尹紀(jì)利++劉承溪

[摘 要]基于人機(jī)工程學(xué)原理，以岸邊集裝箱起重機(jī)產(chǎn)品為研究對象，通過對岸橋操作者工作時視野、手功能可及范圍分析，提出岸橋駕駛室聯(lián)動臺空間安裝位置的優(yōu)化建議，對提高岸橋作業(yè)效率具有重要的作用。

[關(guān)鍵詞]人機(jī)工程學(xué)；岸橋駕駛室聯(lián)動臺；優(yōu)化設(shè)計

中圖分類號：S225.51 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）06-0173-01

引言

隨著科技生產(chǎn)的不斷進(jìn)步，人機(jī)工程學(xué)作為一門學(xué)科，在大型工程機(jī)械中的設(shè)計也越來越廣泛。人機(jī)工程學(xué)以人的生理、心理等因素出發(fā)研究人與機(jī)器及環(huán)境之間的關(guān)系。本文基于人機(jī)工程學(xué)探討岸橋駕駛室聯(lián)動臺布置優(yōu)化問題。岸橋駕駛室聯(lián)動臺是安裝操控裝置的承載箱體，是將操作者與地面聯(lián)系的直接工具。聯(lián)動臺合理的安裝位置能提高岸橋的作業(yè)效率。對岸橋駕駛室聯(lián)動臺布置位置進(jìn)行設(shè)計前的分析，其目的就是設(shè)計一個友好的、便于人機(jī)交互的操作界面，保證操作者與岸橋之間信息的正確傳遞。

1 聯(lián)動臺的布局與人機(jī)工程學(xué)的關(guān)系

聯(lián)動臺是人與岸橋的溝通通道，人在上面進(jìn)行細(xì)致的信息化操作，它的位置、控制裝置的大小等，都應(yīng)使人在操作和觀察時處于舒適、高效的作業(yè)狀態(tài)，只有這樣，才可以避免客觀條件帶來的損失。人機(jī)工程學(xué)的最高目標(biāo)是使人機(jī)系統(tǒng)互相協(xié)調(diào)，以獲得系統(tǒng)的最高效能。而聯(lián)動臺是手控元件的承載體，它的正確安裝直接影響岸橋的作業(yè)效率。所以聯(lián)動臺的設(shè)計目標(biāo)是設(shè)計一個人性化的人機(jī)溝通界面，保證操作者與岸橋之間信息的正確傳遞。聯(lián)動臺的設(shè)計過程必然涉及人體測量尺寸、人體感覺器官功能限度等，以保證人與機(jī)器間的協(xié)調(diào)，這正是人機(jī)工程學(xué)的研究內(nèi)容。所以人機(jī)工程學(xué)是聯(lián)動臺布局分析的基本準(zhǔn)則和依據(jù)。

2 岸橋聯(lián)動臺箱體空間布局位置分析

岸橋聯(lián)動臺箱體是各種手控元件的承載體。聯(lián)動臺的安裝位置應(yīng)盡可能布置在人的最佳視野范圍和最佳操作范圍之內(nèi)，方便操作者操作控制元件，減少操作者的反應(yīng)時間，提高操作者的作業(yè)效率。

2.1操作者視覺工效要求

操作者操作岸橋要觀察周圍環(huán)境，這時往往需要眼睛與頭部的轉(zhuǎn)動，以擴(kuò)大視野觀察范圍，但是眼睛與頭部的轉(zhuǎn)動范圍均有一定限度。岸橋操作者在操作岸橋時是坐姿狀態(tài)，人體眼睛視野往往采用雙眼直接視野，頭部轉(zhuǎn)動范圍采用雙眼觀察視野。對于操作者正常工作時的視野設(shè)計要求按水平與垂直2個方向來考慮。

1） 水平方向

由于岸橋操作者是高空作業(yè)，需要密切關(guān)注吊鉤及周圍環(huán)境，因此需要預(yù)留觀察地面所需要的視野范圍。將直前視線左右夾角各視野范圍作為地面觀察視野，聯(lián)動臺安裝位置以直前視線左右夾角各范圍為宜，即眼睛最佳轉(zhuǎn)動范圍與頭部最大轉(zhuǎn)動范圍之和的范圍。

