史志鵬，蘇迎，劉殿科，王隆宇

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基于RAMSIS眼點的外后視鏡優(yōu)化設計

史志鵬，蘇迎，劉殿科，王隆宇

（華晨汽車工程研究院，遼寧 沈陽 110141）

針對法規(guī)要求的后視鏡視野要求，文章首先比較了常規(guī)眼點與RAMSIS 眼點的校核差異，通過RAMSIS眼點校核后視鏡視野法規(guī)要求的方法，設計后視鏡鏡片初始位置，不但滿足法規(guī)規(guī)定，同時也滿足了良好的人眼視覺要求，而且為優(yōu)化其他性能提供了支持。通過此研究為后續(xù)車型的開發(fā)提供了實踐參考依據(jù)。

RAMSIS；人眼視野；后視鏡；法規(guī)；空氣動力學

引言

汽車作為當今世界的最主要交通工具之一，時時刻刻在影響著人們的出行理念，人們在關注汽車各項性能的同時，對汽車的安全性要求也在日益增加，駕駛員獲得信息的準確程度和反應時間，直接影響著行駛的安全性，而眼睛作為獲取信息的首要器官，駕駛員的視野更是必須保證的重中之重，在汽車總布置法規(guī)校核和視野人機的分析過程中，對外后視鏡視野的校核采用的校核標準不盡相同，各種方法的校核差異誤差也很大，目前個別后視鏡鏡片尺寸設計的很大、調(diào)節(jié)角度達到12°以上，即浪費了空間、增加了設計制造成本的同時，對整車的空氣動力學性能、燃油經(jīng)濟性能、NVH 性能都帶來一定的影響，本文通過多年實際研發(fā)經(jīng)驗、深入分析GB15084 等法規(guī)標準解讀和應用，闡述了利用RAMSIS 眼點校核外后視鏡的方法，提高后視鏡設計使用的舒適性的同時優(yōu)化后視鏡設計提升整車其他性能的方法進行后視鏡設計。

1 相關法規(guī)要求

本以文GB15084-2013中規(guī)定的Ⅲ類后視鏡為例：

1.1 駕駛員側法規(guī)要求

駕駛員至少能看到4000mm寬、由平行于車輛垂直縱向中間平面并且通過駕駛員一側車輛最遠點的平面所界定，并延伸至駕駛員眼點后方20000mm的水平路面部分（見圖1）。同時，駕駛員應能看到從通過駕駛員兩眼點的垂直后方4000mm的點開始、寬1000mm、由平行與車輛垂直縱向中間平面并通過車輛最遠點的平面所限定的路面。[1]

1.2 成員側法規(guī)要求

駕駛員至少能看到4000mm寬、由平行于車輛垂直縱向中間平面并且通過駕駛員一側車輛最遠點的平面所界定，并延伸至駕駛員眼點后方20000mm的水平路面部分（見圖1）。同時，駕駛員應能看到從通過駕駛員兩眼點的垂直后方4000mm的點開始、寬1000mm、由平行與車輛垂直縱向中間平面并通過車輛最遠點的平面所限定的路面。[1]

圖1 Ⅲ類后視鏡的視野

2 眼點的選擇分析

2.1 GB15084 規(guī)定的眼點位置

常通過汽車制造廠設計確定的駕駛員乘坐位置中心，作一平行于汽車縱向基準面的平面。從該平面內(nèi)的駕駛員座椅R點向上635mm，作垂直于該平面的一條直線段。在直線段與該平面交點的兩側各32.5mm處（總距離65mm）作兩個點，即為駕駛員眼點。

左、右眼視野重合而獲得的總視野（見圖2）[1]。

圖2 雙眼總視野

2.2 RAMSIS 軟件規(guī)定的眼點位置

根據(jù)2010國家體育總局體質(zhì)監(jiān)測公報以及國家統(tǒng)計局第六次人口普查的人口分布數(shù)據(jù)，中國18~60歲的成年人平均身高為1635mm，成年男子平均身高1692mm，成年女子平均身高為1597mm。[2]

