论人机工程学在儿童安全座椅设计中的运用

论人机工程学在儿童安全座椅设计中的运用作者：管玮余建荣

来源：《文艺生活·文艺理论》2015年第05期

摘要：随着轿车的普及，人们越来越注重儿童安全座椅的舒适性和安全性。把人机工程学的原理运用到现代儿童安全座椅设计中，其目的是提高儿童安全座椅使用时的安全性和舒适性，力求使座椅使用的人、机及环境系统达到最佳。儿童的身体尺寸数据是重要的儿童安全座椅人机关系设计的科学依据，椅面的高度、宽度、深度及倾角的设计、靠背的高度和宽度设计、扶手的高度都须符合儿童的身体尺寸；安全带和头枕设计是儿童安全座椅最核心的设计。

关键词：人机工程学；儿童安全座椅；安全性设计

中图分类号：U463.836 文献标识码：A 文章编号：1005-5312（2015）14-0044-02

一、儿童安全座椅简介

近年来，汽车的数量突飞猛进，人们的安全意识随之提高，开始认识到在汽车上使用儿童安全座椅的作用。近来，中央电视台播放儿童安全座椅的公益广告以及我国从2014年9月1日起“儿童安全座椅实施强制认证”等三项新规定的实施，更体现了国家对使用儿童安全座椅的重视。而儿童安全座椅的使用者是处于成长期的儿童，他们的身体非常敏感，把人机工程学原理应用到现代儿童安全座椅设计中，目的就是为了改善儿童安全座椅使用的安全程度和舒适程度，力求使座椅使用的人、机及环境系统达到最佳，从而让儿童安全座椅不仅乘坐舒适，更能发挥出最好的安全作用。

广泛的来讲，儿童安全座椅是一种能够固定在汽车座位上，由带有卡扣的安全带组件或者柔韧性部件、调节结构、附件等组成的儿童安全防护系统。也可以与附加装置、如可携式儿童车、婴儿提篮、辅助性座椅或碰撞防护物等组合。在汽车发生碰撞或突然减速的情况下，儿童安全座椅可以通过限制儿童的身体移动来减小对儿童的冲击力，进而减轻对他们的伤害。但是如今的儿童安全座椅也存在着很多设计隐患。因为儿童的身体成长速度较快，而且身体较为脆弱，所以对座椅设计的人机性要求非常高。电视台做过多次实验验证安全气囊的冲击力量，基于成年人来设计的安全气囊爆开瞬间所产生的巨大冲击力会对儿童身体造成严重伤害。大家普遍反映因为儿童好动，安全座椅短时间使用还是比较舒适的，长时间束缚在上面孩子就会不舒服。很多座椅在使用时开关过多，例如安全带过紧或过松，卡扣是否扣紧，这些都是需要家长来控制的，理论安全和实际使用安全还是两码事。儿童安全座椅是需要安装在汽车座椅上面的，但是每一辆机动车都有自己的人机特点，儿童安全座椅应该有相应的调节范围以实现最大的适用范围，在舒适的前提下实现最大的安全性能。这些设计点都需要人机工程学理论和数据做为设计科学依据。

看似简单的儿童安全座椅，其实内部有着复杂的安全结构。要想兼顾安全耐用、造型美观、乘坐舒适于一身，就必须将人机工程学贯穿到儿童安全座椅的设计过程当中。处于成长期的儿童身体尺寸变化很快，而且儿童不同于成人，能够清楚的表述出乘坐座椅的感受，所以儿童的身体尺寸数据是重要的人机座椅设计科学依据。

儿童身体尺寸参照标准：

二、儿童安全座椅的设计

在设计儿童安全座椅时要结合人机工程学中的儿童身体各个部分的尺寸（表1、表2），主要从以下两方面进行设计。

（一）主体座椅设计

1.椅面高度

椅面高度是指座椅的座面与地面的垂直距离。因为儿童座椅是安置在汽车座椅上面的，所以在这里的椅面高度指的是椅面到脚踏或者是悬空脚的距离。要想乘坐舒适，座椅应使儿童的大腿部近似于水平，小腿部接近自然垂直，脚掌平放于地面或者脚踏上，既保证不因椅面过高而使儿童腿部肌肉受压，又保证不因椅面过低而增加背部肌肉负荷。在人机工程学中，由于实际使用中椅面常向后倾斜，通常以前端椅面高作为椅子的坐高。座椅高度的选择随儿童年龄的增长也在增大。例如年龄是10周岁的一般椅面高度掌握在275-345毫米为宜。

