基于人機工程學某重卡駕駛室分析評價

王首玉

摘 要：文章從某重卡駕駛室用戶評價入手，在參考二維圖紙關鍵參數(shù)簡化建模的基礎上，使用CATIA V5人機分析模塊對駕駛室進行了視野分析、上肢空間分析、操作空間分析、換擋桿的操作性分析、坐姿分析，最后結合人機工程學理論對駕駛室人機界面的合理性做出了評價。

關鍵詞：重卡;人機工程;CATIA;人機評價

中圖分類號：U463.8? 文獻標識碼：A? 文章編號：1671-7988（2020）15-146-03

Abstract： This article starts with the users evaluation about the CAB， On basis of the key parameters of 2D drawing to simplify the establishment of models， By using the human-machine analysis module of CATIA V5， analyze the visual field， upper limb space， operation space， operation handle， sitting posture， Finally， combined with the ergonomics theory， the rationality of man-machine interface of the cab was evaluated.

Keywords： Heavy duty; Ergonomics; CATIA; The evaluated of man-machine

CLC NO.： U463.8? Document Code： A? Article ID： 1671-7988（2020）15-146-03

引言

據(jù)世界衛(wèi)生組織事故調(diào)查顯示，駕駛疲勞是造成交通事故的重要因素。而產(chǎn)生疲勞的原因之一即是駕駛室的人機界面不合理。同時消費者對駕駛室內(nèi)部舒適性、便捷性的關注日益增多。

近年來重卡企業(yè)對產(chǎn)品的整車造型和舒適性越來越關注，更多地應用了人機工程學原理，更加注重人的體驗，為重卡駕駛室者創(chuàng)造了更舒適的工作環(huán)境。

本文人機分析對象是國內(nèi)某重卡企業(yè)引進國外技術的改進型重卡產(chǎn)品。使用CATIA V5人機分析模塊在參考二維圖紙關鍵參數(shù)簡化建模的基礎上對駕駛室人機工程做出評價并提出改進建議。

1 駕駛室人機理論初步

1.1 儀表臺及視野分析

在駕駛員將座椅調(diào)整到適當位置，同時以正常的駕駛姿勢進入座位，其眼睛位置在車身坐標系中的統(tǒng)計分布圖形（等概率密度線）稱為駕駛員眼橢圓。如圖1所示。駕駛員在正常駕駛位置時眼睛在車身坐標系內(nèi)的分布可用一定群體的駕駛員眼橢圓來描述，因此眼橢圓運用到車身設計中用以衡量駕駛員視野性的好壞。

儀表板距離駕駛員眼睛的距離最好是710mm，其上緣與視線平齊較好，駕駛員下視線與水平視線的夾角不大于45°為最好，儀表板上邊緣與水平視線的夾角不大于10°為佳。儀表板面最好與駕駛員的視線成直角，至少應不小于60°，在正常工作姿勢下，頭部通常自然略微前傾，因此布置儀表面板時應相應傾斜，儀表板與水平的夾角60°-75°為佳。

1.2 坐姿分析

平面人體樣板上的軀干線與大腿中心線的交點稱為H點，如圖-2所示，實際H點是立體人體模型左右兩H點的中點。座椅參考點（S點）是生產(chǎn)制造廠商規(guī)定的設計基準點，也是座椅上的一個設計參考點，在駕駛室布置設計時，95%的人體模型放置到座椅上時S點與H點重合。滿足駕駛室性能要求的設計都與H點緊密相關。

