基于JACK的氣壓式EPB終端設(shè)計(jì)及人機(jī)工效評(píng)估

谷文豪，王洪亮，張琰佳，談樂(lè)斌

（1．南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，江蘇南京 210094；2．南京理工大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院，江蘇南京 210094）

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基于JACK的氣壓式EPB終端設(shè)計(jì)及人機(jī)工效評(píng)估

谷文豪1，王洪亮1，張琰佳2，談樂(lè)斌1

（1．南京理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，江蘇南京 210094；2．南京理工大學(xué)能源與動(dòng)力工程學(xué)院，江蘇南京 210094）

摘 要：現(xiàn)有的EPB終端針對(duì)乘用車(chē)機(jī)械式EPB需求進(jìn)行匹配設(shè)計(jì)，滿足不了氣壓顯示、氣管故障報(bào)警等氣壓式EPB的顯示需求。針對(duì)氣壓式EPB工作特性，應(yīng)用人機(jī)工效學(xué)原理設(shè)計(jì)了一款EPB終端。運(yùn)用3DS MAX與SolidWorks相結(jié)合的方式建立終端三維模型，利用JACK軟件建立數(shù)字人和車(chē)輛模型，并進(jìn)行合理布局。采用對(duì)數(shù)字人的舒適度分析方法，驗(yàn)證布局設(shè)置的合理性。采用視角、障礙域與視錐相結(jié)合的方式，從多角度對(duì)終端進(jìn)行可視域分析。基于人體在駕駛的時(shí)候不能聯(lián)合全身關(guān)節(jié)的工作特性，采用SAE Packaging Guidelines進(jìn)行可達(dá)域分析。應(yīng)用JACK軟件從多角度對(duì)終端進(jìn)行人機(jī)工效分析，驗(yàn)證總體設(shè)計(jì)方案的合理性，縮短了設(shè)計(jì)周期，降低了設(shè)計(jì)成本。

關(guān)鍵詞：軟件工程；EPB；人機(jī)工效；JACK；仿真分析

谷文豪，王洪亮，張琰佳，等．基于JACK的氣壓式EPB終端設(shè)計(jì)及人機(jī)工效評(píng)估［J］．河北工業(yè)科技，2016，33（2）：95－101．

GU Wenhao，WANG Hongliang，ZHANG Yanjia，et al．Design and ergonomics analysis of pneumatic EPB terminal based on JACK［J］．Hebei Journal of Industrial Science and Technology，2016，33（2）：95－101．

Keywords：software engineering；EPB；ergonomics；JACK；simulation analysis

人機(jī)工效分析最初發(fā)展是通過(guò)觀察真實(shí)的實(shí)驗(yàn)人員對(duì)現(xiàn)實(shí)的工作或者產(chǎn)品進(jìn)行操作和分析。這種分析方法真實(shí)可靠，但是需要消耗大量的經(jīng)費(fèi)和時(shí)間，并且分析結(jié)果摻雜了實(shí)驗(yàn)人員的個(gè)人主觀因素。JACK軟件是一款優(yōu)秀的人機(jī)工效評(píng)估軟件，并且具備專業(yè)的車(chē)輛分析工具（occupant packaging toolkit，OPT），已經(jīng)在汽車(chē)駕駛室的工效評(píng)估等方面取得很好的應(yīng)用效果。使用該軟件進(jìn)行產(chǎn)品研發(fā)，將大大降低成本與研制周期［1］。

電子駐車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)（electronic parking brake，EPB）是由電子控制方式實(shí)現(xiàn)汽車(chē)駐車(chē)制動(dòng)和解除的自動(dòng)控制系統(tǒng)，且根據(jù)執(zhí)行媒介分為機(jī)械式和氣壓式。現(xiàn)有的EPB終端針對(duì)乘用車(chē)機(jī)械式EPB需求進(jìn)行匹配設(shè)計(jì)，滿足不了氣壓顯示、氣管故障報(bào)警等氣壓式EPB的顯示需求，有著良好的人機(jī)工效的氣壓式EPB終端設(shè)計(jì)對(duì)于氣壓式EPB技術(shù)的整車(chē)匹配需求十分迫切。本文利用3DS MAX和Solid－Works三維建模軟件，在結(jié)合人機(jī)工效學(xué)原理的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一款氣壓式EPB終端，并利用JACK軟件對(duì)其進(jìn)行人機(jī)工效評(píng)估。