2.椅面宽度

座椅坐面的宽度呈前宽后窄的形状更有利于保护儿童。儿童都好动，所以座椅的宽度应使臀部得到全部支承，加上合适的活动余量，同时也要更好的考虑到安全性。以10周岁儿童为例，一般可取295-355毫米，对于有扶手的安全座椅来说，要考虑儿童手臂的扶靠应该以扶手的内宽来作为椅面宽度的尺寸。可以以自然垂臂的舒适姿态时的肩宽为标准增加适当的尺寸余量。

3.椅面深度

主要是指椅面的前端至后端的距离。椅面深度对儿童乘坐座椅是否舒适的影响非常大，其尺寸设定应该使臀部、腰部得到靠背的支撑，同时椅面前端与小腿之间保留有适当的空间来保证小腿可以自由活动。因此在安全座椅设计中，椅面深度的人机尺寸非常重要，椅面深度超过大腿部的长度，儿童背部将有很大的倾斜，腰部缺乏支撑而悬空，增加了腰部肌肉活动强度致使疲劳产生，在长时间的乘坐下还容易让儿童产生麻木难受的感觉。椅面深度的人机数据应取于儿童的坐高和坐深。以10周岁儿童为例，椅面深度取在225-325毫米为宜。

4.倾角

含座面倾角和靠背倾角两部分内容。座面倾角是指椅面与水平面的夹角。座椅面应稍向后倾斜，以防止在汽车行驶不稳时臀部向前向后滑动，而且这样设计背部在重力影响下自然向后倾靠，贴向靠背以寻找舒适的背部支撑。由于儿童安全座椅是安装在汽车座位上，这里同时还要考虑汽车座椅的倾角。整体倾角在14-24度为宜。而靠背倾角是指有靠背的座椅中靠背与椅面间的夹角。借以保持儿童脊柱正常自然形态，长时间乘坐更加舒适。从人机角度来讲最适宜的倾角为94-116度。

5.靠背的高和宽

靠背能够让乘坐更加舒适，同时也是座椅安全性的重要保障。靠背的高和宽与坐姿肩高和肩宽有关，对于安全座椅的靠背设计，一定要考虑到安全性原则，让儿童的头部很好的贴合头部靠枕，这样既安全又舒适。要使座椅更加人机，座椅应该考虑使靠背能够调节高度以适应儿童的坐姿。

6.扶手高度

作用在于支撑手臂重量，借以减轻肩部负担，减少手肘部的疲劳。在起身和入座时，因为儿童好动，手臂可以利用扶手支撑身体。在车辆行驶摇摆、颠簸状态下扶手可以帮助儿童保持身体平衡和稳定。不同年龄儿童身体尺寸不同，扶手上表面至座面的垂直距离应该尽量可调，同时扶手前端略为升高，随着座面倾角与靠背斜度而变化，扶手倾斜度一般为±11度，而扶手在水平方向的左右偏角在±11度，一般与座面的形状吻合。靠近手腕端呈平缓起伏的扶手设计不会让上臂的血管和主要肌肉发生扭曲，长时间保持这个姿势也不会发生疲劳，更加符合人机工程学的要求。

（二）安全性设计

安全性设计是儿童安全座椅最核心的设计。从儿童产品设计的形态、色彩、材料的角度来考虑，不给儿童造成任何身体上或心理上的伤害是安全性设计的基础。因为儿童天性好动，所以安全座椅应该保证即使在无意识中对座椅进行了错误的操作，也能将伤害降到最低限度，从而保证儿童的安全。因为儿童的生理、心理发育尚不成熟，对事物的认知也缺乏自我保护意识，他们在使用产品时，任何潜在的问题都可能造成严重的后果。如绷紧的安全带在发生事故时不能对儿童造成损伤，一些产品的零配件，要注意转角部分是否尖锐容易误伤儿童，在材料使用上，是否是绿色无毒无味的材料等。

1.安全带设计

对于儿童安全座椅的安全带来说，应该是可以以舒适妥帖的方式将儿童的胸腹和腿部束缚在座椅上，具有一定调节范围的紧固系统。在儿童安全座椅的安全带配制上各个国家都有自己的标准，以保证使用过程中的安全耐用。当碰撞事故发生时，安全带起主要的束缚作用，将儿