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[摘 要]伴随着我国汽车工业的快速发展，汽车座椅的设计也备受人们的关注。疲劳驾驶是引发交通事故的重要原因。疲劳驾驶的出现，一方面是由于汽车驾驶员休息时间不足，另一方面是由于不合理的驾驶姿势导致疲劳加剧，最终引发危险事故。基于此，本文就汽车座椅抗疲劳及安全性的设计展开分析和探讨，并提出相应的思路和方法，以提高驾驶员的驾驶体验，保障交通安全。
[关键词]汽车座椅；抗疲劳；舒适；安全性
中图分类号：U463.836 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）17-0037-01
1 前言
汽车驾驶是一项考验脑力和体力的劳动。在汽车驾驶过程中，驾驶员不但需要大量的体力劳动来保持汽车的正常运转和行驶，同时还需要保持足够清醒的头脑和集中的注意力，以应对驾驶过程中可能会出现的各种情况。长时间处于这种状态下，神经系统高度紧张，身体姿势长期保持，驾驶员很容易产生一定的疲劳感，从而造成疲劳驾驶。在疲劳驾驶状态下，驾驶员的注意力容易被分散，意志也会被削弱，反应速度随之减慢，对外界信息的接收能力下降。这种情况下，驾驶员极易产生操作上的失误，导致交通事故的發生。
2 汽车座椅的人体工程学分析
2.1 人体坐姿生理特性
不理想的坐姿，会形成驾驶员不合理的脊柱形态，在这种状态下长期驾驶，容易造成腰椎负荷和肌肉负荷的加大，从而使驾驶员产生疲劳感。探索研究合适的座椅结构并进行尺寸设计，能使驾驶员保持合理的脊柱形态，有效缓解疲劳感。
驾驶员处于坐姿状态下，其身体重量所产生的压力由坐垫和靠背分担。如果体压分布不合理，集中对肩胛骨和腰椎部位施以压力，就会导致驾驶员背部不适，同样会产生较大的疲劳感。
2.2 环境分析
外界振动会对驾驶员产生较大影响。振动所造成的影响主要体现为局部的生物动力学反应、生理反应以及人体机能的减退等，这对于驾驶员而言是非常严重的。如果外界所产生的振动接近器官的共振频率，振幅就会迅速增大，此时驾驶员自身的器官生理反应将会达到最大，极易出现视觉作业效率下降和动作准确度下降等现象。
此外，温湿度也会对驾驶员疲劳感造成一定影响。人体处于高温、高湿环境中时，会感受到不适，具体表现为四肢乏力、精力不集中等。在驾驶过程中，如果座椅无法提供舒适的温度和湿度环境，那么人体同样会产生不适感，从而加剧疲劳。
3 汽车座椅抗疲劳及安全性设计的思路及方法
3.1 结构参数
汽车座椅的结构参数，需要从振动、坐姿、操作舒适度等几个方面分析：首先，汽车座椅尺寸，决定了驾驶员的坐姿和操作舒适度。汽车座椅的尺寸設计参数主要包括椅面高度、宽度、深度等。椅面的高度定义为椅面前缘到驾驶员踵点的垂直距离。从驾驶员的驾驶姿势来看，设计中必须要考虑座椅角度对腿部肌肉的影响。在座椅宽度方面，一般认为在车内空间允许的情况下，座椅应该越宽越好，这样更有利于驾驶员调整和变换姿势。椅面深度，是指椅面前缘到靠背前面的水平距离。座椅深度决定了人体腰部所受到的靠背支撑度，以及腿部的弯曲舒适度。靠背高度和宽度，与驾驶员的坐姿肩高和肩宽有关。在设计过程中，应该综合考虑驾驶员的个体差异，并尽量采取高靠背的设计。
3.2 座椅静态舒适性设计