1 EPB終端設(shè)計(jì)

1．1 現(xiàn)有EPB開(kāi)關(guān)說(shuō)明

配備于高級(jí)轎車(chē)上的機(jī)械式EPB開(kāi)關(guān)只有P開(kāi)關(guān)與AUTOHOLD開(kāi)關(guān)，大多放置于變速器操縱桿旁邊，如圖1所示。當(dāng)采用自動(dòng)模式時(shí)，按下AUTOHOLD開(kāi)關(guān)，AUTOHOLD指示燈亮，駕駛員只需正常操作，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)判斷是否駐車(chē)。當(dāng)采用手動(dòng)模式時(shí)，需要駕駛員自己判斷實(shí)際情況，執(zhí)行扣／按P開(kāi)關(guān)操作。而在此過(guò)程中，駕駛員需要低頭觀看EPB開(kāi)關(guān)指示燈狀態(tài)，并對(duì)扣／按P開(kāi)關(guān)所對(duì)應(yīng)的施加／釋放駐車(chē)的執(zhí)行效果了然于胸。

而在實(shí)際使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，駕駛員對(duì)于EPB開(kāi)關(guān)的使用說(shuō)明并不熟悉，當(dāng)遇到突發(fā)情況時(shí)他們會(huì)因高度緊張而對(duì)扣／按P開(kāi)關(guān)進(jìn)行誤操作，從而導(dǎo)致汽車(chē)后溜。尤其是中、重型車(chē)輛，為了達(dá)到良好視野，其前擋風(fēng)玻璃的面積設(shè)計(jì)得較大，當(dāng)外部光照強(qiáng)烈時(shí)，EPB開(kāi)關(guān)指示燈在強(qiáng)光下的顯示效果被削弱，此時(shí)需要駕駛員憑記憶判斷EPB開(kāi)關(guān)是在何種模式下，極易造成誤判引起溜車(chē)事故。最為關(guān)鍵的是，駕駛員需要低頭操作EPB開(kāi)關(guān)，脫離了前方視線，容易造成事故。

圖1　EPB開(kāi)關(guān)Fig．1 EPB switch

1．2 氣壓式EPB終端功能介紹

大多數(shù)中、重型車(chē)輛的制動(dòng)系統(tǒng)采用的是氣動(dòng)伺服系統(tǒng)，從而機(jī)械式EPB將調(diào)整為氣壓式EPB。隨著研究的逐步深入，氣壓式EPB兼具了手動(dòng)施加／釋放駐車(chē)、自動(dòng)施加／釋放駐車(chē)、坡道起步輔助以及防遺忘駐車(chē)等功能，并且中、重型車(chē)輛行駛路面復(fù)雜，駕駛員容易疲勞駕駛。針對(duì)這些特點(diǎn)，本文利用3DS MAX和SolidWorks設(shè)計(jì)了一款集P開(kāi)關(guān)、AUTOHOLD開(kāi)關(guān)、駐車(chē)制動(dòng)缸氣壓顯示、報(bào)警顯示為一體的人機(jī)操縱顯示終端，駕駛員可以進(jìn)行無(wú)意識(shí)操作，實(shí)時(shí)了解制動(dòng)氣壓大小，并根據(jù)氣壓數(shù)值數(shù)字跳動(dòng)頻率判斷充、放氣速率，將駕駛員誤操作概率降低，從而避免事故發(fā)生。將EPB終端置于車(chē)輛中控面板某處，其實(shí)體三維模型如圖2所示。

