黃建湘，蔣慶來

人性化兒童安全座椅改良途徑研究*

黃建湘，蔣慶來

（長沙職業(yè)技術(shù)學(xué)院 汽車工程學(xué)院，湖南 長沙 410111）

在許多交通事故中，如果有安全座椅的保護(hù)，兒童可以避免死亡或受傷。家長們現(xiàn)在也意識到了安全座椅的重要性，但目前兒童安全座椅實(shí)際使用率卻很低，這與兒童座椅本身的人性化設(shè)計有關(guān)。為了提高兒童安全座椅的舒適性和趣味性，文章從兒童身心特點(diǎn)出發(fā)，對兒童座椅造型、材料、功能方面的改良途徑進(jìn)行了探討，提出了通過造型與材料的完美結(jié)合來實(shí)現(xiàn)座椅懷抱式感覺，增加趣味組件實(shí)現(xiàn)座椅趣味化，使用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)+智慧硬件實(shí)現(xiàn)座椅感知功能、交互功能等人性化改良途徑。

人性化設(shè)計；兒童安全座椅；趣味座椅；智能座椅

引言

車輛兒童安全座椅是一種針對兒童人群設(shè)計的安全約束裝置，普及其使用能大幅降低交通事故中兒童的傷亡率。影響兒童座椅人性化的因素有哪些，進(jìn)行人性化改良有何途徑，研究這些問題對于解決由于兒童座椅設(shè)計不夠人性化導(dǎo)致的座椅使用不方便，乘坐不舒適等問題，提高兒童座椅使用率，保障兒童乘車安全具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。

1 兒童座椅使用現(xiàn)狀分析

據(jù)源自中國清華大學(xué)汽車碰撞實(shí)驗數(shù)據(jù)報告，在車輛發(fā)生交通事故時使用了兒童安全座椅的，3-6歲幼兒的死亡率降低54%，0-3歲嬰兒的死亡率能降低71%。另外，另據(jù)中國汽車研究中心報告的統(tǒng)計，我國每年14歲以下兒童死于交通安全事故的超過1.8萬名，死亡率為美國的2.6倍，歐洲的2.5倍。國內(nèi)大多數(shù)車主對此也是有所認(rèn)知的，但沒有將此轉(zhuǎn)化為行動，據(jù)2016年度《中國兒童道路交通安全藍(lán)皮書》調(diào)研數(shù)據(jù)，北京、南京、長沙、廈門、青島、大連、哈爾濱、等8個城市的兒童安全座椅平均擁有率為41.1%，使用率為33.2%，從全國范圍來算，目前兒童安全座椅的平均使用率國內(nèi)約5%，遠(yuǎn)低于歐洲國家超90%的兒童安全座椅平均使用率。

據(jù)2018年上海某社區(qū)部分3-6歲兒童座椅使用情況調(diào)查數(shù)據(jù)， 66. 9%的家庭購置了兒童安全座椅，其中出行時堅持使用兒童安全座椅的有27.8%，使用較多的有8.8%，使用較少的有7.9%，偶爾使用的有11.3%，從不使用兒童安全座椅的有10.8%，兒童抗拒使用的有22.2%。有車家庭未購置兒童安全座椅原因，孩子坐著不舒適原因占9.9%。有車家庭不常使用兒童安全座椅原因, 安裝使用不方便占5.6%，孩子哭鬧占8.8%[1]，另外獨(dú)自帶兒童出行時，不能很好察看兒童在后座的狀態(tài)，導(dǎo)致行車時注意力不集中也是一個不容忽視的原因。

2 兒童座椅人性化影響因素

2.1 座椅尺寸

兒童安全座椅尺寸應(yīng)隨兒童年齡不同而使用不同年齡段的兒童體重與身體尺寸作為參考數(shù)據(jù)，以適應(yīng)不同年齡的兒童身體發(fā)育情況，表1各年齡組假人各部分質(zhì)量、表2假人各年齡組坐姿尺寸。如3歲幼兒體重約為15.0Kg，頭寬約137，肩部寬度約249，臀部寬度約206，坐高約為560mm。[2]

表1 各年齡組假人各部分質(zhì)量

2.2 座椅材料

兒童安全座椅的材料主要有骨架材料、填充材料和表層面料。部位不同對材料要求隨之不同，骨架材料要求強(qiáng)度較高，目前主要有鋼結(jié)構(gòu)材料、注塑材料和吹塑材料，其中安全性最高的，是鋼結(jié)構(gòu)，其優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度高、抗壓性強(qiáng)，缺點(diǎn)是重量最大。其次是注塑材料，由于注塑是用壓力將熔融的塑料，注入模具形腔而固化成型，故其具有高強(qiáng)度、高密度、強(qiáng)韌性等特點(diǎn)，且重量輕于鋼結(jié)構(gòu)座椅。吹塑材料，由于是將擠出的熔融塑料毛坯，置于模具內(nèi)，借助壓縮空氣吹脹而貼于型腔壁上，經(jīng)冷卻硬化成型，由于其內(nèi)部是空心，故強(qiáng)度與韌性不如注塑，但其成本較低。

