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[摘 要]地铁车辆内饰扶手能够起到维持乘客站立平衡和缓解乘客疲劳的作用。基于国内外扶手现状，本文主要介绍了地铁车辆内饰扶手的结构特性及关键技术特点，展望高端地铁车辆内饰扶手发展前景。
[关键词]地铁车辆 扶手 规范化设计
中图分类号：U270.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）07-0005-02
1.概况
近年来我国城市公共交通发展迅速，地铁车辆作为城市交通的重要组成部分，具有载客量大、速度快、安全、准时、节能环保等优点。随着人们生活水平的不断提高，人们对所乘坐的地铁车辆的舒适性和安全性也有了新的要求。内饰扶手作为地铁车辆重要配件，它要求基于人机工程学基础设计，保证列车在任何操作状态下均能承受住乘客的冲击力，为乘客的安全舒适出行提供有力保障。
2.国内外地铁内饰扶手设计现状
目前国内地铁内装扶手设计几乎是借鉴大型客运汽车、国外地铁客运车辆的设计。地铁生产厂商生产不同车型时内饰扶手设计各式各样，不但增加生产成本，更给用户后期车辆维护带来诸多不便。法国阿尔斯通、德国西门子、加拿大庞巴迪、日本川崎重工等公司在车辆内饰设计中，对合理的内饰扶手布置、直径、安装高度及方式等进行研究，取得了一系列研究成果。而日本在20世纪80年代就制定了有关扶手结构的标准，各车辆生产厂商使用的扶手配件的生产和装配方式也已規格化，并有专门厂商定点生产，有效缩减生产成本，提高整车售价的竞争优势。
3.扶手设计
3.1 扶手设计原则
3.1.1 安全性
保障乘客安全是车辆扶手设计的首要原则，地铁车辆扶手设计必须满足在任何极端条件下，扶手不能发生折断、脱落、塑性变形等。
3.1.2 舒适性
扶手的合理布置除了能够保障乘客安全外，还能有效缓解疲劳，提高乘车舒适性。因此，在扶手设计中，需要基于人机工程学基础设计，选择最适合人体生理机能的扶手布置方式。
3.1.3 普遍适用性
扶手设计时选用人体数据百分位的第5百分位数和第95百分位数作为设计基础，设计产品需要具有普遍适用性。在不影响产品安全性时，可以考虑选用人体数据百分位的第1百分位数和第99百分位数作为设计基础，保证几乎所有人都能安全、方便使用产品。
3.2 扶手结构
3.2.1 扶手种类
常用扶手种类示意图详见图1所示。
3.2.2 扶手外径
扶手外径尺寸需要根据乘客手握住扶手的难易程度来决定，由试验得知扶手外径为φ25mm时最容易握住。而实际调查中发现使用外径为φ20mm扶手的实例也有很多。因此将扶手外径标准值定为φ20mm和φ25mm（实际调查中存在极少数扶手外径为φ16mm和φ32mm情况）。
3.2.3 扶手中心到安装面距离
扶手中心到安装面距离示意图详见图2。由实验得知扶手到安装面的净尺寸在30mm以上时，可以确保乘客戴着手套时能够很容易握住扶手且不会被夹住。结合扶手外径尺寸，图2中扶手中心到安装面距离a为38mm（扶手外径为φ16mm）～46mm（扶手外径为φ32mm）为宜。故将扶手中心到安装面距离a标准值定为50mm。
3.2.4 扶手安装螺钉
实际调查中发现扶手安装螺钉从M4到M8都有使用，考虑扶手安装的标准化设计一般不推荐使用M6和M8安装螺钉，除非使用M4安装螺钉不能达到强度要求。结合扶手的安装位置强度要求，室内扶手安装使用2个M4螺钉固定，室外扶手使用2个M6螺钉固定。
3.2.5 扶手材料及表面处理
实际调查中发现扶手材料使用的几乎全是不锈钢管或合金钢管。经过拉丝处理的不锈钢管和合金钢管具有舒适的光泽度和清洁感，因此把不锈钢管或合金钢管表面进行拉丝处理定为扶手表面处理标准。
3.3 扶手安装位置