圖2　EPB終端實(shí)體三維模型Fig．2 Three－dimensional model of the terminal

其中，終端上方為顯示屏，用來(lái)顯示實(shí)時(shí)氣壓、報(bào)警信號(hào)以及故障碼，下方“＋P”，“AUTOHOLD”，“－P”為集成指示燈顯示的按鈕開(kāi)關(guān)。＋P按鈕、AUTOHOLD按鈕、－P按鈕分別表示進(jìn)入施加駐車(chē)、自動(dòng)模式、釋放駐車(chē)狀態(tài)；＋P指示燈、AUTOHOLD指示燈、－P指示燈分別表示車(chē)輛當(dāng)前處在駐車(chē)、自動(dòng)模式、駐車(chē)狀態(tài)。

假設(shè)當(dāng)駐車(chē)制動(dòng)缸氣壓為0bar時(shí)，駐車(chē)制動(dòng)力達(dá)到最大；當(dāng)駐車(chē)制動(dòng)缸氣壓為7．0bar時(shí)，駐車(chē)制動(dòng)力為0。當(dāng)駕駛員采用自動(dòng)模式時(shí)，按下AUTOHOLD開(kāi)關(guān)，此時(shí)AUTOHOLD指示燈亮，若氣壓為0bar或系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前坡道阻力判斷當(dāng)前氣壓值可以提供足夠的駐車(chē)制動(dòng)力時(shí)，＋P開(kāi)關(guān)指示燈亮，表示此時(shí)處于駐車(chē)狀態(tài)。當(dāng)駕駛員再次按下AUTOHOLD開(kāi)關(guān)，AUTOHOLD指示燈熄滅，若此時(shí)為駐車(chē)狀態(tài)，＋P指示燈亮，否則－P指示燈亮、＋P指示燈滅。當(dāng)駕駛員采用AUTOHOLD模式進(jìn)行坡道起步時(shí)，隨著車(chē)輛逐步克服坡道阻力，氣壓逐漸上升，當(dāng)系統(tǒng)判斷驅(qū)動(dòng)力剛好可以克服當(dāng)前坡道阻力時(shí)，＋P與－P指示燈滅。同時(shí)按下AUTOHOLD開(kāi)關(guān)與＋P開(kāi)關(guān)，顯示屏顯示“標(biāo)定成功”字樣。

1．3 氣壓式EPB終端人機(jī)工效學(xué)設(shè)計(jì)

在人機(jī)系統(tǒng)中，顯示裝置是為了通過(guò)可視化的數(shù)字、曲線、文字、符號(hào)、圖像、圖形和其他人體能夠感知的信號(hào)向人傳遞機(jī)器的工況信息。而在人機(jī)系統(tǒng)中使用最頻繁、功能最強(qiáng)大的裝置是視覺(jué)顯示裝置。

目前，視覺(jué)顯視裝置已被大量地應(yīng)用在汽車(chē)上，為了能夠使人與汽車(chē)之間形成良好的人機(jī)互動(dòng)，在設(shè)計(jì)視覺(jué)顯示裝置時(shí)，需要綜合考慮人的視覺(jué)特征、心理特征與生理特征。

視覺(jué)顯示裝置可以向操作人員提供汽車(chē)行駛過(guò)程中的相關(guān)信息，使操作人員能快速進(jìn)行有效操控，保證機(jī)器系統(tǒng)按預(yù)期要求運(yùn)行，完成預(yù)定工作。視覺(jué)顯示裝置按顯示形式不同可以分成數(shù)字式顯示與模擬式顯示。其中，模擬式是通過(guò)指針與刻度顯示有關(guān)參量或狀態(tài)；數(shù)字式是用數(shù)碼直接顯示相關(guān)信息［2］。

