人因工程課程設計報告馬新朋.doc

1、.人因工程課程設計報告 安工大東校區(qū)公交站臺學院：管理科學與工程學院專業(yè)：工業(yè)工程班級：工業(yè)工程 133指導教師：林學號：馬新朋139094122日期：2016.6.14.摘要本文通過對安工大東校區(qū)公交站臺的站臺擁擠問題，站臺灰塵問題以及站牌問題的改進 .優(yōu)化設計了公交站臺的總體結構以及外形，使其更加適合人們的使用，增加了使用的美好體驗.同時運用了本專業(yè)的各個學科知識，綜合了許多知識， 加入了許多計算， 提高了其使用效果， 使馬的公交站臺得到了更好的設計 .關鍵詞站臺擁擠，站牌，站臺灰塵，分析計算與設計.目錄前言 .1 容簡介 .1.1設計的意義 .1.2背景簡介 .2研究的主要問題及分析 .

2、2.1站臺乘客擁擠問題分析 .2.2站臺煙塵問題分析 .2.3站牌問題分析 .3公交站臺的人因工程設計 .3.1對站臺總體結構進行改進 .3.2 對站臺乘客擁擠問題進行改進.3.3 對站臺煙塵問題進行改進.4 改進方案的評價 .4 總結 .參考文獻 .前言人因工程學又稱工效學、人機工程學、人類工效學、人體工學、人因學等各種名稱，是一門重要的工程技術學科.人因工程學是按照人的特性設計和改進人機 環(huán)境系統(tǒng)的科學。人機環(huán)境系統(tǒng)是指由共處于同一時間和空間的人與其所操縱的機器以及他們所處的周圍環(huán)境所構成的系統(tǒng)，也可以簡稱為人機系統(tǒng)。 在上述系統(tǒng)中人是出于主體地位的決策者，也是操縱者或使用者；機是指人們所

3、操縱或使用的一切物的總稱，它可以是機器，也可以是設施、工具或用具等；環(huán)境是人、機所處的物質和社會環(huán)境。人、機、環(huán)境在其構成的綜合系統(tǒng)中，相互依存、相互制約和相互作用，完成特定的工作過程。為了實現人、 機、環(huán)境之間的最佳匹配，人因工程學把人的工作優(yōu)化問題作為追求的重要目標。 其標志就是使處于不同條件下的人能高效、安全、健康、舒適地工作和生活。高效，就是在保證高質量的同時，具有較高的工作效率；安全，是指減少或消除差錯和事故；健康， 是指設計和創(chuàng)造有利于人體健康的環(huán)境因素；舒適， 是指作業(yè)者對工作有滿意感或舒適感，它也關系到工作效率和安全，是對工作優(yōu)化的更高要求。.1.1設計的容選題的目的及意義在大

4、學期間也層多次去過一線城市旅游，在見識過其他城市的公交站臺以后， 隊本校周邊的公交站臺也有了一些改動的想法，尤其是在學習了人因工程學以后，有了一定的理論基礎，通過隊公交站臺的改進，更加方便同學們的出行.1.2背景簡介公交車站臺從深層面上說是展示城市形像的窗口和平臺，公交站臺在滿足人們的功能需求的審美要求等設計要素的同時，也體現了城市文明進程。 公交站臺應該充分體現以人為本的設計理念。它的設計應該包含了乘客的候車平臺、頂棚、站牌、區(qū)域地圖、候車座位、照明系統(tǒng)以及站臺前公交專用道路。乘客使用的是公交的整個系統(tǒng)，包含站臺、標識、座椅、站牌、道路等。因此在設計公交車站臺時，應該盡量考慮到多方面，滿足更

5、多人的需求。.二研究的主要問題及其分析本人對安工大東校區(qū)的公交站臺進行了詳細的觀察，以正門門口的公交車站為對象，拍照取樣和收集數據，并進行縫隙。下面是本人對現存問題的分析：現在安工大東校區(qū)公交站臺存在的問題我們對安工大東校區(qū)公交站臺進行分析研究，結合調查結果的分析， 發(fā)現的缺點主要有：a) 站臺乘客擁擠問題b) 站臺煙塵問題c) 站牌問題問題分析2.1. 站臺乘客擁擠問題分析公交車對社會影響巨大可謂是巨大的，對城市發(fā)展起著最基本的推動作用。公交車給人們帶來了極大方便，使得市民體驗到彼此間前所未有的接近，它縮短城市和鄰近村鎮(zhèn)間的距離、往來頻繁， 更重要的是市民乘坐公交車的同時也是在為我們整個人類

