張超，王隆宇，劉殿科，祝鉑，羅興來，呂濤，宮振興

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基于主觀評(píng)價(jià)前下視野對(duì)駕駛員坐姿的影響

張超，王隆宇，劉殿科，祝鉑，羅興來，呂濤，宮振興

（華晨汽車工程研究院，遼寧 沈陽 110141）

首先根據(jù)設(shè)計(jì)人機(jī)硬點(diǎn)，應(yīng)用Ramsis軟件建立駕駛員坐姿。然后通過搭建整車驗(yàn)證模型，采集實(shí)際主觀評(píng)價(jià)人員的H點(diǎn)Z向坐標(biāo)并與設(shè)計(jì)人機(jī)硬點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比分析。在保證設(shè)計(jì)人機(jī)硬點(diǎn)不變的前提下，調(diào)整駕駛員前方下視野，多次進(jìn)行實(shí)際主觀評(píng)價(jià)和對(duì)比分析。證實(shí)了駕駛員前方下視野對(duì)H30數(shù)值的影響。

Ramsis；驗(yàn)證模型；下視野；主觀評(píng)價(jià)；總布置；舒適性；H30

1 前言

汽車駕駛對(duì)于駕駛員來說屬于一種運(yùn)動(dòng)，在某些情況下，駕駛員需要在一個(gè)封閉的空間內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間駕駛汽車，舒適的駕駛坐姿和廣闊的視野對(duì)駕駛員說非常重要。我們經(jīng)過市場(chǎng)調(diào)研對(duì)比20款車型得出下視野7°比較適宜。所以若能保證駕駛員在舒適的駕駛坐姿和適宜的視野兩個(gè)條件下駕駛汽車，可提高駕駛安全性。

RAMSIS是一種被廣泛應(yīng)用在汽車行業(yè)的數(shù)字人體模型，是用于駕駛員、乘員模擬仿真和車輛人機(jī)工程設(shè)計(jì)的高效工具，可在概念設(shè)計(jì)階段來進(jìn)行人機(jī)工程模擬仿真分析，提高工作效率以及縮短開發(fā)周期。

2 駕駛員坐姿的影響因素

駕駛員的前下視野與駕駛員的坐姿息息相關(guān)，若能先確定駕駛員的坐姿，就可以得到駕駛員的眼點(diǎn)，從而得出駕駛員的下視野。

2.1 加速踏板參考點(diǎn)（BOF、AHP）

加速踏板X方向的位置主要參考防火墻的位置而定，而防火墻的位置主要受限于發(fā)動(dòng)機(jī)和輪胎兩個(gè)因素。加速踏板Y向的位置會(huì)根據(jù)不同車型的寬度來定義。根據(jù)加速踏板的位置并參照SAE標(biāo)準(zhǔn)可以得到BOF點(diǎn)和AHP點(diǎn)。

2.3 座椅參考點(diǎn)（SgRP）

座椅參考點(diǎn)（SgRP）是座椅制造商定義的特定的、唯一的H點(diǎn)。目前市場(chǎng)上絕大多數(shù)車型都配備了可調(diào)式駕駛員座椅，雖然可調(diào)式駕駛員座椅在其可調(diào)節(jié)路徑上有無數(shù)個(gè)H點(diǎn)，但僅有一個(gè)H點(diǎn)被定義為SgRP點(diǎn)。

根據(jù)駕駛員頭部空間、腿部空間等確定H點(diǎn)并選擇座椅平臺(tái)，確定座椅調(diào)節(jié)范圍。座椅前后調(diào)節(jié)行程需大于204mm，一般定義在240mm左右即可。座椅上下調(diào)節(jié)行程一般定義在50mm-60mm即可。座椅前后調(diào)節(jié)行程與上下調(diào)節(jié)行程對(duì)駕駛員H30都有直接影響。

2.4 方向盤中心點(diǎn)（SWC）、方向盤傾角（A19）

根據(jù)下圖（圖1）可以確定方向盤中心點(diǎn)（SWC）和方向盤傾角（A19）。

圖1 方向盤位置相關(guān)參數(shù)

3 RAMSIS人體模型的建立

3.1 RAMSIS人體模型選擇

根據(jù)該車型的市場(chǎng)定位、目標(biāo)人群以及客戶的年齡段來選擇合適的人體模型。本文選擇中國(guó)18-60歲的95%男性人體尺寸范圍（對(duì)應(yīng)Ramsis Very Tall男性）模擬分析。

