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原文传递基于轮椅使用者乘车能力的高速列车旅客界面优化设计研究

论文题名：	基于轮椅使用者乘车能力的高速列车旅客界面优化设计研究
关键词：	高速列车;车厢无障碍区域;旅客界面;优化设计;轮椅使用者
摘要：	为各种行动不便的人群提供良好的无障碍环境是政府和社会的责任和义务，由于我国目前绝大多数城市还没有形成系统而方便的乘车环境，因此轮椅使用者搭乘高速列车出行的情况还比较少见，这严重制约了该群体正常出行和参与社会生活。为了改变这种现状，同时也为了统一和规范我国高速列车车厢无障碍区域旅客界面的设计，研究符合中国国情和中国人人体参数的高速列车无障碍设计理论及设计参考依据就显得尤为紧迫和重要。本文对高速列车车厢无障碍区域旅客界面设计所涉及的相关问题进行了深入的研究，主要包括轮椅使用者系统特性研究、轮椅使用者搭乘高速列车的行为及关键动素研究、高速列车车内无障碍区域布局设计、高速列车车内无障碍区域旅客界面设计方案的可视化人因综合仿真分析与优化设计。　　首先，从工业设计视角对轨道交通人因问题进行了研究，明确了“以用户为中心”的高速列车工业设计原则及设计研究内容;进而对高速列车工业设计重要组成内容之一的高速列车旅客界面无障碍设计的产生和发展历程、服务对象、研究的具体内容和基本原理进行了论述和归纳，提出高速列车旅客界面无障碍设计的研究内容既包括障碍者自身的问题，又包含了列车入口的可进出问题，以及障碍者与车内环境的匹配问题。对高速列车旅客界面无障碍设计所涉及的姿势理论进行了调查研究，提出将姿势理论应用于轮椅使用者搭乘高速列车的姿势研究;还对本文研究所涉及的行为观察、运动捕捉和肌电实验等技术和方法进行了综述，提出采用The Observer XT行为观察记录分析系统、光学式运动捕捉设备和MA300EMG system来进行相关实验研究。　　通过研究轮椅使用者、护理人员和轮椅三者关系，提出了“轮椅-使用者系统”，根据轮椅使用者自理能力的差异将其划分为“人WUs（轮椅使用者）-轮椅-人NSs（护理人员）”系统和“人WUs（轮椅使用者）-轮椅”系统;通过对该系统中各构成要素的特性进行研究，提出了“工具性辅助能力”和“服务性辅助能力”两个概念，并提出轮椅使用者的综合能力是其自身的基本能力与工具性辅助能力和服务性辅助能力的集合。　　其次，基于旅客能够顺利完成高速列车乘车任务必须满足旅客自身综合能力应不低于乘车所要求的基本能力，即旅客综合能力应与乘车要求的基本能力相匹配的原则，研究提出了障碍者搭乘高速列车涉及到的各能力间的数学匹配关系式，推导并得出障碍者不需要借助其他工具性或服务性辅助能力补偿就能够完成所有乘车任务是高速列车旅客界面无障碍设计的理论最高目标，也是最理想的旅客界面。　　为了明确轮椅使用者在搭乘高速列车时的行为、关键乘车动素及主要施力部位的生理负荷、对其他旅客乘车的影响，利用视频采录设备、Observer XT行为分析软件，设计并进行了轮椅使用者搭乘高速列车行为观察实验，分析并获得了轮椅使用者的乘车任务、行为及对其他旅客的干扰情况;基于时间序列，通过本文提出的任务-行为-动素分层分解模型，进一步获得了轮椅使用者搭乘高速列车的23项关键动素;利用Motion Analysis光学式运动捕捉系统及其配套的肌电采集设备进行运动捕捉和肌电测试实验，获得了与轮椅使用者系统乘车时密切相关的16项动素运动捕捉数据和9项动素肌电数据，为客观评估轮椅使用者的乘车典型动作和负荷提供了依据。　　再次，以中国人人体参数为依据，通过研究以中国人为主体的轮椅使用者搭乘高速列车的基本需求、乘车流线和乘车方便性等问题，提出了行动不便旅客搭乘高速列车的需求模型、高速列车车厢无障碍区域的无障碍流线模型和高速列车车厢的无障碍区域基本布局模型;基于无障碍流线上的关键动素分布情况，结合完成关键动素主要施力部位的生理负荷及实现的难易程度、对其他旅客的影响等因素，推导获得了高速列车车厢无障碍区域的理论最优布局方案。　　整合研究中涉及的相关设备和软件，构建了可视化人因综合仿真分析平台，给出了平台的详细配置方案。基于该平台，建立了符合中国人人体参数的虚拟轮椅使用者系统数字化模型以及关键动素模型库，生成了16项核心动素尺寸数据;以某高速列车车厢无障碍区域设计方案为例，按照本文提出的高速列车设计方案可视化分析与优化设计流程以及本文的研究发现，对其进行了可视化人因仿真分析和优化设计，验证了该平台的有效性和实用性。　　最后，基于全文的研究成果和相关文献，提出了我国高速列车车厢无障碍区域旅客界面设计的若干建议。
作者：	向泽锐
专业：	工业设计
导师：	徐伯初
授予学位：	博士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2016
正文语种：	中文