客车内饰设计问题与优化措施

张于豪

（厦门金龙联合汽车股份有限公司，福建 厦门 361000）

0 引言

客车的设计主要由车身造型、内饰和外观组成，一个好的外观决定了乘客对客车的第一印象，从而对客车产生兴趣；而客车的内饰好坏则直接决定了乘客的乘坐体验，一套有档次的内饰，可以极大地提升乘客的舒适性。但在激烈的市场竞争中很多客车生产企业只重视客车优美的外形，没有意识到客车内饰的重要性，导致很多客车只是看起来美观，但乘坐体验却差强人意。因此该文主要针对客车内饰中的座椅设计进行研究和分析，结合客车内饰设计的原则，提出有效的设计策略，优化客车内饰设计水平，将提高我国客车市场竞争力作为当前的重点研究内容。

1 客车内饰设计突出问题

随着私家车的普及，人们对客车的需求逐渐减小。为了增加市场竞争力，突出竞争优势，许多客车生产企业越来越重视客车内饰的设计，但是仍然受到过去仅重视客车外观设计的影响，客车内饰设计无论是在理论研究方面还是实际操作技术方面发展都比较缓慢。导致目前客车的车内设计发展还存在一定的问题，其中最为突出的是座椅设计和乘客在乘坐时的舒适度，这会直接影响乘客是否选择乘坐。同时座椅是客车内饰中的重要组成部分，占有客车内部大部分空间，因此其设计质量对乘客的乘坐体验具有极大的影响。不过就目前客车内饰的设计实践来看，其仅考虑到座椅数量等较为低端的乘客需求，对座椅的人性化分析不足，导致座椅材质、风格样式、间距、座椅高度、深度、靠背形状、扶手等设计存在一定的不足，导致乘客的舒适度下降。另外对客车内饰进行设计时，忽视了座椅的功能性考虑，例如防颠簸设计不合理，座椅的柔软程度和减震效果较差，乘客的舒适需求难以得到满足，进而导致人们减少乘坐客车的频次。上述问题的具体表现则是间距尺寸的不合理设计，例如同方向座椅间距不足650 mm、面对面座椅间距不足1200 mm、高度没有达到400 mm等，导致座椅与人体腰椎活动度不匹配，很容易增强疲劳感等。

2 客车内饰设计中座椅的功能性及设计原则分析

2.1 座椅功能性分析

乘客是客车中最大的群体，只有保证乘客良好的乘坐体验才能证明客车的优良性能。就基本的乘坐功能就是保证乘客有足够的腿部和脚部活动空间，座椅应该具有一定的工学性能，不至于让乘车不舒服。高级的乘坐功能除了这些，还包括座椅的角度调节功能、扶手、头枕、甚至包括座椅加热、按摩等功能。乘坐功能是客车的核心竞争力[1]。

2.2 座椅设计原则分析

结合客车内饰中座椅功能性需求，其设计的基本原则包括安全性和舒适性2个方面。同时因为客车座椅设计是一项比较复杂的系统性工程，在实践中会涉及机械、纺织、化工、喷涂以及美学、人体工程学及力学等科学。基于人体的生理特征、尺寸等进行设计，保证其具有良好的舒适性、减振性和安全性。具体来说，在客车内饰中对座椅设计要确保乘坐人员具有足够的安全性，要求座椅的强度符合相关规范。当发生碰撞时，可缓冲强大的冲击力，保护乘坐者，尽量降低伤害程度。另外，座椅舒适性的设计原则是要求乘客在乘坐时保持良好的坐姿，促使脊柱呈现自然弯曲状态，通过合理的体压分布实现人体肌肉松弛，避免上体通向大腿的血管免受严重压迫，保持血液正常循环。此外，对座椅舒适性的设计，还应当保证其具有一定的腰椎依托感，并且人的腰背部贴合感较强，具有较好的侧向稳定感。在很大程度上可以有效地隔离和衰减客车行进过程中，因路面不平整而产生的振动，确保乘坐舒适性得到充分满足。

