國內汽車H點設計的發展歷程

湯易，馬國清，周勇

（煙臺大學機電汽車工程學院，山東 煙臺 264005）

國內汽車H點設計的發展歷程

湯易，馬國清，周勇

（煙臺大學機電汽車工程學院，山東 煙臺 264005）

隨著我國汽車領域的蓬勃發展和汽車技術的日趨成熟，消費者逐步要求提高汽車產業中對汽車內部結構設計方面，而決定該設計的優良首先必須要確定好H點。H點是在汽車內部結構設計中的關鍵參考點，是汽車內部尤其是駕駛室設計的基準點。H點的位置決定了駕駛員身體各關節、視野手伸等部分在駕駛室中的位置，繼而決定了駕駛員的操作舒適性、靈活性和安全性等。文章系統地總結了H點的含義，介紹了國內汽車領域H點的發展歷程，簡述現階段最有代表性的H點的確定方法，并從人機工程學的角度出發，得出了未來H點的整體設計思路。整體的設計思路將多種H點的測量方法進行對比分析評價，綜合定位H點的實際用途。

H點；內部結構設計；SAE標準

CLC NO.: U461.6 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)03--

1、H點的定義及來源

在人體模板中，H點主要指的是髖關節硬點，又叫胯點（Hip-Point）。H點是二維或是三維人體模型樣板中人體軀干與大腿之間的連接點。H點是汽車內部結構設計的重要基準點。所以，H點位置的選擇對汽車駕駛室設計和汽車座椅設計具有關鍵性的作用。

通常所說的H點分為汽車實際H點和汽車座椅設計參考點（又稱R點）兩種，汽車的實際H點表示駕駛員最佳姿勢與操作位置的基準。在駕駛員駕車時，實際H點的位置應保證駕駛員能完全操控駕駛室內的一切按鈕、操縱桿等等，并具備良好的視野性和駕駛的安全性。R點所表述的是汽車座椅從制造廠出廠時所規定最后面的正常駕駛和乘坐位置基準，它必須考慮到座椅的極限條件狀態。汽車實際H點和R點在理論上應該重合，但實際很難做到。所以，現在一般以R點的位置來評判H點和R點的相對位置是否滿足相關規定。

最初在產生H基準點之前，汽車生產廠家進行汽車內部結構設計大多是采用不同體格的人體分別進行位置測算并不斷改進，這樣不僅工作繁瑣而且效率較低，尤其不利于批量生產。直到上世紀五六十年代美國機動車工程師學會（SAE）總結提出了硬點（Hard Point），并使之概念化。硬點在人機工程學表示固定無法變更的關節點，隨后硬點廣泛的應用于汽車總布置的設計當中，而H點是所有設計硬點當中最重要的一個。該學會并在汽車領域相繼提出SAE J833[1]、SAE J826[2]、SAE J1517[3]等一系列的規范形成H點的原始確定方法，尤其是SAE J1517《 Drivers Selected Seat Position》一文中根據駕駛室舒適性規定5th、50th、95th不同三個有代表性的百分位繪制的駕駛員曲線圖成為世界范圍內廣泛使用的設計規范。之后我國國內汽車生產廠家在汽車內部結構設計中開始應用H點,并在九十年代借鑒美國的SAE標準產生了座椅設計GB/T 15083[4]和H點的定義GB/T 11563[5]等國內設計規范。

2、國內H點的發展及展望

針對SAE標準中傳統H點確定方法在中國使用的局限性，國內在近幾年來產生幾種適合國內汽車領域的H點的設計和測量方法。

在《基于舒適性的H點位置研究》[6]一文中較早地說明了基于人機工程學下計算H點設計區域。它利用了從踵點開始自下而上的H點位置布置方式，針對中美群體的差異制定出了適于國內人群的H點的隨機抽樣的統計研究方法（蒙特卡洛方法[7]）：此方法側重于論證H點的舒適性原則，并通過真人和三維人體模型的對比實驗，有力地驗證使用“蒙特卡洛”方法確定汽車駕駛員H點區域的實用性。

而后，汽車行業越來越注重“人-機-環境”的思想，汽車內部結構設計智能化，突出了多系統、多功能的新型H點域的設計理念。“多功能區域法”[8]通過對目標H點進行并非一點而是一個區域的選擇，將該目標區域量化優化篩選的過程。它就坐姿舒適性、視野性、某些硬點約束性三方面的功能要求進行闡述，強調坐姿的舒適性在汽車內部結構設計的作用和舒適域的求解，彌補了SAE標準中不適于中國人體、H點和位置線單一、布置踏板的空間限制等缺陷。