圖3 身高差異對比

圖4 RAMSIS 眼點的獲取

而在RAMSIS 中中國人體模板和歐洲人體模板的身高和身體比例有著較大的差異（見圖3）。

本文選取中國人體模板進行校核，通過選取假人模板進行約束[3]，模擬得到駕駛員的駕駛姿態(tài)，從而得到RAMSIS 眼點的位置。（見圖4）。

在RAMSIS中選取不同百分率的人體模板，分別進行約束，從而可以得到相應的駕駛姿態(tài)和眼點位置（見圖5）。

圖5 不同百分率的RAMSIS眼點

2.3 校核結果的差異

筆者在針對GB15084-2013 中規(guī)定的眼點，已經(jīng)通過RAMSIS 模擬仿真的眼點，分別求取滿足法規(guī)要求的后視鏡鏡片位置。

圖6 法規(guī)眼點校核的鏡片位置

通過對比法規(guī)和各種比例人體眼點滿足法規(guī)要求所獲得的鏡片位置可知，單純滿足法規(guī)的鏡片位置是無法滿足大部分中國人群所需要的鏡片位置。（見圖8）

圖8 鏡片位置對比

3 優(yōu)化設計分析

（1）筆者應用選取滿足50% 男性人體模板的鏡片位置，作為優(yōu)化基礎。選取該鏡片位置，應用GB15084-2013中所規(guī)定的眼點，再次進行法規(guī)校核（見圖9）。

圖9 50%鏡片位置法規(guī)眼點校核

可見圖9所示的結果滿足法規(guī)需求，因此50% 男性人體模板的鏡片位置即為優(yōu)化后的鏡片位置，同時避免了鏡片初始角度5°的設計浪費。

（2）針對新的鏡片初始位置，筆者重新校核了各百分位男性、女性人體的視野是否可能被門板內(nèi)飾遮擋的問題，避免相關的人機設計問題。

圖9 左側不遮擋

（3）在優(yōu)化角度的同時，筆者發(fā)現(xiàn)鏡片Z向尺寸在滿足法規(guī)需求和設計制造公差的條件下，可以再優(yōu)化10mm的鏡片Z向尺寸，從而減小外后視鏡鏡殼尺寸，減輕后視鏡重量和鏡脖厚度，提升整車的空氣動力學性能。

4 風洞測試

圖11 優(yōu)化前

圖12 優(yōu)化后

通過風洞測試兩版后視鏡對整車空氣動力學性能的影響可知，新的小尺寸鏡殼在120km/h的風速測試中，對風阻系數(shù)ΔCX-1的正向作用。

同時在風洞測試中發(fā)現(xiàn)，對后視鏡頸脖的形狀優(yōu)化同時也有減小風阻系數(shù)ΔCX-1的作用，而減輕后視鏡重量，為優(yōu)化鏡脖的形狀提供了可能基礎。

圖13 鏡脖優(yōu)化

5 結論與應用方案

通過本次基于RAMSIS 眼點的后視鏡優(yōu)化設計筆者得出如下結論：

（1）根據(jù)法規(guī)要求，選取RAMSIS 眼點進行鏡片初始位置的優(yōu)化，可以避免鏡片調(diào)整角度的冗余設計，節(jié)省產(chǎn)品成本。

（2）基于RAMSIS 眼點校核各百分位人機的視野要求，可以規(guī)避一些視野遮擋的人機問題。

（3）也為優(yōu)化整車的空氣動力學性能做了基礎鋪墊。

[1] GB15084-2013機動車輛后視鏡的性能和安裝要求.

[2] 雄偉.汽車后視鏡視野校核眼點的一種確定方法[D].汽車科技, 2013.

[3] Ramsis-Handbook:Human -solution.

Base on RAMSIS eyespots the out mirror optimal design

Shi Zhipeng, Su Ying, Liu Dianke, Wang Longyu

（Brilliance Automotive Engineering Research Institute, Liaoning Shenyang 110141）

Aiming at the requirement of vehicle regulations, the writer in this paper analyzed and compared the different checking results between the standard points and RAMSIS eyespots. The original position of the out mirror is positioned by using RAMSIS eyespots, The way can not only fit for regulation requirements, but also we got a good well of ergonomic visual, also good for aerodynamic design. By the conclusion of this research we can get a way for our vehicles design.

RAMSIS eyespots; ergonomic visual; out mirror; Legal requirement; aerodynamic

U462

A

1671-7988(2019)07-139-03

史志鵬，工程師，本科，就職于華晨汽車工程研究院，研究方向為人機工程、性能集成。

U462

A

1671-7988(2019)07-139-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.07.047