3 客车座椅内饰设计的主要参数

结合当前客车座椅内饰设计的功能性分析，对其基本尺寸与要求如下所述。

3.1 坐高

客车座椅的坐高一般是指其与地面的垂直距离，为保证人体乘坐的舒适性，大多座椅的坐面会向后保持一定的倾斜，但以前坐面的高度视为坐高。在内饰设计中，坐高是影响坐姿舒适程度的重要因素，如果坐高尺寸设计不合理，将会使人的腰部产生严重的疲劳感。尤其是对于长途客车而言，乘客乘坐时间相对较长，当坐高设计不科学时，则会导致乘客的舒适感大幅下降。而在实际设计过程中，大多是模拟人体坐在不同高度的凳子上，将测定腰椎的活动程度作为设计依据。一般情况下，当凳子高度为400mm时，人的腰椎活动度相对较高，此时疲劳感也相对更强。而其他高度下，人的腰椎活动度有所下降，进而增强舒适程度。由此，客车作业的坐高不宜过高或过低，应当充分考虑人在坐面上的体压分布情况，为保证坐姿舒适，需要将座椅面设计为人体臀部和大腿的主要承受面。

当座椅坐面设计过高时，则会导致双脚不能着地，促使大腿的前半部近膝窝处的软组织出现被压迫的情况。长时间保持坐姿会导致血液循环不畅通，乘坐人会感到肌腱部位发胀和麻木。如果对坐面设计过低，则人体坐姿将会呈现前屈姿势，进而会在一定程度上加大背部肌肉的活动强度，在重心过低的影响下，人往往会出现起立较为困难的情况。基于此，在客车内饰设计中必须要保证座椅的坐高与人的体压分布具有合理性。应该将坐高设计为略小于乘客的小腿脚窝到地面的距离，保证坐高与小腿轻微受压相等，为小腿留有一定的活动余地。尽可能地保证坐高具有良好的舒适性，应当取平均适中的数据来作为最优坐高，一般以450mm为主要尺寸标准。

3.2 坐深

客车座椅的坐深参数即是指坐面的前沿到后沿的长度距离，其对于人体坐姿的舒适度具有较大的影响。例如当对坐面的设计深度较大，超过大腿水平长度时，则会出现很大的倾斜度，导致腰部失去支撑点而出现悬空现象，则会进一步导致腰部肌肉的活动强度过大而产生疲劳感。同时坐面设计相对较深，也会导致膝窝位置出现麻木的感觉，人在起立后难以立即行走。为此，针对客车座椅进行设计，应当保证其深度适宜，尽量要小于人在坐姿下的大腿水平长度，使小腿具有足够的活动余地。根据我国人体尺度进行测定，坐姿大腿水平长度平均为425mm～445 mm，前坐面与膝窝的距离大概在60mm左右。所以对于坐深尺寸的设计，应当维持在380 mm～420 mm。

3.3 坐宽

坐宽是指座椅坐面的宽度参数，按照客车座椅的设计特点以及人的坐姿，其一般是呈现前宽后窄的形状，此时坐面前沿的宽度则被称为前宽，后沿宽度为坐后宽。通常来说，客车座椅的宽度必须要保证臀部得到完全的支撑，并有活动余地。这是因为该设计方式有利于保证人体在保持长时间坐姿后便于变换坐姿。所以应当将坐高和坐宽设计不小于380mm。同时考虑到客车座椅带有扶手，为保证人体手臂能够有效扶靠，可将扶手的内宽作为坐宽标准，并适当按照人体平均肩宽增加余量，但不得超过460 mm。