模擬顯示可以清楚地顯示模擬量的變化趨勢(shì)以及其在總量程內(nèi)所處的位置，但是認(rèn)讀速度和準(zhǔn)確度均比數(shù)字顯示低。數(shù)字顯示和模擬顯示相比，認(rèn)讀準(zhǔn)確性高，認(rèn)讀速度快，但顯示變化趨勢(shì)的效果不如模擬顯示。本文設(shè)計(jì)的EPB終端除了考慮駕駛員操作方便以外，還考慮到日后維修人員可以直接在終端調(diào)出故障碼，快速定位故障問(wèn)題，減輕維修人員工作量。因此，采用數(shù)字顯示來(lái)顯示氣壓與報(bào)警信號(hào)，可以減輕操作人員的疲勞程度，也更加符合人機(jī)工程學(xué)的設(shè)計(jì)原則和要求。同時(shí)為了應(yīng)對(duì)中、重型車(chē)輛路面激勵(lì)幅度大、駕駛室振幅較大、外部光照強(qiáng)烈，將“＋P”、“AUTOHOLD”、“－P”設(shè)計(jì)為按鍵式開(kāi)關(guān)，并將終端邊緣凸起4mm，使顯示屏、按鍵內(nèi)嵌在終端框架內(nèi)，達(dá)到增加帽檐遮光與隔開(kāi)各個(gè)按鍵的效果。采用＋P按鈕、－P按鈕取代扣、按P開(kāi)關(guān)，使駕駛員憑終端界面就可以明確各個(gè)開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)的功能，從而可以進(jìn)行無(wú)意識(shí)操作。

人機(jī)工程學(xué)在視覺(jué)顯示裝置設(shè)計(jì)中的應(yīng)用需要著重考慮以下3方面：一是顯示裝置和駕駛員間的距離；二是根據(jù)駕駛員的位置，確定顯示裝置的最佳布置區(qū)域；三是在設(shè)計(jì)顯示器時(shí)，要以易于準(zhǔn)確、快速認(rèn)讀為目的，確保所選顯示器有利于傳遞與顯示信息。本文采用JACK軟件搭建標(biāo)準(zhǔn)車(chē)輛模型，把EPB終端內(nèi)嵌于車(chē)輛模型的中控面板中，符合駕駛員與顯示裝置距離設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。表1為經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)得出的不同顏色搭配時(shí)的配色效果。

表1　不同顏色搭配時(shí)的配色效果Tab．1 Effect of different colors collocation

由表1可以看出，黑底黃字是最清楚的配色，黃底藍(lán)字是最模糊的配色。而EPB終端按鈕為黑色，即為黑底，所以當(dāng)駕駛員按下開(kāi)關(guān)時(shí)，指示燈變?yōu)辄S色較為醒目。在日常使用時(shí)，黑底白字或白底黑字用的比較多，因?yàn)楹诎變煞N顏色比較容易掌握，也符合人們的日常習(xí)慣，所以氣壓顯示數(shù)字與字母設(shè)為黑底白字。同時(shí)，紅色經(jīng)常作為警示顏色，所以當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障或者駕駛員誤操作時(shí)，顯示屏顯示紅色警告字體，并發(fā)出警報(bào)聲。

根據(jù)人體手指大小與車(chē)輛模型的中控面板尺寸，將EPB終端模型尺寸設(shè)置為如圖3所示，在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)不同車(chē)輛中控面板參數(shù)，可以稍作調(diào)整。

圖3　EPB終端正面簡(jiǎn)略尺寸圖Fig．3 Positive simple size chart of EPB terminal

2 仿真環(huán)境的建立

2．1 數(shù)字人模型的建立

JACK的數(shù)字人模型比其他的實(shí)體都要復(fù)雜。其包含了68個(gè)部分，69個(gè)關(guān)節(jié)（多為多軸和多自由度聯(lián)合復(fù)合體）和135°的自由活動(dòng)范圍。最重要的是，數(shù)字人的行為和約束是針對(duì)工作狀態(tài)而言的，能夠?qū)ΜF(xiàn)實(shí)情況中人的反應(yīng)進(jìn)行自動(dòng)控制。JACK數(shù)字人控制依靠的是反向動(dòng)力學(xué)控制方法，通過(guò)肢體末端反向控制整體的運(yùn)動(dòng)是最前沿的三維數(shù)字人控制技術(shù)。

在JACK中，根據(jù)GB 10000—1988中國(guó)成年人人體尺寸，對(duì)1989年中國(guó)18歲到60歲男性和18歲到55歲女性的成年人尺寸數(shù)據(jù)建立中國(guó)人數(shù)字模型的數(shù)據(jù)庫(kù)。根據(jù)一般人使用原則，選擇50％的人體模型，以此滿足中國(guó)作業(yè)人群平均水平［3－9］。

