汽車座椅乘坐疲勞研究

來源：上海霖智自動化科技有限公司 2024年10月08日 16:16

摘要：當(dāng)前的汽車座椅設(shè)計，著重考慮初始舒適性，較少考慮長期舒適性。長期乘坐疲勞會影響汽車上駕乘人員的旅途體驗，因此，汽車座椅乘坐疲勞研究在當(dāng)下汽車出行日益頻繁的背景下顯得尤為重要。本文從座椅長期乘坐疲勞時間、疲勞緩解方法等角度對汽車座椅乘坐疲勞進(jìn)行綜述，為汽車座椅設(shè)計提供參考。

座椅的長期乘坐舒適性

人體若長時間保持靜坐狀態(tài)，局部肌肉長時間受到壓迫會導(dǎo)致血液循環(huán)功能衰退，血管中血流量降低，無法及時補(bǔ)充營養(yǎng)。隨著肌肉負(fù)荷的增加，疲勞感隨之而來。當(dāng)肌肉擠壓部位血液流通受阻，肌肉活動缺氧，代謝產(chǎn)生大量乳酸，且乳酸等代謝產(chǎn)物無法及時從體內(nèi)排出，長時間累積會造成肌肉酸痛。人體肌肉和骨骼的定期活動，可以延遲這種疲勞。因為活動會改變負(fù)荷受力位置，肌肉受力得到變換，在人體重新適應(yīng)新的重力狀況時，疲勞狀態(tài)的肌肉得到緩解。

久坐疲勞主要包括兩種，第一種是長時間保持某一姿態(tài)時的困倦感；第二種是肌肉酸痛導(dǎo)致的不適感。對于第一種情況，從駕駛角度，出于安全考慮，道路交通法規(guī)定：連續(xù)開車4h，最少休息20min。從乘坐者角度，久坐疲勞主要是肌肉酸痛，脊椎疼痛，且隨著乘坐時間增加，疲勞感也逐漸增加。

乘坐疲勞產(chǎn)生的時間

相對于站立而言，坐姿脊椎負(fù)荷更大，肌群活性相對較低，肌肉疲勞水平越高^[1]。肌肉疲勞可以采用肌電測試方法進(jìn)行量化測試。陳曉靜等通過肌電信號分析方法對草原路況下駕駛員的駕駛和乘坐疲勞狀況進(jìn)行測試發(fā)現(xiàn)，肩部肌肉疲勞程度高于腰部，頸部腰部肌肉可以通過扭動等動作緩解疲勞^[2]。測試數(shù)據(jù)表明，頸部肌肉(胸鎖乳突肌)在50min后出現(xiàn)深度疲勞，背部肌肉(斜方肌)在80min后達(dá)到不可恢復(fù)的疲勞，腰部肌肉(豎脊肌)在60～80min內(nèi)出現(xiàn)疲勞狀態(tài)，且女性腰部肌肉比男性更抗疲勞。趙永超等對拖拉機(jī)駕駛員肌肉疲勞狀況進(jìn)行測試發(fā)現(xiàn)，豎脊肌腰部肌肉在70～75min范圍達(dá)到疲勞狀態(tài)^[3]。趙曉華等結(jié)合心電信號和腦電信號分析發(fā)現(xiàn)，駕駛員在30min駕駛過程中達(dá)到疲勞狀態(tài)^[4]。

通過以上研究發(fā)現(xiàn)，肌肉疲勞狀態(tài)隨著人群、人的主觀及客觀狀態(tài)、路況、乘坐或駕駛姿態(tài)變化而變化較大。對于汽車座椅乘坐疲勞，我們主要關(guān)注的是頸部、肩部、腰部的肌肉疲勞。因此根據(jù)汽車座椅乘坐時間將肌肉疲勞狀態(tài)分為以下3個階段：階段一，少于40min，肌肉無疲勞感；階段二，40～80min，肌肉開始疲勞，只需稍作休息或調(diào)整姿態(tài)，疲勞即可緩解；階段三，超過80min，肌肉進(jìn)入深度疲勞狀態(tài)，需強(qiáng)制休息才能調(diào)整好狀態(tài)。

疲勞緩解方法

座椅設(shè)計優(yōu)化

良好的靜態(tài)舒適性、座椅靠背曲線符合人體脊椎生理曲線、座椅角度可調(diào)節(jié)為人體的舒適坐姿角度、座椅界面具備良好的體壓分布狀態(tài)，可以延遲疲勞的到來時間。

座椅的調(diào)節(jié)

座椅應(yīng)具備較好的動態(tài)調(diào)節(jié)空間，目前多數(shù)中g(shù)ao端車型配備的座椅多向調(diào)節(jié)功能(座椅前后調(diào)節(jié)、背靠角度、腰部支撐、腿托、按摩等)，可以動態(tài)調(diào)整身體的負(fù)荷承受位置，改善局部肌肉和脊椎的血液循環(huán)，緩解肌肉負(fù)荷狀態(tài)下的血流不暢，緩解疲勞。

外設(shè)拓展裝置

座椅設(shè)計應(yīng)預(yù)留外設(shè)裝置的空間，如物理支撐類的外置腰靠、枕墊、坐墊等，可以給脊椎、頸部、腰椎、臀部更加舒適地支撐。外置按摩類產(chǎn)品，通過施加外力來調(diào)整久坐姿勢下血液流通不暢導(dǎo)致的靜態(tài)疲勞^[4]。外置熱敷類產(chǎn)品，通過局部加溫促進(jìn)血液循環(huán)，緩解身體疲勞。

相關(guān)產(chǎn)品

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