中美軍用車輛人機工程標準對比研究

吳坤林，趙祥君，王立輝

(1.軍事交通學院 研究生管理大隊，天津 300161； 2.軍事交通學院 軍用車輛系，天津 300161)

● 車輛工程 Vehicle Engineering

中美軍用車輛人機工程標準對比研究

吳坤林1，趙祥君2，王立輝2

(1.軍事交通學院 研究生管理大隊，天津 300161； 2.軍事交通學院 軍用車輛系，天津 300161)

為給我軍軍用車輛人機工程標準的制訂提供參考，研究美軍和我軍軍用車輛人機工程標準發展概況，從車輛座椅、操縱裝置、視野和小氣候等方面，對比分析美軍和我軍軍用車輛人機工程標準的特點，探討軍用車輛人機工程標準的發展趨勢，從及時補充和更新標準、加強防護型戰術車輛人機工程研究、重視軍用車輛操縱系統人機界面研究、制訂軍用車輛人機工程試驗標準等4個方面，提出完善我軍軍用車輛人機工程標準的建議。

軍用車輛；人機工程；標準；美軍

1 軍用車輛人機工程標準發展概況

1.1 美軍情況

目前，外軍尤其是美軍，特別注重軍事裝備研發中人的因素。在軍事裝備人機工程領域，美軍一直走在前列，制訂了較為全面的軍事裝備人機工程標準。其中，MIL—STD—1472《美國國防部標準——人因工程》和MIL—HDBK—759C《美國國防部標準手冊——人機工程設計指南》，提出了較為具體的軍用車輛人機工程設計要求。

MIL—STD—1472更新過多個版本。美軍在1989年的“D”版本中，提出軍用車輛人機工程標準，但是內容不夠全面和完整。因此，美軍在1995年頒布了MIL—HDBK—759C，作為MIL—STD—1472D的補充，兩者相互配合使用。在1996年和1999年，美軍又相繼頒布了MIL—STD—1472的“E”和“F”版本，但沒有更新有關軍用車輛人機工程設計標準。直到2012年，美軍將MIL—STD—1472與MIL—HDBK—759C進行合并更新，形成最新的MIL—STD—1472G《美國國防部標準——人因工程》，相比之前版本，內容更加全面和完善，是美軍現行關于軍用系統、裝備和設施人機工程設計的最頂層標準。MIL—STD—1472G提出的軍用車輛人機工程設計要求，主要包括座椅、控制操作系統、可視性、供暖和通風等方面。

1.2 我軍情況

我軍軍事裝備人機工程標準主要包括GJB 2873—1997《軍事裝備和設施的人機工程設計準則》、GJB/Z 131—2002《軍事裝備和設施的人機工程設計手冊》以及GJB 1835—1993《裝甲車輛人—機—環境系統總體設計要求》。其中，GJB 2873—1997和GJB/Z 131—2002提出了軍用輪式車輛人機工程標準。

GJB 2873—1997提出的軍用車輛人機工程標準，主要包括座椅、控制器、操作指令、可見性、供暖和通風等方面。隨著軍用車輛人機工程研究的深入，我軍參考了美軍的MIL—HDBK—759C，編制了GJB/Z 131—2002，對GJB 2873—1997中的車輛可見性、供暖與通風等方面內容進行了補充，兩者相互配合使用。GJB 1835—1993是我軍針對裝甲車輛制訂的人機工程標準，主要包括人體測量數據與應用、空間設計、控制器、顯示器、人與計算機界面、維修性設計、內部環境控制、安全及總體布置應用要求等方面。

2 軍用車輛人機工程標準對比分析

2.1 座椅

座椅設計主要考慮尺寸結構、空間位置、安全性等要素。尺寸結構主要包括椅面、靠背兩方面；空間位置主要考慮駕駛員腹部、前膝部、大腿、腳等；安全性設計主要包括頭枕、安全帶和座墊。美軍[1-2]與我軍[3]座椅標準對比見表1。

在尺寸結構和空間位置設計方面，兩軍要求是相同的，安全性要求存在差異。美軍不僅對頭枕和座墊提出了人體保護的設計要求，如頭枕能支撐和保護頭部、座墊要保證血液流動和防擦傷，還對座椅材料提出了要求，如頭枕材料應有彈性、耐用、舒適且不結塊，座墊應有足夠彈性。但我軍沒有對頭枕提出設計要求，對座墊材料只有厚度、彈性和透氣性3個要求。可見，美軍更加重視軍用車輛的安全性,我軍要提高這方面標準。

2.2 操縱件

汽車操縱件主要包括轉向盤、換擋手柄和腳踏板3部分。由于國內外尚未對軍用車輛換擋手柄提出具體的設計標準。因此，只對比分析腳踏板和轉向盤標準[1，3](見表2、表3)。

