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摘要：疲劳驾驶是引发交通事故的重要原因。疲劳驾驶的出现，一方面是由于汽车驾驶员休息时间不足，另一方面是由于不合理的驾驶姿势导致疲劳加剧，最终引发危险事故。基于此，本文就汽车座椅抗疲劳设计展开分析和探讨，并提出汽车座椅抗疲劳设计的思路和方法，以提高驾驶员的驾驶体验，保障交通安全。
关键词：抗疲劳汽车座椅设计分析
人机工程学（Human Engineering）主要把人和环境作为系统的研究对象，运用心理学，环境学和生理学的相关知识，根据人和机械设备的工作特点，合理的分配人和机械设备在工作中所承担的责任使之相互协调工作，并且为人创造最舒适的工作环境，使工作效率达到最大的综合性学科。汽车座椅是否符合人机工程学的设计要求，不仅对汽车能否充分利用汽车空间，而且对汽车的性能和驾驶员舒适性具有重要的影响。因此，本文将从人机工程学的角度分析汽车座椅对驾驶员舒适性的影响，并从两个方向（动态和静态）论述汽车座椅的人机工程学设计。
1 驾驶疲劳的成因
汽车驾驶是一项考验脑力和体力的劳动。在汽车驾驶过程中，驾驶员不但需要大量的体力劳动来保持汽车的正常运转和行驶，同时还需要保持足够清醒的头脑和集中的注意力，以应对驾驶过程中可能会出现的各种情况。长时间处于这种状态下，神经系统高度紧张，身体姿势长期保持，驾驶员很容易产生一定的疲劳感，从而造成疲劳驾驶。在疲劳驾驶状态下，驾驶员的注意力容易被分散，意志也会被削弱，反应速度随之减慢，对外界信息的接收能力下降。这种情况下，驾驶员极易产生操作上的失误，导致交通事故的发生。
2 汽车座椅的人体工程学分析
2.1 人体坐姿生理特性
不理想的坐姿，会形成驾驶员不合理的脊柱形态，在这种状态下长期驾驶，容易造成腰椎负荷和肌肉负荷的加大，从而使驾驶员产生疲劳感。探索研究合适的座椅结构并进行尺寸设计，能使驾驶员保持合理的脊柱形态，有效缓解疲劳感。
驾驶员处于坐姿状态下，其身体重量所产生的压力由坐垫和靠背分担。如果体压分布不合理，集中对肩胛骨和腰椎部位施以压力，就会导致驾驶员背部不适，同样会产生较大的疲劳感。
2.2 环境分析
振动会对驾驶员产生较大影响。振动所造成的影响主要体现为局部的生物动力学反应、生理反应以及人体机能的减退等，这对于驾驶员而言是非常严重的。如果外界所产生的振动接近器官的共振频率，振幅就会迅速增大，此时驾驶员自身的器官生理反应将会达到最大，极易出现视觉作业效率下降和动作准确度下降等现象。
此外，温湿度也会对驾驶员疲劳感造成一定影响。人体处于高温、高湿环境中时，会感受到不适，具体表现为四肢乏力、精力不集中等。在驾驶过程中，如果座椅无法提供舒适的温度和湿度环境，那么人体可能会产生不适感，从而加剧疲劳。
3.设计分析
3.1几何参数分析
座椅的设计参数主要包括舒适性参数和座椅几何尺寸参数，座椅的舒适性参数（除去舒适性参数中的震动舒适性参数）主要有座椅的几何尺寸参数决定。座椅舒适性主要由坐姿舒适性，操作舒适性和震动舒适性三部分组成。震动舒适性一般由汽车的主要材料和汽车设计所决定，操作舒适性和震动舒适性一般由座椅的几何尺寸和空间大小决定。座椅的几何尺寸可以由人体舒适性要求通过查相关文件和试验测得。座椅几何尺寸设计主要包括座椅的宽度，座椅和靠背的倾角，座椅的深度，座椅的高度，靠背的宽度和靠背的高度。[2]关于每一项几何设计参数的定义在此不做详细的说明，在这里只是提出每个几何参数的设计要求：1在空间允许的条件下，座椅的宽度越宽越好2椅面深度应该使人坐下后能够满足背部的受力要求3靠背的最小宽度不能够小于驾驶员的肩宽4靠背的高度不能够低于人体坐下的肩高5靠背倾角不能够过大或者过小。
3.2静态设计
座椅静态舒适性的分析主要考虑一下几项影响因素：1座椅的位置对操作人员操作操作方便性的影响2座椅的尺寸满足人体空间活动的需求，且根据人体测量学的数据综合分析所得3座椅的材料是否有利于散热，是否能够是人体感到舒适4座椅的具体形式和尺寸是否满足功能的要求5座椅是否具有足夠的空间以满足变换坐姿的需求。[3]
3.3动态设计
振动特性主要决定座椅的动态舒适性，其中对动态舒适性起决定性影响就是刚度参数和阻尼系数，这主要因为人机的共振频率取决于刚度参数，座椅的振动衰减特性主要取决于阻尼系数。在驾驶员行驶的过程中受到的振动来源于三个方向，其中横向振动对人的影响较大。这种振动主要通过座椅传递到人体的臀部，从而引起全身振动，导致共振。所以，在汽车座椅的动态设计中，应尽量使人体敏感振动带与座椅保持一定的距离。
4.汽车座椅舒适度研究
4.1汽车座椅舒适性设计的重要性
关于人机工程学在汽车座椅设计中的应用，其可行性可以分为概念化阶段、具体化阶段、周详设计阶段及检验校核阶段等多阶段进行设计。
4.1.1概念化阶段：整体设计的理念和宗旨，是保证今后具体设计得以顺利进行的前提条件。对座椅设计概念化进行设定的过程，涉及座椅相关的功能、构造和材料以及形状等问题。
4.1.2具体化阶段：按照在概念化阶段设定的设计方案，解决座椅的构造、功能和精致感问题并创造出其基本形状；
4.1.3周详设计阶段：重点放在符合整体的外观和核心架构的设计上。产品的外观、座椅的造型以及稳定的构造应该既反映其精湛设计，又能实现人们对舒适性的要求，这就是汽车座椅设计的重点。
4.2座椅舒适度研究
座椅舒适度的指标.