2） 垂直方向

岸橋操作者采用坐姿操作，需要隨時觀察地面情況，因此只考慮操作者頭部向下轉(zhuǎn)動的情況。在坐姿狀態(tài)垂直空間內(nèi)，頭部與眼睛均處于放松狀態(tài)下，頭部已經(jīng)自然向下轉(zhuǎn)動一個角度（），因此垂直方向的聯(lián)動臺安裝位置以直前視線起向下夾角為宜。

2.2坐姿操作手功能可及范圍的分析

操作者在坐姿操作時，手功能可及范圍采用手抓捏可及范圍，所謂手抓捏可及范圍就是指當(dāng)手三指（拇指、食指、中指）抓捏開關(guān)、旋鈕等時，抓捏中心所能達(dá)到的三維空間。手抓捏可及范圍取決于臂長，按男子第95百分位數(shù)尺寸數(shù)據(jù)為：上臂長338，前臂長258，手長120，坐姿肩高641，坐姿眼高847，肩寬406。當(dāng)肘關(guān)節(jié)處于180度時，以肩關(guān)節(jié)為中心，手臂旋轉(zhuǎn)，可得矢狀面內(nèi)坐姿手抓捏可及范圍。

2.3聯(lián)動臺安裝位置分析

岸橋聯(lián)動臺的安裝要充分考慮操作者視野設(shè)計要求、手功能可及范圍等因素。根據(jù)人機(jī)工程學(xué)原理，作業(yè)空間的尺寸設(shè)計應(yīng)該滿足95%的人需要。由人機(jī)工程學(xué)原理，并采用GB/T 14779-1993《坐姿人體模板功能設(shè)計要求》的人體測量數(shù)據(jù)。坐姿下，人體雙手的作業(yè)范圍在以肩關(guān)節(jié)為中心，半徑為338mm（上臂長）和716mm（上臂長加前臂長加手抓捏時的手長）的圓范圍內(nèi)，但是因為雙手不是水平作業(yè)，而是在聯(lián)動臺水平面上作業(yè)，因此可以根據(jù)幾何學(xué)得到聯(lián)動臺安裝位置是以肩關(guān)節(jié)為圓心，半徑為394mm（大于上臂長）和606mm兩圓范圍內(nèi)。岸橋操作者坐姿操作時，座椅尺寸為座寬加扶手寬度為610mm。操作者坐姿狀態(tài)下作業(yè)，身體會前傾150mm～200mm的距離，因此充分考慮肩關(guān)節(jié)前移150mm情況下的安裝位置，推薦安裝區(qū)域如圖1陰影部分。在垂直方向上，參照一般扶手設(shè)計高度，聯(lián)動臺可以選擇距離椅面的距離L=260mm。

與原聯(lián)動臺位置相比，優(yōu)化后的聯(lián)動臺可以使操作者不必前后左右大幅度移動，減輕操作者的作業(yè)疲勞。此外，國外一些先進(jìn)聯(lián)動臺已經(jīng)考慮將聯(lián)動臺做成扶手形狀，方便操作者隨時調(diào)節(jié)適合操作者自己操作的位置。同時聯(lián)動臺在功能上設(shè)計為可調(diào)式，適合更多操作者的需求。因此，未來聯(lián)動臺的設(shè)計應(yīng)該朝著可調(diào)式聯(lián)動臺方向發(fā)展。

4 總結(jié)

本文從聯(lián)動臺箱體空間布局位置方面考慮聯(lián)動臺的設(shè)計。從人機(jī)工程學(xué)原理考慮，在空間上，通過分析操作者的視野最佳范圍、手功能可及范圍等因素來調(diào)整聯(lián)動臺的相對位置。但本文的研究只限于傳統(tǒng)的人機(jī)工程學(xué)研究，并未考慮其它的因素，目前國外已有研究人員應(yīng)用函數(shù)模型對手控元件的位置布置進(jìn)行優(yōu)化，以解決手控元件布局缺陷。但是由于司機(jī)長時間處于高負(fù)荷工作狀態(tài)，如何設(shè)計出對操作者上部進(jìn)行支撐以及舒適度高的聯(lián)動臺仍然是需要研究的問題。

參考文獻(xiàn)

[1]童時中.人機(jī)工程設(shè)計及應(yīng)用手冊[M].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2007：241-243.

[2]GB/T 14779-1993 坐姿人體模板功能設(shè)計要求[S]

[3]GB/T 14775—1993 操縱器一般人類工效學(xué)要求[S].

[4]王帥旗.船舶駕駛時布置人機(jī)工程設(shè)計及應(yīng)用[D].哈爾濱：哈爾濱工程大學(xué)，2012：32-36