3.4 座椅间距

为确保客车座椅的舒适性和空间感，应当合理设计座椅的间距。通常考虑到乘客的上下车方便性，需要车内具有足够的通道宽度。对于短途客车而言，其客流量较大，对座椅数量设置并不是很多，以便于节省上下车时间。而对于长途客车而言，则要求座椅的数量稍多，对座椅间距设计的要求更高。但综合来看，座椅间距尺寸如下。同方向座椅的间距设计为650 mm以上、面对面座椅间距应在1200 mm以上，并且靠垫与靠背的距离应当大于250 mm。此外，坐垫前沿与障碍物之间的距离须大于280 mm，坐垫间距应在450 mm以上。

4 客车座椅内饰设计优化措施

通过掌握客车内饰中座椅的设计尺寸，为达到最优舒适度，应当从结构安全性、整体布置、驾驶员座椅以及乘客座椅等角度进行优化，以保证客车内饰设计的合理性和科学性。

4.1 结构安全性设计优化

现代客车座椅的机械结构组成部分包括靠背、头枕以及坐垫等。在实现座椅舒适性的同时，应当考虑其结构安全性。因此在内饰设计中，应当注重以下优化要点。

4.1.1 保障座椅强度设计的安全性

当客车在行进过程中，应当保障座椅能够承受一定的载荷。所以在设计时，须确保其具有较高的强度性能，将人在座椅上所受到的伤害降至最小。同时应当维系座椅的使用寿命在一定合理范围内，不能出现过早变形或者损坏。并且当座椅受到冲击载荷的作用时，应当确保其不会发生断裂和变形等情况。在该基础上需要合理计算汽车座椅强度，采用相对较少的材料实现最高的强度性能。

4.1.2 优化设计座椅的结构

首先应当综合考虑座椅对其他约束系统效能的影响，其次是注重其与座椅的连接方式。

4.1.3 优化靠背设计是客车内饰设计的重要组成部分

主要是注重提升靠背的强度、倾角、基本尺寸、形状等。其中强度优化设计的目的如下：客车在发生碰撞时，能够给予乘客良好的安全保护；对于倾角、基本尺寸以及形状的设计，则是根据尾部碰撞的严重程度进行确定。

4.1.4 优化客车座椅坐垫

对客车座椅的坐垫进行优化，可以保护乘客免受直接冲击伤害，但是在实际设计过程中，坐垫结构的设计对乘客的运动、约束力以及外部荷载等会产生较大的影响。因此在设计时，需要综合考虑利用靠背优化坐垫深度，促使臀部能够得到合理的支撑，但深度应控制在人的大腿长度以下。

4.1.5 优化客车座椅头枕设计

其主要作用是在发生碰撞的过程中，尽可能地减少乘客颈椎出现损伤的情况。例如当客车在行进过程中出现碰撞时，能够有效抑制人的头部大幅后倾。在设计过程中，一般是采用模拟计算的方式，通过建模对座椅的整体结构进行优化调整。并根据零件对于强度特性的影响进行筛选，从而针对座椅支撑性零部件进行精准建模。例如对影响静强度特性不大的零件，根据其几何形状开展建模。对于其他无影响的零件无须建模。同时还需着重考虑汽车座椅骨架，其实际上是一种空间杆系和空间板系的组合结构。受到调节机构的影响可能出现不对称的情况。所以设计人员可采用有限元的方式来仿真座椅系统，以此确定其优越性和合理性。

4.2 座椅整体布置优化设计

对于客车内饰中的座椅整体布置，其相关尺寸如表1所示。具体设计则是针对驾驶区和乘客区的座椅进行优化布置。该设计要保证驾驶员座椅前后调节量为140 mm，靠背角度为15°，方向盘的倾角为20°。并且将驾驶员座椅的坐深可设计为400 mm～500 mm，保证驾驶员的背部与靠背充分接触，使其保持端坐姿势，减少疲劳感。对于坐高设计为350mm～400mm，而且坐垫角度设计为5°～8°、使躯干和大腿的夹角为95°～105°，并将座椅设计为可调式，有效调整座椅舒适性和安全性；对于乘客区的座椅则是保证内宽为1850mm，同时最低内高设计为1730 mm。可将车架合理分为4段，主要尺寸依次为4000 mm、765 mm、765mm、500mm。其中对于二三段以及三四段的连接位置，可设计高度为160mm的台阶，便于增加行李箱空间。并且对于所有座椅均应当采用向前布置的方式，保证座椅高度为450mm，单排宽度为460 mm、双排宽度在910 mm，座椅间距设置700mm。

