基于高速动车组的座椅研究

赵雷

摘要：随着国内高速铁路蓬勃发展，动车组基于原始车型也开发出了越来越多新型号，我们在品种众多动车组上乘坐高舒适性的座椅时，是否考虑过高速动车组座椅的背后有哪些学问，本文以和谐号动车组为代表，对动车组座椅的安装方式、防火性能、座椅舒适度等方面进行深入的探讨。

关键词：动车组；座椅；安装；材料性能；舒适度

1动车组座椅结构与安装方式

国内动车组目前均采用的是防止高速逆向眩晕的旋转座椅，旋转座椅之所以能够旋转，主要在于其旋转的结构。座椅旋转功能，主要由固定的底架与上部可转动转架组成，转架与底架之间通过转轴旋转，四周通过摩擦条稳定支撑。座椅底架与转架，如图1所示。

图1座椅底架与转架

座椅旋转轴部位使用可调心的调心轴承，由于“调心轴承”的调心作用，不垂直的转轴会得到补偿，当转架旋转时，转架与底架就会永远保持平行，调心轴承需要配合球面垫副使用，球面垫副的回转中心与调心轴承重合，转轴旋转时，球面垫副的凹面在凸面上滑行，这样就对座椅底架与转架之间的平面度要求不高，可以降低成本。

大部分动车座椅安装方式选择采用地板固定式安装方式，是将座椅安装固定在地板上。其安装简单，需要注意的是，座椅下部的地板预埋安装用衬套，而且1个座椅需要安装在一块地板上，不能跨两块或者更多块，这样能保证座椅安装时座椅安装孔能与地板衬套精准对位，但是即使这样，座椅地脚安装板上的通过孔也稍大些，但是座椅上较大的通过孔会造成座间距误差、座椅整体的绕垂直轴旋转等问题。衬套能够承受的力矩稍小，不能满足螺栓的力矩要求。座椅安装过程中，无需工作设备，安装快捷，此种安装方式主要安装点有4处，座椅旋转过程中的平稳性，主要取决于座椅本身特性，不受其他因素影响。

2座椅防火性能

一般来说，高速动车组寿命要求30年，在整个寿命周期内，乘客座椅，由于受到长期的环境温度、湿度、机械作用、光照等交变重叠条件作用，非金属材料会出现分解，阻燃剂会发生迁移，弹性材料的结构可能会发生变化等，都可能导致整体座椅的阻燃性能随着时间逐渐降低，有必要确认在经过一定周期的使用后，整体座椅阻燃性能是否还能满足设计要求。选择典型的高速动车组用一等座椅，通过对原始状态，座椅面料经水浸泡后、座椅坐垫和靠垫经高温湿处理后和座椅座位和靠背经疲劳冲击后按照EN45545-2和DIN5510-2的方法，测定整椅阻燃性能，确定其阻燃性能的符合性。

2.1座椅面料水浸泡

参考EN1021-1水浸泡程序，采用硬度为8～10dH水，水温控制在（40±1）℃，试样与水质量比为1∶20，对典型动车组一等座椅面料浸泡30min，取出试样。用试样与水质量比为1∶20的水漂洗2min，然后取出面料垂直悬挂晾干。按照要求装配于座椅上，置于23±2℃和相对湿度为50±5%的环境中调节至质量平衡，按照DIN5510-进行座椅燃烧测试（仅不切开模式）。坐垫和靠垫的面料经过水浸泡后，为了充分地评估面料的阻燃耐久性，采取DIN5510-2整椅测试中不切割的模式，执行整椅燃烧测试，测试结果见表1。

表1座椅面料水浸泡后DIN5510-2座椅燃烧测试结果

从测试结果看，座椅由于受100g纸垫火源作用发生引燃，火源消耗完毕后，座椅燃烧逐渐熄灭，面料未出现进一步燃烧或者蔓延，说明水浸泡后的座椅面料仍然保持良好的阻燃性能，水浸泡对座椅面料阻燃性能无本质影响。

