动车组客室舒适性设计浅析

动车组客室舒适性设计浅析

战雪 刘勇

（中车长春轨道客车股份有限公司电气研发部，吉林长春130062）

摘要 动车组客室舒适性是车辆设计的重要指标，主要考虑人的乘坐环境和功能区的设置，是人因工程的范畴。本文依托工程实践，从设计的角度出发，系统梳理了动车组客室活动空间、车内环境、照明、噪音、振动、功能区设置、旅客信息等舒适性设计关键因素，并分别进行了举例浅析。

关键字 动车组；客室；舒适性；设计

1 乘坐环境

1.1 活动空间

客室活动空间即旅客在客室走动及进出座位的可利用空间。客室活动空间关键参数大体为客室顶板高度L1、客室宽度L2、走廊宽度L3、行李架高度L4、座椅进入宽度L5、膝上空间L6。

L1、L2取决于车辆的界限和车辆侧墙夹层内的布置，两个参数在允许的条件下尽可能大。

过道宽度L3，影响着旅客的通行，根据GB/T 10000-88《中国成年人人体尺寸》95%人体通行空间，一般取520mm以上。

行李架的高度L4，在满足取放行李的便利性的前提下，为保证进出座椅的空间，尽可能高，根据人体工程学50%成年男子身高，我们一般该值为1800mm左右。进出座椅宽度L5，考虑人体的厚度一般取200mm以上。膝上空间L6，影响乘坐空间，根据UIC567的规定，一等最低取值790mm，二等最低取值700mm。

1.2 车内环境控制系统

1.2.1气味

人体在乘坐时对气味极其敏感性，如汗臭、脚臭、卫生间气味等等。国外学者研究结果中指出了不适感金字塔，难闻气味对舒适性的影响非常大，超过了其他如照明、噪音、振动所有方面，占据第一的位置。

动车组中影响气味的主要因素有客室材料气味、乘客的气味（包括食物等）、垃圾箱散发的味道及卫生间的气味。

材料气味通过控制所用的材料的环保性能来控制，其余气味的控制主要靠空气流动和气味源的位置控制，客室的气流主要由空调系统的送风，回风来实现。客室内送风，一般通过顶板、侧墙、地板，由客室端部流向车辆端部，将客室气味带走，保持客室空气清新；气味源的位置控制是将垃圾箱设置在端部，通过内端门与客室隔离，垃圾箱封闭式设计，将气味扩散减少到最低值。卫生间门设置同样设置在端部，其在卫生间门的下部设置回风口，使端部气流流向卫生间，防止卫生间味道向外扩散。

1.2.2温湿度和压力控制

客室的温湿度和压力控制是通过各个模块的功能实现的。为保证整个客室的舒适性，客室的空调需要进行速度场、温度场、压力场的相关要求。

以某动车组典型空调系统为例，相关性能包括速度场、制冷、制热、压力分布、压力保护等的控制。

（1）速度场仿真计算

车内平均微风速0.14m/s，最高0.30m/s。整车客室空间气流组织分布均匀。

（2）温度场仿真计算

制冷工况最大温差2.5℃；客室空间内的温度分布整体较均匀，满足标准动车组技术条件要求。

制热工况最大温差2.43℃ ；客室空间内的温度分布整体较均匀，满足标准动车组技术条件要求。

（3）压力分布仿真计算

通过对客室的压力分布的分析，确保人处于正常能够承受的舒适压力环境中。

（4）压力保护

动车组在通过隧道时由于车外压力变化很大，会给司乘人员耳膜造成不适，为了满足车内乘客的舒适度要求，除了动车组在设计制造方面保证气密性外，在空调系统中，设置压力保护系统是必需的。

空调系统采用主被动结合的压力波保护方式，客室采用被动式的压力波保护，当列车过隧道或会车时，控制器通过安装在头车的压力波传感器传递的信号将新风门和废排风门关闭，避免车外的压力波动传到车内。

1.3照明

1.3.1色温

色温是光照冷暖的体现，色温直接影响着人的心情。

良好的照明环境能给人舒适的享受。客室照明可采用色温自动控制系统，通过控制列车客室照明的LED光源色温模拟自然光色温变化规律来实现的。参考时间的变化改变列车客室灯带的色温。启动色温自动控制功能后，客室照明控制器在不同的时间段自动将客室照明LED光源设置为不同的情景色温。