座椅静态舒适性设计需要坚持以下几个原则：（1）座椅的结构和尺寸与其功用有关；（2）座椅的尺寸必须参照人体测量学数据；（3）座椅可适当调节，以满足驾驶坐姿的调整；（4）座椅所应用的材料应该满足人体舒适度需求；（5）座椅的位置在座椅要和周围环境匹配。在座椅的静态舒适性设计中，应进行生物坐姿力学分析，研究表明，坐姿时将臀部稍离靠背往前移，使上体向后微微倾斜是最为舒适的姿势。同时，躯体的大腿、小腿和脚掌也应保持一定的角度。与此同时，座椅的静态舒适性设计还应考虑驾驶者的心理空间感，一般来说，驾驶者希望有较大的空间感，狭窄的空间会使驾驶者产生回避反应，加快心理疲劳，故通常座椅空间要大于操作空间。最后，座椅的静态舒适性设计还要考虑温湿度、材质。例如使用透气性较好的材料，增强座椅透气性；使用主动通风式座椅，消除驾驶者产生的热量，减轻驾驶疲劳。
3.3 动态舒适性设计
在驾驶过程中，驾驶员主要受到横向、纵向及垂直方向的振动力，这些振动通过座椅传递给驾驶员，引起其全身性振动，因此，汽车座椅的动态舒适性设计必须减轻驾驶者受到的振动。在设计中，主要可以采取以下措施：（1）降低座椅共振频率，尤其是降低对人体影响最大的高频区；（2）降低共振的传递率，主要是弹簧以下的共振，以及来自靠背的振动；（3）将路面—轮胎、悬架、座椅—驾驶者看作一个整体力学系统，在协调各方的情况下使驾驶员不易感受到疲劳。最后，汽车座椅要与汽车其他减振系统相匹配，使驾驶员处于最合适的减振环境中，从而减少驾驶员的疲劳感。
3.4 安全性设计
汽车作为交通工具在行驶的过程中也具有一定的危险性，那么汽车座椅就是保障其安全的重要部分。那么在汽车座椅的安全性设计中就要参考以下原则，那么首先就要选择具有足够强度的骨架材料，这样在汽车发生车祸的过程中车上的乘客所受到的伤害就会降低到最小。另外车内分为前后两排座椅，在车祸产生的撞击中座椅可能会产生移位或者断裂变形等情况。这些情况的出现就会使得车上的人员受到较大的安全性危害。那么在汽车座椅安全性设计的过程中就要能够确保座椅的造型结构较难发生位移，并且座椅的使用寿命较长，不会在使用一段时间以后就产生结构上的变形以及材料上的损坏。
3.5 功能性以及人文性设计
虽然汽车座椅设计中舒适性和安全性是非常重要的，但是其功能性以及人文性也是非常关键的，良好的汽车座椅设计不仅能够保障舒适性以及安全性，而且还能够满足功能性以及人文性。汽车座椅功能性设计主要是随着科学技术水平的提高而提高的，汽车座椅功能性设计就是在座椅上添加其他功能，例如在座椅设计中增加坐垫加热装置，避免车上人员在冬季感觉到坐垫寒冷，或者增加座椅宽度的调节，或者是为特殊人群设计相应的座椅。使得其能够在乘坐中感觉到舒适。汽车座椅的人文性设计就是满足人们的精神需求，通常而言档次价格较高的汽车在座椅设计中其造型更加美观，这是对于高层次人员进行设计的，那么对于中低端客户也可以设计相应的造型来满足其需求。
4 结束语
汽车座椅的舒适性是关系到驾驶员驾驶体验的关键因素，也是汽车产品人体工程学设计的重要方面，在设计中，设计者要熟练应用人机工程学理论和生物力学理论，最大化地提高汽车座椅的舒适性与安全性，提高设计水平，创造出更适合人类使用的汽车，将座椅的人机效能发挥到最高水平。
参考文献
[1] 曹继忠.汽车座椅舒适性设计要求的探讨[J].黑龙江科技信息，2016（7）：59-59.
[2] 徐永秀，王学永.汽车座椅舒适性设计要求的探讨[J].城市建设理论研究：电子版，2016（15）.