表2 假人各年齡組坐姿尺寸（mm）

填充材料要求舒適、透氣、環(huán)保、緩沖性能要好，目前使用的主要是EPE、EPS和EPP三種。EPE材料（發(fā)泡聚乙烯），俗稱珍珠棉，是一種安全環(huán)保的材料，減震性能比較好，這種材料在中低端國產(chǎn)座椅中應(yīng)用較多。EPS（聚苯乙烯），是一種輕型高分子聚合物，其緩沖和吸震性能好，且重量較輕，成本適中，但環(huán)保性能不佳，這種材料在國產(chǎn)座椅和部分國際品牌中應(yīng)用較多。EPP（發(fā)泡聚丙烯），是一種新型環(huán)保泡沫塑料。其強(qiáng)度、耐溫性能、和環(huán)保性能都好于EPE、EPS，但成本較高，常應(yīng)用在一些國際高端品牌和少數(shù)優(yōu)秀的國產(chǎn)品牌座椅。

2.3 座椅造型

良好的座椅造型能提升座椅舒適性，減少兒童對安全座椅的抵觸心理。而良好的座椅造型關(guān)鍵是采用人體工程學(xué)設(shè)計，讓座椅貼合兒童臀部等部位，有效固定坐姿，使其久坐也不易產(chǎn)生身體疲勞問題，更不會影響兒童成長發(fā)育。

2.4 座椅色彩

色彩對兒童情緒有較大影響，受兒童喜歡的座椅色彩不易導(dǎo)致兒童抵制兒童座椅的使用，而兒童年齡段不同對于色彩的喜好也不一樣，嬰兒通常喜歡黃色、白色、桃紅色，不喜歡綠色、藍(lán)色和紫色，5-8歲通常喜歡紅色、紫紅色、粉紅色，不喜歡黑色、棕色、白色。[3]另外兒童與成人明顯不同的是對色彩的認(rèn)知較簡單明快，不會對顏色做細(xì)致的區(qū)分，通常明亮鮮艷的顏色能受到大多兒童喜歡。

2.5 兒童特征

認(rèn)知方面，1-4歲兒童的認(rèn)知處于具象階段，對身邊新鮮事物充滿好奇心，表現(xiàn)出較強(qiáng)的創(chuàng)造力和想象力。

行為方面，1-4歲兒童天生好動，對所接觸的新事物易形成深刻印象，有模仿他人的行為傾向。例如卡口鎖死裝置設(shè)計時就要考慮安全可靠，防止此階段兒童乘坐時模仿家長自行打開卡口帶來安全事故隱患。[4]

基于以上分析要實(shí)現(xiàn)對兒童座椅人性化改良，應(yīng)首先定位明確，使座椅的各項設(shè)計要素與符合不同年齡段的兒童身體發(fā)育特征、認(rèn)知特征、行為特征。讓人性化設(shè)計使兒童座椅讓兒童坐得安全、舒適、愉快，讓家長使用更便捷、安心，進(jìn)而提高兒童座椅使用率，保障兒童出行安全，也進(jìn)而實(shí)現(xiàn)駕駛員專心駕駛，不會因兒童在座椅中的各種問題受到干擾而影響安全駕駛。

3 人性化兒童座椅改良途徑

3.1 造型與材料的完美結(jié)合來實(shí)現(xiàn)懷抱式感覺

為實(shí)現(xiàn)母親懷抱式感覺，需從座椅造型、座椅材料兩方面實(shí)現(xiàn)。座椅造型采用符合人機(jī)工程學(xué)原理的“包裹式”、“蛋式”設(shè)計，結(jié)合吸能透氣的填充材料，柔軟、透氣的棉或亞麻面料。既能在車輛發(fā)生碰撞事故時約束兒童身體吸收沖擊能量，避免身體尤其是頭部與車體發(fā)生直接碰撞，也能讓兒童產(chǎn)生被母親懷抱的感覺，從心理上獲得安全感。

3.2 豐富的調(diào)節(jié)功能來實(shí)現(xiàn)座椅尺寸與不斷成長的兒童的身體變化相匹配

兒童生成發(fā)育很快，如兒童座椅沒有豐富的調(diào)節(jié)功能則很難使座椅尺寸適應(yīng)不斷生長發(fā)育的兒童。通過調(diào)節(jié)裝置設(shè)計，能根據(jù)兒童休息的習(xí)慣，通過簡便的調(diào)節(jié)操作，使座椅倚靠角度能靈活調(diào)節(jié)，有利于為兒童休息提供舒適的環(huán)境，有效防止椅靠坡度不適導(dǎo)致兒童情緒化，干擾駕駛員安全行車，和由此帶來的家長閑置兒童座椅而懷抱兒童乘車這樣的危險情況。為此，一是通過頭枕高度無級調(diào)節(jié)，二是通過肩寬無級調(diào)節(jié)，三是通過椅背傾斜角度無級調(diào)節(jié)，四是座椅可進(jìn)行高度無級調(diào)節(jié)，使每個年齡階段的兒童都能找到適合自己的檔位，且更好的保護(hù)兒童頭部等身體部分。

