人因工程课程设计报告马新朋

1、人因工程课程设计报告安工大东校区公交站台 学院： 管理科学与工程学院 专业： 工业工程 班级： 工业工程133 指导教师： 刘林 姓名学号： 马新朋 139094122 日期： 2016.6.14 摘要 本文通过对安工大东校区公交站台的站台拥挤问题，站台灰尘问题以及站牌问题的改进.优化设计了公交站台的总体结构以及外形，使其更加适合人们的使用，增加了使用的美好体验.同时运用了本专业的各个学科知识，综合了许多知识，加入了许多计算，提高了其使用效果，使马鞍山的公交站台得到了更好的设计.关键词 站台拥挤，站牌，站台灰尘，分析计算与设计 目录前言.1内容简介 .1.1设计的意义. 1.2背景简介.2研究

2、的主要问题及分析.2.1站台乘客拥挤问题分析.2.2站台烟尘问题分析. 2.3站牌问题分析.3公交站台的人因工程设计.3.1对站台总体结构进行改进.3.2对站台乘客拥挤问题进行改进.3.3对站台烟尘问题进行改进.4 改进方案的评价. 4总结.参考文献.前言人因工程学又称工效学、人机工程学、人类工效学、人体工学、人因学等各种名称，是一门重要的工程技术学科.人因工程学是按照人的特性设计和改进人机环境系统的科学。人机环境系统是指由共处于同一时间和空间的人与其所操纵的机器以及他们所处的周围环境所构成的系统，也可以简称为人机系统。在上述系统中人是出于主体地位的决策者，也是操纵者或使用者；机是指人们所操纵

3、或使用的一切物的总称，它可以是机器，也可以是设施、工具或用具等；环境是人、机所处的物质和社会环境。人、机、环境在其构成的综合系统中，相互依存、相互制约和相互作用，完成特定的工作过程。为了实现人、机、环境之间的最佳匹配，人因工程学把人的工作优化问题作为追求的重要目标。其标志就是使处于不同条件下的人能高效、安全、健康、舒适地工作和生活。高效，就是在保证高质量的同时，具有较高的工作效率；安全，是指减少或消除差错和事故；健康，是指设计和创造有利于人体健康的环境因素；舒适，是指作业者对工作有满意感或舒适感，它也关系到工作效率和安全，是对工作优化的更高要求。1.1 设计的内容选题的目的及意义在大学期间也层

4、多次去过一线城市旅游，在见识过其他城市的公交站台以后，队本校周边的公交站台也有了一些改动的想法，尤其是在学习了人因工程学以后，有了一定的理论基础，通过队公交站台的改进，更加方便同学们的出行.1.2 背景简介公交车站台从深层面上说是展示城市形像的窗口和平台，公交站台在满足人们的功能需求的审美要求等设计要素的同时，也体现了城市文明进程。公交站台应该充分体现以人为本的设计理念。它的设计应该包含了乘客的候车平台、顶棚、站牌、区域地图、候车座位、照明系统以及站台前公交专用道路。乘客使用的是公交的整个系统，包含站台、标识、座椅、站牌、道路等。因此在设计公交车站台时，应该尽量考虑到多方面，满足更多人的需求。

5、二研究的主要问题及其分析本人对安工大东校区的公交站台进行了详细的观察，以正门门口的公交车站为对象，拍照取样和收集数据，并进行缝隙。下面是本人对现存问题的分析：现在安工大东校区公交站台存在的问题我们对安工大东校区公交站台进行分析研究，结合调查结果的分析，发现的缺点主要有：a) 站台乘客拥挤问题b) 站台烟尘问题c) 站牌问题问题分析 2.1.站台乘客拥挤问题分析 公交车对社会影响巨大可谓是巨大的，对城市发展起着最基本的推动作用。公交车给人们带来了极大方便，使得市民体验到彼此间前所未有的接近，它缩短城市和邻近村镇间的距离、往来频繁，更重要的是市民乘坐公交车的同时也是在为我们整个人类节能减排做一份小

6、小的贡献。然而有些公交站台的设计却不那么的合理。随着中国人口总量的增长，为追求更加美好的生活，越来越多的年轻人从农村转移到了城市中来生活。伴随着城市中人口的增加，越来越多的市民也选择了公交车为主要的出行工具。然而，公交站台乘客的拥挤却让人们对等待公交产生了厌烦。以下是以安工大东校区公交车站为例来说明：我是在晚上七点钟进行观察的.通过观察发现站台已经有了一定程度上的拥挤，有的学生都已经站到了站台的边沿上了。为了对其作出更好的改善方案，对现场站台进行了简单的估计计算，为便于理解，下面是站台的大概模型图.图 1 候车亭示意图结果如上图所示，整个公交车的站亭有2.60m宽，但是站台亭子前面可容人们站立

