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        基于人機工程學某重卡駕駛室分析評價

        2020-10-20 07:18:51王首玉
        汽車實用技術(shù) 2020年15期

        王首玉

        摘 要:文章從某重卡駕駛室用戶評價入手,在參考二維圖紙關(guān)鍵參數(shù)簡化建模的基礎(chǔ)上,使用CATIA V5人機分析模塊對駕駛室進行了視野分析、上肢空間分析、操作空間分析、換擋桿的操作性分析、坐姿分析,最后結(jié)合人機工程學理論對駕駛室人機界面的合理性做出了評價。

        關(guān)鍵詞:重卡;人機工程;CATIA;人機評價

        中圖分類號:U463.8? 文獻標識碼:A? 文章編號:1671-7988(2020)15-146-03

        Abstract: This article starts with the users evaluation about the CAB, On basis of the key parameters of 2D drawing to simplify the establishment of models, By using the human-machine analysis module of CATIA V5, analyze the visual field, upper limb space, operation space, operation handle, sitting posture, Finally, combined with the ergonomics theory, the rationality of man-machine interface of the cab was evaluated.

        Keywords: Heavy duty; Ergonomics; CATIA; The evaluated of man-machine

        CLC NO.: U463.8? Document Code: A? Article ID: 1671-7988(2020)15-146-03

        引言

        據(jù)世界衛(wèi)生組織事故調(diào)查顯示,駕駛疲勞是造成交通事故的重要因素。而產(chǎn)生疲勞的原因之一即是駕駛室的人機界面不合理。同時消費者對駕駛室內(nèi)部舒適性、便捷性的關(guān)注日益增多。

        近年來重卡企業(yè)對產(chǎn)品的整車造型和舒適性越來越關(guān)注,更多地應(yīng)用了人機工程學原理,更加注重人的體驗,為重卡駕駛室者創(chuàng)造了更舒適的工作環(huán)境。

        本文人機分析對象是國內(nèi)某重卡企業(yè)引進國外技術(shù)的改進型重卡產(chǎn)品。使用CATIA V5人機分析模塊在參考二維圖紙關(guān)鍵參數(shù)簡化建模的基礎(chǔ)上對駕駛室人機工程做出評價并提出改進建議。

        1 駕駛室人機理論初步

        1.1 儀表臺及視野分析

        在駕駛員將座椅調(diào)整到適當位置,同時以正常的駕駛姿勢進入座位,其眼睛位置在車身坐標系中的統(tǒng)計分布圖形(等概率密度線)稱為駕駛員眼橢圓。如圖1所示。駕駛員在正常駕駛位置時眼睛在車身坐標系內(nèi)的分布可用一定群體的駕駛員眼橢圓來描述,因此眼橢圓運用到車身設(shè)計中用以衡量駕駛員視野性的好壞。

        儀表板距離駕駛員眼睛的距離最好是710mm,其上緣與視線平齊較好,駕駛員下視線與水平視線的夾角不大于45°為最好,儀表板上邊緣與水平視線的夾角不大于10°為佳。儀表板面最好與駕駛員的視線成直角,至少應(yīng)不小于60°,在正常工作姿勢下,頭部通常自然略微前傾,因此布置儀表面板時應(yīng)相應(yīng)傾斜,儀表板與水平的夾角60°-75°為佳。

        1.2 坐姿分析

        平面人體樣板上的軀干線與大腿中心線的交點稱為H點,如圖-2所示,實際H點是立體人體模型左右兩H點的中點。座椅參考點(S點)是生產(chǎn)制造廠商規(guī)定的設(shè)計基準點,也是座椅上的一個設(shè)計參考點,在駕駛室布置設(shè)計時,95%的人體模型放置到座椅上時S點與H點重合。滿足駕駛室性能要求的設(shè)計都與H點緊密相關(guān)。