6、節(jié)能減排做一份小小的貢獻。 然而有些公交站臺的設計卻不那么的合理。隨著中國人口總量的增長，為追求更加美好的生活， 越來越多的年輕人從農村轉移到了城市中來生活。伴隨著城市中人口的增加，越來越多的市民也選擇了公交車為主要的出行工具。然而，公交站臺乘客的擁擠卻讓人們對等待公交產生了厭煩。以下是以安工大東校區(qū)公交車站為例來說明：我是在晚上七點鐘進行觀察的.通過觀察發(fā)現站臺已經有了一定程度上的擁擠，有的學生都已經站到了站臺的邊沿上了。為了對其作出更好的改善方案，對現場站臺進行了簡單的估計計算，為便于理解，下面是站臺的大概模型圖.圖 1 候車亭示意圖結果如上圖所示，整個公交車的站亭有2.60m 寬，但是站

7、臺亭子前面可容人們站立的寬度僅有1.30m 。作為支撐作用的亭身立于正中央，亭子后半部分的130 米寬的面域就成了空地，沒有發(fā)揮到解決站臺擁擠的作用上來。根據實地測量計算得出平均人流密度為：2.5人/ 平方米（本數據為網上查詢，未必準確） 。根據心理學的有關調查研究表明，通常把心理空間分為了四個圍，即緊身區(qū)（親密距離）、近身區(qū)（個人距離） 、社交區(qū)（社交距離） 、公共區(qū)（公共距離）由于彼此之間的距離落到了 =450mm ，屬于親密距離的圍，陌生人之間落到了這個區(qū)間易讓人感到不適。因此我們有必要對其進行改善。2.2 站臺煙塵問題分析煙塵問題是一種普遍存在的現象，在全國各地不僅是公交車站，在任何一

8、條馬路上或多或少都會存在， 安工大在馬是屬于人流量相當大的地方，馬路上車流量很大， 煙塵問題的現象比較嚴重，因此需要改善。 2.3. 站牌問題分析站牌主要存在三個方面的問題：站牌位置問題，夜晚昏暗問題，路線圖區(qū)域高度問題。對于站牌位置問題，站牌是位于候車亭的一側，當乘客查詢公交路線時，很容易擠在公交亭后的過道中，這就給乘客和過道中的摩托車造成不便和一定的安全隱患。對于夜晚昏暗問題， 路燈距離站牌的位置很遠，所以在夜晚的時候，公交站牌和候車亭都會有光線不足而造成昏暗的問題，會不方便乘客夜晚查詢公交路線。另外，昏暗的環(huán)境還容易使人產生不安全感。 對于路線圖區(qū)域長寬比例不足，當乘客看最高的路線時需要

9、盡力仰頭，而看最低位置路線時需要俯身或蹲下才能看清，這些會造成乘客的不舒適感，反應了視覺運動規(guī)律中眼睛沿垂直方向運動比沿水平方向運動更易疲勞。.三改進方案（一）對站臺總體結構改進1 港灣式?？空鹃L度計算港灣式?？空揪褪窃诘缆奋囆械劳鈧龋?采取局部拓寬路面的公共交通?？空?， 公交車輛?？吭诟酆＃徽加眯熊嚨缊D 2 公交站臺總體尺寸圖進出站過程分析公交車輛在站臺的運行可分為進港灣和出港灣兩個階段。下面對這兩個階段中公交車輛的運行軌跡進行分析，并以此確定站臺泊位乃至整個站臺的長度。（1 ）、車輛進港灣階段因公交車輛進港灣?？勘仨毥洑v變換車道和減速?？績蓚€過程，現對這兩個過程分別予以描述。如圖所示A