根据人机工程学原理，为保证座椅的舒适度，针对静态舒适度，设计中应遵循以下原则：
4.2.1座椅尺寸用设计时的假人进行校验；
4.2.2座椅应可调节，能使驾乘者变换姿势，并最大范围满足乘坐要求；
4.2.3座椅应能使乘坐者保持舒适坐姿，靠背结构和尺寸应给腰部充分的支撑，使脊柱接近于正常弯曲状态。
上述各项指标应通过不同的方法，根据人机工程学原理来设计和评价。其中座椅的几何相关特性应符合人体测量学特征。如座宽对应人的臀宽，它的设计应符合身材高大的人，适宜采用较大百分位的女性测量值为设计依据；靠背的尺寸与坐高及肩宽有关，舒适的靠背形状与人体脊柱曲率有关等。压力分布特征要符合人体坐姿：根据人体脊椎骨受力特征，座垫上合理的压力分布应是坐骨处最大，并向四周递减，大腿部位压力最小；靠背处腰椎部应有强大的支撑，沿此向外逐渐减小；另外，左右两边压力应当对称分布。
结语
汽车座椅通过人机工程学分析不仅可以提高座椅的舒适性还可以有效的降低驾驶员的疲劳感，减少交通事故发生率。由于掌握知识的现状可能还存在许多的不足，如有问题还望大家共同探讨。
参考文献：
[1]李频英.基于人机工程学的抗疲劳汽车座椅设计[J].科技创新导报，2012，22：47.
[2]田福松，罗龙飞.基于人机工程学的汽车座椅设计研究[J].农机使用与维修，2014，10：26-27.
关键词：抗疲劳汽车座椅设计分析
人机工程学（Human Engineering）主要把人和环境作为系统的研究对象，运用心理学，环境学和生理学的相关知识，根据人和机械设备的工作特点，合理的分配人和机械设备在工作中所承担的责任使之相互协调工作，并且为人创造最舒适的工作环境，使工作效率达到最大的综合性学科。汽车座椅是否符合人机工程学的设计要求，不仅对汽车能否充分利用汽车空间，而且对汽车的性能和驾驶员舒适性具有重要的影响。因此，本文将从人机工程学的角度分析汽车座椅对驾驶员舒适性的影响，并从两个方向（动态和静态）论述汽车座椅的人机工程学设计。
1 驾驶疲劳的成因
汽车驾驶是一项考验脑力和体力的劳动。在汽车驾驶过程中，驾驶员不但需要大量的体力劳动来保持汽车的正常运转和行驶，同时还需要保持足够清醒的头脑和集中的注意力，以应对驾驶过程中可能会出现的各种情况。长时间处于这种状态下，神经系统高度紧张，身体姿势长期保持，驾驶员很容易产生一定的疲劳感，从而造成疲劳驾驶。在疲劳驾驶状态下，驾驶员的注意力容易被分散，意志也会被削弱，反应速度随之减慢，对外界信息的接收能力下降。这种情况下，驾驶员极易产生操作上的失误，导致交通事故的发生。
2 汽车座椅的人体工程学分析
2.1 人体坐姿生理特性
不理想的坐姿，会形成驾驶员不合理的脊柱形态，在这种状态下长期驾驶，容易造成腰椎负荷和肌肉负荷的加大，从而使驾驶员产生疲劳感。探索研究合适的座椅结构并进行尺寸设计，能使驾驶员保持合理的脊柱形态，有效缓解疲劳感。
驾驶员处于坐姿状态下，其身体重量所产生的压力由坐垫和靠背分担。如果体压分布不合理，集中对肩胛骨和腰椎部位施以压力，就会导致驾驶员背部不适，同样会产生较大的疲劳感。
2.2 环境分析
振动会对驾驶员产生较大影响。振动所造成的影响主要体现为局部的生物动力学反应、生理反应以及人体机能的减退等，这对于驾驶员而言是非常严重的。如果外界所产生的振动接近器官的共振频率，振幅就会迅速增大，此时驾驶员自身的器官生理反应将会达到最大，极易出现视觉作业效率下降和动作准确度下降等现象。
此外，温湿度也会对驾驶员疲劳感造成一定影响。人体处于高温、高湿环境中时，会感受到不适，具体表现为四肢乏力、精力不集中等。在驾驶过程中，如果座椅无法提供舒适的温度和湿度环境，那么人体可能会产生不适感，从而加剧疲劳。
3.设计分析
3.1几何参数分析
