淺談人機(jī)工程學(xué)在CRH2型動車組司機(jī)室中的應(yīng)用

張賢凱 張永明

1引言

隨著高速列車技術(shù)的進(jìn)步,動車組車載電氣設(shè)備的自動化、智能化、精密化程度進(jìn)一步提高,這也使其設(shè)備復(fù)雜程度驟增。同時(shí)為了提高列車速度,列車的頭車部分均為尖體流行形,這使高速列車司機(jī)室內(nèi)部的空間變得狹小。司機(jī)室是動車組的控制中心,其設(shè)備的復(fù)雜程度也相應(yīng)的越來越高,司機(jī)在駕駛過程中,不僅要實(shí)時(shí)注意觀察車外的鐵軌路況、操縱臺上的信息顯示屏,還要對操縱臺上的司控器等進(jìn)行操作,司機(jī)在長時(shí)間的駕駛過程中,精力高度集中,在這狹小的空間內(nèi)不僅會產(chǎn)生生理上的身體疲勞,還會有心理上精神疲勞。為了能使司機(jī)高效、安全、健康和舒適的工作,降低人為誤操作率,提高列車運(yùn)行的可靠性,我們需要將人機(jī)工程學(xué)原理融入到司機(jī)室的設(shè)計(jì)中,使司機(jī)室的設(shè)計(jì)體現(xiàn)“以人為本”的理念。

2 CRH2型動車組司機(jī)室簡介

CRH2型動車組司機(jī)室是指從氣密隔墻至司機(jī)室后部通過臺隔墻的區(qū)域,在每列動車組的兩端分別設(shè)置一個(gè)司機(jī)室,兩個(gè)司機(jī)室的結(jié)構(gòu)和功能基本相同。

CRH2型動車組的司機(jī)室分為5個(gè)區(qū)域:設(shè)備艙、操縱臺、駕駛區(qū)、配電區(qū)和通過臺。司機(jī)室內(nèi)布置了動車組的主要操縱、控制設(shè)備,對列車的牽引、制動、空調(diào)、車門和廣播等系統(tǒng)進(jìn)行控制,同時(shí)可檢測列車的運(yùn)行信息,以保證列車高速、準(zhǔn)確、安全運(yùn)行。

3 人機(jī)工程學(xué)簡介

人機(jī)工程學(xué)(Man-Machine Engineering)是研究人、機(jī)械及其工作環(huán)境之間相互作用的學(xué)科。主要研究人在某種工作環(huán)境中的解剖學(xué)、生理學(xué)和心理學(xué)等方面的各種因素；研究人和機(jī)器及環(huán)境的相互作用；研究在工作中、家庭生活中和休假時(shí)怎樣統(tǒng)一考慮工作效率、人的健康、安全和舒適性等問題的學(xué)科。

人機(jī)工程學(xué)將人類的需求和能量置于設(shè)計(jì)技術(shù)體系的核心位置,為產(chǎn)品、系統(tǒng)和環(huán)境的設(shè)計(jì)提供與人類相關(guān)的科學(xué)數(shù)據(jù),實(shí)現(xiàn)人類和環(huán)境完美的融合,使人機(jī)和諧匹配。司機(jī)室人機(jī)設(shè)計(jì)的基本原則包括:

(1)使人操作設(shè)備方便、舒適、準(zhǔn)確。

(2)選用最有利于發(fā)揮人的能力和提高人的操作可靠性的人機(jī)匹配方式,匹配方式有利于使整個(gè)系統(tǒng)能夠達(dá)到最大的效率,避免對人提出能力所不及的要求。

(3)采用信息流程和信息加工過程自然的、使人容易學(xué)習(xí)的、差錯少的匹配方式。

(4)避免選用在大部分工作時(shí)間內(nèi)操作較少的匹配方式,這種方式使司機(jī)工作負(fù)荷過低,導(dǎo)致其注意力不集中,一旦突發(fā)事件發(fā)生,容易造成危險(xiǎn)。

