客車駕駛室布置人機工程優化

金立生，史冬冬，呂歡歡，王亞麗，茹曉輝

（1.吉林大學交通學院汽車運用工程系，吉林 長春130025；2.鄭州日產汽車有限公司，河南 鄭州451450)

目前，客車是人們出行和旅游最廣泛選用的交通工具，在交通運輸中占據著非常重要的地位。客車駕駛員工作環境差、勞動強度高，駕駛室舒適程度對駕駛員精神心理狀態和身體健康有至關重要的影響。設計不合理的客車駕駛室，容易導致駕駛員精神緊張、產生疲勞、操作失誤率高等問題，進而導致交通事故率增加。根據林芬等人對長途汽車駕駛員健康狀況的調查顯示，長期從事汽車駕駛的駕駛員，患職業病的概率也會增加[1]。因此，提高客車駕駛區舒適性，能夠有效改善駕駛員工作條件，減少交通事故，進一步提升客車產品的市場競爭力。本文應用人機工程學理論和方法，以RAMSIS軟件為工具，對國內某款客車駕駛室布置進行了人機工程校核與優化設計。

1 RAMSIS軟件的特點

RAMSIS是進行駕駛室人機工程設計的一個非常有效率的CAD工具。基于大量的試驗數據，創建了不同類型的人體模型。在軟件中，人體模型位置的調整是自動完成的，用戶只需要輸入完成某一動作的約束關系即可[2]。

2 創建客車駕駛員人體模型

在RAMSIS軟件的BodyBuilder模塊中，用戶可以根據自己的需要，創建有針對性的人體模型群體[3]。

針對國內某款長途客車的目標客戶群，隨機選取200名客車駕駛員，按RAMSIS軟件定義的方法，測量各項人體尺寸。根據公式（1）統計得出第5百分位、第50百分位、第95百分位人體數據。

式中，

Pi表示某項人體測量數據第i百分位尺寸；

K為轉換系數，第5、50、95百分位的轉換系數K分別為2.576、0、1.645；計算第1~50百分位數時取“-”，計算第50~99百分位數時取“+”[4]。

圖1是根據統計結果在RAMSIS軟件中創建三種百分位人體模型。

圖1 三種百分位人體模型

3 客車駕駛室的人機工程優化

3.1 RAMSIS人體模型的H點

傳統H點是指人體模型樣板中人體軀干與大腿的連接點，即胯點，對于三維人體模型，H點是指胯關節連線的中心。

在RAMSIS軟件中，人體模型的H點并不是胯關節的中心點，而是距離胯關節中心點有一段偏移量。這段偏移量代表了座椅SgRP點到人體胯關節中心點的距離變化，其與性別、人體數據庫以及座椅類型有關。如圖2所示。

圖2 RAMSIS人體模型H點位置

3.2 舒適性分析

將簡化處理后的客車模型導入RAMSIS軟件，并調出預先建立好的人體模型。通過加入約束關系使人體模型坐在司機椅上，模擬駕駛員進行駕駛操作，如圖3所示。

圖3 駕駛坐姿

針對人體模型的姿態，RAMSIS軟件可以從不同方面進行舒適性評價，包括載荷壓力、不舒適度和脊柱疲勞等方面。文章主要就左右腿、左右臂、背部、肩部、頸部、臀部等部位進行分析。結果的設定分數值和條形框兩種形式，數值小于2.5時是非常理想的狀態，位于2.5～5.5之間是可以接受并且可以改進的，高于5.5則是不舒適甚至對人體有害的[5]。

表1是優化前后坐姿舒適性評價結果，從表中數據可以看出，原車駕駛室中，駕駛員頸部、肩部、手臂等部位不舒適感覺值較高，舒適性較差。重新進行駕駛室布置后，身體各部位的不舒適感覺值均在比較理想的數值范圍內，總體舒適性有了很大地提升和改善。

表1 坐姿舒適性

3.3 視野性分析

車輛視野性能與汽車行駛安全性密切相關，良好的汽車視野設計能顯著提高交通安全性，避免事故的發生[6]。GB 11562—1994和GB 15084—1994中對車輛前方視野范圍及測量方法、后方視野范圍以及測量方法等都有著詳細的規定。

應用RAMSIS軟件可以就汽車前方視野、儀表臺視野、內外后視鏡視野、雨刷刮掃視野、第一立柱盲區等視野性進行分析與校核。

圖4為應用RAMSIS軟件校核優化車型的右外后視鏡視野，通過觀察虛擬后視鏡鏡中的景象，結合后視鏡的視野包絡面可以看出，后視鏡的視野能夠滿足國標的要求。

圖4 右外后視鏡視野

3.4 空間性校核

應用RAMSIS軟件可以進行駕駛室空間性校核。在圖5中顯示的是在進行制動操作時，駕駛員腿部與轉向管柱的位置關系。很明顯，該轉向管柱殼體過于龐大，直接導致駕駛員腿部空間不足，駕駛員在進行制動操作時小腿會與殼體相碰，嚴重影響駕駛員的舒適性與行車安全性。

圖5 制動時腿部空間

由于人機工程學在國內大多數客車行業尚未形成完整體系，因此設計人員在進行設計時有時考慮不周全，出現人機搭配不合理的問題。

4 結束語

目前，國內人機工程學研究主要集中在轎車和小型車方面，針對大中型客車的研究相對比較少。而客車駕駛員工作環境差，勞動強度高，極其容易產生駕駛疲勞。因此，研究客車設計中的人機工程學特性，提升駕駛室舒適性，具有非常重要的現實意義。

RAMSIS系統是功能較全面的人機工程軟件，操作簡單方便，可以針對目標客戶群創建相應的人體模型，進行駕駛室布置的校核與設計。利用RAMSIS軟件進行客車人機工程學設計研究，必定能有力地促進我國客車行業的發展。

[1]林 芬，邱堅衛，溫 虹.長途汽車駕駛員健康狀況的調查[J].職業與健康，2010，26（12）：1341-1342.

[2]杜子學.汽車人機工程學[M].北京：機械工業出版社，2011.

[3]譚瑛鵬，陳昌明.RAMSIS人體數據庫建立方法[J].汽車工程師，2010（8）：27-29.

[4]周一鳴，毛恩榮.車輛人機工程學[M].北京：北京理工大學出版社，1999.

[5]朱煒昱，陳昌明，沈 浩.RAMSIS在汽車人機工程學中的應用[J].中國科技信息，2007(8)：59-60.

[6]盧 奇，蘇楚奇，周 權，等.基于RAMSIS的轎跑車視野分析[J].汽車科技，2011（4）：28-32.