结合实际调查扶手安装位置汇总详见表1。
3.3.1 室外扶手
表1中NO.4的扶手在实际调查中使用实例占到了50%，虽然扶手外径的标准为φ25mm，但是在特殊情况下也有使用外径φ20mm的扶手。在上下车过程中，室外的扶手需要分担乘客的体重，所以要充分考虑扶手的强度和刚性。
3.3.2 侧门部扶手
表1中NO.1、NO.2、NO.3、NO.5、NO.6在实际调查中使用实例很多。乘客身体经常会碰到侧门部的扶手，所以必须将扶手的端部做成不易刮住衣服、不易碰到身体的形状。
3.3.3 侧门附近扶手
表1中NO.3、NO.6、NO.7在实际调查中使用实例很多。侧门附近的扶手作为乘客上下车时使用，多为垂直安装。考虑让站在侧门附近的乘客能够抓住站稳，也有很多是水平安装的。垂直安装的扶手安装在离地板500mm～700mm的位置，长约700mm。水平安装的扶手安装在离地板900mm～1000mm的位置，长度500mm～900mm。
3.3.4 贯通道扶手
表1中NO.2、NO.6在实际调查中使用实例很多。由于贯通道的扶手是突出来的，所以必须考虑到不能影响通行。需要考虑车辆摇晃、加速、急停时，便于乘客能够快速抓住的扶手形状和安装位置。
3.3.5 间壁部扶手
表1中NO.1、NO.8在实际调查中使用实例很多。间壁部扶手作为乘客上下车时使用，多为垂直安装。考虑让站在侧门附近的乘客能够抓住站稳，也有很多是水平安装的。垂直安装的扶手安装在离地板500mm～700mm的位置，长约700mm。水平安装的扶手安装在离地板800mm～1000mm的位置，长度500mm～900mm。
3.3.6 轮椅车空间部扶手 表1中NO.1、NO.2、NO.5在实际调查中使用实例很多。此处扶手的安装高度、长度，需要结合轮椅车空间的情况来决定，所以扶手的形状会有很多不同。要确保扶手的强度能经受得起推、拉等受力，且不会产生冲突。此处很多使用实例水平方向上是连续直角折弯一体的扶手，扶手座设计成通用的比较好。
3.3.7 客室内部扶手
表1中NO.1在实际调查中使用实例很多。除去侧门、侧门附近、贯通道以及间壁部扶手，客室内的扶手有水平安装型和垂直安装型。用途是，作为防止站立客人摔倒的扶手。保护棒座的形状和侧门扶手相同。
3.3.8 司机室扶手
表1中NO.8在实际调查中使用实例很多。此处扶手是为保护乘务员安装，根据乘务员的使用情况侧面多为垂直安装，乘务员室内多为水平安装。安装位置根据乘务员动作情况制定，长度一般比较短。驾驶员视野范围内安装的保护棒，表面要进行黑色涂装，或者用特殊的处理方式抑制反射光。虽然根据手握住扶手的难易程度制定的保护棒外径标准為φ25mm，但司机室的扶手外径多为φ20mm，而且也有设置外径φ16mm扶手的实例。
3.4 扶手应力计算
扶手载荷确定需要结合使用扶手时的姿态和体能确定，例如：人体立姿时最大拉力及最大推力关系图详见图3。
扶手弯曲变形应力计算公式：
扶手弯曲变形量计算公式：
D：扶手外径，单位mm
d：扶手内径，单位mm
W：扶手载荷，单位N
L：扶手长度，单位mm
E：E=2×10？5MPa
σ：扶手弯曲变形应力，单位MPa
v：扶手弯曲变形量，单位mm
为了确保乘客乘车安全性和舒适性，为乘客握住扶手时提供足够安全感，将弯曲变形量v数值推荐标准定为5mm以下。
4.结语
内饰扶手作为地铁车辆重要配件，在满足人机工程学的基础上需要充分考虑结构强度，以保证在车辆任何运行状况下的乘客安全。为提高国产地铁车辆产品竞争力，地铁扶手配件标准化设计仍有很大研究空间。
参考文献
[1] 林乐钦.客车扶手结构的现状与改进意见[J].客车技术与研究，1999.
[2] 王超，徐伯初.地铁车辆内部空间设计研究综述[D].四川：西南交通大学，2007.
