中车长春轨道客车股份有限公司 吉林省长春市 130000
摘要：近年来，我国的交通行业有了很大进展，轨道交通工程建设越来越多。在实际转化生产过程中，经常出现不适用或工艺过于复杂的情况。通过借鉴国内外理论方法与实践经验，结合现有技术水平，从工业设计与内装设计的特点入手，系统考虑工业设计与内装设计的内在关系，将工业设计的局限性与内装设计对工业设计的约束性作为研究的关键问题，最后提出相应建议。
关键词：城市轨道交通；车辆；工业设计；内装设计
引言
由于生活水平的提高,人们对乘坐舒适性和安全性的要求也随之提高,这就对地铁车辆内装设计的舒适性和安全性方面提出了更高的要求.鉴于此,借鉴国外内装设计经验,将人机工程学应用于我国地铁车辆内装设计,提高我国地铁车辆内装设计水平就成为亟需解决的问题。
1内装的组成
目前城市地铁车辆内装主要包括客室侧墙、顶部、端部、司机室4大模块，侧墙模块主要包括与侧墙直接接触的内装面如墙板、座椅、扶手等;顶部模块主要包括与车顶直接接触的内装面如中顶板、散流器、灯具、侧顶板等;端部模块主要包括客室两端与端墙直接接触的内装面如端部壳体、罩板等;司机室模块主要指司机室内部所有内装面。
2工业设计标准的内装
2.1人体尺寸百分位数
地铁车辆内装设计的依据是人体各部位的测量数据、各种心理学和生理学的一些规则和标准等.而人体测量数据又是内装部件设计的最主要的依据.人体测量的数据常以百分位数PK作为一种位置指标、一个界值.设计中最常用的是P5、P50和P95三种百分位数.第5百分位数代表“小”身材,表示有5%的人群身材小于此值,而有95%的人身材大于此尺寸;第50百分位数表示“中”身材,指大于和小于此人群身材的各占50%;第95百分位数代表“大”身材,是指有95%的人群身材尺寸小于此值,而有5%的人群身材尺寸大于此值.此外,对于涉及到人身安全的产品的设计,还经常采用第1百分位数和第99百分位数。
2.2车内噪声分析边界条件及场点布置
车内噪声分析旨在研究车体在模拟运行过程中结构壁板振动所激发的结构噪声，分析所用模型为上述建立的车内声学空腔有限元模型。由以上地铁A型车频率响应分析得到了真实模拟车辆在美国六级轨道谱上运行时的结构频率响应位移结果。将该车辆结构频率响应位移结果作为声学计算的外界激励加载到模型上计算车内噪声。此车内噪声计算不考虑轮轨噪声和气动噪声，车内空腔边界不做任何吸声处理。
2.3侧顶板的变化
由于车顶高度已经确定，侧顶板是最能改变车内空间感的部件，对整车车内设计风格有较大的影响。侧顶板可以采用铝板折弯配加强筋的结构，此方案强度相对较弱，造型相对简单，但成本最低、效率最高、无需模具；采用铝型材，强度和变形量都能得到较好的控制，造型变化相对较多，但需要投入1个拉伸模具。批量项目上，拉伸模具的投入能提高效率，减少次品出现，还能分摊模具的投入成本；使用三明治结构的复合材料，优点是可适应复杂的造型变化、重量轻、强度高、易整改和返修，但成本最高、工艺最为复杂、模具投入量大、生产周期长、效率低。
2.4建立组装过程故障模式分析库
根据设计组装要求、现场实际情况编制预装和内装组装过程故障模式分析库，以备工艺改进、现场处理或作为后续项目的经验。
2.5地铁车辆内装模型
以模块化设计为基础,通过适当的简化,在CATIA零件设计模块中建立地板模块、侧墙模块、扶手及其安装座模块、座椅模块(经过分析设计的座椅).然后在CATIA装配件设计模块当中,通过相合、同心、接触等约束进行组合,装配成地铁车辆内装模型。为了确定合理的座椅的安装高度,将地铁车辆一侧侧墙板上安装座椅,并把不同百分位的假人模型置入其中,确定座椅的合理高度。
