人機工程學在叉車設計上的應用研究

文/劉曉倩，濰坊京泰重工有限公司

工業(yè)機械中常常用叉車進行作業(yè)，這是比較方便的，它廣泛應用于碼頭港口，還有貨場，工廠車間，流通中心和配送中心，并進入船艙和車廂內(nèi)進行托盤，搬運，并且實現(xiàn)機械化作業(yè)，主要是減輕工人搬運勞動強度，作業(yè)效率提高的主要工具。

1 車主動安全性設計中人機工程學要求

人機工程學要求叉車在主動安全性設計過程中，應將人、叉車和環(huán)境作為一個系統(tǒng)來研究，并根據(jù)人的各種特性來設計和改造這個系統(tǒng)，確保叉車操作使用安全、舒適與維修方便，有利于創(chuàng)造良好的環(huán)境條件，滿足人的心理、生理需要，使人和叉車的作用得到充分發(fā)揮。

2 人機工程學在叉車主動安全性設計中的應用

2.1 駕駛視野

保證叉車運行和作業(yè)安全需要駕駛員及時接收足夠正確的信息。叉車駕駛視野是叉車主動安全性設計的重要組成部分。叉車駕駛視野設計是以駕駛員的眼睛位置為定位基準。駕駛員眼橢圓的確立為研究叉車視野性能提供了科學基準。叉車視野分為前方視野、后方視野、側方視野、夜間視野。前方視野是叉車運行中最關鍵的視野。前風窗玻璃框架橫框和立柱位置應以眼橢圓為基準，并綜合考慮叉車使用環(huán)境、人眼視覺特性和避免太陽光照射眩目等因素確定。后方視野是通過后視鏡間接觀察到的可見范圍，其視角大小和方位取決于后視鏡的尺寸和布置位置。美國SAE 推薦采用眼橢圓的方法確定后視鏡的布置位置，要求后視鏡安裝在第95 百分位眼橢圓上邊緣水平切線之上或下邊緣水平切線之下，使頭部和眼睛的總轉動角度不超過60 度，并避開立柱遮擋區(qū)域。側方視野是指駕駛員通過側門風窗等直接可見的視野范圍。叉車側面視點位置較低，視野死角的問題已基本得到解決。為確保夜間行車和作業(yè)安全，叉車必須配備用于前方視野的前照燈、用于倒車的倒車燈及用于傳遞信息的轉向燈、制動燈、駐車燈、側位燈、示廓燈。對夜間視野起主要作用的是前照燈配光性能。

2.2 方向盤的人性化設計

叉車最重要的操作裝置之一是方向盤，它的作用可以控制叉車的行駛方向。方向盤位于駕駛員正前方，方向盤圓心在駕駛員最舒適位置，方向的人機設計原則，主要考慮了尺寸一定合適操作者的不同人體尺寸，還有一些外力作用，比如轉向力和軸向力，轉向阻力是重要的外力，它與方向盤的傾斜角度要符合駕駛員的生理，要求更為舒適，方向盤的形式選擇顯示多為盲區(qū)，操作方式要同叉車相互配合。叉車方向盤形式主要采用兩幅式，單幅式，三幅式。

2.3 顯示裝置

顯示裝置是指能通過可視化的數(shù)值、文字、曲線、符號、標志、圖形、可聽的聲波以及其他人體可感知的刺激信號向“人”傳遞“機”的各種運行信息的器具。叉車上使用最普遍的顯示裝置是視覺顯示裝置，主要有各種儀表和信號指示器。從人機工程學的觀點考慮，使用陰極射線管、氣體放電管和發(fā)光二極管等屏幕式電子顯示裝置更理想，它既可顯示數(shù)字量和模擬量，又能顯示過程參數(shù)的變化曲線或圖形，更適合人的心理和生理特點，且認讀速度和準確度較高，能減輕駕駛員的疲勞和緊張程度。叉車上各種儀表和信號指示器應組裝在一塊儀表板上，儀表板的空間位置應使駕駛員不必運動頭部和眼睛就能看清全部儀表，或至少應在頭和眼的自然轉動范圍內(nèi)，即距人眼正前方最佳距離為710mm 左右，板面上邊緣的視線與水平視線的夾角不大于100，下邊緣的視線與水平視線的夾角不大于450，儀表板與駕駛員的視線成直角。由于人在正常坐姿下操作，頭部一般略自然前傾，所以儀表板應相應傾斜，儀表板與地面的夾角為60 度一75 度。儀表板上的儀表應根據(jù)視覺運動規(guī)律排列，最常用、最主要的儀表和信號指示器應盡可能排在視野中心30 范圍內(nèi)(最優(yōu)視區(qū))，一般儀表和信號指示器排在20～40。視野內(nèi)，同時兼顧與操縱裝置的協(xié)調性。試驗證明，觀察距離為800mm 時，若眼球不動，水平視野200 范圍為最優(yōu)認讀范圍，其正確認讀時間為1s 左右，當水平視野超過24 度時，正確認讀時間開始劇增。

2.4 叉車操作桿的人性化設計

操作桿是叉車操作裝置，主要用于門架傾斜、叉架起落和換擋操作。操作桿的設計，主要考慮其形態(tài)尺寸、操作形式與行程、扳動角度以及布置位置，一定要適合操作者的人體尺寸特點和舒適條件，要符合操作者的生理特征。操作桿的行程和扳動角度基本做到僅需要手臂就能完成，盡量減少身體不必要移動，減輕操作者的疲勞程度。

2.5 叉車踏板人機人性化設計

一般當操作力超過不超過147N，且連續(xù)使用時，可以選著踏板控制器，叉車中一般加速，制動選用踏板操作，此機械傳動叉車的變速離合器也使用踏板控制，所以踏板叉車的人機操作是很重要的，在叉車設計中有重大意義。

2.6 護頂架設計

在標準GB／T5143—2001 中規(guī)定駕駛員座椅上的凈空間的高度H≥1000mm(駕駛員坐在座椅上)且要滿足靜壓試驗和沖擊試驗的要求，2 項試驗結束后護頂架頂部的永久變形量≤20mm，從安全方面和人機的適宜性方面保證駕駛員的駕駛空間。

2.7 叉車的外觀造型設計

叉車的外觀造型設計，會隨著叉車的噸位和不同用途場合而相應會有所變化。但現(xiàn)代叉車的造型趨勢要求視覺上體形輕便和平衡穩(wěn)重、線條簡潔流暢和飽滿、造型整體性強。

3 結束語

叉車作為一種工程車輛可以用于搬運，叉取和堆垛。它的機構緊湊，容易操作并且體積小重量輕，最重要的是它可以在工作場所比較狹小的空間作業(yè)。人機工程設計主要是以人的心理和特性為根本，運用系統(tǒng)，對人與機械或者環(huán)境之間的相互作用進行工程系統(tǒng)設計，運用這種設計可以使叉車操作方便，為人節(jié)省體力，并且安全舒適，可以使人與機械還有環(huán)境的配合達到最佳的狀態(tài)。