[3] 丁玉兰.人机工程学[M].北京：北京理工大学出版社，2011.
[关键词]地铁车辆 扶手 规范化设计
中图分类号：U270.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）07-0005-02
1.概况
近年来我国城市公共交通发展迅速，地铁车辆作为城市交通的重要组成部分，具有载客量大、速度快、安全、准时、节能环保等优点。随着人们生活水平的不断提高，人们对所乘坐的地铁车辆的舒适性和安全性也有了新的要求。内饰扶手作为地铁车辆重要配件，它要求基于人机工程学基础设计，保证列车在任何操作状态下均能承受住乘客的冲击力，为乘客的安全舒适出行提供有力保障。
2.国内外地铁内饰扶手设计现状
目前国内地铁内装扶手设计几乎是借鉴大型客运汽车、国外地铁客运车辆的设计。地铁生产厂商生产不同车型时内饰扶手设计各式各样，不但增加生产成本，更给用户后期车辆维护带来诸多不便。法国阿尔斯通、德国西门子、加拿大庞巴迪、日本川崎重工等公司在车辆内饰设计中，对合理的内饰扶手布置、直径、安装高度及方式等进行研究，取得了一系列研究成果。而日本在20世纪80年代就制定了有关扶手结构的标准，各车辆生产厂商使用的扶手配件的生产和装配方式也已規格化，并有专门厂商定点生产，有效缩减生产成本，提高整车售价的竞争优势。
3.扶手设计
3.1 扶手设计原则
3.1.1 安全性
保障乘客安全是车辆扶手设计的首要原则，地铁车辆扶手设计必须满足在任何极端条件下，扶手不能发生折断、脱落、塑性变形等。
3.1.2 舒适性
扶手的合理布置除了能够保障乘客安全外，还能有效缓解疲劳，提高乘车舒适性。因此，在扶手设计中，需要基于人机工程学基础设计，选择最适合人体生理机能的扶手布置方式。
3.1.3 普遍适用性
扶手设计时选用人体数据百分位的第5百分位数和第95百分位数作为设计基础，设计产品需要具有普遍适用性。在不影响产品安全性时，可以考虑选用人体数据百分位的第1百分位数和第99百分位数作为设计基础，保证几乎所有人都能安全、方便使用产品。
3.2 扶手结构
3.2.1 扶手种类
常用扶手种类示意图详见图1所示。
3.2.2 扶手外径
扶手外径尺寸需要根据乘客手握住扶手的难易程度来决定，由试验得知扶手外径为φ25mm时最容易握住。而实际调查中发现使用外径为φ20mm扶手的实例也有很多。因此将扶手外径标准值定为φ20mm和φ25mm（实际调查中存在极少数扶手外径为φ16mm和φ32mm情况）。
3.2.3 扶手中心到安装面距离
扶手中心到安装面距离示意图详见图2。由实验得知扶手到安装面的净尺寸在30mm以上时，可以确保乘客戴着手套时能够很容易握住扶手且不会被夹住。结合扶手外径尺寸，图2中扶手中心到安装面距离a为38mm（扶手外径为φ16mm）～46mm（扶手外径为φ32mm）为宜。故将扶手中心到安装面距离a标准值定为50mm。
3.2.4 扶手安装螺钉
实际调查中发现扶手安装螺钉从M4到M8都有使用，考虑扶手安装的标准化设计一般不推荐使用M6和M8安装螺钉，除非使用M4安装螺钉不能达到强度要求。结合扶手的安装位置强度要求，室内扶手安装使用2个M4螺钉固定，室外扶手使用2个M6螺钉固定。
3.2.5 扶手材料及表面处理
实际调查中发现扶手材料使用的几乎全是不锈钢管或合金钢管。经过拉丝处理的不锈钢管和合金钢管具有舒适的光泽度和清洁感，因此把不锈钢管或合金钢管表面进行拉丝处理定为扶手表面处理标准。
3.3 扶手安装位置
结合实际调查扶手安装位置汇总详见表1。
3.3.1 室外扶手