2.2座椅坐垫和靠垫的高温湿处理

一般来说，乘客车厢最高温度不超过40℃，最大环境相对湿度不大于95％。温度越高，湿度越大越容易导致阻燃剂的迁移，因而选择最不利的条件进行耐环境高温湿试验。动车组座椅的靠垫和坐垫放置在温度40±2℃和相对湿度为（95±3）%的环境温湿度箱，并保持1000h；高温湿处理结束后，将样品在（23±2）℃和相对湿度为（50±5）%的环境调节至质量平衡，直到按照EN45545-2进行整椅燃烧测试。座椅坐垫和靠垫经1000h的高温湿处理后，采取EN45545-2对整体座椅进行燃烧测试，测试结果见表2。

表2高温湿处理后座椅EN45545-2座椅燃烧测试结果

从测试结果看，高温湿处理后座椅EN45545-2整椅燃烧与初始的座椅类似，在测试过程中，随着火源的作用，座椅被点燃，在180s火源作用完毕后，座椅热释放快速下降，在30s内接近0，说明燃烧基本全部熄灭。整体座椅防火设计满足EN45545-2整椅阻燃要求，防火毡对坐垫和靠垫海绵起到有效的保护作用，说明高温湿处理对于座椅的整体防火和挡火层无明显影响，座椅具备高温湿阻燃耐久性。

3座椅舒适度评价

乘客对轨道交通工具车内座椅装备的舒适性要求越来越高，特别是长途旅行时不良的座椅设计可能对其身体造成不同程度的损伤。据统计，长期乘坐情况下，由于坐姿或坐具设计不当造成腰椎、颈椎、脊椎等一系列劳损疼痛的比例高达75%。目前，舒适性设计已成为提升坐具产品价值及市场竞争力的主要因素之一。为增强市场竞争力，舒适度的研究将是轨道交通工具装备研发的重要课题。然而“如何为人服务”、“体现舒适性”是学者或设计师真正需要考虑的问题。评价一个座椅是否舒适、恰当，取决于特定族群的价值取向与生活方式的需求。舒适度源自主观体验，具有样本差异大、影响因素复杂等问题，对舒适度的界限或阈值的确定具有难度。本文针对如何开展座椅舒适度评价这个问题展开了相关分析。

1）形成系统全面的评价体系。分别从乘客的生理和心理两个方面，分析轨道交通工具座椅舒适度错综复杂的影响因素。如乘客的审美体验、爱好倾向影响座椅的色彩风格；乘客的形体特征和行为影响座椅尺寸、布局特征等。因此，从乘客的生理和心理两个方面出发，形成全面的评价体系，对座椅设计与研究具有重要的价值。

2）应用主观和客观综合评价的研究方法。轨道交通工具中座椅舒适度评价的研究结合体压分布、表面肌电等客观参数的评价，探讨主、客观指标间的关系，其研究结论更可靠、全面。

3）统一座椅尺寸参数定义，更新标准数据。针对国内研究文献及规范中对座椅尺寸术语的定义和参数推荐值参差不齐的问题，应分类（如不同车辆类型、不同类型的座椅等）进行统一规范。

4结束语

本文首先介绍了动车组的座椅一般结构与安装方式，接着依次对座椅的防火阻燃性能与舒适度展开了研究分析，对动车组座椅的性能评价做出了一点薄弱的贡献。

5参考文献

[1]付姝珺.基于舒适性的高速列车三人座椅设计开发[D].西南交通大学，2018.

[2]孙勇，夏春晶，乔新瑞.基于欧盟轨道车辆防火标准的高速动车组乘客座椅防火性能研究[J].科技创新导报，2017，14（10）：80-82.

[3]查宏民，郭辉，吕晓洲，白如玉.动车组座椅柔性组态试验台的研究[J].铁道机车与动车，2017（02）：1-5+22.