2．2 車(chē)輛模型的建立

OPT是JACK軟件的一大特色，其中SAE Packaging Guidelines不但可以將數(shù)字人導(dǎo)入汽車(chē)模型中令其操作汽車(chē)，還可以建立一定的車(chē)輛模型，利用該功能完全可以建立中、重型車(chē)輛駕駛艙模型，完成本文研究?jī)?nèi)容。

根據(jù)一般中、重型車(chē)輛參數(shù)，結(jié)合J941聲明，輸入符合限定范圍的車(chē)輛參數(shù)，如圖4所示。

圖4　車(chē)輛參數(shù)輸入Fig．4 Vehicle parameter input

其中，駕駛側(cè)（Driver Side）選擇中國(guó)人的駕駛習(xí)慣，選擇左側(cè)（Left）；車(chē)輛類型（Vehicle Class）選擇B類車(chē)型；座椅水平長(zhǎng)度（Seat Track Travel （TL23））選擇“＞133 mm”；H30（AHP to SgRP Height）為油門(mén)到座椅豎直高度；Wheel Height （W9－vert）為方向盤(pán)頂部到底部的豎直高度；Side View Angel（H18）為方向盤(pán)朝前傾斜的角度；SWC to AHP horiz．distance（L11）為油門(mén)到方向盤(pán)中心的豎直距離；SWC to AHP vert．distance（H17）為油門(mén)到方向盤(pán)中心的水平距離；Torso Angle（L40）為座椅與水平面的夾角，且根據(jù)J941聲明Torso Angle（L40）參數(shù)范圍為11°～18°，而在中、重型車(chē)輛中，為了使駕駛員有更好的視野，往往需要犧牲掉一些舒適性，將此夾角調(diào)小，綜合考量下，將Torso Angle設(shè)為15°。

2．3 調(diào)整模型位置關(guān)系

JACK的強(qiáng)大功能之一在于可以導(dǎo)入外部CAD三維模型創(chuàng)建豐富的虛擬環(huán)境。將EPB終端模型轉(zhuǎn)化為IGS格式導(dǎo)入JACK中，并將其置于車(chē)輛模型的中控面板中。

導(dǎo)入外部人體姿勢(shì)文件OPT．post，該文件是JACK自帶的汽車(chē)駕駛坐姿文件，將50％的數(shù)字人坐姿調(diào)整為汽車(chē)駕駛坐姿。將數(shù)字人坐標(biāo)調(diào)整為H點(diǎn)坐標(biāo)，使用坐標(biāo)定位（Site Position）將數(shù)字人定位到主駕駛座椅的H點(diǎn)上，并使用SAE Packaging Guidelines將參考位置（Reference Position）選擇座椅（SgPR）。

為了使人機(jī)工效仿真更具真實(shí)性，可以在Occupant（乘員）中設(shè)置適應(yīng)人數(shù)（Population Accommodation）和性別比例（Population Mix），如圖5所示。

圖5　乘員設(shè)置Fig．5 Occupant setting

Population Accommodation可以定義多少百分位的人在汽車(chē)中看清車(chē)內(nèi)的各個(gè)操作設(shè)備，為了使EPB開(kāi)關(guān)安放位置更具可靠性，將Population Accommodation設(shè)為95％。Population Mix可以定義分析時(shí)的性別比例，在中、重型車(chē)輛中，男司機(jī)的比例高于女司機(jī)，為便于研究分析，此處將Population Mix設(shè)為“25／75”［10－12］。

