关于汽车座椅乘坐疲劳的研究
时间：2024-11-17 阅读：301
当前的汽车座椅设计，着重考虑初始舒适性，较少考虑长期舒适性。长期乘坐疲劳会影响汽车上驾乘人员的旅途体验，因此，汽车座椅乘坐疲劳研究在当下汽车出行日益频繁的背景下显得尤为重要。本文从座椅长期乘坐疲劳时间、疲劳缓解方法等角度对汽车座椅乘坐疲劳进行综述，为汽车座椅设计提供参考。
人体若长时间保持静坐状态，局部肌肉长时间受到压迫会导致血液循环功能衰退，血管中血流量降低，无法及时补充营养。随着肌肉负荷的增加，疲劳感随之而来。当肌肉挤压部位血液流通受阻，肌肉活动缺氧，代谢产生大量乳酸，且乳酸等代谢产物无法及时从体内排出，长时间累积会造成肌肉酸痛。人体肌肉和骨骼的定期活动，可以延迟这种疲劳。因为活动会改变负荷受力位置，肌肉受力得到变换，在人体重新适应新的重力状况时，疲劳状态的肌肉得到缓解。久坐疲劳主要包括两种，第一种是长时间保持某一姿态时的困倦感；第二种是肌肉酸痛导致的不适感。对于第一种情况，从驾驶角度，出于安全考虑，道路交通法规定：连续开车4h，最少休息20min。从乘坐者角度，久坐疲劳主要是肌肉酸痛，脊椎疼痛，且随着乘坐时间增加，疲劳感也逐渐增加。相对于站立而言，坐姿脊椎负荷更大，肌群活性相对较低，肌肉疲劳水平越高[1]。肌肉疲劳可以采用肌电测试方法进行量化测试。陈晓静等通过肌电信号分析方法对草原路况下驾驶员的驾驶和乘坐疲劳状况进行测试发现，肩部肌肉疲劳程度高于腰部，颈部腰部肌肉可以通过扭动等动作缓解疲劳[2]。测试数据表明，颈部肌肉(胸锁乳突肌)在50min后出现深度疲劳，背部肌肉(斜方肌)在80min后达到不可恢复的疲劳，腰部肌肉(竖脊肌)在60～80min内出现疲劳状态，且女性腰部肌肉比男性更抗疲劳。赵永超等对拖拉机驾驶员肌肉疲劳状况进行测试发现，竖脊肌腰部肌肉在70～75min范围达到疲劳状态[3]。赵晓华等结合心电信号和脑电信号分析发现，驾驶员在30min驾驶过程中达到疲劳状态[4]。通过以上研究发现，肌肉疲劳状态随着人群、人的主观及客观状态、路况、乘坐或驾驶姿态变化而变化较大。对于汽车座椅乘坐疲劳，我们主要关注的是颈部、肩部、腰部的肌肉疲劳。因此根据汽车座椅乘坐时间将肌肉疲劳状态分为以下3个阶段：阶段一，少于40min，肌肉无疲劳感；阶段二，40～80min，肌肉开始疲劳，只需稍作休息或调整姿态，疲劳即可缓解；阶段三，超过80min，肌肉进入深度疲劳状态，需强制休息才能调整好状态。良好的静态舒适性、座椅靠背曲线符合人体脊椎生理曲线、座椅角度可调节为人体的舒适坐姿角度、座椅界面具备良好的体 压分布状态，可以延迟疲劳的到来时间。座椅应具备较好的动态调节空间，目前多数中高级车型配备的座椅多向调节功能(座椅前后调节、背靠角度、腰部支撑、腿托、按摩等)，可以动态调整身体的负荷承受位置，改善局部肌肉和脊椎的血液循环，缓解肌肉负荷状态下的血流不畅，缓解疲劳。座椅设计应预留外设装置的空间，如物理支撑类的外置腰靠、枕垫、坐垫等，可以给脊椎、颈部、腰椎、臀部更加舒适地支撑。外置按摩类产品，通过施加外力来调整久坐姿势下血液流通不畅导致的静态疲劳[4]。外置热敷类产品，通过局部加温促进血液循环，缓解身体疲劳。
