汽車平臺開發的關鍵人機尺寸分析

姚蘭杰

（江蘇敏安電動汽車有限公司研究院）

隨著整車成本控制壓力的不斷增加以及產品更新周期的不斷縮短，國內車企越來越傾向于汽車平臺化開發，而汽車平臺開發周期的長短對車型開發至關重要。在汽車平臺開發中，需要對市場進行研究和預判，而駕駛員和乘客的操縱及乘坐舒適性也是其中的重要關注對象。文章從工程開發角度，對舒適性進行維度分解，并將整車的300 個以上可量化的關鍵人機尺寸歸類其中。在充分分析這些關鍵尺寸的內在關聯性后，從長度、寬度、高度3 個方向提出了汽車平臺開發的11 個關鍵人機尺寸，并闡述了這些關鍵尺寸影響的范圍。根據實際的項目開發經驗，提供了2 種關鍵尺寸確定方法以作參考。文章對厘清人機基礎、聚焦汽車平臺關鍵區域具有一定的指導意義。

1 整車人機舒適性衡量參數[1-2]

作為客戶直接感知的一部分，人機舒適性在整車開發中占據著至關重要的地位，而客戶的感知主要表現為主觀評價。在實際整車開發中，為了使人機舒適性分析更加客觀和細化，可以將其分成5 個維度進行衡量。

1）人體坐姿：包括靠背角、腳踝角、臀角、膝蓋角、R點高度等；

2）內部空間：包括肩部空間、肘部空間、臀部空間、頭部空間、膝部空間、腳部空間、上下車方便性等；

3）視野安全：包括前方上下視野、后方上下視野、側方上下視野、A 柱障礙角、360°視野、內后視鏡視野、外后視鏡視野、組合儀表視野、中控屏視野、組合儀表反光炫目、中控屏反光炫目等；

4）儲物空間：包括手套箱空間、扶手箱空間、門護板儲物空間、行李箱儲物空間、座椅儲物空間等；

5）操縱舒適性：包括轉向盤、換擋、踏板、空調控制旋鈕、杯托、門開啟拉手、前艙蓋開啟、后背門開啟、組合開關、門上開關組等的操縱舒適性。

在以上的5 個維度中，每個維度均細化為可量化的尺寸或參數來進行衡量，經過大量的對標和主觀評價驗證，可以一一確定相關的參數。在這些細化的尺寸中，通過對其相互之間關系的分析，可以找到一些基本的框架尺寸，在汽車平臺開發階段確定這些尺寸后，能夠簡化汽車平臺開發的控制要素，同時很好地控制汽車平臺上各車型的人機舒適性。

2 汽車平臺關鍵人機尺寸[3]

2.1 長度方向

長度方向的人機尺寸基本決定了整車軸距，通過對這些尺寸的優化，可以開發出同軸距、大空間的效果。圖1 示出汽車平臺開發中長度方向關鍵尺寸示意圖。

圖1 汽車平臺長度方向關鍵尺寸示意圖

如圖1所示，長度方向的汽車平臺人機尺寸主要有5 個。

1）L113 為駕駛員腳踏點與前輪心的X 向距離。對于前驅車型，前輪心基本決定了動力總成的位置，而腳踏點基本決定了三踏板的位置，因此L113 尺寸可以體現前艙的布置情況，A 級車的L113 推薦尺寸不大于480 mm。

2）L6 為駕駛員腳踏點與轉向盤中心點的X 向距離。L6 主要影響轉向盤的位置、儀表板的邊界等。

3）L53 為駕駛員R 點與腳踵點的X 向距離，基本決定了駕駛員的X 向坐姿、座椅的位置及行程、前門洞的開口、B 柱位置。

4）L50 為前后排的R 點距離，決定了第2 排人體的坐姿、膝部空間、第2 排座椅的位置。

5）L115 為第2 排駕駛員與后輪心的X 向距離，影響后排人體的上下車方便性、后門洞的開口、后輪部的空間以及懸架行程。

在上述尺寸中，L6 和L53 決定了駕駛員頭部和眼睛的位置，進而影響整車的內部空間和駕駛員視野。L113，L53，L50，L115 4 個尺寸構成了確定整車軸距的尺寸鏈，通過對這4 個尺寸的調整和優化，在同一軸距條件下，可以對這個汽車平臺上的車型進行不同的組合，以滿足市場上差異化的需求。

在汽車平臺開發過程中，L113 基本不變，L53，L50，L115，L6 會設定一定的帶寬以適應汽車平臺車型。

2.2 寬度方向

寬度方向人機尺寸是輪距的決定因素之一，同時基本決定了整車內部的橫向空間。圖2 示出汽車平臺開發中寬度方向關鍵尺寸（W20）示意圖。

圖2 汽車平臺寬度方向關鍵尺寸示意圖

如圖2所示，W20 為駕駛員和乘客 R 點的Y 向值，主要影響肩部/肘部/臀部空間、座椅寬度、門洞止口邊、軸距、門板厚度及側向的上下車方便性等。

2.3 高度方向

高度方向的人機尺寸是整車高度的決定性因素，也是決定地板高度、整車通過性以及整車姿態的因素之一。圖3 示出汽車平臺開發中高度方向關鍵尺寸示意圖。

圖3 汽車平臺高度方向關鍵尺寸示意圖

如圖3所示，相關的關鍵尺寸主要包含3 類5 個尺寸。

1）H17 為轉向盤中心點與駕駛員腳踵點的Z 向距離。H17 與L6 一起決定了轉向盤的位置，主要影響點為：a.轉向系統的布置位置；b.駕駛員的前方下視野，進而影響組合儀表的位置和高度；c.換擋等操縱機構的位置，由于轉向盤為駕駛員使用最頻繁的操縱機構，駕駛員的手需要長時間放置在轉向盤上，其它操縱機構的位置就需要依據轉向盤的位置來確定，以使駕駛員操縱舒適；d.駕駛員的上下車方便性。

2）H30 為駕駛員及乘客的R 點與腳踵點的Z 向距離，H30 為人機最基本尺寸，它決定了駕駛員頭部包絡、眼橢圓等一系列人機分析基準，也是從人機角度區分車輛類型的依據（A/B 類車型）。

3）H5 為駕駛員及乘客R 點的離地高度，主要影響整車的姿態以及駕駛員和乘客的上下車方便性。

3 關鍵尺寸的確定方法

3.1 競品對標

開發的車型最終需要面向市場，對市場上的競爭對手進行詳細的了解，因此可以搜集同級別車型參數，并按競爭策略（LACU）進行參數設定。例如L50 決定了后排人體的乘坐空間，可以將同級別車型的L50 進行測量和比較，在軸距相同的情況下，將L50 設置為最優，這樣就可以保證后排人體的乘坐空間在競爭車型中處于最優。

3.2 模擬分析

目前各國都有自己的人體數據庫，一些人機軟件（如RAMSIS）應用得比較廣泛，可以根據里面的人體尺寸以及舒適性推薦范圍對人體坐姿進行模擬，通過不同方案的對比，達到尺寸的最優。

4 結論

文章通過對整車人機舒適性的分析，將其劃分為人體坐姿、內部空間、視野安全、儲物空間、操縱舒適性5 個維度進行衡量，并在對這些尺寸相互關系研究的基礎上，從長度、寬度、高度3 個方面提出了汽車平臺開發的關鍵人機尺寸。簡化汽車平臺開發，讓開發聚焦在關鍵區域，同時能夠厘清人機基礎，找出關鍵參數，以在具體車型開發中避免走彎路。