(5)不能把人的作用定義為設(shè)備的輔助物,應(yīng)使人感到自己工作很有意義而不是為設(shè)備服務(wù)的感覺。

4 人機(jī)工程學(xué)在司機(jī)室設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

應(yīng)用人機(jī)工程學(xué)原理使設(shè)計(jì)的設(shè)備和環(huán)境系統(tǒng)適合人的生理、心理特點(diǎn),使操作者高效、安全、健康和舒適的工作,降低人為誤操作率,提高系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。所以,人、機(jī)和環(huán)境的信息交互方式的研究成果應(yīng)充分反映到司機(jī)室的設(shè)計(jì)中。基于人機(jī)工程學(xué),CRH2型動車組司機(jī)室的設(shè)計(jì)體現(xiàn)了“以人為本”的理念,下面簡要介紹CRH2型動車組司機(jī)室的人機(jī)特點(diǎn)。

4.1 寬廣的瞭望視野

CRH2型動車組司機(jī)室內(nèi)部空間及設(shè)備布置充分考慮了司機(jī)視野、操作空間、舒適度等內(nèi)容。為了便于司機(jī)瞭望,擴(kuò)大視野,司機(jī)室采用高地板結(jié)構(gòu),以降低鐵軌高速閃動對司機(jī)視覺打來的疲勞感。

CRH2型動車組司機(jī)室的前窗采用了防炫目的透明安全玻璃,并設(shè)置遮陽簾,防止刺眼的陽光影響司機(jī)的視線。前窗設(shè)有刮雨器、玻璃加熱器,能夠有效的防止前窗結(jié)霜、結(jié)冰和結(jié)霧,保證司機(jī)有清晰的視野。

4.2 充足的操作空間

CRH2型動車組司機(jī)室安裝的設(shè)備較多,為了拓展空間,將機(jī)罩內(nèi)部空間設(shè)計(jì)為設(shè)備艙,將不經(jīng)常操作的設(shè)備安裝在設(shè)備艙內(nèi)；同時(shí)采用非整體配電柜,使柜內(nèi)安裝盡量多的設(shè)備,以擴(kuò)大司機(jī)操作空間,減少司機(jī)的空間壓抑感。

4.3 適合人手結(jié)構(gòu)的手柄設(shè)計(jì)

操縱手柄包括司機(jī)室控制器的牽引手柄、制動控制手柄和換向手柄。手柄形狀的設(shè)計(jì)符合人機(jī)工程學(xué)原理,使司機(jī)操作起來手感舒適、方便。其中,牽引手柄采用細(xì)長的滴狀形結(jié)構(gòu),換向手柄采用了方便手掌包容的形狀,使用方便、舒適、手感好,制動手柄使用頻率較高,采用與手型一致的結(jié)構(gòu),使司機(jī)操作時(shí)觸覺舒適,減小頻繁操作帶來的疲勞感。

4.4 防眩光設(shè)計(jì)

為了防止在顯示器畫面上形成光線反射,帶有顯示器的儀表盤面板都具有遮光功能,減小了司機(jī)的視覺疲勞。

4.5 合理的操縱臺顯示屏布置

司機(jī)室操縱臺上布置著車輛信息顯示屏、ATP顯示屏、總風(fēng)缸壓力表、網(wǎng)壓表等,上述設(shè)備中司機(jī)觀察頻率較高的車輛信息顯示屏和ATP屏,按照人機(jī)設(shè)計(jì)原則,布置在司機(jī)的最佳視野范圍內(nèi),是司機(jī)方便準(zhǔn)確的獲得信息,最大程度的減少司機(jī)的視力疲勞。

5 結(jié)語

現(xiàn)有的司機(jī)室設(shè)計(jì)中已經(jīng)融入可很多的人機(jī)因素,減少了司機(jī)操作的生理和心理疲勞,但扔有很多地方需要改進(jìn),如司機(jī)室的噪聲對司機(jī)的聽力、生理、心理、司機(jī)通信、司機(jī)的工作能力和工作效率有著很大的影響,因此在后續(xù)司機(jī)室的設(shè)計(jì)中要充分考慮隔聲降噪和振動控制；操縱臺上的按鈕眾多、排列緊密,容易造成司機(jī)的誤操作,在以后的設(shè)計(jì)中可以利用按鈕的位置、標(biāo)識、顏色、形狀和大小進(jìn)行區(qū)別,使司機(jī)容易辨認(rèn)。總之,司機(jī)室的設(shè)計(jì)應(yīng)該在滿足列車功能的前提下,盡量多的將人機(jī)設(shè)計(jì)融入到其中,體現(xiàn)“以人為本”的理念。

參考文獻(xiàn)

[1] 丁玉蘭.人機(jī)工程學(xué).北京:北京理工大學(xué)出版社,2007.