表1中NO.4的扶手在实际调查中使用实例占到了50%，虽然扶手外径的标准为φ25mm，但是在特殊情况下也有使用外径φ20mm的扶手。在上下车过程中，室外的扶手需要分担乘客的体重，所以要充分考虑扶手的强度和刚性。
3.3.2 侧门部扶手
表1中NO.1、NO.2、NO.3、NO.5、NO.6在实际调查中使用实例很多。乘客身体经常会碰到侧门部的扶手，所以必须将扶手的端部做成不易刮住衣服、不易碰到身体的形状。
3.3.3 侧门附近扶手
表1中NO.3、NO.6、NO.7在实际调查中使用实例很多。侧门附近的扶手作为乘客上下车时使用，多为垂直安装。考虑让站在侧门附近的乘客能够抓住站稳，也有很多是水平安装的。垂直安装的扶手安装在离地板500mm～700mm的位置，长约700mm。水平安装的扶手安装在离地板900mm～1000mm的位置，长度500mm～900mm。
3.3.4 贯通道扶手
表1中NO.2、NO.6在实际调查中使用实例很多。由于贯通道的扶手是突出来的，所以必须考虑到不能影响通行。需要考虑车辆摇晃、加速、急停时，便于乘客能够快速抓住的扶手形状和安装位置。
3.3.5 间壁部扶手
表1中NO.1、NO.8在实际调查中使用实例很多。间壁部扶手作为乘客上下车时使用，多为垂直安装。考虑让站在侧门附近的乘客能够抓住站稳，也有很多是水平安装的。垂直安装的扶手安装在离地板500mm～700mm的位置，长约700mm。水平安装的扶手安装在离地板800mm～1000mm的位置，长度500mm～900mm。
3.3.6 轮椅车空间部扶手 表1中NO.1、NO.2、NO.5在实际调查中使用实例很多。此处扶手的安装高度、长度，需要结合轮椅车空间的情况来决定，所以扶手的形状会有很多不同。要确保扶手的强度能经受得起推、拉等受力，且不会产生冲突。此处很多使用实例水平方向上是连续直角折弯一体的扶手，扶手座设计成通用的比较好。
3.3.7 客室内部扶手
表1中NO.1在实际调查中使用实例很多。除去侧门、侧门附近、贯通道以及间壁部扶手，客室内的扶手有水平安装型和垂直安装型。用途是，作为防止站立客人摔倒的扶手。保护棒座的形状和侧门扶手相同。
3.3.8 司机室扶手
表1中NO.8在实际调查中使用实例很多。此处扶手是为保护乘务员安装，根据乘务员的使用情况侧面多为垂直安装，乘务员室内多为水平安装。安装位置根据乘务员动作情况制定，长度一般比较短。驾驶员视野范围内安装的保护棒，表面要进行黑色涂装，或者用特殊的处理方式抑制反射光。虽然根据手握住扶手的难易程度制定的保护棒外径标准為φ25mm，但司机室的扶手外径多为φ20mm，而且也有设置外径φ16mm扶手的实例。
3.4 扶手应力计算
扶手载荷确定需要结合使用扶手时的姿态和体能确定，例如：人体立姿时最大拉力及最大推力关系图详见图3。
扶手弯曲变形应力计算公式：
扶手弯曲变形量计算公式：
D：扶手外径，单位mm
d：扶手内径，单位mm
W：扶手载荷，单位N
L：扶手长度，单位mm
E：E=2×10？5MPa
σ：扶手弯曲变形应力，单位MPa
v：扶手弯曲变形量，单位mm
为了确保乘客乘车安全性和舒适性，为乘客握住扶手时提供足够安全感，将弯曲变形量v数值推荐标准定为5mm以下。
4.结语
内饰扶手作为地铁车辆重要配件，在满足人机工程学的基础上需要充分考虑结构强度，以保证在车辆任何运行状况下的乘客安全。为提高国产地铁车辆产品竞争力，地铁扶手配件标准化设计仍有很大研究空间。
参考文献
[1] 林乐钦.客车扶手结构的现状与改进意见[J].客车技术与研究，1999.
[2] 王超，徐伯初.地铁车辆内部空间设计研究综述[D].四川：西南交通大学，2007.
[3] 丁玉兰.人机工程学[M].北京：北京理工大学出版社，2011.