        1.3 駕駛室空間設(shè)計及顯示控制相合性分析

        方向盤、換擋桿和腳踏板等是駕駛室內(nèi)頻繁使用的操縱裝置。

        方向盤是駕駛員使用時間最長的操縱裝置,駕駛操縱的準確性和舒適性,很大程度上由方向盤的人機性能決定。方向盤設(shè)計參數(shù)主要有角度、位置和大小等。

        換擋桿是駕駛員需要頻繁操縱的一種控制裝置,其主要設(shè)計參數(shù)有位置、行程和操作角度等。

        腳踏板主要是油門踏板、制動踏板和離合器踏板。在設(shè)計腳踏板時,需考慮腳踏板的空間位置和踏平角。

        2 駕駛室人機性能客戶評價

        2.1 客戶調(diào)研概況

        (1)調(diào)研目的:通過調(diào)研客戶駕駛體驗,反饋駕駛室在人機方面的用戶期望。

        (2)調(diào)研對象:經(jīng)銷商30人,客戶20人,回收有效問卷45份。

        (3)調(diào)研方式:通過郵件發(fā)放、回收問卷。

        2.2 用戶評價結(jié)論

        綜合問卷分析發(fā)現(xiàn)該款駕駛室在以下人機工程方面還有優(yōu)化空間:

        (1)儀表臺平面角度不佳,方向盤影響部分儀表讀取;

        (2)功能按鈕色彩單調(diào),標識不夠清晰、醒目;

        (3)前下部視野有部分障礙;

        (4)部分客戶建議在駕駛室通道增加一些功能設(shè)施。

        3 駕駛室人機分析

        3.1 人體模型選取

        由于CATIA V5的人機設(shè)計與分析模塊沒有中國人體模型,因此本文選擇與中國人體型接近的韓國人體模型。由于重卡駕駛員一般身材相對高大,本文選擇第95個百分位的男性模型作為研究對象。選擇的模型身高為1775㎜,其對應(yīng)第89.98百分位數(shù)。選定人體模型后,在坐姿模式下,座椅高度設(shè)定為500㎜,眼高設(shè)定為1347㎜。

        3.2 下部視野分析

        略微低頭,腰部挺直的姿態(tài)下視野范圍:坐姿挺腰的情況下,向下低頭30°時,部分功能按鈕和儀表面板不在舒適的視野范圍內(nèi),操作臺橫向布局還需優(yōu)化。同時視線與操作臺夾角大于90°,儀表存在反光和稍微的誤讀,儀表臺空間位置有一定的優(yōu)化空間。

        3.3 駕駛員上肢活動空間

        通過圖5視圖可以看到,駕駛室左部按鈕在單獨左手的可操作范圍內(nèi),但是單獨右手時部分按鈕需調(diào)整坐姿才能觸及,比如身體必須向前傾才可以夠到點煙器,駕駛室右側(cè)空間布局具有改進空間。

        3.4 作業(yè)空間布局合理性分析

        在車身設(shè)計中,作業(yè)空間限定之后,確定合適的操縱裝置位置及作業(yè)面是作業(yè)空間布置的主要內(nèi)容。作業(yè)空間的布置需要考慮人-機-人之間的關(guān)系。

        通過圖6可以看出,分析對象人機作業(yè)空間布局合理。

        3.5 操縱控制裝置可操作性分析

        3.5.1 換檔操作桿操作時的基本姿態(tài)

        由分析可知,人手在操作桿上的人機舒適性為最優(yōu)。

        3.5.2 離合器、加速踏板、腳制動操作時的基本形態(tài)

        在踏板設(shè)計時應(yīng)首先考慮踏板阻力,一般腳踏板縱力大小為45-90N。同時,為了使坐姿操作時腳的舒適性,大、小腿之間的夾角最好在105°-110°之間。通過分析踏板人機性能較好。

        3.6 座椅舒適性分析

        通過圖9坐姿的人機分析視圖可以看出,大腿和腰部的舒適性還需提高。

        4 結(jié)語

        本文通過對客戶駕駛體驗的調(diào)研,反饋出客戶人機性能的期望,同時選取適合我國人體尺寸的模型,在CATIA人機模塊對駕駛室下視野、上肢操作空間、操作空間、換擋桿的操作性、坐姿等進行了人機分析,根據(jù)汽車的人機評價標準,對以上人機分析進行評價,分析結(jié)果顯示該重卡駕駛室儀表臺布局和座椅人機性能有一定的優(yōu)化空間。

        由于是基于二維圖紙關(guān)鍵尺寸建立的簡易模型,在分析過程中不能對駕駛室人機性能做出準確的、定量的評價,又由于重卡內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,本文所做的只是初步的研究,僅為駕駛室人機分析工作做出一些探討,在今后的工作中還需建立全方位的商用卡車駕駛室人機評價模塊。

        參考文獻

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