7、的宽度仅有1.30m。作为支撑作用的亭身立于正中央，亭子后半部分的130米宽的面域就成了空地，没有发挥到解决站台拥挤的作用上来。根据实地测量计算得出平均人流密度为：2.5人/平方米（本数据为网上查询，未必准确）。根据心理学的有关调查研究表明，通常把心理空间分为了四个范围，即紧身区（亲密距离）、近身区（个人距离）、社交区（社交距离）、公共区（公共距离）由于彼此之间的距离落到了<=450mm，属于亲密距离的范围，陌生人之间落到了这个区间易让人感到不适。因此我们有必要对其进行改善。 2.2站台烟尘问题分析 烟尘问题是一种普遍存在的现象，在全国各地不仅是公交车站，在任何一条马路上或多或少都会存在

8、，安工大在马鞍山是属于人流量相当大的地方，马路上车流量很大，烟尘问题的现象比较严重，因此需要改善。 2.3.站牌问题分析站牌主要存在三个方面的问题：站牌位置问题，夜晚昏暗问题，路线图区域高度问题。 对于站牌位置问题，站牌是位于候车亭的一侧，当乘客查询公交路线时，很容易挤在公交亭后的过道中，这就给乘客和过道中的摩托车造成不便和一定的安全隐患。对于夜晚昏暗问题，路灯距离站牌的位置很远，所以在夜晚的时候，公交站牌和候车亭都会有光线不足而造成昏暗的问题，会不方便乘客夜晚查询公交路线。另外，昏暗的环境还容易使人产生不安全感。对于路线图区域长宽比例不足，当乘客看最高的路线时需要尽力仰头，而看最低位置路线时

9、需要俯身或蹲下才能看清，这些会造成乘客的不舒适感，反应了视觉运动规律中眼睛沿垂直方向运动比沿水平方向运动更易疲劳。三改进方案（一）对站台总体结构改进1港湾式停靠站长度计算港湾式停靠站就是在道路车行道外侧，采取局部拓宽路面的公共交通停靠站，公交车辆停靠在港海内，而不占用行车道图2 公交站台总体尺寸图进出站过程分析公交车辆在站台的运行可分为进港湾和出港湾两个阶段。下面对这两个阶段中公交车辆的运行轨迹进行分析，并以此确定站台泊位乃至整个站台的长度。（1）、车辆进港湾阶段因公交车辆进港湾停靠必须经历变换车道和减速停靠两个过程，现对这两个过程分别予以描述。如图所示A.变换车道的过程。公交车辆在转换车道进

10、港湾的过程中需经历三个关键状态：即变换车道前的状态1、车辆反向转弯时的临界状态2和变换车道完毕的状态3。重要的是要确定车辆的运行轨迹只需对状态2的位置和状态3的纵向位置进行研究。实践证明，在公交车辆变换车道时，中间临界状态2的位置应刚好在状态1、3的中心对称处，即车头刚进入港湾而车尾即将进入港湾时的位置。同时，为避免与已进站停靠的公交车辆发生碰撞，公交车在转换车道的过程中，应能保证在其倾斜角度最大时车身内壁不对公交车1构成威胁，而当进站公交车运行到车尾与已停靠的公交车1的车头在同一横截面上时，则恰好满足这一要求，此时即为临界状态2的纵向位置。此时即为临界状态2的纵向位置。同理.由车辆前后轮运行

11、轨迹的互逆性可知:状态3时公交车车尾的纵向位置应是刚好与状态2时车辆的最前端在同一横截面上。通过以上分析，公交车辆在状态2和状态3时的具体位置便可确定.从而整个车辆转换车道的运行轨迹得以确定。由图2可知，公交车辆变换车道所需的空间长度应为公交车辆的对角线长和公交车长之和，共计算公式如下:为公交车辆长(m)，为公交车辆宽(一般取2.5m)B、减速过程公交车辆在车道变换后，需经过减速方能在站台停靠、其减速段的长度，可由下式计算：v为减速前的速度：a为减速度（一般取3.0 )。C、进站长度计算由以上分析知，港湾式停靠站进站所需的长度应为和之和，计算公式如下：（2）、车辆出港湾的过程 因公交车辆出港湾