3.2 RAMSIS人體模型的建立

根據(jù)定義的加速踏板參考點(diǎn)（AHP）、方向盤中心點(diǎn)（SWC）、座椅調(diào)節(jié)平面等用Ramsis創(chuàng)建人體模型并反復(fù)優(yōu)化之前定義的加速踏板參考點(diǎn)（AHP）、方向盤中心點(diǎn)（SWC）進(jìn)而得到相對(duì)最舒適的駕駛員坐姿。

3.3 RAMSIS人體模型建立完成

按照上述流程約束Ramsis人體模型（圖2）。此時(shí)駕駛員H點(diǎn)在整車的坐標(biāo)為（1310，-380，370），H30為340mm，駕駛員前方下視野定義為7°。為了方便，我們可以在整車模型上選取一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，此時(shí)駕駛員R點(diǎn)相對(duì)于該基準(zhǔn)點(diǎn)的坐標(biāo)為（X:-50，Z：400）。

圖2 調(diào)整到舒適姿態(tài)的Very Tall男性假人

4 搭建驗(yàn)證模型進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)

根據(jù)Ramsis建立的人體模型人機(jī)硬點(diǎn)搭建整車驗(yàn)證模型來進(jìn)行人機(jī)主觀評(píng)價(jià)。驗(yàn)證模型的人機(jī)硬點(diǎn)嚴(yán)格參照上述的人機(jī)硬點(diǎn)，駕駛員前方下視野根據(jù)Ramsis眼點(diǎn)和機(jī)蓋高度定義為7°。

4.1 人機(jī)主觀評(píng)價(jià)

本輪主觀評(píng)價(jià)根據(jù)中國(guó)18-60歲的95%男性人體尺寸范圍（對(duì)應(yīng)Ramsis Very Tall男性）挑選20名年齡段25-40歲，具有三年駕齡，身高180mm左右的男士進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)。分析20名評(píng)價(jià)人員的實(shí)際H點(diǎn)與設(shè)計(jì)R點(diǎn)的偏差量，進(jìn)一步驗(yàn)證主觀評(píng)價(jià)坐姿和數(shù)字模型的相似度。參考基準(zhǔn)點(diǎn)來定義實(shí)際H點(diǎn)X方向和Z方向的坐標(biāo)。以ΔX和ΔZ來定義實(shí)際H點(diǎn)與設(shè)計(jì)R點(diǎn)的偏差量（表1）。

表1 主觀評(píng)價(jià)實(shí)際H點(diǎn)信息表

4.2 人機(jī)主觀評(píng)價(jià)分析結(jié)果

表1為各評(píng)價(jià)人員實(shí)際H點(diǎn)坐標(biāo)值、實(shí)際H點(diǎn)坐標(biāo)與設(shè)計(jì)R點(diǎn)坐標(biāo)偏差量。X方向最大偏差量為11mm，最小偏差量為1mm，平均偏差量為3.95mm。Z方向最大偏差量為15mm，最小偏差量為2mm，平均偏差量為3.75mm。

從采集的數(shù)據(jù)上來看評(píng)價(jià)人員實(shí)際H點(diǎn)坐標(biāo)值與設(shè)計(jì)R點(diǎn)坐標(biāo)值基本相似。以上我們可以認(rèn)為主觀評(píng)價(jià)與Ramsis模擬基本相似。

5 更改前下視野進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)

保持上述人機(jī)硬點(diǎn)（AHP、SWC）不變，抬高發(fā)動(dòng)機(jī)蓋將下視野定義為6°，再次進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)，分析駕駛員H30是否較之前發(fā)生變化。

5.1 人機(jī)主觀評(píng)價(jià)

本輪主觀評(píng)價(jià)根據(jù)中國(guó)18-60歲的95%男性人體尺寸范圍（對(duì)應(yīng)Ramsis Very Tall男性）挑選20名年齡段25-40歲，具有三年駕齡，身高180mm左右的男士進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)。分析20名評(píng)價(jià)人員的實(shí)際H點(diǎn)與設(shè)計(jì)R點(diǎn)的偏差量，進(jìn)一步驗(yàn)證主觀評(píng)價(jià)坐姿和數(shù)字模型的相似度。參考基準(zhǔn)點(diǎn)來定義實(shí)際H點(diǎn)X方向和Z方向的坐標(biāo)。以ΔX和ΔZ來定義實(shí)際H點(diǎn)與設(shè)計(jì)R點(diǎn)的偏差量（表2）。

