基于人體特征的汽車視覺舒適性評價模型研究

王云川　鞠偉男　劉麗萍

摘 要：在整車研發過程中，往往引入舒適性評價模型，使整車布置更加人性化、舒適化、合理化。本文基于標準要求及日常實驗數據積累分析，對汽車視覺舒適性的多維評價指標進行分類歸納，力求建立客觀量和乘員舒適度之間的關系，為汽車正向設計提供參考。

關鍵詞：汽車 視野 安全性 舒適性

1 前言

近年來，隨著我國汽車市場的快速發展，汽車保有量也在高速增長。而與此同時，我國消費者對于汽車品質的關注度也在逐漸提高。因此，在整車研發過程中，往往引入舒適性評價模型，使整車布置更加人性化、舒適化、合理化。

中汽研軟件測評（天津）有限公司的駕乘舒適性評價模型整合了國內外主要評價指標，分為駕乘坐姿舒適性、視覺可視性、操縱舒適性、操縱可達性四大項。汽車視野性能對駕駛安全性及舒適性都有很大影響，是汽車總布置設計的關鍵環節，本文將主要針對視覺可視性部分進行分析，探討如何在滿足安全法規要求的前提下提高舒適性設計。

2 評價體系設計

汽車舒適性評價包含較多主觀概念，缺乏統一的標準。目前對汽車舒適度的評價方法主要分為主觀與客觀兩種方法，其中主觀評價要求評價人員擁有一定的評價資質，進行相關的定性評價，不需要特殊的儀器設備來測量。客觀評價方法具有可重復性和可量測性，能夠通過采集某個指標或者物理量，量化智能車輛的駕乘舒適性。本方案采用將研究采用客觀測試的方法建立評價模型。

2.1 實驗設備

使用掃描設備采集試驗分析所需點云，如圖1所示：

采用眼橢圓、95百分位人體2D模板等作為測試工具，對視覺可視性測試項進行測試;如圖2所示：

2.2 實驗方案

駕駛員視野包括前方視野、A柱雙目障礙角、組儀表視野、內后視鏡視野、外后視鏡視野等，基于主要視野分類，制定視覺可視性評價模型的評價項，具體測試清單如表1：

試驗前需對測試車輛進行點云掃描，同時利用眼橢圓工具進行測試分析。

2.2.1 前方視野測試

（1）前置條件：

數模：外表面、內表面、車門、玻璃邊界等相關點云文件;

參數：駕駛員R點、踵點、方向盤中心點、加速踏板參考點、靠背角。

（2）測試步驟：

風窗玻璃透明區繪制;

構建風窗玻璃基準點連線面積;

測量車輛A柱雙目障礙角;

駕駛員前視野180°范圍內障礙物測試。

（3）判定準制：

汽車前方視野必須符合標準GB11562-2014《汽車駕駛員前方視野要求及測量方法》中的規定：

風窗玻璃透明區至少包括風窗玻璃基準點連線所包圍的面積;

不得有兩根以上A柱且每根A柱雙目障礙角不得超過6°;

在駕駛員前視野180°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等造成的障礙外，不得有其它障礙。

2.2.2 間接視野測試

（1）前置條件：

裝在M1類汽車上的外后視鏡為Ⅲ類或Ⅱ類后視鏡;

M1類汽車上必須在其左、右兩側各安裝一個外后視鏡，必須安裝一個內后視鏡;

數模：外表面、玻璃邊界、內后視鏡等相關點云文件;

參數：駕駛員R點、踵點、加速踏板參考點、靠背角、空載地面、滿載地面。

（2）測試步驟：

a）提取內外后視鏡邊界;

b）過左右眼點做內外后視鏡反射曲線;

c）測量外后視鏡高度及延伸量;

d）測量內外后視鏡響應距離位置視野寬度區域。

（3）判定準制：

汽車間接視野必須GB 15084-2013《機動車間接視野裝置性能及安裝要求》：

內后視鏡的視野：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;

外后視鏡的視野：駕駛員一側借助外后視鏡必須能在水平路面上看見一段寬度至少為2.5m的視野區域，其右邊與汽車縱向基準面平行。且與汽車左邊最外側點相切，并從駕駛員眼點后10m外延伸至地平線。乘客一側借助外后視鏡必須能在水平路面上看見一段寬度至少為4m的視野區域，其左邊與汽車縱向基準面平行，且與汽車右邊最外側點相切，并從駕駛員的眼點向后20m延伸至地平線;