10、.變換車道的過程。公交車輛在轉換車道進港灣的過程中需經歷三個關鍵狀態(tài)：即變換車道前的狀態(tài) 1、車輛反向轉彎時的臨界狀態(tài) 2 和變換車道完畢的狀態(tài) 3。重要的是要確定車輛的運行軌跡只需對狀態(tài) 2 的位置和狀態(tài) 3 的縱向位置進行研究。實踐證明，在公交車輛變換車道時，中間臨界狀態(tài)2 的位置應剛好在狀態(tài)1、3 的中心對稱處， 即車頭剛進入港灣而車尾即將進入港灣時的位置。同時，為避免與已進站?？康墓卉囕v發(fā)生碰撞， 公交車在轉換車道的過程中，應能保證在其傾斜角度最大時車身壁不對公交車 1 構成威脅，而當進站公交車運行到車尾與已停靠的公交車1 的車頭在同一橫截面上時，則恰好滿足這一要求，此時即為臨界狀態(tài)

11、2 的縱向位置。此時即為臨界狀態(tài)2 的縱向位置。同理 .由車輛前后輪運行軌跡的互逆性可知:狀態(tài) 3 時公交車車尾的縱向位置應是剛好與狀態(tài) 2 時車輛的最前端在同一橫截面上。通過以上分析，公交車輛在狀態(tài)2 和狀態(tài) 3 時的具體位置便可確定.從而整個車輛轉換車道的運行軌跡得以確定。由圖 2 可知，公交車輛變換車道所需的空間長度應為公交車輛的對角線長和公交車長之和，共計算公式如下:.為公交車輛長 (m) ，為公交車輛寬 (一般取 2.5m)B、減速過程公交車輛在車道變換后，需經過減速方能在站臺停靠、其減速段的長度，可由下式計算：v 為減速前的速度：a 為減速度（一般取3.0)。C、進站長度計算由以上

12、分析知，港灣式?？空具M站所需的長度應為和之和，計算公式如下：（2 ）、車輛出港灣的過程因公交車輛出港灣時.，不受?？寇囕v的影響，因此車輛可以轉彎半徑直接出站，車輛前懸運行軌跡見圖1。由圖所示的幾何關系可知，車輛出港灣所需的長度的計算如下：R 為車輛出站時前懸轉彎半徑(一般 12 m 長的公交車的轉彎半徑為13.9-15.5 m ），在此取15m ，車道寬d （一般取3.5m ）。由圖 2 可知，整個港灣式站臺長度應包括n 個公交進港灣所需的長度的總和，以及最后一個泊位的公交車輛出港灣的長度。計算公式如下:令 v=4，以 12m 長的公交車為例，各不同泊位教的港灣式?？空九_長度計算見表 1:表

13、1我們設計的是泊位數1 個，公交站長為36m ，某個車站長度大約為33m ，需要調整為36m 。2.站臺寬度確定站臺寬度基本由兩部分組成，即乘客候車區(qū)寬度b 和站臺兩側沿安全帶寬bt （一般取0.4m ）。由此可得側式站臺基本計算公式如下:站臺的總寬度 BC ,計算公式 :.BC =b+2 bt ,乘客候車區(qū)寬度影響因素分析由以上站臺寬度計算公式可知 .站臺寬度主要由候車區(qū)寬度決定。乘客候車區(qū)的寬度應根據車站候車人數站臺人流分布特征以及各泊位?？康木€路數等因素來預側。a.車站候車人數。站臺寬度設計的最基本要求就是滿足候車乘客所需的空間要求。候車人數的多少將直接影響到候車區(qū)的寬度。我們選取高峰時

14、段上車乘客數為基本研究參數。b.站臺人流分布特征。有研究證明：當人流分布密度= 2.5人2 時，在這種密度中的m人群，可以讀書看報，也可適當流動、有利于均勻分布。c.各泊位停車線路數。因為在公交站臺上， 一般都是好幾條線路的車輛使用同一個泊位，同一泊位通常會有好幾趟公交車輛的乘客在等候。 因此各泊位的停車線路數在很大程度上就影響了各泊位的乘客數以及對站臺寬度的要求?；緟⒔淘O高峰時段一輛公交車的候車乘客所需的空間寬度b0 ，高峰時段每輛公交車的平均上車乘客量為 Q0 (人 / 車 )，乘客平均候車時間為T(min).高峰時段公交車輛的發(fā)車傾率為f t 輛/min ，同一泊位公交線路數為n，乘客

