客車駕駛員主要操縱人機解析

楊玉輝，劉剛

（柳州五菱汽車工業有限公司，廣西柳州545007）

客車駕駛員主要操縱人機解析

楊玉輝，劉剛

（柳州五菱汽車工業有限公司，廣西柳州545007）

汽車設計人機工程隨著汽車工業發展，越來越受到人們重視，對人機工程提出的要求也越來越高，人機工程涵蓋范圍也越來越廣。重點針對客車駕駛員正常行駛主要操縱過程涉及部件人機工程設計做簡單解析，主要包含轉向操縱、組合開關操縱、踏板操縱幾個模塊內容。

駕駛員；操縱；人機

汽車駕駛員操縱人機工程設計主要是根據人體操縱范圍和操縱力的測定，確定各操縱裝置的布置位置和作用力的大小，以使人體操縱自然、準確、輕便，并降低操縱疲勞程度。人機工程在乘用車上的研究和應用已經相當成熟，相應的法規標準日益完善。但是針對客車，特別是中巴、大巴等中型和大型客車還沒有系統和全面的人機布置標準。本文主要針對客車駕駛員主要操縱人機工程內容進行解析。其中主要有轉向、組合開關、踏板幾個部分對人機感受有較大影響因素。

1 方向盤操縱人機工程

1.1 方向盤舒適度范圍

方向盤操縱舒適度范圍限定了方向盤中心位置的浮動空間，同時方向盤中心位置在這些區間內決定了駕駛員手和胳膊的位置和舒適度。國外人機工程實踐經驗和文獻推薦方向盤傾角30°～45°的范圍（如圖1所示）。理論上最合適的位置與選定的百分位人體有關，不同人體學尺寸對方向盤位置的影響非常大。方向盤中心應該盡量處于駕駛員中心平面，建議與駕駛員中心平面最大偏差在±15 mm之間。

圖1 方向盤舒適度范圍

方向盤理想設計位置來源于RAMSIS軟件對全球人體統計綜合推薦值（坐標原點為AHP點到駕駛員中心平面的投影點）。方向盤滿足從5%人體到99%人體理想設計位置需適應制造要求，方向盤角度應設計為與水平面30°～45°的可調節范圍（如圖2所示）。

圖2 方向盤理想位置

1.2 方向盤設計

方向盤直徑參數的確定取決于轉向力最大允許極限值。當動力轉向失效時，轉向力不能超出操縱允許極限。在過去，傳統大客車一般把方向盤直徑定義與500 mm～550 mm之間。隨著設計和制造技術的進步對轉向力的改善，方向盤外徑現在可以減小，最合適的直徑需要滿足手和手臂的操縱舒適性。一般城市大中型公交車定義直徑為450 mm.也有國外機構推薦在450 mm～480 mm之間。在CAD檢查中一般使用平均值465 mm.方向盤手柄直徑一般要求在32 mm～40 mm之間。既能滿足手部抓握舒適度，又減小對視野障礙角的要求下，32 mm是推薦的最優數值（如圖3所示）。

圖3 方向盤尺寸

2 組合開關人機設計

2.1 組合開關設計

基于人體測量學標準IS0 4040，轉向組合開關排列在方向盤附近。組合開關應基本與方向盤外緣持平，允許超出或縮進10 mm.

方向盤邊緣與組合開關之間應留出最小手關節自由操縱空間，以避免造成誤操作。但也不能超出不同百分位人體手指伸展觸及組合開關的極限距離。一般推薦按35 mm的包絡曲線范圍設計組合開關位置（如圖4所示）。

圖4 組合開關設計位置

2.2 方向盤護殼按鈕設計

一般客車把喇叭開關設計放置在方向盤護殼上，喇叭開關位置既要滿足拇指操縱便利，又要避免距離手柄過近導致誤操作。一般要求喇叭開關距離方向盤邊緣不小于50 mm，不大于105 mm，統計研究推薦85 mm為最優位置（如圖5所示）。

