杜子學(xué),陳龍姣

(重慶交通大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院,重慶400074)

隨著產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法的創(chuàng)新,人機(jī)工程學(xué)的地位越來越重要。尤其是交通工具在人們生活中的普及,其駕駛室設(shè)計(jì)如何適應(yīng)人體結(jié)構(gòu)的要求,以確保人機(jī)系統(tǒng)的高效、安全和舒適等已經(jīng)成為目前城軌車輛設(shè)計(jì)中的一個(gè)突出問題。國(guó)外研究表明,車輛設(shè)計(jì)中有關(guān)人車協(xié)調(diào)的最大課題是駕駛員和乘員空間即車室空間的設(shè)計(jì)問題,其實(shí)質(zhì)就是解決車室對(duì)乘員(駕駛員)人體尺寸和特征的容納和適應(yīng)問題,實(shí)現(xiàn)車輛人—機(jī)—環(huán)境系統(tǒng)總體性能的最優(yōu)化。因此,人機(jī)工程校核分析已成為車輛設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。本文與單軌車輛人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)有關(guān)。在車輛的人機(jī)界面中,通過“操作裝置”向車輛發(fā)出指令,改變車輛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),以實(shí)現(xiàn)駕駛員到車輛的信息傳遞。所以,在車輛設(shè)計(jì)過程中,必須研究設(shè)計(jì)駕駛員手伸及界面,完成與人機(jī)工程相關(guān)的駕駛室內(nèi)操控件的布置設(shè)計(jì)任務(wù)。

1 跨坐式單軌車輛的駕駛室建模

本文利用CAT IA V 5對(duì)駕駛室進(jìn)行了適應(yīng)人機(jī)工程分析的CAD建模。如圖1所示。

2 駕駛員對(duì)操控件可及性分析

2.1 駕駛員人體模型的選取

圖1 跨坐式單軌車輛駕駛室簡(jiǎn)單建模

本文主要是研究駕駛員對(duì)操控件的可及性校核分析,根據(jù)校核項(xiàng)目,產(chǎn)品的使用對(duì)象和滿足度要求,選取的RAMSIS人體模型為95百分位的中國(guó)男性和5百分位的中國(guó)女性,其目標(biāo)客戶年齡段為26～35歲。選用尺寸范圍越大,產(chǎn)品設(shè)計(jì)難度就越大,目標(biāo)客戶群適用范圍也越大。

2.2 擬分析的駕駛室可操控件確定

駕駛室內(nèi)的一切手操作鈕件、桿件、開關(guān)等操控件的位置均應(yīng)在駕駛員手伸及界面之內(nèi),這是車輛車室設(shè)計(jì)的一條重要原則。由于駕駛車輛是一項(xiàng)復(fù)雜的任務(wù),需要完成從信息采集—分析加工—執(zhí)行與操縱這樣一個(gè)過程和功能,因此從行車主動(dòng)、安全的角度出發(fā),車輛操作裝置的設(shè)計(jì)對(duì)駕駛員來說,位置設(shè)計(jì)應(yīng)該滿足在駕駛員的手伸及范圍內(nèi),并盡可能在坐姿狀態(tài)下操作方便和舒適。只有將操控件布置在手伸及界面內(nèi),才能保證手操縱裝置及坐椅相互有機(jī)地形成一個(gè)駕駛系統(tǒng)。在該單軌車輛設(shè)計(jì)中,駕駛員的各種手操縱裝置應(yīng)該布置在人體的手操縱范圍之內(nèi)。

2.3 分析原理與結(jié)果

應(yīng)用RAMSIS可及性分析工具對(duì)人體模型手伸及界面進(jìn)行分析,其顯示結(jié)果以包絡(luò)體形式顯示給用戶,用戶就可以清楚地看到哪些操控部件是駕駛員在當(dāng)前姿勢(shì)下無法觸及到的。有利于總布置工程師在設(shè)計(jì)儀表板和操控件時(shí)及時(shí)了解到設(shè)計(jì)模型是否方便駕駛員或者乘員觸摸。用選取的RAMSIS人體模型對(duì)司機(jī)開關(guān)盤、前后控制開關(guān)、主控制器、無線電臺(tái)控制器、刮雨器開關(guān)和前后切換開關(guān)主要操控件進(jìn)行可及性界面分析,如圖2～圖13所示。

圖2 95百分位男性對(duì)司機(jī)開關(guān)盤的可及性界面

圖3 5百分位女性對(duì)司機(jī) 開關(guān)盤的可及性界面

圖4 95百分位男性對(duì)前后 控制開關(guān)的可及性界面

圖5 5百分位女性對(duì)前后控制開關(guān)的可及性界面

圖6 95百分位男性對(duì)主控 制器的可及性界面

圖7 5百分位女性對(duì)主控制器的可及性界面

圖8 95百分位男性對(duì)無線電臺(tái)控制器的可及性界面

圖9 5百分位女性對(duì)無線電臺(tái) 控制器的可及性界面

圖10 95百分位男性對(duì)刮雨器開關(guān)的可及性界面

通過應(yīng)用RAMSIS人體模型在跨坐式單軌車輛駕駛室駕駛時(shí)對(duì)操控件的可及性界面校核分析,結(jié)果表明該單軌車輛的主要手操縱裝置均在駕駛員人體模型手伸及界面內(nèi)。95百分位中國(guó)男性人體模型對(duì)司機(jī)開關(guān)盤、前后控制開關(guān)等操控件很容易就能操控;5百分位中國(guó)女性駕駛員模型對(duì)前后控制開關(guān)、主控制器和刮雨器開關(guān)也很容易操控,而對(duì)司機(jī)開關(guān)盤、無線電臺(tái)控制器和前后切換開關(guān)則需要稍稍偏一下身體才能觸及到,這種情況在實(shí)際中是能夠?qū)崿F(xiàn)的,因?yàn)轳{駛員在操縱司機(jī)開關(guān)盤、無線電臺(tái)控制器和前后切換開關(guān)時(shí),均屬于短暫行為。

3 結(jié)束語

應(yīng)用RAMSIS可及性分析工具,選擇95百分位中國(guó)男性和5百分位中國(guó)女性駕駛員人體模型對(duì)跨坐式單軌駕駛室操控件進(jìn)行手伸及分析。分析表明,現(xiàn)運(yùn)行的跨坐式單軌車輛車室內(nèi)設(shè)置的主要操控件符合車輛人機(jī)工程設(shè)計(jì)要求。同時(shí),通過分析實(shí)踐,建立了適合中國(guó)人體模型特征的跨坐式單軌駕駛室內(nèi)部操控件的布置設(shè)計(jì)方法,為以后新車型的設(shè)計(jì)和技術(shù)改進(jìn)提供參考。

圖11 5百分位女性對(duì)刮雨器開關(guān)的可及性界面

圖12 95百分位男性對(duì)前后 切換開關(guān)的可及性界面

圖13 5百分位女性對(duì)前后 切換開關(guān)的可及性界面

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