表2 主觀評(píng)價(jià)實(shí)際H點(diǎn)信息表

5.2 人機(jī)主觀評(píng)價(jià)分析結(jié)果

表2為各評(píng)價(jià)人員實(shí)際H點(diǎn)坐標(biāo)值、實(shí)際H點(diǎn)坐標(biāo)與設(shè)計(jì)R點(diǎn)坐標(biāo)偏差量。X方向最大偏差量為18mm，最小偏差量為0mm，平均偏差量為8.95mm。Z方向最大偏差量為31mm，最小偏差量為8mm，平均偏差量為20.45mm。

從采集的數(shù)據(jù)上來看評(píng)價(jià)人員實(shí)際H點(diǎn)坐標(biāo)值與設(shè)計(jì)R點(diǎn)坐標(biāo)值偏差較大。以上我們可以認(rèn)為同一整車平臺(tái)的產(chǎn)品在保證其人機(jī)硬點(diǎn)（AHP、SWC、）不變的前提下，改變發(fā)動(dòng)機(jī)蓋的高度更改駕駛員前方下視野對(duì)駕駛員實(shí)際H點(diǎn)Z向坐標(biāo)（即H30）有一定影響。以本文為例，駕駛員前方下視野由7°改為6°之后，駕駛員實(shí)際H點(diǎn)Z向坐標(biāo)增加約17mm。

由此可見，在保證人機(jī)硬點(diǎn)（AHP、SWC）不變的前提下，駕駛員前方下視野對(duì)H30有一定影響。由于每款車型的L113不同，所以可根據(jù)實(shí)際情況來具體分析。

6 結(jié)語

本文以整車平臺(tái)模型為基礎(chǔ)，利用Ramsis軟件創(chuàng)建出中國(guó)18-60歲的95%男性人機(jī)模型并獲得整車R點(diǎn)的坐標(biāo)。采集20名主觀評(píng)價(jià)人員實(shí)際H點(diǎn)坐標(biāo)與Ramsis模型獲得的R點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行對(duì)比分析。并且在保證其人機(jī)硬點(diǎn)（AHP、SWC）不變的前提下更改駕駛員前方下視野之后再次采集20名主觀評(píng)價(jià)人員實(shí)際H點(diǎn)坐標(biāo)與之前Ramsis模擬的R點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行對(duì)比分析之后發(fā)現(xiàn)實(shí)際H點(diǎn)的Z向坐標(biāo)變化較大，證明此誤差為駕駛員前方下視野導(dǎo)致。本文為整車平臺(tái)開發(fā)過程中如何保證人機(jī)硬點(diǎn)提供了有效的參考。

[1] Ramsis-Handbook-English,2011.

[2] Motor Vehicle Dimensions.SAE J1100,2005.

[3] 李鴻煒,肖盛燮,徐進(jìn),等.用多級(jí)模糊綜合評(píng)判理論評(píng)價(jià)汽車乘坐舒適性.公路與汽車,2005.

The Influence of Subjective Evaluation of the Front Field Vision toDriver’s Seated Posture

Zhang Chao, Wang Longyu, Liu Dianke, Zhu Bo, Luo Xinglai, Lv Tao, Gong Zhenxing

（Brilliance Automotive Engineering Research Institute, Liaoning Shenyang 110141）

Firstly the seated posture was rehearsed with software Ramsis according to the hardpoints. Then Z coordinates of the subjective evaluators’ H points were collected in vehicle verification model and compared with designed ergonomic hardpoints. On the premise of that hardpoints were not changed, driver’s front field vision were adjusted repeatedly, after -wards subjective evaluation and comparative analysis were carried out. This study verified the influence of driver’s front field vision to the H30 value.

Ramsis; verification model; field vision; subjective evaluation; package; comfort; H30

U467

B

1671-7988(2019)08-89-03

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張超，工程師，本科，就職于華晨汽車工程研究院，研究方向?yàn)槿藱C(jī)工程。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2019.08.029