對(duì)數(shù)字人姿勢(shì)以及EPB終端位置進(jìn)行微調(diào)，完成仿真環(huán)境的建立，如圖6所示。

圖6　仿真環(huán)境建立Fig．6 Simulation environment establishment

3 EPB終端的人機(jī)工效評(píng)估

3．1 舒適度分析

為了判斷數(shù)字人模型與車(chē)輛模型是否契合，對(duì)數(shù)字人進(jìn)行舒適度分析（Comfort Assessment）。Comfort Assessment提供了6個(gè)舒適度參考數(shù)據(jù)，本文研究?jī)?nèi)容對(duì)于關(guān)節(jié)舒適度要求不高，選擇單關(guān)節(jié)舒適度中Porter（1998）即可滿足研究要求。分析結(jié)果如圖7所示。當(dāng)移動(dòng)肢體動(dòng)作時(shí)，數(shù)據(jù)條的長(zhǎng)度會(huì)改變。當(dāng)關(guān)節(jié)彎曲角度在限定范圍之內(nèi)時(shí)，數(shù)據(jù)條呈綠色，一旦超出就變?yōu)辄S色。其中，Value，Mode，Low和High分別表示當(dāng)前數(shù)值、典型數(shù)值、最低和最高限定值，數(shù)據(jù)條中心就是典型數(shù)值，這樣可以更為直觀地看出關(guān)節(jié)彎曲程度與標(biāo)準(zhǔn)彎曲程度的差異。由圖7中可以看出，數(shù)字人整體姿勢(shì)的舒適度良好，可以進(jìn)行后續(xù)的人機(jī)工效分析。

圖7　舒適度分析結(jié)果Fig．7 Comfort Assessment results

3．2 可視域分析

視域的合格性是通過(guò)人的雙眼與產(chǎn)品上特定對(duì)象的位置關(guān)系來(lái)判定，識(shí)別或觀察對(duì)象位于視錐體內(nèi)即為合格。

JACK軟件中的視野是通過(guò)以視野角度和視距確定的視錐體來(lái)分析的，視錐體包絡(luò)的范圍表示控制臺(tái)的可見(jiàn)范圍，通過(guò)建立字母辨別范圍、顏色辨別范圍、最佳視野范圍、極限范圍的視錐體，映射各個(gè)視錐體在控制臺(tái)上的相對(duì)位置，則可以判斷控制臺(tái)上操作按鈕位置設(shè)置是否合理［13］。

本文采用視角（Eye View）、障礙域（Obscuration Zones）、視錐（View Cones）相結(jié)合的方式，多方位驗(yàn)證EPB終端安放位置的合理性。Eye View是將錄像機(jī)定位到數(shù)字人的第一視角上，調(diào)用該功能顯現(xiàn)出人眼真實(shí)的視角，調(diào)整數(shù)字人頭部的位置，使數(shù)字人在看清前方路面情況的同時(shí)可以自然地觀察到中控面板；Obscuration Zones可以仿真出因方向盤(pán)引起的障礙域，為了確保EPB開(kāi)關(guān)安放位置的可靠性，將左眼球作為視點(diǎn)坐標(biāo)（Eye Point Site），將方向盤(pán)設(shè)為障礙物體，并將Bounding Distance設(shè)為50cm；View Cones是從人的眼睛為出發(fā)點(diǎn)，將眼睛能看到的區(qū)域立體的展現(xiàn)出來(lái)，此處將視錐長(zhǎng)度設(shè)為100cm，視錐角度設(shè)為40°，該角度是人的最理想的視角范圍。在利用Eye View進(jìn)行可視域分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)數(shù)字人視線被方向盤(pán)遮住，通過(guò)人眼看不到EPB終端，如圖8所示。

圖8　視角分析Fig．8 Eye View assessment

將EPB終端位置重新調(diào)整后，可視域分析效果如圖9所示，符合50％數(shù)字人的可視域要求。

圖9　可視域分析Fig．9 Vision analysis

3．3 可達(dá)域分析

可達(dá)域的衡量標(biāo)準(zhǔn)以合格與不合格體現(xiàn)，可達(dá)域的合格性指人體與產(chǎn)品“裝配”定位后，在滿足舒適度的前提下，手、足可否觸及產(chǎn)品上特定部分，并實(shí)現(xiàn)預(yù)定操縱。