座椅的设计参数主要包括舒适性参数和座椅几何尺寸参数，座椅的舒适性参数（除去舒适性参数中的震动舒适性参数）主要有座椅的几何尺寸参数决定。座椅舒适性主要由坐姿舒适性，操作舒适性和震动舒适性三部分组成。震动舒适性一般由汽车的主要材料和汽车设计所决定，操作舒适性和震动舒适性一般由座椅的几何尺寸和空间大小决定。座椅的几何尺寸可以由人体舒适性要求通过查相关文件和试验测得。座椅几何尺寸设计主要包括座椅的宽度，座椅和靠背的倾角，座椅的深度，座椅的高度，靠背的宽度和靠背的高度。[2]关于每一项几何设计参数的定义在此不做详细的说明，在这里只是提出每个几何参数的设计要求：1在空间允许的条件下，座椅的宽度越宽越好2椅面深度应该使人坐下后能够满足背部的受力要求3靠背的最小宽度不能够小于驾驶员的肩宽4靠背的高度不能够低于人体坐下的肩高5靠背倾角不能够过大或者过小。
3.2静态设计
座椅静态舒适性的分析主要考虑一下几项影响因素：1座椅的位置对操作人员操作操作方便性的影响2座椅的尺寸满足人体空间活动的需求，且根据人体测量学的数据综合分析所得3座椅的材料是否有利于散热，是否能够是人体感到舒适4座椅的具体形式和尺寸是否满足功能的要求5座椅是否具有足夠的空间以满足变换坐姿的需求。[3]
3.3动态设计
振动特性主要决定座椅的动态舒适性，其中对动态舒适性起决定性影响就是刚度参数和阻尼系数，这主要因为人机的共振频率取决于刚度参数，座椅的振动衰减特性主要取决于阻尼系数。在驾驶员行驶的过程中受到的振动来源于三个方向，其中横向振动对人的影响较大。这种振动主要通过座椅传递到人体的臀部，从而引起全身振动，导致共振。所以，在汽车座椅的动态设计中，应尽量使人体敏感振动带与座椅保持一定的距离。
4.汽车座椅舒适度研究
4.1汽车座椅舒适性设计的重要性
关于人机工程学在汽车座椅设计中的应用，其可行性可以分为概念化阶段、具体化阶段、周详设计阶段及检验校核阶段等多阶段进行设计。
4.1.1概念化阶段：整体设计的理念和宗旨，是保证今后具体设计得以顺利进行的前提条件。对座椅设计概念化进行设定的过程，涉及座椅相关的功能、构造和材料以及形状等问题。
4.1.2具体化阶段：按照在概念化阶段设定的设计方案，解决座椅的构造、功能和精致感问题并创造出其基本形状；
4.1.3周详设计阶段：重点放在符合整体的外观和核心架构的设计上。产品的外观、座椅的造型以及稳定的构造应该既反映其精湛设计，又能实现人们对舒适性的要求，这就是汽车座椅设计的重点。
4.2座椅舒适度研究
座椅舒适度的指标.
根据人机工程学原理，为保证座椅的舒适度，针对静态舒适度，设计中应遵循以下原则：
4.2.1座椅尺寸用设计时的假人进行校验；
4.2.2座椅应可调节，能使驾乘者变换姿势，并最大范围满足乘坐要求；
4.2.3座椅应能使乘坐者保持舒适坐姿，靠背结构和尺寸应给腰部充分的支撑，使脊柱接近于正常弯曲状态。
上述各项指标应通过不同的方法，根据人机工程学原理来设计和评价。其中座椅的几何相关特性应符合人体测量学特征。如座宽对应人的臀宽，它的设计应符合身材高大的人，适宜采用较大百分位的女性测量值为设计依据；靠背的尺寸与坐高及肩宽有关，舒适的靠背形状与人体脊柱曲率有关等。压力分布特征要符合人体坐姿：根据人体脊椎骨受力特征，座垫上合理的压力分布应是坐骨处最大，并向四周递减，大腿部位压力最小；靠背处腰椎部应有强大的支撑，沿此向外逐渐减小；另外，左右两边压力应当对称分布。
结语
汽车座椅通过人机工程学分析不仅可以提高座椅的舒适性还可以有效的降低驾驶员的疲劳感，减少交通事故发生率。由于掌握知识的现状可能还存在许多的不足，如有问题还望大家共同探讨。
参考文献：
[1]李频英.基于人机工程学的抗疲劳汽车座椅设计[J].科技创新导报，2012，22：47.
[2]田福松，罗龙飞.基于人机工程学的汽车座椅设计研究[J].农机使用与维修，2014，10：26-27.