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(lái)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(chē)輛設(shè)計(jì)中的一個(gè)突出問(wèn)題。國(guó)外研究表明,車(chē)輛設(shè)計(jì)中有關(guān)人車(chē)協(xié)調(diào)的最大課題是駕駛員和乘員空間即車(chē)室空間的設(shè)計(jì)問(wèn)題,其實(shí)質(zhì)就是解決車(chē)室對(duì)乘員(駕駛員)人體尺寸和特征的容納和適應(yīng)問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)車(chē)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(chē)輛設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。本文與單軌車(chē)輛人機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)有關(guān)。在車(chē)輛的人機(jī)界面中,通過(guò)“操作裝置”向車(chē)輛發(fā)出指令,改變車(chē)輛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),以實(shí)現(xiàn)駕駛員到車(chē)輛的信息傳遞。所以,在車(chē)輛設(shè)計(jì)過(guò)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(chē)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(chē)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(kāi)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(chē)輛車(chē)室設(shè)計(jì)的一條重要原則。由于駕駛車(chē)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(guò)程和功能,因此從行車(chē)主動(dòng)、安全的角度出發(fā),車(chē)輛操作裝置的設(shè)計(jì)對(duì)駕駛員來(lái)說(shuō),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(chē)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(wú)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(kāi)關(guān)盤(pán)、前后控制開(kāi)關(guān)、主控制器、無(wú)線電臺(tái)控制器、刮雨器開(kāi)關(guān)和前后切換開(kāi)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(kāi)關(guān)盤(pán)的可及性界面

圖3 5百分位女性對(duì)司機(jī) 開(kāi)關(guān)盤(pán)的可及性界面

圖4 95百分位男性對(duì)前后 控制開(kāi)關(guān)的可及性界面

圖5 5百分位女性對(duì)前后控制開(kāi)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(wú)線電臺(tái)控制器的可及性界面

圖9 5百分位女性對(duì)無(wú)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(kāi)關(guān)的可及性界面

通過(guò)應(yīng)用RAMSIS人體模型在跨坐式單軌車(chē)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(chē)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(kāi)關(guān)盤(pán)、前后控制開(kāi)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(kāi)關(guān)、主控制器和刮雨器開(kāi)關(guān)也很容易操控,而對(duì)司機(jī)開(kāi)關(guān)盤(pán)、無(wú)線電臺(tái)控制器和前后切換開(kāi)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(kāi)關(guān)盤(pán)、無(wú)線電臺(tái)控制器和前后切換開(kāi)關(guān)時(shí),均屬于短暫行為。

3 結(jié)束語(yǔ)

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(chē)輛車(chē)室內(nèi)設(shè)置的主要操控件符合車(chē)輛人機(jī)工程設(shè)計(jì)要求。同時(shí),通過(guò)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(chē)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(kāi)關(guān)的可及性界面

圖12 95百分位男性對(duì)前后 切換開(kāi)關(guān)的可及性界面

圖13 5百分位女性對(duì)前后 切換開(kāi)關(guān)的可及性界面

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