12、时.，不受停靠车辆的影响，因此车辆可以转弯半径直接出站，车辆前悬运行轨迹见图1。由图所示的几何关系可知，车辆出港湾所需的长度的计算如下：R为车辆出站时前悬转弯半径(一般12 m长的公交车的转弯半径为13.9-15.5 m），在此取15m，车道宽d（一般取3.5m）。由图2可知，整个港湾式站台长度应包括n个公交进港湾所需的长度的总和，以及最后一个泊位的公交车辆出港湾的长度。计算公式如下:令v=4 ，以12m长的公交车为例，各不同泊位教的港湾式停靠站台长度计算见表1:表1我们设计的是泊位数1个，公交站长为36m，某个车站长度大约为33m，需要调整为36m。2.站台宽度确定 站台宽度基本由两部分组成

13、，即乘客候车区宽度b和站台两侧沿安全带宽（一般取0.4m）。由此可得侧式站台基本计算公式如下:站台的总宽度,计算公式: =b+2, 乘客候车区宽度影响因素分析 由以上站台宽度计算公式可知.站台宽度主要由候车区宽度决定。乘客候车区的宽度应根据车站候车人数站台人流分布特征以及各泊位停靠的线路数等因素来预侧。 a.车站候车人数。站台宽度设计的最基本要求就是满足候车乘客所需的空间要求。候车人数的多少将直接影响到候车区的宽度。我们选取高峰时段上车乘客数为基本研究参数。b.站台人流分布特征。有研究证明：当人流分布密度= 2.5时，在这种密度中的人群，可以读书看报，也可适当流动、有利于均匀分布。c.各泊位停

14、车线路数。因为在公交站台上，一般都是好几条线路的车辆使用同一个泊位，同一泊位通常会有好几趟公交车辆的乘客在等候。因此各泊位的停车线路数在很大程度上就影响了各泊位的乘客数以及对站台宽度的要求。基本参教设高峰时段一辆公交车的候车乘客所需的空间宽度，高峰时段每辆公交车的平均上车乘客量为(人/车)，乘客平均候车时间为T(min).高峰时段公交车辆的发车倾率为辆/min，同一泊位公交线路数为n，乘客平均候车时间内到达某一泊位的公交车辆数m，站台乘客分布密度为建议取2.5，公交车辆长度为L。候车区宽度计算计算的基本思路是，确过对高峰时段一辆公交车的候车乘客所需的空间宽度的研究，结合对乘客平均候车时间段内某

15、一泊位到达的公交车辆数的分析。得出该泊位的乘客候车区宽度，并以此作为公交站台候车区的宽度b。其计算模型如下: b=m 现分别对参数m和进行讨论:（1）高峰时段一辆公交车的候车乘客所需的空间宽度可以根据高峰时段该公交车辆的候车乘客(即上车乘客数Qo)所占的面积与乘客分布的区城长度一般取公交车辆长L)的比值得到。其计算公式如下: = （2）乘客平均候车时段内某一泊位到达的公交车辆数m乘客平均候车时间T由各线路车辆的发车频率决定，因发车频率决定了车辆到站间隔。而公交车辆i的乘客在站的平均候车时间即为发车间隔(1/）的一半，由此可得该泊位乘客的平均候车时间的计算公式:T= 乘客平均候车时间内到达的公交

16、车辆数，可有各停泊位停车线路数n和乘客平均候车时间T与该停泊位各线路公交车辆的平均到达时间间隔的比值推算出来，计算公式如下：m = = （3）站台候车区宽度结合以上分析，可得到站台候车区的宽度b的计算公式如下: b = 根据以上分析，站台总宽度计算公式如下：= 参数高峰时段的乘客候车宽度（m）平均候车时间内到达的公交数m站台候车区宽度b（m）站台总宽度（m）计算值推荐值数值0.6721.342.52.9 以上研究的站台宽度仅是对站台乘降区宽度的设计。而在实际应用中，站台宽度还需为站台设施的布置留有一定的空间。因此，在实际操作中.站台宽度应根据实际情况予以适当加宽，根据我们的实地测量从站台最外侧

17、到站台后面的人行道最内侧宽度为4.9m。因此我们设置安全区为0.4m，车站总宽为2.9m，车站后面的人行道宽度为2m。如图：图 3站台宽度示意图（附：以上公式来自公交停靠站站台尺寸的研究曾奕林 上海市市政工程研究院道路交通研究中心，上海200031)（二）对站台乘客拥挤问题改进为了解决站台乘客拥挤问题，我们提出了两点解决方案，以下是方案的具体内容：1） 拓宽站台有效容客量面积。 为了增大站台有效客容量面积，我们需要对站台的整体结构进行改进。以下是我们对其改变后的站台结构模型：图4 站台模型 由图上可看出，除了亭子中间的广告牌移除了外，椅子位置也由正中间移动到了站台的后边沿处，由此站台就变得宽敞