目前，我國國內已形成多種系統完善地確定H點的方法，設計H點相應的計算機輔助軟件也從早期的CAD二維模型設計、RAMSIS等發展到眾多新型的三維計算機程序。未來確定H點的方向在于將H點的汽車內部結構設計問題轉化為具體的汽車內部空間的數學建模，最后利用建模后的數學模型伴隨著二維或三維計算機輔助設計并結合人體因素、空間環境等尋找H點的目標區域。例如上海通用五菱汽車公司[9]研發的基于SAM模型進行的H點的設計，就是利用正態分布分析法。它通過數學建模得出研究方向，并理想化地認為H點的位置分布也服從正態分布，將車輛參數、用戶體征等因素考慮在內，從而分析H點落在每一目標區域正態分布的規律。SAM模型設計假定50百分位的人群為最舒適的位置，不僅適于不同的國家的人體模型而且較好的解決了汽車座椅滑動量過度設計的問題。可以看出，未來發展H點將趨于系統化的設計理念，基于一定的數學模型的構建來實現。

隨著相關設計不斷發展，H點的適用領域不斷拓寬不再局限于汽車行業，石油鉆機司鉆、重型商用車、起重機駕駛室等等對H點的設計應用均已成熟。未來H點很有可能對飛行員駕駛室的設計有所幫助。

3、總結評價

本文對H點的來源以及國內H點的發展歷程作了闡述，提供現階段國內普遍應用H點的設計和研究方法，介紹基于多種方法下H點的整體設計思路。本次研究為今后H點的設計增添了新思路，不僅設計方法要多樣化，而且設計流程更要系統化、高效化。本文從H點的設計理念出發，確立H點在汽車內部結構設計中的關鍵性作用，并為未來H點的發展提出了一些建議。

[1] SAE J833. Human Physical Dimensions[Z]. Society Of Automotive Engineers. 1989.

[2] SAE J826. Devices for Use in Defining and Measuring Vehicle Seating Accommodation[Z]. Society Of Automotive Engineers. 2008.

[3] SAE J1517. Drivers Selected Seat Position[Z]. Society Of Automotive Engineers. 1998.

[4] 國家技術監督局.GB/T 15083 汽車座椅、座椅固定裝置及頭枕強度要求和實驗方法[S],中國標準出版社，2006.

[5] 國家技術監督局.GB/T 11563 汽車H點的確定順序[S]，中國標準出版社，1995.

[6] 馬佳,李培松，范智聲，阮瑩，李飛飛，蘇強.基于舒適性的H點位置研究[J]，工業工程與管理，2008.

[7] 徐鐘濟.蒙特卡洛方法[M]，上海科學技術出版社，1985.

[8] 黃金凌，龔禮洲，葛安林.車身布置中H點的優化[J] ，汽車工程，2000.

[9] 胡細平，曹景波，植小芳.基于SAM模型的H點設計[J]，企業科技與發展，2014.

[10] 呂杰鋒，陳建新，徐進波.人機工程學，清華大學出版社[M]，2009.

The Development Course of Domestic H Point

Tang yi, Ma Guoqing, Zhou yong
(School of Electromechanicals & Automobile Engineering,Yantai University, Shandong Yantai 264005)

With the vigorous development of automobile industry and the improvement of automobile technology of China, consumers gradually ask for improving automobile design of the internal structure in the automobile industry. And the decisive factor of this design is choosing a good H-point. The H-point, which is a key referent point in the design of internal structure, is a benchmark of the design of the car interior especially the cab. It determines the driver's position of the joints of the body and hands in the cab. What's more, it also determines the operational comfort, flexibility and security of the driver. The article systematically summarizes the meaning of the H-point, introduces the development of the H-point in domestic automobile industry, and briefly describes the most representative determination method of the H-point at the present. From the perspective of ergonomics, it is concluded that the overall design thought of the future H point. The overall design thought will compare, analyze and evaluate various measuring methods of the H-point. Besides, it comprehensively position practical use of the H-point.

H-point; Internal structure design; The SAE standards

U461.6

A

1671-7988(2015)03--

湯易，就讀于煙臺大學機電汽車工程學院。

汽車安全與節能國家重點實驗室開放基金項目（KF11222）；山東省科技發展計劃項目（2012YD04039）；煙臺大學研究生科技創新基金項目。