基于未成年人手部号型的公交车扶手杆设计
王琛?陆雪亿?訾然
摘 要：现有公交车扶手杆的设计忽略了对未成年人的人体尺寸的关注，未成年人在使用过程中缺乏安全性和舒适性。本文对公交车扶手杆进行改进设计，通过对未成年人的手部号型进行分析，设计一款适合未成年人的手部号型的变截面公交扶手杆。
关键词：未成年;手部号型;扶手杆设计
我国城市交通发展面临着交通拥堵、环境污染等问题，大力提倡公共交通是缓解这些问题的重要方法之一。[1]公共交通虽然价格低廉，但在乘坐舒适度和安全性上存在许多不足，尤其是对未成年人的关怀很少。[2]因此，“人”的因素是公共交通不能忽视的一个重要条件。在公交车扶手杆的设计中运用人机学原理，结合未成年人手部号型与生理学特点等学科知识，设计一款适合各个年龄段人群手部号型的变截面公交扶手杆，为未成年人创造安全、舒适的乘车环境。
1 未成年人手部号型
手部号型中“号”指手的长短，以手长尺寸表示;“型”指手的宽窄，以手宽尺寸表示，体现手部尺寸的大小肥瘦，两者均以mm为单位。[3]测量对象选取500名未成年人，年龄为4～10岁，其中男性480名，女性20名，均为汉族，发育正常。测量手长，也就是桡侧和尺侧的茎突点连线的中点至中指指尖点的距离，手心向上，用直角规测量。测量手宽，用直脚规测量拇掌指角的隆起点至手掌尺侧缘的直线距离。测量身高，即头顶点至地面的垂直距离，用马丁测高仪测量。[4]
测得男性未成年人手长范围75～160mm，女性未成年人手长范围58～145mm;测得男性未成年人手宽范围45～65mm，女性未成年人手宽范围35～60mm;测得男性未成年人身高范围600～1670mm，女性未成年人身高范围550～1510mm。[5]应用电子计算机将测得的数据采用回归分析的方法进行分析，手长与身高的测量数据分析结果为，男性：a=19.501，b=7.373，r=0.575，手长和身高的线性回归方程：Y=19.501+7.373X，式中Y为理论身高，X为手长。女性：a=45.120，b=6.376，r=0.417，手长与身高的直线回归方程为：Y=45.120+6.376X。手宽与身高的测量数据分析结果如下，男性：a=129.12+5.08X，式中Y为理论身高，X为手宽。女性：a=148.42+1.87X。对4个直线回归方程相关系数进行检验，P小于0.01。
2 公交扶手杆改进设计
2.1 问题分析
公交车扶手杆大多采用花纹钢管，管径为32mm或35mm。32mm或35mm的管径对于一般成年人来说，是比较合适的着力抓握管径。但对于未成年人，尤其是4～10岁的未成年人，他们的手部还处于成长阶段，号型比较小。相对于32mm或35mm的管径，不是最合适的着力直径，往往出现包络不住、抓不稳的現象。
2.2 人机要求
扶手杆的一般人机要求是：扶手杆的大小、形状、表面状况应与人手的号型和生理条件相适应。扶手类产品直径大小的设计取决于手的尺寸，直径大可以增加扭矩;但直径不能太大，太大会减少握力，使指骨端直径增加，导致指端疲劳。直径小往往不容易着力，太小会导致抓握困难。
2.3 设计方案
手部号型因素中，对抓握直径影响较大的是号，也就是手的长度。型相对于号来说，对抓握直径影响不大，可以忽略。依据《中国成年人手部号型》，全国成年男子手部长度平均尺寸是180mm，全国成年女子手部长度平均尺寸是170mm。取170mm计算，管径取目前公交车普遍的尺寸35mm。按成年人手长与管径的合适的着力尺寸标准，假设管径和手部长度间存在的是线性关系，线性方程为：Y=4.856X。选取5岁男性手长为120mm，由线性关系可得，5岁男性合适的着力管径大小为24.71mm。
公交车扶手杆的改进设计基于上文的两个方程：手长与身高的方程、手长与管径的方程。变截面公交扶手杆设计受两个因素影响，横截面直径与横截面高度。首先确定横截面高度，横截面高度就是未成年人的抓握高度，是身高的60%～70%。确定身高后，由身高和手长方程计算手长，然后由手长和管径方程计算管径大小，也就是横截面直径。
因此，身高与横截面直径也可以直接简化为线性关系。线性关系为：Y=27.858+49.759X（男性），Y=64.457+
44.231X（女性）。参照上述方程，计算扶手杆尺寸，设计适合未成年人的手部号型的变截面公交扶手杆。其特征为，随着身高的减小，公交扶手杆的直径线性减小，以适合未成年人抓握。
3 结语
基于手部号型的公交扶手杆设计，充分考虑了未成年人的人体尺寸，通过抓握横截面直径的变化，实现与未成年手部的着力贴合，为未成年人创造了安全、舒适的乘车环境，使人性化的设计体现出对未成年人的尊重和关心。
参考文献：
[1] 瞿娟，郁舒兰.表情包的形态语义分析和认知[J].戏剧之家，2019（04）：222-223.
[2] 蔺秀媛，闫小星，尹太玉.多功能卧具设计分析[J].艺术科技，2019（07）.
[3] 第烨，靳文奎.基于老年人怀旧倾向的交互产品设计研究[J].戏剧之家，2019（14）：141-143.
[4] 高玲玲，徐伟.缩短有限定制沙发平均生产周期的方法研究[J].家具，2019，41（2）：13-17.
[5] 姚月姝，祁忆青，王丹.冬季室内有害挥发物释放特征及防治措施[J].家具，2018，39（2）：11-14+23.
作者简介：王琛，男，南京林业大学家居与工业设计学院实验师，主要研究方向：工业设计工程。