[3] 赵吉强.汽车座椅人机工程的设计研究[J].大众汽车，2015（3）.
[4] 林敬亭.客车座椅造型快速设计研究[J].机械设计，2013，09：108-111.
[关键词]汽车座椅；抗疲劳；舒适；安全性
中图分类号：U463.836 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）17-0037-01
1 前言
汽车驾驶是一项考验脑力和体力的劳动。在汽车驾驶过程中，驾驶员不但需要大量的体力劳动来保持汽车的正常运转和行驶，同时还需要保持足够清醒的头脑和集中的注意力，以应对驾驶过程中可能会出现的各种情况。长时间处于这种状态下，神经系统高度紧张，身体姿势长期保持，驾驶员很容易产生一定的疲劳感，从而造成疲劳驾驶。在疲劳驾驶状态下，驾驶员的注意力容易被分散，意志也会被削弱，反应速度随之减慢，对外界信息的接收能力下降。这种情况下，驾驶员极易产生操作上的失误，导致交通事故的發生。
2 汽车座椅的人体工程学分析
2.1 人体坐姿生理特性
不理想的坐姿，会形成驾驶员不合理的脊柱形态，在这种状态下长期驾驶，容易造成腰椎负荷和肌肉负荷的加大，从而使驾驶员产生疲劳感。探索研究合适的座椅结构并进行尺寸设计，能使驾驶员保持合理的脊柱形态，有效缓解疲劳感。
驾驶员处于坐姿状态下，其身体重量所产生的压力由坐垫和靠背分担。如果体压分布不合理，集中对肩胛骨和腰椎部位施以压力，就会导致驾驶员背部不适，同样会产生较大的疲劳感。
2.2 环境分析
外界振动会对驾驶员产生较大影响。振动所造成的影响主要体现为局部的生物动力学反应、生理反应以及人体机能的减退等，这对于驾驶员而言是非常严重的。如果外界所产生的振动接近器官的共振频率，振幅就会迅速增大，此时驾驶员自身的器官生理反应将会达到最大，极易出现视觉作业效率下降和动作准确度下降等现象。
此外，温湿度也会对驾驶员疲劳感造成一定影响。人体处于高温、高湿环境中时，会感受到不适，具体表现为四肢乏力、精力不集中等。在驾驶过程中，如果座椅无法提供舒适的温度和湿度环境，那么人体同样会产生不适感，从而加剧疲劳。
3 汽车座椅抗疲劳及安全性设计的思路及方法
3.1 结构参数
汽车座椅的结构参数，需要从振动、坐姿、操作舒适度等几个方面分析：首先，汽车座椅尺寸，决定了驾驶员的坐姿和操作舒适度。汽车座椅的尺寸設计参数主要包括椅面高度、宽度、深度等。椅面的高度定义为椅面前缘到驾驶员踵点的垂直距离。从驾驶员的驾驶姿势来看，设计中必须要考虑座椅角度对腿部肌肉的影响。在座椅宽度方面，一般认为在车内空间允许的情况下，座椅应该越宽越好，这样更有利于驾驶员调整和变换姿势。椅面深度，是指椅面前缘到靠背前面的水平距离。座椅深度决定了人体腰部所受到的靠背支撑度，以及腿部的弯曲舒适度。靠背高度和宽度，与驾驶员的坐姿肩高和肩宽有关。在设计过程中，应该综合考虑驾驶员的个体差异，并尽量采取高靠背的设计。
3.2 座椅静态舒适性设计