18、了许多。2） 安装公交车到站预报系统。 此预报系统的外部设备是由LED显示屏和扬声器组成，其应用原理跟手机APP“掌上公交”类似。其外部摆放位置如下图所示：图5 LED显示屏显示的是预测各路公交车到达本站台的时间，扬声器主要是提醒乘客对即将到站的公交车做好上车准备。比如：当123公交车行驶到距离站台100米处，扬声器立即播报“123路公交车即将到达本站，请需要的乘客做好上车准备”。安装此系统对站台的拥挤可以起到一定的缓冲作用。例如：有一批乘客要搭坐的公交是123路，当LED屏上预报的公交到站时间是30分钟时，那么乘客们就可以坐到椅子上耐心等候，而不是着急地拥堵在站台前面。而搭坐其他路公交的乘客

19、们就可以走到站台前面等候即将到站的公交。当123路公交即将到站时，扬声器就开始启动播报，提醒人们做好准备。此系统将站台的人员适当的分批疏散，由此对站台乘客拥挤起到一定的缓冲作用。其效果图如下： 图6 LED灯效果图（三）对站台烟尘问题改进我们小组经过调查，发现国内现有的公交车站大部分前方都是开放式的，没有任何防护栏，在人流量很大时，车到站时产生的尾气喷发出来，混合着地面的尘土在空气中飞扬扩散，造成人们呼吸不畅，而汽车尾气含有大量有毒气体，其对健康的危害主要表现为刺激眼睛，引起红眼病；刺激鼻、咽喉、气管和肺部，引起慢性呼吸系统疾病。对于经常乘坐公交车的人们来说，长时间处于这种空气污浊的环境中，有

20、可能引发呼吸道疾病，严重时将会有生命危险，为了减缓烟尘在人群中的扩散，降低疾病的产生，我们小组希望改善现有的公交站设施，对此进行重新布置。我们选择了一个具有代表性的公交车站进行实地测量，得到它占地面积的基本尺寸：长：3600cm、宽：490cm。遮阳亭子，高：258cm、长：394cm、顶棚宽：145cm。座椅，长：110cm、宽（深度）30cm、高44cm、厚度：5cm。大部分公交车尾气管道离地高度在70115cm左右,一个170cm高的人坐在椅子上等车的坐高为134cm，眼高为124cm，鼻孔离地高度约为118120cm，尾气扩散时差不多与人的鼻子高度持平，人就会吸入大部分的烟尘，从而引发

21、咳嗽甚至呼吸道疾病，因此，我们小组通过分析，决定在车站前方设置挡风墙，首先将3600cm的车站分割为两个部分，设置两个候车亭，考虑亭子高度不能超过电缆的安全距离，一般城区电线杆高度为500900cm，取最小值，220V380V的电线与建筑物安全距离为200cm，因此我们设置候车亭高度为300cm；考虑候车亭后方电动车等小型机车的安全通过，要留出一定的过道，测量的小型三轮宽度为115cm，电动车宽度为35cm，给出当两辆车相遇还能通过的宽度应该为115+35+50=200cm（其中50为人体最大肩宽48.7cm+1.3cm修正量），那么候车亭的宽度为49020040=250cm（其中40为安全线

22、宽度），在椅子后方依然设置一条安全线，宽度为40cm,但是这条线的位置在亭子内部。根据上述数据，我们的挡风墙的高度为300cm、直线长度为1500cm,边上两个半圆面积之和471cm2(半圆半径取150cm), 在中间位置设置出入通道，根据公交车站的人流量，通道宽度设置为3×50=150cm，高度按门的高度标准设置取200cm，这样就构成了一个半封闭的挡风墙。现有座椅设计没有靠背，当需要长时间等车时，坐久了会腰椎和颈部酸痛，不符合人因设计，因此我们对座椅也重新进行了设计，1 椅面高度取小腿加足高略低，查表可知1860岁男性小腿加足高为44.8cm<=95%,故取椅面高为44cm

