基于人機工程的微型電動物流車駕駛員H點布置區(qū)域研究

劉毅，章桐

（同濟大學汽車學院，上海 200000）

基于人機工程的微型電動物流車駕駛員H點布置區(qū)域研究

劉毅，章桐

（同濟大學汽車學院，上海 200000）

隨著新能源技術(shù)和人們環(huán)保意識的不斷提高，作為物流業(yè)被頻繁使用的微型物流車也開始向新能源動力系統(tǒng)方向發(fā)展了。研究在基于人機工程學的基礎(chǔ)上找出微型電動物流車駕駛員H點選擇的合理區(qū)域范圍，為開發(fā)設(shè)計時快速準確的確定H點位置，提高工作效率，降低開發(fā)成本提出有參考價值的建議。

人機工程；微型電動物流車；H點

CLC NO.: U462.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)10-42-03

1、目的

微型電動物流車的使用工況與普通乘用車不同之處在于駕駛員頻繁的上下車輛送貨。通過對某區(qū)郵政示范運營的微型電動物流車跟車調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，一次出車派送任務(wù)中，駕駛員上下車總次數(shù)在200次以上。因此在微型電動物流車開發(fā)時需要將H點位置布置在合理的區(qū)域內(nèi)以降低人體上下車疲勞度。本研究基于人體工程學的基礎(chǔ)上找出微型電動物流車駕駛員H點的合理區(qū)域范圍，為開發(fā)設(shè)計時快速準確的確定H點位置，提高工作效率，降低開發(fā)成本提出有參考價值的建議。

2、H點布置區(qū)域確定方法

微型電動物流車駕駛員H點布置需考慮以下幾個因素的影響。

2.1 踵點（AHP）

圖1所示駕駛員在駕駛車輛踩放油門踏板時，腳掌圍繞踵點（AHP點）旋轉(zhuǎn)。理論上講，踵點是一個固定的旋轉(zhuǎn)點，從人體姿態(tài)的人機工程學角度來說可以看作是坐標原點，這有助于更快更方便的找出H點位置。

圖1 腳掌與踏板關(guān)系圖[1]

在車輛工程設(shè)計中常使用第5、50和95百分位人體計算駕駛員座椅的滑移量。根據(jù)國標定義的H點計算公式[2]，結(jié)合各百分位人體部位尺寸和駕駛員各關(guān)節(jié)舒適角范圍，以AHP點為坐標原點可以繪制出各百分位人體H點區(qū)域。

2.2 駕駛室地板離地高度

駕駛室地板離地高度太高將造成腿部的疲勞，太低將使整車離地間隙過小導(dǎo)致車輛通過性差。如圖2所示，根據(jù)各百分位人體尺寸參數(shù)，以站立姿態(tài)分別將各百分位人體的大腿抬起至舒適度極限角度后比較腳底到地面的垂直距離，確定駕駛室地板離地高度不能超過539mm。

圖2 駕駛室地板高度最大值

2.3 座椅離地高度

座椅的離地高度決定了駕駛員上下車時膝部的彎曲程度。座椅位置太低時，膝部彎曲角度大，下車過程中腿部承受整個身體的重量做直立動作，額外產(chǎn)生負擔；座椅位置太高時，駕駛員上車過程中需踮起腳尖，由腳踝額外承受整個身體重量。所以座椅離地高度應(yīng)布置在95和5百分位人體站立時H點高度，也就是822mm至1015mm之間較為合理。

2.4 靠背角

SAE標準中定義了靠背角的舒適范圍在15°至35°之間。微型電動物流車的作用是短途運輸貨物，考慮到運貨能力，駕駛員靠背角應(yīng)設(shè)定在15°。

2.5 前方視野

居民小區(qū)內(nèi)的路況與道路路況不同，除了道路狹窄以外，各年齡階段的人群都在小區(qū)內(nèi)行走或奔跑，微型電動物流車經(jīng)常行駛在這種復(fù)雜路況中，其視野要求必須比國標中規(guī)定的下視野角4°[3]的要求更嚴。我國以身高1.2米的孩子為界限區(qū)分買票免費制度，其理由是經(jīng)過科學統(tǒng)計分析，1.2米以下年齡段的孩子無自我保護能力，需要監(jiān)護人時刻在身邊照顧。因此對于1.2米以上獨立行動的小孩是一個重點考慮對象，微型電動物流車的駕駛員下視野應(yīng)該定義為駕駛姿態(tài)下能看見車頭前200mm距離，高度1.2米的物體。以某款微型電動物流車為參考，如圖3所示，靠背角15°時過方向盤最高點的駕駛員下視野角度最小為7.9°。

圖3 駕駛員最小下視野角度

2.6 動力電池

如圖4所示，由于續(xù)航里程的要求，整車設(shè)計時往往把電池包布置在整個車身地板下方，是駕駛室地板離地高度的約束條件之一。在布置時要考慮動力電池包最小離地間隙和裝配間隙。按照目前的電池包技術(shù)，根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗最終得出如表1所示車身地板離地高度。

圖4 動力電池布置簡化圖

表1 駕駛室地板最小離地高度

3、結(jié)論

圖5 微型電動物流車駕駛員H點布置區(qū)域

將H點設(shè)計時需要考慮的幾點因素匯總整理后得到圖5所示的微型電動物流車駕駛員H點布置區(qū)域。

從圖中顯示的布置范圍看可以得到以下結(jié)論：

1）微型電動物流車駕駛員H點布置上極限以95百分位H點最高點為界限，下極限以前方視野下極限約束線為界線。

2）微型電動物流車的H點離地高度范圍應(yīng)該在822-1015mm之間。

3）微型電動物流車各百分位人體H點沒有交集，設(shè)計時必須考慮座椅滑移長度保證各百分位駕駛員H點的要求，座椅滑移量應(yīng)設(shè)計在203mm以內(nèi)。

4）設(shè)計駕駛員座椅滑移量時，如果僅考慮50和95百分位人體H點的條件下，微型電動物流車的座椅滑移量在111mm以內(nèi)。

[1] SAE J1517-1998, Driver Selected Seat Position [S].

[2] GB 10000-88 中國成年人人體尺寸[S].

[3] GB 11562-1994 汽車駕駛員前方視野要求及測量方法 [S].

Based on man-machine engineering of the micro electric car driver H point layout area studies logistics

Liu Yi, Zhang Tong
( Of car in tongji university, Shanghai 200000 )

As the improvement of new energy technology and of the people's continuous environmental protection consciousness, micro electric logistic cars that are frequently used in the logistics industry have already developed in the direction of the new energy power system too. In this study, through a series of experiments and software analysis and comparison based on the ergonomics, the selected reasonable scope for micro electric logistics car driver H point was found out which is good for quickly and accurately determining the H point position, improving the work efficiency, and putting forward suggestions with reference values for reducing the cost of development.

Ergonomics; Micro electric logistics vehicle; H-point

U462.1

A

1671-7988 (2017)10-42-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.10.015

劉毅，就讀于同濟大學。