圖5 喇叭開關設計位置

3 踏板人機設計

自動變速器越來越多被用在客車產品上，導致很多車型不再需要離合踏板。然而仍有大量的機械變速器產品需要設計離合踏板。在CAD模型內，如果忽略離合踏板，左腳處會設計一個較大的歇腳踏板。不同百分位的人體尺寸會產生不同的腳踵點位置（AHP），它們有不同的X坐標。設計上，踏板與腳的接觸面和接觸點非常重要。而且，鞋子與踏板接觸點在踏板設計中需要計算，豎直踏板踩到極限位置時，踏板對腳部有向上的阻力，人體需要更大的驅動力去操縱踏板。

3.1 踵點位置

設定95%人體客車對應的AHP點為X向和Z向坐標為0，Y=0坐標設定在駕駛員中心平面上。AHP點位于駕駛員正常駕駛狀態踩加速踏板的腳部（含鞋）與車內地板平面的接觸點。RAMSIS模型定義了駕駛員正常駕駛狀態輕踩加速踏板時理論的踏板面位置。不同的百分位人體尺寸和腳部位置，導致AHP點不同（如圖6所示）。

（續下圖）

（續上圖）

圖6 不同百分位駕駛員AHP點位置

3.2 踏板設計

基于加速踏板位置設計，制動踏板設計不需要讓駕駛員很容易、快速從加速踏板轉到制動踏板。正常情況下制動踏板位置應與加速踏板高度基本持平。考慮到不同百分位的人體，踏板面設計應設計成一定曲率的弧面以保證不同百分位人體不同的踵點位置都能比較容易接觸到踏板面。踏板的行程應該符合人體裸關節舒適度角度范圍。推薦值為90°～110°.踩踏板時初始接觸位置裸關節角度應該不小于80°。推薦按90°裸角做為輕踩加速踏板時位置設計。研究表明，整個駕駛過程加速踏板絕大多數時間處于1/3行程位置（如圖7所示）。

圖7 加速踏板位置設計

踏板設計必須預留腳部包含鞋的安全控件，避免產生誤操作。踏板之間最少保證50 mm的間隙。

需要用腿操作的踏板比如離合踏板允許較高的踩踏力，踏板行程的方向應該試駕駛員踩踏受力點與座椅后背支撐連線上（如圖8所示）。這種設計可以讓駕駛員更好地操縱和掌控離合踏板。

圖8 離合踏板設計

某知名汽車公司踏板設計參考部分標準如圖9、10和表1所示。

圖9 三踏板高度尺寸示意圖

圖10 三踏板橫向尺寸示意圖

表1 踏板設計參考標準

3.3 踏板力

客車對踏板力的要求：

加速踏板：操作力F=35～40 N

回彈力F=20 N

制動踏板，踩踏不同位置回彈力要求如表2所示：

表2 制動踏板推薦標準

離合踏板：操作力F≤420 N

4 結束語

本文主要闡述客車駕駛員主要操縱舒適性涉及到方向盤設計、組合開關設計、踏板設計三個重要人機工程模塊。本文參考國外文獻和經驗值給出推薦范圍，以供客車人機工程設計參考。人機工程涵蓋范圍很廣，本文僅拿其中三個模塊的部分內容做了總結和分析。希望更多的文獻和標準參考被研究和分享，以促進客車人機設計日益成熟和系統。

[1]Vivek D.BhiseErgonomics in the Automotive Design Pro cess[J]Trucks.2014，22（1）：33.

[2]申延曉.人機工程學在客車總布置設計中的應用[C].河南省汽車工程學會首屆科研學術研討會論文集，2004：1－20.

[3]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.

Major Driver’s Ergonomics in Coach

YANG Yu-hui，LIU Gang
（Liuzhou Wuling Automobile Industry Co.，Ltd.，Liuzhou Guangxi 545007，China）

Car design the man-machine engineering in the development of automobile industry，more and more people pay attention to，is becoming more and more high to the requirement of man-machine engineering is put forward，the man-machine engineering scope also more and more widely.Focusing on the normal bus drivers main control process involves parts do simple parsing the man-machine engineering design.Mainly consists of steering，combination switch control and pedal manipulation module content

driver；control；ergonomics

U463.81

A < class="emphasis_bold">文章編號：1

1672-545X（2017）05-0152-04

2017-02-07

楊玉輝（1983－），男，河南潢川人，工程師，學士學位，主要研究方向為汽車總布置；劉剛（1974－），男，廣西武宣人，助理工程師，碩士學位，主要研究方向為工業工程。