否 C、没注意 7、 是否感到上、中层铺位构造不能为旅客提供舒适的坐姿环境？ A、是 C、没注意 8、 是否感到中上层铺位没有独立桌面而不方便？
、是 B、否 C、没注意
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