15、平均候車時間到達某一泊位的公交車輛數m ，站臺乘客分布密度為建議取2.5人2 ，公交車輛長度為L。m候車區(qū)寬度計算計算的基本思路是， 確過對高峰時段一輛公交車的候車乘客所需的空間寬度b0 的研究，結合對乘客平均候車時間段某一泊位到達的公交車輛數Q0 的分析。得出該泊位的乘客候車區(qū)寬度，并以此作為公交站臺候車區(qū)的寬度b 。其計算模型如下:b=m b0現分別對參數m 和 b0 進行討論 :（1 ）高峰時段一輛公交車的候車乘客所需的空間寬度b0可以根據高峰時段該公交車輛的候車乘客(即上車乘客數Qo) 所占的面積與乘客分布的區(qū)城長度一般取公交車輛長L)的比值得到。其計算公式如下:b0 = Q0L（2

16、）乘客平均候車時段某一泊位到達的公交車輛數m乘客平均候車時間T 由各線路車輛的發(fā)車頻率f i 決定，因發(fā)車頻率決定了車輛到站間隔。而公交車輛 i 的乘客在站的平均候車時間即為發(fā)車間隔(1/ f i ）的一半，由此可得該泊位乘客的平均候車時間的計算公式 :.1T=nn 1i 1 2f i乘客平均候車時間到達的公交車輛數，可有各停泊位停車線路數n 和乘客平均候車時間T 與該停泊位各線路公交車輛的平均到達時間間隔的比值推算出來，計算公式如下：nTnm =1=2 n2n i 12 f i（3 ）站臺候車區(qū)寬度結合以上分析，可得到站臺候車區(qū)的寬度b 的計算公式如下 :b =nQ02pL根據以上分析，站臺

17、總寬度計算公式如下：BC =nQ02bt2pL參數高峰時段的平均候車時站臺候站臺總寬度 BC （ m）乘客候車寬間到達的公車區(qū)寬度 b0 （ m）交數度 b（ m ）m計算值推薦值數值0.6721.342.52.9以上研究的站臺寬度僅是對站臺乘降區(qū)寬度的設計。而在實際應用中，站臺寬度還需為站臺設施的布置留有一定的空間。因此，在實際操作中.站臺寬度應根據實際情況予以適當加寬，根據我們的實地測量從站臺最外側到站臺后面的人行道最側寬度為4.9m 。因此我們設置安全區(qū)為0.4m ，車站總寬為2.9m ，車站后面的人行道寬度為2m 。如圖：圖 3 站臺寬度示意圖（附：以上公式來自公交?？空菊九_尺寸的研究

18、曾奕林市市政工程研究院道路交通研究中心， 200031).（二）對站臺乘客擁擠問題改進為了解決站臺乘客擁擠問題，我們提出了兩點解決方案，以下是方案的具體容：1）拓寬站臺有效容客量面積。為了增大站臺有效客容量面積， 我們需要對站臺的整體結構進行改進。 以下是我們對其改變后的站臺結構模型：圖 4 站臺模型由圖上可看出， 除了亭子中間的廣告牌移除了外， 椅子位置也由正中間移動到了站臺的后邊沿處，由此站臺就變得寬敞了許多。2） 安裝公交車到站預報系統(tǒng)。此預報系統(tǒng)的外部設備是由LED 顯示屏和揚聲器組成，其應用原理跟手機APP“掌上公交”類似。其外部擺放位置如下圖所示：圖 5LED 顯示屏顯示的是預測各

19、路公交車到達本站臺的時間，揚聲器主要是提醒乘客對即將到站的公交車做好上車準備。比如：當123 公交車行駛到距離站臺100 米處，揚聲器立即播報“123 路公交車即將到達本站，請需要的乘客做好上車準備”。安裝此系統(tǒng)對站臺的擁擠可以起到一定的緩沖作用。例如：有一批乘客要搭坐的公交是123 路，當 LED 屏上.預報的公交到站時間是30 分鐘時，那么乘客們就可以坐到椅子上耐心等候，而不是著急地擁堵在站臺前面。 而搭坐其他路公交的乘客們就可以走到站臺前面等候即將到站的公交。當123 路公交即將到站時，揚聲器就開始啟動播報，提醒人們做好準備。此系統(tǒng)將站臺的人員適當的分批疏散，由此對站臺乘客擁擠起到一定的