1.3.2照度

照度和是光照强度的体现。客室的照度一般用伪色表现图表示。一般客室的照度执行UIC555的要求，客室平均照度不低于150lx。

1.3.3色彩

色彩的设计是车辆客室设计的难点，色彩搭配因人而异，每个设计师对美的观点不一样，于此同时还要考虑运营地的区域特点，所以每次设计，争议点都较多。

1.4噪音

高速动车在运行过程中不可避免的产生噪声，噪音主要来源于轮轨噪声和气动噪音，车辆内外部的噪声会直接影响乘客乘坐的舒适性。

车辆的噪音一般通过隔音材料隔绝，通常选择的隔音材料一般兼顾隔热性能。

对于噪音，越小越好，但考虑成本和人体对噪音的承受能力，将噪音的指标，控制一个限制。

1.5振动

人是一个多自由度的振动系统，外部刺激使人体产生内部响应。振动对人体影响最大的是低频区，通常对人体影响最大的第一共振峰：4～8Hz，对胸腔影响最大，此频率段对人的影响最大；第二共振峰：10～12Hz，该频率段次之，对腹腔影响最大；第三共振峰：20～25Hz，对头、颈、肩影响最大，次频率段影响次于上述两个频率段。频率再增高，在人体内传递逐步衰减，对生理效应的影响相应减少。人体对振动的响应取决于振动的频率、强度、方向、暴露时间上。人体在不同的振动下体现不同的反应，而这些反应主要体现在生理与心理上。车辆振动舒适性指标往往采用UIC 513中规定的 值进行评价。

振动舒适性是整车目前最为关注项点，是整车性能匹配关键指标，国内动车组均能够满足N<1“非常舒适”的要求。

2功能区的设置

2.1乘客座椅

座椅是动车组客室的主要设备之一，和旅客的关系最为密切。每列动车组设置不同档次的座席，满足旅客多样化的需要。良好的座椅设计，对提高旅客的舒适，减少旅客的疲劳，具有直接的意义。座椅是动车组与旅客的主要接触界面，座椅的设计除在结构强度、防火等各项性能满足标准要求外，更应从人机工程学的原理来设计，给乘客提供更加舒适、人性化的乘坐环境。

座椅应该“轻”，以便符合动车组追求减重的要求；”薄”，以便在舒适性水平不变的情况下尽可能容纳更多的乘客。虽然座椅应具备良好的体压分布、合适的尺寸（人体测量学），易于调节等特点，但是情感因素也应考虑在内。

座椅可旋转始终朝向列车星际的方向、靠背角度可调，满足多种坐姿。

2.2 行李架

动车组客室通长设置行李架，行李架起到装饰的承载作用，以复兴号动车组为例，行李架简洁大方。主要由铝合金框架与搁板组成，搁板为半透明聚碳酸酯板，旅客可以从行李架下方及周边查看行李。下设下盖板，内部集成烟火报警、扬声器、温度传感器等，下盖板可翻转，方便集成部件的检修维护，行李架能搁放高260mm、宽度不小于300mm的矩形截面的行李，合理的设计，给乘客带来了舒适感。

2.3窗口

窗口的设计考虑与座椅对应，满足旅客乘坐时的视野，为获得良好的视野，车窗与座椅对应。窗户满足乘客乘坐时头部小于75°扭转情况下具有良好的视野，人体60°最佳颜色视野全部落在窗内。

3旅客信息系统

动车组旅客信息系统是人机交互界面、提高服务质量、加快各种信息公告传递的重要设施，是提高乘坐舒适性的有效工具。

客室内信息显示的内容包含车次、车厢顺序号、始发站信息、离站信息、途中信息、预到站信息、到站信息。其中途中信息包括运行速度、车外温度等信息。旅客信息系统为旅客提供了车辆的基本信息。

客室内设置的液晶电视，可满足乘客旅途中的影视娱乐需求；客室内设置的长焦摄像机，可对全车各区域进行全面监控。

4结语

随着国内动车组技术飞速发展，动车组客室的设计越来越向着人性化、智能化的方向发展。综上所述，动车组客室提高乘坐舒适度需要多学科的交织融合，共同搭建 “携手舒适旅程”的客运平台。

参考文献：

[1] GBT10000-88 中国成年人人体尺寸[Z].1988.

[2] UIC 513-1994对于有关铁路车辆振动 中评估乘客乘坐舒适性的指导 [Z].1994.