2.6座椅和屏风的变化
座椅和屏风是乘客直接触及的部件，每个项目中均有不同，为重点设计部件。座椅和屏风设计时需整体考虑，对整车设计风格有较大影响，安装过程中需要相互配合，对安装强度和安装效果有较高要求。座椅通常采用不锈钢材料或者胶衣面的玻璃钢材料，设计时应考虑人机工程学，高度、大小均有严格要求。屏风通常为钢化玻璃材料，起到隔挡作用，设计时应注意与扶手的间隙，防止手握扶手时屏风对手的影响。屏风与座椅的间隙也需要严格控制，防止儿童手指进入间隙，从而造成安全隐患，同时防止积攒垃圾、灰尘。
2.7横、竖扶手相关尺寸设计
横幅手中心线距离地板面的最低高度,由男性各年龄段第99百分位人体身高的最大值决定;其最大高度值,由女性各年龄段第50百分位成年人体立姿垂直手握高度的最小值确定。不同年龄段第99百分位男子的身高最大值为1830mm,在设计扶手时,要使横扶手中心线距离地板面的高度高于此值,再加上适当的修正量,此次设计的扶手高度为1850mm.而对于女性来说,1850mm的高度值,处于女性各年龄段立姿垂直手握高度第50百分位附近,且1850mm的高度值,满足几乎男性所有年龄段的扶靠要求,这样,1850mm的扶手高度能满足大多数人在车辆运行过程中的扶靠要求.对于立姿垂直手握高度低于1850mm的女性情况,可以在扶手中央设置安装扶手套,以降低其扶靠高度,增加地铁运行过程当中安全性.对于扶手的断面直径,在设计时,设置其参考值在32～38mm之间.对于扶手安装座,在设计好以后,应该结合地铁车辆的在不同工况下的强度分析来共同确定其最终尺寸。
3内装设计对工业设计的约束
内装设计融合机械、材料、电气、车辆等相关专业，是列车提升品牌力、生产力、服务力的重要途径，也是提升列车可靠性、可用性、维修性、安全性的有效手段。内装系统涉及部件多、产品类别复杂，研发时需要合理的模块化设计，从而提高研发、制造效率，降低制造成本。合理化结构设计可达到安装方便、确保安全、适当应用新材料及新工艺的目的，还能提升产品性能、车辆舒适度与竞争优势。应秉持“以人为本”的设计理念，在设计过程中，充分考虑不同使用人群，针对需求的共性和个性，完善并优化列车的使用功能。内装设计师可能存在美学能力不足的情况。后期方案转化过程中，会因为诸多原因对造型方案进行调整，内装设计师在方案调整过程中，需要在满足已有工艺技术的前提下，考虑产品的美学属性。不能因为个别细节影响整个设计方案的效果，从而改变最初工业设计理念，弱化甚至改变产品风格，影响企业品牌力的塑造。众所周知，各大国际知名品牌的产品均有各自的设计风格和设计理念，如凯迪拉克汽车一直采用钻石切割的设计理念，这一理念不仅使车身造型富于视觉冲击力和力量感，同时有利于提升车身的质感。利用独特理念能够使产品具有较高的辨识度和继承性，最终形成谱系化、家族化的品牌。因此在内装设计时，也需要设计师充分了解品牌文化和设计理念，并使之能不断继承和发扬。
结语
综上所述，在项目设计、工艺均验证成熟后，建立组装过程故障模式分析库，将该项目出现的问题按照故障分析模式进行统计、分析、改进，以及改进前后的对比梳理成库，为后续新的项目在前期设计过程给予预警，同时也为后续项目处理类似问题给予借鉴。
参考文献
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