随着我国高速列车的快速发展及运营线路的普及,乘坐高速列车的旅客人数不断增加,涉及的人群也更加广泛。在列车技术和生活水平都不断提升的同时,旅客对乘坐舒适性的要求也在不断提高。座椅是高速列车中与人体接触最为密切、使用时间最长和最频繁的设施之一,对旅客乘坐舒适性具有最为直接的影响。而目前我国高速列车所使用的座椅正处于由引进国外技术转向自主研发的过渡时期,对于座椅舒适性涉及的相关标准及研究工作仍处于起步阶段。因此,为了不断满足旅客的乘坐需求,提升高速列车座椅的人性化设计水平,本文对高速列车旅客界面的“人-椅”适配性所涉及的相关内容进行了深入的研究,主要包括以下几个部分:(1)基于以“用户”为中心的工业设计原则,结合人因工程学系统理论对高速列车旅客乘坐舒适度的“人-椅-车”系统中各种影响因素,以及姿势与行为分析、动作捕捉技术、虚拟仿真技术、体压分布测试和综合评价方法等理论知识和研究现状进行了梳理与综述。(2)根据高速列车旅客界面人-椅系统中的旅客特征,总结了高速列车旅客乘车所具有的安全、快捷、舒适、私密的共性心理,以及按照旅客气质、职业、乘车目的、年龄、性别进行划分的个性心理特征。并对人体坐姿状态下自然曲度的脊柱结构,颈椎曲度和腰椎曲度的测量等生理特征,以及坐姿人体尺寸的选取原则和依据等进行了阐述;基于高速列车旅客界面人-椅系统中的座椅特性,归纳分析了高速列车座椅所具有的功能结构配置特点,对高速列车座椅尺寸参数的标注和规范化命名进行了梳理,并对比分析了高速列车座椅在现有的相关标准、国内外不同车型和相关研究文献中尺寸设置的异同;基于马斯洛需求层次理论提出了高速列车人-椅系统中旅客乘车的生理需求、行为需求、安全需求、心理需求和审美需求,以及与座椅设计中的物理尺度、功能与操作、安全性、乘坐期望和美学要素的对应关系;明确了高速列车旅客特征与座椅功能结构和几何尺寸特性之间的人-椅适配性关系和主要特点,以及高速列车旅客界面人-椅适配性的可研究内容;依据人-椅适配性关系分析得出了4项高速列车座椅功能尺寸参数的取值设计建议。(3)对旅客在搭乘高速列车过程中的行为方式进行了影像采集和录制,利用Observer XT行为分析系统对旅客的动作与坐姿行为进行了观察、记录与分析;分别统计了一等座和二等座旅客坐姿与动作行为的持续时间和行为发生频次,以及对不同乘车时段、座席位置和身材特征的旅客行为进行了比较分析;明确了旅客乘车的行为规律与人体的生理反应、心理活动和座椅的功能尺寸设计之间的关系。提出了基于行为分析的座椅设计建议和在不同乘车时段中的设计目标。并通过分析获得了旅客乘坐高速列车的22项典型坐姿行为要素和特征;通过三维动作捕捉系统对获得的22项典型坐姿进行了实验模拟和坐姿的捕捉定位,并利用系统的人体建模技术经后处理生成了具有Segments骨骼系统的三维人体动作捕捉数据库。(4)通过将具有Segments骨骼的三维人体动作捕捉数据与Jack人因工程分析系统中的虚拟人建立实时连接和坐姿同步约束,构建了高速列车“人-椅”系统典型坐姿的虚拟仿真数据库;对高速列车人-椅系统的典型坐姿和适配关系进行了下背部脊柱受力、舒适度评估和可达范围的虚拟仿真分析。并通过数学建模和人-椅适配性规律分析,获得了11项座椅优化设置参数;设计并进行了高速列车旅客界面的人-椅适配性体压分布实验,对人体与座椅之间基本尺寸和接触曲面的适配性规律进行了压力分布测试,并结合主观问卷量表和拟合的线性回归方程,进一步验证和获取了10项座椅优化设置参数。(5)基于模糊层次分析法对高速列车旅客界面的人-椅适配性进行了综合评价研究。根据人-椅适配性关系运用层次分析法确立了评价因素的指标体系和权重集。基于人-椅适配性规律,利用模糊综合评判原理和主客观相结合的分析方法建立了人-椅适配性模糊评价矩阵,并最终构建了适用于高速列车人-椅适配性的综合评价模型;基于Visual Studio工具在Windows平台下了设计并开发了具有项目管理、评分和统计功能的高速列车人-椅适配性评价系统软件;运用人-椅适配性评价模型对高速列车一、二等座椅的设计实体进行了综合评价与对比分析,结果表明该评价模型在座椅方案的优选和人-椅适配程度分析等方面的有效性与实用性。(6)基于人-椅适配性的研究结果,提出了高速列车旅客界面一等车厢和二等车厢的座椅功能尺寸设计的相关建议。