23、,椅面边缘低于椅面5cm适宜，取39cm；2 深度取“臀膝距”第5百分位的3/4，按照我国人体尺寸测量数据，深度取3540cm为宜，故取38cm；3宽度根据候车亭的长度，设置为300cm；4座椅面倾角取值为20度；5靠背，休息椅子采用高靠背取靠背高度为坐姿肩高64.1cm（95%的值），查表得靠背角为115度。根据上述数据得到如下的座椅。现有椅子是安放在亭子外边，现在我们将它移到亭子内部，这样下雨天也能坐着。每个亭子预计安放三个椅子，间隔为150cm，这样就构成了一个新的公交车候车亭。具体效果图如下： 图7防尘玻璃效果图（四）对站牌问题改进 针对以上公交站牌的三个问题，我们采取了对站牌的重新设

24、计。由于我们的设计的是两个候车亭，我们决定在两个候车亭之间设置两个站牌，在站牌中间设置一个路灯（具体看效果图），便于夜晚对站牌的照明。除此之外，为了优化解决夜晚昏暗问题，可以在公交站台候车亭内部设置灯具增强亮度。 另外对第个问题，则要对站牌的各项尺寸根据人体尺寸测量数据进行重新设计，设计过程如下： 站牌的设计主要考虑人体视野及所及范围。我们的设计遵循以下原则： (1)确定对于设计至为重要的人体尺度 (2)确定设计对象的使用者群体，以决定必须考虑的尺度范围 (3)确定数据运用原则(人体设计原则、可调设计准则、平均设计原则 (4)如有必要，还应选择合适的数据定位群体的百分位 (5)查找与定位群体特

25、征相符合的人体测量数据表，选择有关数据 (6)如有必要，对数据作是应当的修正 (7)考虑人体测量学数据的静态和动态性质首先是立姿眼高，立姿眼高是从地面至眼睛的距离，在一般人口中，眼高的范围约为(1470-1750) mm，根据平均设计原则取眼高为1613mm。其次，确定主要视力范围。视力范围与被观察的目标距离有关。目标在560mm处最为适宜，低于380mm时会发生目眩，超过760mm时，细节看不清楚。因此，视线距离取为560mm。最后，根据视野角度确定站牌的长宽。观察者在观察目标需要转动头部时，左右均不宜超过45度，上下也均不宜超过30度。根据最大最小原则，头部左右转动取最大值45度和上下转动

26、取30度。再根据视野距离和三角函数关系，算出站牌长为2*560tan45=1120mm，宽为2*560*tan30=646mm。即站牌路线图区域最高为1613+323=1936mm，最低为1290mm。其正面效果图如下：图8 站牌效果图四改善方案的评价对新型公交站台的改善结果进行评价分析，主要如下所示：表1 改进前后效果对比分析项目改进前改进后效果站台乘客拥挤问题存在拥挤、无序等问题，人与人之间的距离较小，对即将到来的公交车线路感到茫然。通过对站台的结构进行改善后，比起原来的站台，改善后的站台上可容的有效面积增加了，同时在新站台使用公交预报系统，使得乘客们在等候上车的过程中相对有序，在一定程度

27、上缓解了站台拥挤的问题。有效地增加了候车亭的个人空间，减少了等待者的焦躁感。站台烟尘问题尾气现象普遍存在，影响带车乘客的呼吸。与原有站台相比，我们在站台前方设置了挡风墙，能减少烟尘扩散到人群中，在公交车到站时，产生的尾气大部分都会被挡风墙给挡住，只有少量会飞扬到等车人群中。座椅改善后，等车人群能舒适的坐在亭子内部等车，不受外部烟尘的影响。有效的减轻了候车乘客的呼吸不舒适感，能预防呼吸道类以及皮肤类疾病的发生。站牌问题 站牌主要存在三个方面的问题：站牌位置问题，可能导致安全和拥挤问题；夜晚昏暗问题和路线图区域高度问题改进后的站牌与改进前的站牌对比，首先站牌的高度与原先相比降低了，乘客可以以正常的眼高查询路线图，符合视觉运动规律即视线的变化习惯于从左到右。其次，站牌的前面区域较大，可以容纳较多的乘客查询路线，这样就不会有乘客挤到候车亭后的过道的安全问题。最后，路灯及候车亭内部的灯光设置解决了夜晚昏暗的问题，保证了视觉和心理的舒适感。乘客查询路线时更方便、不拥挤，减少了抬头和俯身的不舒适度。增加夜晚照明提高了待车乘客的眼睛舒适度和安全感。五课程设计总结 通过这次课程设计，巩固了工业工程各个学科知识的系统运用以及学会了许多制图软件的使用，使我