20、緩沖作用。其效果圖如下：圖 6 LED 燈效果圖（三）對站臺煙塵問題改進我們小組經過調查， 發(fā)現國現有的公交車站大部分前方都是開放式的，沒有任何防護欄，在人流量很大時，車到站時產生的尾氣噴發(fā)出來，混合著地面的塵土在空氣中飛揚擴散，造成人們呼吸不暢，而汽車尾氣含有大量有毒氣體，其對健康的危害主要表現為刺激眼睛，引起紅眼病；刺激鼻、咽喉、氣管和肺部，引起慢性呼吸系統(tǒng)疾病。對于經常乘坐公交車的人們來說， 長時間處于這種空氣污濁的環(huán)境中，有可能引發(fā)呼吸道疾病，嚴重時將會有生命危險，為了減緩煙塵在人群中的擴散，降低疾病的產生， 我們小組希望改善現有的公交站設施，對此進行重新布置。我們選擇了一個具有代表性

21、的公交車站進行實地測量，得到它占地面積的基本尺寸： 長：3600cm 、寬：490cm 。遮陽亭子， 高：258cm 、長：394cm 、頂棚寬： 145cm 。座椅，長： 110cm 、寬（深度）30cm 、高 44cm 、厚度： 5cm 。大部分公交車尾氣管道離地高度在 70115cm 左右 ,一個 170cm 高的人坐在椅子上等車的坐高為134cm ，眼高為 124cm ，鼻孔離地高度約為 118120cm ，尾氣擴散時差不多與人的鼻子高度持平，人就會吸入大部分的煙塵， 從而引發(fā)咳嗽甚至呼吸道疾病，因此，我們小組通過分析， 決定在車站前方設置擋風墻， 首先將 3600cm 的車站分割為兩

22、個部分，設置兩個候車亭， 考慮亭子高度不能超過電纜的安全距離，一般城區(qū)電線桿高度為500 900cm ，取最小值，220V 380V 的電線與建筑物安全距離為 200cm ，因此我們設置候車亭高度為300cm ；考慮候車亭后方電動車等小型機車的安全通過，要留出一定的過道，測量的小型三輪寬度為115cm ，電動車寬度為35cm ，給出當兩輛車相遇還能通過的寬度應該為115+35+50=200cm（其中 50 為人體最大肩寬 48.7cm+1.3cm 修正量），那么候車亭的寬度為490 200 40=250cm （其中 40 為安全線寬度），在椅子后方依然設置一條安全線，寬度為40cm, 但是這條

23、線的位置在亭子部。根據上述數據，我們的擋風墻的高度為300cm 、直線長度為 1500cm, 邊上兩個半圓面積之和471cm2( 半圓半徑取 150cm), 在中間位置設置出入通道，根據公交車站的人流量，通道寬度設置為 350=150cm ，高度按門的高度標準設置取200cm ，這樣就構成了一個半封閉的擋風墻?，F有座椅設計沒有靠背，當需要長時間等車時，坐久了會腰椎和頸部酸痛，不符合人因設計，因此我們對座椅也重新進行了設計，1椅面高度取小腿加足高略低，查表可知1860 歲男性小腿加足高為44.8cm=95%, 故取椅面高為44cm, 椅面邊緣低于椅面5cm 適.宜，取 39cm ； 2 深度取“

24、臀膝距”第5 百分位的 3/4 ，按照我國人體尺寸測量數據，深度取3540cm 為宜，故取38cm ；3 寬度根據候車亭的長度，設置為300cm ；4 座椅面傾角取值為 20 度； 5 靠背，休息椅子采用高靠背取靠背高度為坐姿肩高64.1cm （ 95%的值），查表得靠背角為115 度。根據上述數據得到如下的座椅?，F有椅子是安放在亭子外邊，現在我們將它移到亭子部，這樣下雨天也能坐著。每個亭子預計安放三個椅子，間隔為150cm ，這樣就構成了一個新的公交車候車亭。具體效果圖如下：圖 7 防塵玻璃效果圖（四）對站牌問題改進針對以上公交站牌的三個問題，我們采取了對站牌的重新設計。由于我們的設計的是兩