座椅静态舒适性设计需要坚持以下几个原则：（1）座椅的结构和尺寸与其功用有关；（2）座椅的尺寸必须参照人体测量学数据；（3）座椅可适当调节，以满足驾驶坐姿的调整；（4）座椅所应用的材料应该满足人体舒适度需求；（5）座椅的位置在座椅要和周围环境匹配。在座椅的静态舒适性设计中，应进行生物坐姿力学分析，研究表明，坐姿时将臀部稍离靠背往前移，使上体向后微微倾斜是最为舒适的姿势。同时，躯体的大腿、小腿和脚掌也应保持一定的角度。与此同时，座椅的静态舒适性设计还应考虑驾驶者的心理空间感，一般来说，驾驶者希望有较大的空间感，狭窄的空间会使驾驶者产生回避反应，加快心理疲劳，故通常座椅空间要大于操作空间。最后，座椅的静态舒适性设计还要考虑温湿度、材质。例如使用透气性较好的材料，增强座椅透气性；使用主动通风式座椅，消除驾驶者产生的热量，减轻驾驶疲劳。
3.3 动态舒适性设计
在驾驶过程中，驾驶员主要受到横向、纵向及垂直方向的振动力，这些振动通过座椅传递给驾驶员，引起其全身性振动，因此，汽车座椅的动态舒适性设计必须减轻驾驶者受到的振动。在设计中，主要可以采取以下措施：（1）降低座椅共振频率，尤其是降低对人体影响最大的高频区；（2）降低共振的传递率，主要是弹簧以下的共振，以及来自靠背的振动；（3）将路面—轮胎、悬架、座椅—驾驶者看作一个整体力学系统，在协调各方的情况下使驾驶员不易感受到疲劳。最后，汽车座椅要与汽车其他减振系统相匹配，使驾驶员处于最合适的减振环境中，从而减少驾驶员的疲劳感。
3.4 安全性设计
汽车作为交通工具在行驶的过程中也具有一定的危险性，那么汽车座椅就是保障其安全的重要部分。那么在汽车座椅的安全性设计中就要参考以下原则，那么首先就要选择具有足够强度的骨架材料，这样在汽车发生车祸的过程中车上的乘客所受到的伤害就会降低到最小。另外车内分为前后两排座椅，在车祸产生的撞击中座椅可能会产生移位或者断裂变形等情况。这些情况的出现就会使得车上的人员受到较大的安全性危害。那么在汽车座椅安全性设计的过程中就要能够确保座椅的造型结构较难发生位移，并且座椅的使用寿命较长，不会在使用一段时间以后就产生结构上的变形以及材料上的损坏。
3.5 功能性以及人文性设计
虽然汽车座椅设计中舒适性和安全性是非常重要的，但是其功能性以及人文性也是非常关键的，良好的汽车座椅设计不仅能够保障舒适性以及安全性，而且还能够满足功能性以及人文性。汽车座椅功能性设计主要是随着科学技术水平的提高而提高的，汽车座椅功能性设计就是在座椅上添加其他功能，例如在座椅设计中增加坐垫加热装置，避免车上人员在冬季感觉到坐垫寒冷，或者增加座椅宽度的调节，或者是为特殊人群设计相应的座椅。使得其能够在乘坐中感觉到舒适。汽车座椅的人文性设计就是满足人们的精神需求，通常而言档次价格较高的汽车在座椅设计中其造型更加美观，这是对于高层次人员进行设计的，那么对于中低端客户也可以设计相应的造型来满足其需求。
4 结束语
汽车座椅的舒适性是关系到驾驶员驾驶体验的关键因素，也是汽车产品人体工程学设计的重要方面，在设计中，设计者要熟练应用人机工程学理论和生物力学理论，最大化地提高汽车座椅的舒适性与安全性，提高设计水平，创造出更适合人类使用的汽车，将座椅的人机效能发挥到最高水平。
参考文献
[1] 曹继忠.汽车座椅舒适性设计要求的探讨[J].黑龙江科技信息，2016（7）：59-59.
[2] 徐永秀，王学永.汽车座椅舒适性设计要求的探讨[J].城市建设理论研究：电子版，2016（15）.
[3] 赵吉强.汽车座椅人机工程的设计研究[J].大众汽车，2015（3）.
[4] 林敬亭.客车座椅造型快速设计研究[J].机械设计，2013，09：108-111.