3.3 旋轉(zhuǎn)式座椅實(shí)現(xiàn)座椅的便捷使用

獨(dú)自一人帶著寶寶駕車出行時，大多會覺得座椅安裝是一件比較麻煩的事情，因為要一手抱著寶寶，一手安裝座椅，對女士而言更是一項高難度任務(wù)。如將座椅設(shè)計成旋轉(zhuǎn)式，那么座椅的安裝問題就非常方便了，使用時車門一打開，就能把孩子放進(jìn)去，系上五點(diǎn)式安全帶，再將座椅轉(zhuǎn)回正常行駛時方向，正向或者反向。同樣，下車時先將座椅旋轉(zhuǎn)90度，就能很方便地解開安全帶，抱下孩子。

3.4 增加趣味組件實(shí)現(xiàn)座椅趣味化

兒童生性具有較強(qiáng)的好奇心，如能在小孩手可夠著的部位如座椅底座上方，用安全材料增設(shè)趣味組件，通過色彩和結(jié)構(gòu)設(shè)計，來形成奇異的圖案，有效吸引兒童的注意力，并通過可活動的組件，增添趣味性，有效避免兒童在久坐時煩躁吵鬧，影響車輛駕駛員專心駕車。

3.5 使用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)+智慧硬件實(shí)現(xiàn)感知功能、交互功能

當(dāng)前人工智能、5G網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)發(fā)展日新月異，為兒童座椅實(shí)現(xiàn)更多人性化功能提供了技術(shù)基礎(chǔ)。一是感知功能，通過手機(jī)APP與座椅上的傳感器來實(shí)現(xiàn)。如座椅是否安裝到位，行車時兒童是什么狀態(tài)，可通過手機(jī)APP查看；下車后如距兒童超過了事先設(shè)置的距離則觸發(fā)遺忘提醒功能，此時手機(jī)會發(fā)出警示信息來提醒家長。二是交互功能，行車時可根據(jù)兒童狀態(tài)，家長可選擇相應(yīng)的模式。如小孩吵鬧，可選用兒歌哄娃模式，通過APP使座椅內(nèi)置的藍(lán)牙音箱功能播放兒歌，或是媽媽哄娃的錄音，來緩解小孩的不良情緒。如兒童后背悶熱出汗，可通過椅背體溫傳感器感知，并通過APP提醒家長，此時家長可通過APP開啟座椅通風(fēng)模式，使孩子坐得更舒適不易吵鬧，也能避免小孩起痱子和溫疹。

4 總結(jié)

要提高兒童座椅使用率，關(guān)鍵是要求兒童座椅符合兒童的兒童身體發(fā)育特征、認(rèn)知特征、行為特征，實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)可通過改進(jìn)座椅的造型、材料、結(jié)構(gòu)、功能，并結(jié)合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)+智慧硬件來實(shí)現(xiàn)。

[1] 馮俊琳,方力,陸揚(yáng),等.上海某社區(qū)部分3～6歲兒童乘車安全座椅使用現(xiàn)況[J].上海預(yù)防醫(yī)學(xué),2018,30(11):937-942.

[2]中國國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會.機(jī)動車兒童乘員約束系統(tǒng)GB 27887－2011[S].

[3] 丹尼斯·博伊德.兒童發(fā)展心理學(xué)[M].北京:電子工業(yè)出版社, 2016.

[4] 王文通.基于人機(jī)工程學(xué)的1至4歲兒童安全座椅改良設(shè)計[D].廣州:華南理工大學(xué)機(jī)械與汽車工程學(xué)院,2018:11-15.

Research on the Improvement Approach of Humanized Child Safety Seat*

Huang Jianxiang, Jiang Qinglai

( School of Automotive Engineering, Changsha Vocational and Technical Collage, Hunan Changsha 410111 )

In many traffic accidents, children can avoid death or injury if they are protected by safety seats. Parents are now aware of the importance of safety seats, but the actual use rate of child safety seats is very low, and it is related to the humanized design of the child seat itself. In order to improve the comfort and interest of child safety seat, the improvement approach about the modeling, materials and functions of children's seats are discussed in this paper based on the physical and mental characteristics of children. This paper proposes the perfect combination of modeling and materials to realize the embrace feeling of seats, adding interesting components to realize the fun of seats, and using network technology and smart hardware to realize the humanized improvement of seat perception function and interactive function.

Humanized design; Child safety seat; Interesting seat; Smart seat

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.07.013

U463.83+6

A

1671-7988(2021)07-36-03

U463.83+6

A

1671-7988(2021)07-36-03

黃建湘（1974-），男，副教授，本科，就職于長沙職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車工程學(xué)院，研究方向：汽車機(jī)電技術(shù)；蔣慶來（1983-）， 女，副教授，博士，就職于長沙職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車工程學(xué)院，研究方向：新能源汽車及其關(guān)鍵材料。

長沙職業(yè)技術(shù)學(xué)院研究項目，基于兒童身心特征的新型兒童座椅設(shè)計研究（CZKJ19YB05）。