表1 客车座椅整体布置尺寸

4.3 座椅静态舒适性优化设计

对于客车内饰设计中的座椅优化，应当保证其具有良好的静态舒适性。在实际设计过程中，主要考虑的因素包括座椅的形式和尺寸、座椅的可调节性、座椅材料满足人体舒适感、座椅位置与其他空间具有协调性等。对于座椅主观舒适性的评价可如表2所示，以此确定设计优化内容。即是几何坐姿生物力学，将臀部稍离靠背并向前移，促使上体略微向后倾斜，促使上体与大腿之间的夹角保持在90°～115°。并按照客车内部的温湿特点，通过优化座椅材料，使其调节人体的代谢功能，进而缓解疲劳。例如设计透气性材料，在不同季节下使用不同座椅面料。特别是针对驾驶员座椅来说，对中高档客车可设计主动通风式座椅，使驾驶员在坐垫表面与背部表面产生的热量保持在一定的温度范围内，保证人体与座椅的接触面具有适宜的温湿度，确保座椅表面特性得到良好改善，进而化解驾驶疲劳。

表2 客车内饰座椅的主观舒适性评价表

4.4 座椅动态舒适性优化设计

在客车内饰中优化座椅的动态舒适性设计，应当综合考虑振动特性。例如针对悬架式座椅系统的优化，则是合理设计坐垫的刚度以及阻尼系数等，并关注悬挂系数和座椅连接件的摩擦性能。而对于非悬架式的座椅进行优化，一般主要考虑坐垫刚度，并保证阻尼系数以及钢架结构具有一定的动态性。在设计过程中，应当充分认识到座椅的共振频率受刚度所影响，而座椅的振动衰减特性是由阻尼系数所决定的。因此为保证座椅动态舒适性设计得到优化，必须调整其刚度参数和阻尼系数。以客车驾驶员座椅为例，其通常会收到3个方向的直线振动，包括纵向、横向和垂直方向等。在客车随机振动和机械振动的干扰下，会产生绕3个方向的角振动。这一过程所产生的垂直振动和绕纵、横坐标轴的角振动会对人体产生较大的影响。其会通过座椅传递到人体的臀部以及后背，进而出现全身性的振动。

基于此，对客车座椅进行动态舒适性设计优化，应当保证有效隔离对人体敏感的振动。具体措施如下：1）设计减小共振频率共振频率客车座椅，以此降低高频区振动频率。2）当出现共振时，降低振动传递率。3）降低乘客10 Hz附近的振动传递率，并保证弹簧以下的共振影响降至最低，以此减少座椅和靠背所产生的高频振动。4）将客车行进轮胎、悬架以及座椅设计为整体动力学系统，通过实践寻找在随机路面振动的情况下，人体疲劳感受最低的座椅结构形式。

5 结语

客车内饰设计是企业提升客车整体档次的重要手段，设计出高质量的内饰有助于拔高企业自身形象，增强在市场中的核心竞争力。一套高质量的内饰设计应该充分体现出以人为本的理念，在多个方面展现人性化的设计，并保证整体设计协调，与客车外观造型相呼应，给人一种浑然一体的感觉。而在内饰设计的很多内容中，影响乘客乘坐体验的关键因素是座椅，为此设计人员需要优化座椅设计，通过确定其坐高、坐深、坐宽以及座椅间距等基本尺度，对结构安全性设计、座椅静态舒适性和动态舒适性设计进行优化，以此提高客车内饰设计质量。