外后視鏡安裝伸出量測試：當車輛滿載并且外后視鏡的底邊離開地面的高度小于2m的情況下，該后視鏡伸出車身外部的外伸量不得超出汽車未裝后視鏡的最大寬度以外250mm。當汽車或汽車列車處于滿載狀態、外后視鏡底邊離地高度小于1800mm時，其單側外伸量不得超過汽車或汽車列車最大寬度處200mm。

2.2.3 組合儀表視野測試

（1）前置條件：

數模：外表面、玻璃邊界、儀表、方向盤等相關點云文件;

參數：駕駛員R點、踵點、加速踏板參考點、靠背角、眼橢圓。

（2）測試步驟：

a）方向盤設計位置，盲區測試;

b）前風擋進光組合儀表眩目測試;

c）左前側風窗進光組合儀表眩目測試;

d）右前側風窗進光組合儀表眩目測試;

e）夜間組合儀表發光在前風擋反射虛像測試。

（3）判定準制：

檢驗駕駛員觀察組合儀表時，方向盤對駕駛員視線的遮擋，要求駕駛員能觀察到組合儀表的指示信號;

陽光透過前風擋玻璃和側窗玻璃的光線在組合儀表、多功能顯示屏面罩上形成的反射光線不會進入眼橢圓。

2.2.4 中控液晶屏測試

（1）前置條件：

數模：外表面、玻璃邊界、中控屏等相關點云文件;

參數：駕駛員R點、踵點、加速踏板參考點、靠背角、眼橢圓。

（2）測試步驟：

a）前風擋進光中控液晶屏眩目測試;

b）左前側風窗進光中控液晶屏眩目測試;

c）右前側風窗進光中控液晶屏眩目測試;

d）夜間中控液晶屏發光在前風擋反射虛像測試。

（3）判定準制：

前風擋進光中控液晶屏不眩目;

前側窗進光中控液晶屏眩目面積不超過30%;

夜間中控液晶屏發光在前風擋B區內無反射虛像。

2.2.5 駕駛員上下視角測試

（1）前置條件：

數模：外表面、內表面、玻璃邊界、遮陽板等相關點云文件;

參數：駕駛員R點、踵點、加速踏板參考點、靠背角、空載地面。

（2）測試步驟：

a） 車前12m處5m高信號燈繪制;

過眼睛基準點及影響上下視角的邊界繪制車輛上下視角;

作下視角與整備地面線交點;

測量上下視角及下視角與地面線交點的車前距離。

（3）判定準制：

保證駕駛員能夠看見停車線前12m遠、5m高的交通信號燈;

保證駕駛員能夠看見停車線前6m遠的地面上的一點（用空載測量），且上視角不小于7°，下視角不小于5°。

2.2.6 遮陽板視野測試

（1）前置條件：

數模：外表面、內表面、玻璃邊界、遮陽板各位置等相關點云文件;

參數：駕駛員R點、踵點、加速踏板參考點、靠背角、空載地面。

（2）測試步驟：

a）遮陽板整車位置上視角影響測試;

b）遮陽板最下位置V2點5°仰視角范圍測試;

c）遮陽板側翻位置測試角影響測試;

d）遮陽板側翻位置后視鏡視角影響測試。

（3）判定準制：

3 結論

舒適性評價一直是汽車設計的難題，本文基于標準要求及日常實驗數據積累分析，對汽車視覺舒適性的多維評價指標進行分類歸納，力求建立客觀量和乘員舒適度之間的關系，對汽車正向研發具有一定的參考意義。

參考文獻：

[1]GB 11562-2014《汽車駕駛員前方視野要求及測量方法》.全國汽車標準化技術委員會（SAC/TC 114）.

[2]GB 15084-2013《機動車間接視野裝置性能及安裝要求》.全國汽車標準化技術委員會（SAC/TC 114）.

[3]郭軍，許睿.汽車駕駛員視野設計要求及方法.時代汽車，2019，（05）：99-100.

[4]任金東.汽車人機工程學[M].北京：北京大學出版社，2010：141-260.