某車型駕駛員的視野校核分析＊

王小龍，孫付春，毛鑫

（1.成都大學機械工程學院，四川 成都 610106；2.四川野馬汽車股份有限公司，四川 成都 610100）

前言

車輛具備良好的視野是安全行車的根本保障，后視鏡要取得國家強制性產品認證，其視野必須滿足中國法規要求[1]。在新車型開發設計過程中，三維數字模型的開發和并行工程技術的應用，大幅縮短了車輛開發周期，利用三維軟件對后視鏡開展視野校核，為后視鏡結構設計、美術造型設計、空氣動力學設計提供法規符合性模型，按新車型開發節點完成后視鏡三維模型固化，向零部件供應商提供穩定的三維模型，避免模型因法規不符造成的開模、試制生產線、工裝夾具和原材料等的浪費[2]。

基于眼橢圓質心坐標及理論，應用 CATIA軟件人機模塊、尺寸測量模塊，根據駕駛員視野、后視鏡的性能國家標準和歐洲經濟委員會ECE R46法規，對后視鏡視野開展了法規符合性校核分析，確保了新車型的如期投產。

1 眼橢圓質心坐標及理論

眼橢圓人機工程參數如圖1所示。軸的角度，眼橢圓與汽車的平面視圖（Z平面）和后視圖（X平面）對齊一致[3]。在側視圖（Y平面）中它前面斜向下，側視角為12度。眼橢圓影響因素，側視軸角，質心位置如圖1所示，眼橢圓質心坐標公式為：

式中：L1是 PRP的X坐標，L6是方向盤中心到PRP的水平距離，H30是SgRP到AHP的垂直距離，t是傳動類型（1有離合踏板，0沒有離合踏板），W20是SgRP的Y坐標，H8是AHP的Z坐標。在垂直方向上可調的座椅，H30取可調整數列的中間值。

圖1 眼橢圓人機工程參數

利用CATIA軟件中的測距模塊，對三維數字模型開展人機參數測量，得到以下數據，L1 PRP橫坐標：1513.3；L6 PRP和方向盤中心X距：457.7；H30：335；W20：-348；H8 AHP的Z坐標：138，下傾角β：12°。將上述參數帶入質心坐標公式（1），得到眼橢圓質心坐標為：Xc=2387.0，Ycl=-380.5，Ycy=-315.5，Zc=1111，β=12°。

人體頭包輪廓尺寸如表1所示：

表1 人體頭包輪廓尺寸

頭包質心坐標計算公式為：

利用CATIA三維設計軟件中的工程測距模塊，對車型三維數字模型開展人機工程參數測量，得到以下數據。L1 PRP橫坐標：1513.3；L6 PRP和方向盤中心X距：457.7；H30：335；W20：-348；H8 AHP 的 Z 坐標：138，Xh：90.6；Zh：52.6。帶入公式（2）得到駕駛員頭包質心坐標（2477.6，-348，1163.6）。

可移動座椅（駕駛員）下傾角 β=12°實際在數模上計算的頭包質心應向內偏11.5后作為最終質心，與計算的質心進行定位；

帶入 L31 橫坐標：3254；δ弧度：0.208915908；Xh：85.4；W20：-364；H70的 Z坐標：515；Zh：42；A40：30。得到固定座椅（乘客）頭包質心坐標（3472.136，364.000，1183.084）。

G值的計算公式為：

帶入A40靠背角：25；W9：375；A18方向盤傾角：30.7；L11方向盤中心到踵點的水平距離：332；H17方向盤中心到踵點的垂直距離：715.5；A42臀角：97.3；L53：771。計算得到 G值為-0.02187，HR值為 788.16513，HR-L53為17.16513。最終得到的人機硬點數據如表2所示：

表2 人機硬點數據

2 駕駛員前方視野校核

2.1 A柱雙目障礙角校核

按照GB11562-2014汽車駕駛員前方視野要求，在CATIA人機工程模塊分別完成 S1截面、S2截面的繪制[4]，如圖 2所示。

圖2 A柱雙目障礙角

從圖2可以看出，在CAS基礎上考慮玻璃黑邊，B50S車的左側 A柱雙目障礙角為4.6°，右側 A柱雙目障礙角為1.3°，滿足每根A柱雙目障礙角不得超過6°、無兩根以上A柱的法規要求。

2.2 駕駛員前方視野校核

在駕駛員前視野180°范圍內，在通過V1的水平面下方和通過V2的三個平面上方的范圍內，除了A柱、三角窗分隔條、車外無線電天線、后視鏡和風窗玻璃刮水器外，無其它視野障礙，滿足法規要求[5]。

圖3 駕駛員前方最大上、下視野

從圖 3可以看出，過 V1點的最大上視野為 12.7°，過V2點的最大下視野為6.9°，前視野優于標桿車視野，標桿車V1點上視野為12.7°，V2點下視野為5.9°。

3 后視鏡校核

依據后視鏡三維數模、后視鏡在前風擋的裝配位置、H點以及眼點坐標和地面線等已知參數，完成可視區繪制，包括鏡面圓心點、入射光線、鏡面法線、反射光線、反射光線與地面的交點、在地面上繪制法規要求的區域。

3.1 內后視鏡校核

在測定上述后視野時，允許頭枕、遮陽板、后風窗刮水器和加熱元件等部件遮擋部分視野，但遮擋部分的總和應占所規定視野的15%以下。遮擋程度是在頭枕降至最低位置，遮陽板在收回位置時測定。

圖4 內后視鏡視野（俯視圖）

駕駛員借助內后視鏡必須能在水平路面上看見一段寬度至少為20m的視野區域，其中心平面為汽車縱向基準面，并從駕駛員的眼點后60m處延伸至地平線。從圖4、圖5可以看出，內后視鏡視野既滿足 GB15084-2006機動車輛后視鏡的性能和安裝要求和歐洲經濟委員會ECE R46法規要求。

圖5 內后視鏡視野（眼點后60m處后視圖）

3.2 外后視鏡校核

在測定后視野時，車身結構和門把手、示廓燈、轉向指示燈、后保險杠兩端和后視鏡反射面清洗裝置等部件所遮擋部分的總和占所規定視野的10%以下。利用CATIA軟件中的人機工程模塊、尺寸測量模塊完成視野分析校核，如圖6～9所示。

圖6 外后視鏡視野（側視圖）

圖7 外后視鏡視野（眼點后4m開外前視圖）

圖8 外后視鏡視野（眼點后10m開外前視圖）

圖9 外后視鏡視野（眼點后20m開外前視圖）

外后視鏡視野直接影響駕駛員盲區范圍，關系行車安全，參考 GB15084-2006機動車輛后視鏡的性能和安裝要求和歐洲經濟委員會ECE R46法規，對外后視鏡視野關鍵指標進行法規符合性分析[6]，如表3所示：

表3 外后視鏡視野關鍵參數分析表

水平路面上所見視野區域寬度大于4米，眼點后4米的視野寬度大于1米。駕駛員眼點后10米處的視野寬度大于2.5米。眼點后20米處的視野寬度大于4米。外后視鏡視野既滿足國標的要求，也滿足ECE R46的要求，且不存在視野障礙。

4 結論

基于眼橢圓質心坐標及理論，利用CATIA人機模塊、尺寸測量模塊，對后視鏡三維模型進行了人機硬點、H點等關鍵參數測繪。經校核，整車后視鏡視野各項指標滿足 GB 15084-2006、ECE R46中相關法規要求。