在轉向盤設計方面，美軍和我軍的設計標準是相同的。在腳踏板設計方面，兩軍對腳踏板的基本要求大致相同，但美軍提出了更加具體的設計要求。美軍對腳踏板的尺寸、間距、操作位移以及操作阻力提出了具體要求，如踏板寬度不小于75 mm，正常操作的操作位移為13～65 mm，腳擱在踏板上時的操作阻力在45～90 N。我軍在這一方面缺少明確的規定。這表明美軍研究比較深入系統。此外，兩軍都沒有對換擋手柄提出設計要求，這一標準有待完善。

2.3 視野

軍用車輛視野關系到乘員的戰場態勢感知能力、生存能力和作戰能力，是軍用車輛人機工程設計的重要因素之一。根據方向的不同，將視野分為前方視野、仰視視野、橫向視野和后方視野，兩軍對比見表4[1-4]。

兩軍對視野要求差別不大。兩軍對前方視野和仰視視野的要求是相同的。差異主要在橫向視野和后方視野方面。在橫向視野方面，我軍對最佳橫向視野的要求更高，達到222°，美軍要求為220°。在后方視野方面，美軍要求后視鏡應是防眩光、細長、凸面且可以調整的；我軍認為后視鏡應能防污、防眩光，且戰斗車輛應避免使用后視鏡，若必須使用，應盡可能避免后視鏡功能失效。

2.4 小氣候

軍用車輛人機工程研究表明，實現小氣候控制的車輛，能使乘員在極端氣候條件下高效地作戰，相比未實現小氣候控制的車輛具有更好的戰術優越性。車內小氣候主要包括溫度、濕度和通風3個指標，對比見表5[1，3]。

兩軍對車輛通風要求是相同的，其差別主要在溫度和濕度兩方面。在溫度方面，兩者對供暖情況下的溫度提出了相同的要求，但美軍還提出溫度高于24℃時，若在車內超過30 min，車內溫度應在21～25℃，腳部和頭部溫差不超過5.5℃，最好不超過3℃。在濕度方面，美軍認為溫度高于24℃時，若在車內超過30 min，相對濕度應在30%～70%，最好在40%～45%，而我軍認為在21℃條件下，車內相對濕度應保持在45%左右。可見，美軍對溫濕度要求更加全面。

通過對比發現，我軍的《軍事裝備和設施的人機工程設計準則》和《軍事裝備和設施的人機工程設計手冊》，很大程度上參照了美軍的《美國國防部標準——人因工程》和《美國國防部標準手冊——人機工程設計指南》，但美軍相關研究更加深入系統，標準更新速度也更快。

表1 座椅標準對比

表2 腳踏板設計標準對比

表3 轉向盤設計標準對比

表4 視野設計標準對比

表5 小氣候標準對比

3 軍用車輛人機工程標準發展趨勢

(1)更加注重軍用車輛防護后的乘員人體保護。美軍在聯合戰術輕型車輛(JLTV)計劃中，明確要求新車型能為使用者提供更好的防護和獲得更加優異的生存能力，在實際研制過程中已經采取安裝自動滅火系統、防爆炸座椅、防擠壓變形車門、五點固定式安全帶、易彎曲的浮動地板系統等措施增強乘員保護。在軍用車輛人機工程標準方面，MIL—STD—1472G增加了車輛座椅頭枕和座墊對人體保護的設計要求，但是并沒有對乘員防護裝置如防爆炸座椅提出設計標準。可見，軍用車輛人機工程標準相對滯后，需要增加乘員人體保護裝置的設計標準，這是軍用車輛人機工程標準的重要發展趨勢之一。

(2)更加注重車內環境的舒適性。車內環境的舒適性主要指車內小氣候的宜人化。近年來，美軍對新一代軍用車輛提出更加舒適的設計要求，如2014年美軍公布了一款正在研制的超級輕型戰術車輛，該車不僅配備了自動空調，還增加了車內空氣增壓系統，既實現小氣候宜人化控制，又有效保持車內空氣的清潔，也使車輛具備一定的核生化防護能力。這一設計目標已超過美軍軍用車輛人機工程標準。可見，美軍軍用車輛人機工程標準落后于軍用車輛發展的實際。車內環境的舒適性將是未來軍用車輛人機工程重要的研究內容之一，也是制訂軍用車輛人機工程標準的重要因素之一。