1.3 駕駛室空間設計及顯示控制相合性分析

方向盤、換擋桿和腳踏板等是駕駛室內(nèi)頻繁使用的操縱裝置。

方向盤是駕駛員使用時間最長的操縱裝置，駕駛操縱的準確性和舒適性，很大程度上由方向盤的人機性能決定。方向盤設計參數(shù)主要有角度、位置和大小等。

換擋桿是駕駛員需要頻繁操縱的一種控制裝置，其主要設計參數(shù)有位置、行程和操作角度等。

腳踏板主要是油門踏板、制動踏板和離合器踏板。在設計腳踏板時，需考慮腳踏板的空間位置和踏平角。

2 駕駛室人機性能客戶評價

2.1 客戶調(diào)研概況

（1）調(diào)研目的：通過調(diào)研客戶駕駛體驗，反饋駕駛室在人機方面的用戶期望。

（2）調(diào)研對象：經(jīng)銷商30人，客戶20人，回收有效問卷45份。

（3）調(diào)研方式：通過郵件發(fā)放、回收問卷。

2.2 用戶評價結論

綜合問卷分析發(fā)現(xiàn)該款駕駛室在以下人機工程方面還有優(yōu)化空間：

（1）儀表臺平面角度不佳，方向盤影響部分儀表讀取;

（2）功能按鈕色彩單調(diào)，標識不夠清晰、醒目;

（3）前下部視野有部分障礙;

（4）部分客戶建議在駕駛室通道增加一些功能設施。

3 駕駛室人機分析

3.1 人體模型選取

由于CATIA V5的人機設計與分析模塊沒有中國人體模型，因此本文選擇與中國人體型接近的韓國人體模型。由于重卡駕駛員一般身材相對高大，本文選擇第95個百分位的男性模型作為研究對象。選擇的模型身高為1775㎜，其對應第89.98百分位數(shù)。選定人體模型后，在坐姿模式下，座椅高度設定為500㎜，眼高設定為1347㎜。

3.2 下部視野分析

略微低頭，腰部挺直的姿態(tài)下視野范圍：坐姿挺腰的情況下，向下低頭30°時，部分功能按鈕和儀表面板不在舒適的視野范圍內(nèi)，操作臺橫向布局還需優(yōu)化。同時視線與操作臺夾角大于90°，儀表存在反光和稍微的誤讀，儀表臺空間位置有一定的優(yōu)化空間。

3.3 駕駛員上肢活動空間

通過圖5視圖可以看到，駕駛室左部按鈕在單獨左手的可操作范圍內(nèi)，但是單獨右手時部分按鈕需調(diào)整坐姿才能觸及，比如身體必須向前傾才可以夠到點煙器，駕駛室右側空間布局具有改進空間。

3.4 作業(yè)空間布局合理性分析

在車身設計中，作業(yè)空間限定之后，確定合適的操縱裝置位置及作業(yè)面是作業(yè)空間布置的主要內(nèi)容。作業(yè)空間的布置需要考慮人-機-人之間的關系。

通過圖6可以看出，分析對象人機作業(yè)空間布局合理。

3.5 操縱控制裝置可操作性分析

3.5.1 換檔操作桿操作時的基本姿態(tài)

由分析可知，人手在操作桿上的人機舒適性為最優(yōu)。

3.5.2 離合器、加速踏板、腳制動操作時的基本形態(tài)

在踏板設計時應首先考慮踏板阻力，一般腳踏板縱力大小為45-90N。同時，為了使坐姿操作時腳的舒適性，大、小腿之間的夾角最好在105°-110°之間。通過分析踏板人機性能較好。

3.6 座椅舒適性分析

通過圖9坐姿的人機分析視圖可以看出，大腿和腰部的舒適性還需提高。

4 結語

本文通過對客戶駕駛體驗的調(diào)研，反饋出客戶人機性能的期望，同時選取適合我國人體尺寸的模型，在CATIA人機模塊對駕駛室下視野、上肢操作空間、操作空間、換擋桿的操作性、坐姿等進行了人機分析，根據(jù)汽車的人機評價標準，對以上人機分析進行評價，分析結果顯示該重卡駕駛室儀表臺布局和座椅人機性能有一定的優(yōu)化空間。

由于是基于二維圖紙關鍵尺寸建立的簡易模型，在分析過程中不能對駕駛室人機性能做出準確的、定量的評價，又由于重卡內(nèi)部結構比較復雜，本文所做的只是初步的研究，僅為駕駛室人機分析工作做出一些探討，在今后的工作中還需建立全方位的商用卡車駕駛室人機評價模塊。

參考文獻

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