25、個候車亭， 我們決定在兩個候車亭之間設置兩個站牌，在站牌中間設置一個路燈（具體看效果圖），便于夜晚對站牌的照明。除此之外，為了優(yōu)化解決夜晚昏暗問題，可以在公交站臺候車亭部設置燈具增強亮度。另外對第個問題，則要對站牌的各項尺寸根據人體尺寸測量數據進行重新設計，設計過程如下：站牌的設計主要考慮人體視野及所及圍。我們的設計遵循以下原則：(1)確定對于設計至為重要的人體尺度(2)確定設計對象的使用者群體，以決定必須考慮的尺度圍(3)確定數據運用原則(人體設計原則、可調設計準則、平均設計原則(4)如有必要，還應選擇合適的數據定位群體的百分位(5)查找與定位群體特征相符合的人體測量數據表，選擇有關數據(6

26、)如有必要，對數據作是應當的修正(7)考慮人體測量學數據的靜態(tài)和動態(tài)性質首先是立姿眼高，立姿眼高是從地面至眼睛的距離，在一般人口中，眼高的圍約為(1470-1750) mm，根據平均設計原則取眼高為1613mm 。其次，確定主要視力圍。視力圍與被觀察的目標距離有關。目標在560mm 處最為適宜，低于380mm 時會發(fā)生目眩，超過760mm 時，細節(jié)看不清楚。因此，視線距離取為560mm 。最后，根據視野角度確定站牌的長寬。觀察者在觀察目標需要轉動頭部時，左右均不宜超過45 度，上下也均不宜超過30度。根據最大最小原則，頭部左右轉動取最大值45 度和上下轉動取30 度。再根據視野距離和三角函數關

27、系，算出站牌長為2*560tan45=1120mm，寬為 2*560*tan30=646mm。即站牌路線圖區(qū)域最高為1613+323=1936mm，最低為1290mm 。其正面效果圖如下：.圖 8 站牌效果圖四改善方案的評價對新型公交站臺的改善結果進行評價分析，主要如下所示：表 1改進前后效果對比分析項目改進前改進后效果通過對站臺的結構進行改善后，比起原來的站臺，改存在擁擠、無序等問善后的站臺上可容的有效站臺乘客擁擠問題，人與人之間的距面積增加了， 同時在新站臺有效地增加了候車亭題離較小，對即將到來使用公交預報系統(tǒng)，使得乘的個人空間， 減少了等的公交車線路感到?？蛡冊诘群蛏宪嚨倪^程中待者的焦躁

28、感。然。相對有序， 在一定程度上緩解了站臺擁擠的問題。與原有站臺相比， 我們在站臺前方設置了擋風墻， 能減少煙塵擴散到人群中， 在公尾氣現象普遍存在，有效的減輕了候車乘交車到站時， 產生的尾氣大站臺煙塵問題影響帶車乘客的呼客的呼吸不舒適感， 能部分都會被擋風墻給擋住，吸。預防呼吸道類以及皮只有少量會飛揚到等車人膚類疾病的發(fā)生。群中。座椅改善后， 等車人群能舒適的坐在亭子部等車，不受外部煙塵的影響。改進后的站牌與改進前的站牌對比， 首先站牌的高度站牌主要存在三個與原先相比降低了， 乘客可乘客查詢路線時更方方面的問題：站牌位以以正常的眼高查詢路線便、不擁擠， 減少了抬置問題，可能導致安圖，符合視覺運動規(guī)律即視站牌問題頭和俯身的不舒適度。全和擁擠問題；夜晚線的變化習慣于從左到右。增加夜晚照明提高了昏暗問題和路線圖區(qū)其次，站牌的前面區(qū)域較待車乘客的眼睛舒適域高度問題大，可以容納較多的乘客查度和安全感。詢路線，這樣就不會有乘客擠到候車亭后的過道的安全問題。 最后，路燈及候車.亭部的燈光設置解決了夜晚昏暗的問題， 保證了視覺和心理的舒適感。五課程設計總結通過這次課程