(3)更加注重操縱系統的人機界面。目前，美國奧什科什公司為美軍研制的聯合輕型戰術車，不僅配備先進的武器操作系統，以大幅提高作戰能力，還裝載了大量電子設備，旨在成為集指揮、控制、通信、情報、監視和偵察、電子戰于一體的戰術機動平臺。相比“悍馬”汽車，新型聯合輕型戰術車的打擊能力更強，信息化程度更高。但是，這也導致了軍用車輛操作系統的復雜化，對乘員的操作技能提出了更高的要求，也對乘員所能承受的作業負荷提出了更高的要求。美軍軍用車輛人機工程標準也沒有對這些操縱系統提出詳細的設計要求。如何規范操縱系統的人機設計，降低操作難度，減輕作業負荷，已成為未來軍用車輛人機工程標準的重點研究內容之一。

此外，防護型戰術車輛的視野性設計和乘員艙空間優化配置，也將影響軍用車輛人機工程標準的發展趨勢。

4 制訂我軍軍用車輛人機工程標準的建議

(1)及時補充和更新標準，縮小標準差距。從對比分析中可以看出，我軍軍用車輛人機工程標準在定性和定量方面都與美軍存在一定差距。要縮小這些差距，在定性方面，可參考美軍標準，對座椅安全性和后方視野設計標準進行補充。在定量方面，建議我軍參考美軍標準，結合歸納已有的軍人人體研究成果，應用于制訂軍用車輛人機交互界面如腳踏板設計等標準，并改進座椅、轉向盤和車內小氣候的設計標準。

(2)重視防護型戰術車輛人機工程的研究。軍用車輛發展趨勢在很大程度上影響著軍用車輛人機工程研究的重點，也影響著軍用車輛人機工程標準制訂。伊拉克戰爭的教訓表明，輪式車輛不僅要具備打擊能力，還要具備一定的防護能力。目前，防護型戰術車輛的增加，表明軍隊已經不再片面地追求車輛的越野性和突擊性，更多地是在關注車輛防護型、重視乘員生命的基礎上追求其他性能。因此，我軍一定要重視防護型戰術車輛人機工程的研究，以提高士兵戰場生存率。

(3)重視軍用車輛操縱系統人機界面研究。早在20世紀90年代，美軍就對部分戰術車輛進行了數字化改造，如加裝了C4I系統和GPS系統。隨著技術的進步和需求的提高，軍用車輛越來越注重信息化和車載網絡一體化，這在一定程度上使得車輛操作界面更加復雜化，增加了士兵的作業負荷。因此，我軍要重視軍用車輛操縱人機界面的研究，重點要降低車輛操縱難度，減輕作業負荷。

(4)制訂軍用車輛人機工程評價標準。雖然已有針對軍事裝備人機工程的評價標準，如美軍的TOP 1—2—610《人因工程》和我軍的GJB/Z 134A—2012《人機工程實施程序與方法》，但都不是具體針對軍用車輛人機工程評價的標準，這不利于軍用車輛人機工程標準的實施。因此，為形成一個較為完整的軍用車輛人機工程標準體系，建議我軍在軍用車輛人機工程標準的基礎上，制訂相應的評價標準。

[1] United States Department of Defense. Department of Defense Design Criteria Standard：human Engineering: MIL—STD—1472G[S]. Washington: United States Department of Defense, 2012.

[2] United States Department of Defense. Department of Defense-handbook for Human Engineering Design Guidelines: MIL—HD—BK—759C[S]. Washington: United States Department of Defense, 1995.

[3] 國防科學技術工業委員會.軍事裝備和設備的人機工程設計準則: GJB 2873—1997[S].北京：國防科學技術工業委員會,1997.

[4] 中國人民解放軍總裝備部.軍事裝備和設施的人機工程設計手冊:GJB/Z 131—2002[S].北京：中國人民解放軍總裝備部,2002.

(編輯：張峰)

Ergonomics Standard Contrast of Military Vehicle Between China and America

WU Kunlin1, ZHAO Xiangjun2, WANG Lihui2

(1.Postgraduate Training Brigade, Military Transportation University, Tianjin 300161, China;(2.Military Vehicle Department, Military Transportation University, Tianjin 300161, China)

To provide reference for formulating ergonomics standard of military vehicle, the paper firstly studies the development situation of ergonomics standard in US army and our army. Then, it analyzes and compares the features of ergonomics standard between US army and our army from vehicle seat, control device, vision, and microclimate, and discusses the development trend of military vehicle ergonomics standard. Finally, it puts forward suggestions on completing military vehicle ergonomics standard from following 4 aspects: supplementing and updating standard promptly, strengthening protective tactical vehicle ergonomics research, paying attention to human machine interface research of military vehicle control system, and formulating ergonomics test standard for military vehicle.

military vehicle; ergonomics; standard； US army

2016-12-28；

2017-02-14． 作者簡介： 吳坤林(1993—)，男，碩士研究生； 趙祥君(1962—)，男，碩士，教授，碩士研究生導師．

10．16807/j.cnki.12-1372/e.2017.07.010

U461．99

A

1674-2192(2017)07- 0041- 06