JACK軟件中的可達(dá)域是通過(guò)以肩關(guān)節(jié)和手臂確定的球體來(lái)分析的，球體包絡(luò)的范圍表示按鍵的可達(dá)范圍，通過(guò)建立手臂側(cè)伸、平伸、上舉的可達(dá)域球體，映射包含所有控制臺(tái)按鍵在內(nèi)的可達(dá)域球體，即驗(yàn)證所有按鍵均符合可達(dá)域要求。

人體在駕駛的時(shí)候不能聯(lián)合全身關(guān)節(jié)，所以在可達(dá)域分析的時(shí)候不用常規(guī)的Reach Zones分析工具，而采用SAE Packaging Guidelines中的可達(dá)域分析，如圖10所示。

圖10　可達(dá)域分析設(shè)置Fig．10 Reach Zones analysis

Push Button Max Reach Zone代表的是50％的人系著安全帶的時(shí)候可以將指尖往前伸到的最遠(yuǎn)區(qū)域，Three Finger Max Reach Zone代表的是50％的人系著安全帶的時(shí)候可以將3個(gè)手指往前伸到最遠(yuǎn)區(qū)域，將可達(dá)域的Push Button，Three Finger選項(xiàng)開(kāi)啟。分析結(jié)果如圖11所示，符合50％數(shù)字人的可達(dá)域要求，因此EPB終端安放位置是合理的。

圖11　可達(dá)域分析圖Fig．11 Reach Zones analysis chart

4 結(jié) 語(yǔ)

將人機(jī)工程學(xué)運(yùn)用于EPB終端的布局設(shè)計(jì)中，使駕駛員能夠在無(wú)意識(shí)情況下對(duì)EPB終端進(jìn)行操作，從而降低車(chē)輛在行駛過(guò)程中的操作失誤，提高駕駛操作的安全性和維修人員的工作效率［14－15］。提出了氣壓式EPB終端構(gòu)想，建立了三維模型，并應(yīng)用JACK軟件進(jìn)行了舒適度、可視域和可達(dá)域的分析，驗(yàn)證了終端設(shè)計(jì)的合理性。將本文研究方法理論化、實(shí)踐化，對(duì)今后車(chē)輛顯示終端、車(chē)聯(lián)網(wǎng)控制終端設(shè)計(jì)有一定的借鑒作用。

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Design and ergonomics analysis of pneumatic EPB terminal based on JACK

GU Wenhao1，WANG Hongliang1，ZHANG Yanjia2，TAN Lebin1
（1．School of Mechanical Engineering，Nanjing University of Science and Technology，Nanjing，Jiangsu 210094，China；2．School of Energy and Power Engineering，Nanjing University of Science and Technology，Nanjing，Jiangsu 210094，China）

Abstract：The existing EPB terminal is designed for the demand of mechanical EPB of passenger car，which can not meet the display need of air pressure，fault alarm，etc．Aiming at the operating characteristics of pneumatic EPB，the paper uses the principle of ergonomics to design a EPB terminal．It uses 3DS MAX and SolidWorks to establish three－dimensional model of the terminal，and uses JACK software to establish digital human and vehicle models with reasonable layout．The rationality of the layout is verified through comfort analysis of the digital human．The visual field analysis of the terminal from multiple perspectives is carried out by combining the eye view，the obscuration zones and the view cones．Packaging Guidelines SAE is used to analyze the reaching zones based on the human body characteristics during driving．By using JACK for ergonomics analysis of the terminal from multiple perspectives，the rationality of the improved design is verified，showing that the design cycle is shortened，and the design cost is reduced．

通訊作者：王洪亮副教授。E－mail：whl343＠163．com

作者簡(jiǎn)介：谷文豪（1991—），男，江蘇宿遷人，碩士研究生，主要從事汽車(chē)電子方面的研究。

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金（51205204，51205209）；中國(guó)博士后科學(xué)基金（2013M531360）

收稿日期：2015－11－26；修回日期：2015－12－10；責(zé)任編輯：陳書(shū)欣

文章編號(hào)：1008－1534（2016）02－0095－07

中圖分類號(hào)：TP391．9

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

doi：10．7535／hbgykj．2016yx02001