基于人機工程學的汽車內部空間設計優化

關鍵詞：汽車內部空間；人機工程學；設計優化

0 前言

優化汽車內部空間設計，對于確保用戶舒適性、安全性和可用性至關重要。因此，解決汽車內飾設計中的挑戰，特別是在人體工程學和人機因素方面的研究受到越來越多的關注。本文基于人機工程學視角，通過分析汽車內部空間設計面臨的問題，考慮人體工程學與用戶舒適度和安全特性等人機因素，提出合適的設計優化策略，以期設計出滿足用戶的不同需求和偏好的汽車內部空間，增強用戶整體駕駛體驗。

1 汽車內部空間設計面臨的問題

1. 1 人體工程學和用戶舒適度問題

人體工程學在汽車內部空間設計中起著至關重要的作用，直接影響短途通勤或長途旅行中駕駛員和乘客的舒適度。其中，座椅位置和調整至關重要，設計具有足夠腰部支撐、可調節頭枕和可定制位置的座椅，可以適應不同的體型和偏好，從而提高整體舒適度。此外，確保控件和功能的可達性對于用戶的便利性和安全性也至關重要。控制裝置應直觀地放置在駕駛員觸手可及的范圍內，以便輕松操作，不會造成駕駛員分心或不適，這就需要仔細考慮按鈕、旋鈕和觸摸屏的放置與設計，促進駕駛時的無縫交互［1］。

1. 2 能見度和視線問題

能見度和視線對于駕駛員的意識和安全至關重要。應優化駕駛員的視野，最大限度地減少盲點并增強道路態勢的感知能力。設計儀表板和擋風玻璃支柱時，應確保能夠暢通無阻地觀察周圍環境，提高駕駛信心并降低發生事故的可能性。同樣，后視鏡的放置在視覺清晰度方面發揮著重要作用，正確定位的后視鏡和側后鏡可增強視野，使駕駛員能夠在行駛或停車時做出明智的決定和操作。

1. 3 輔助功能和可用性問題

確保車輛內部的可達性和可用性，對于增強整體用戶體驗至關重要。應優先考慮進出車輛的便利性，特別是對于行動不便的乘客或老年人。寬大的門洞、較低的踏入高度以及巧妙放置的把手，可以方便所有乘員無縫進出。此外，控件和界面的布局應該直觀且為用戶提供便利，最大限度地減少認知負荷，避免駕駛員分心。清晰的標簽、功能的邏輯分組，以及符合人體工程學的控件布局，有助于打造連貫且直觀的用戶界面，從而增強可用性，避免造成駕駛員困擾。

2 汽車內部空間設計中的人機因素分析

2. 1 人體工程學和舒適度

舒適度是整體駕駛體驗的關鍵因素，影響駕駛員的滿意度、疲勞程度和安全性。舒適的內部空間設計，可以使駕駛員放松心情并緩解長途旅行中的壓力，提高駕駛員的注意力和警覺性。此外，舒適的座椅和人體工學設計有助于避免肌肉拉傷和預防疲勞，最大限度地減少因駕駛員不適而分心甚至發生事故的風險。駕駛環境的設計，應滿足乘員的身體需求和偏好，包括座椅姿勢、腰部支撐和可調節性等因素。通過優先考慮汽車內飾設計的舒適性，汽車制造商可以增強整體駕駛體驗，并在消費者中培養積極的品牌認知。設計符合人體工程學優化的座椅布置和控制裝置，可提高用戶舒適度，并降低肌肉骨骼不適或受傷的風險。駕駛員和乘員人體工程學的主要考慮因素包括：① 座椅可調節性。提供一系列可調節功能，例如座椅高度、腰部支撐和傾斜角度，使乘員能夠定制自己的座椅位置，獲得最佳的舒適度和支撐。② 控制裝置布置。將控制裝置布置在觸手可及的地方，確保直觀地操作，最大限度地減少駕駛員分心，并提高整體可用性。③ 內部空間布局。優化內部空間分配，最大限度地增加腿部空間、頭部空間和存儲容量，從而提高乘員的舒適度和可用性，特別是在長途旅行中。通過將人體工程學原理融入汽車內部空間設計中，可以為不同乘員創造更愉快、更人性化的駕乘體驗。

2. 2 安全特性

汽車內部空間設計直接影響碰撞或突然制動操作時乘員的安全。應優化內部空間，最大限度地降低受傷風險并保護乘員，特別是在正面、側面和后面碰撞時。加固車頂、支柱和門框等關鍵結構部件，耐撞性設計涉及車輛結構和內部部件的設計，確保車輛能夠承受和減輕碰撞過程中產生的力。此外，應進行碰撞測試和模擬，評估車輛在各種碰撞場景下的結構完整性和乘員保護能力。設計防撞汽車內部空間的關鍵包括：① 結構加固。加固乘客艙、地板和側面防撞梁等關鍵結構部件，提高車輛承受碰撞力和保護乘員的能力。② 能量吸收。采用可變形結構和沖擊吸收材料，有助于消散碰撞能量，并減輕乘員傷害的嚴重程度。③ 約束裝備。安裝有效的安全帶、安全氣囊和頭枕，有助于約束乘員并最大程度地減少碰撞時受傷的風險。通過將防撞設計原則融入汽車內部空間設計中，可以增強乘員保護并降低發生碰撞時嚴重受傷的風險［2］。

3 基于人機工程學的汽車內部空間設計優化策略

3. 1 人體工程學考慮因素

（1） 適應一定范圍的體型。人類的身體尺寸和形狀存在顯著差異，這會影響他們在車艙內的舒適度和安全性。人體工程學的多樣性設計涉及身高、體重、腿長和肩寬等因素，確保內部空間能夠舒適地容納不同體型比例的乘員。個子較高的人可能需要額外的頭部空間和腿部空間，防止不適并確保適當的坐姿。相反，身材矮小的人可能會受益于可調節的座椅配置，實現適當的視線和控制。此外，適應不同的體型尺寸對于促進車廂內的包容性和無障礙性至關重要，特別是對于老年人或殘障人士而言。通過集成可調節的座椅布置，例如高度可調節的駕駛員座椅和伸縮式轉向柱，使產品可以滿足更廣泛的體型和偏好。此外，通過優化踏板、扶手和儲物箱等內飾部件的布局，增強了不同體型比例乘員的可用性和舒適度［3］。

（2） 設計可調節功能。在車輛內部設計可調節功能，使乘員能夠根據個人喜好和舒適度需求定制座椅位置與環境。可調節功能不僅提高了舒適度，還有助于改善車內的人體工程學、安全性和可用性。汽車內飾設計中需要考慮的關鍵可調節功能包括：提供一系列座椅調節功能，例如高度、傾斜度、腰部支撐和坐墊角度，讓乘員可以根據自己的喜好調整座椅位置。可調節頭枕和扶手進一步增強了各種體型乘員的舒適度和支撐力；設計伸縮式轉向柱，使駕駛員能夠調整方向盤相對于其座椅的位置，確保最佳的觸及范圍和舒適度，同時保持正確的駕駛姿勢；采用可調節側后視鏡和控制面板，乘員可以自定義自己的視野并訪問基本功能，從而提高可用性和便利性；提供可調節的溫度、風扇轉速、氣流方向等控制按鈕，使乘員能夠在車內營造個性化的環境，提高舒適度和滿意度。通過優先設計車輛內部的可調節功能，制造商可以創造一個更具適應性和便利性的環境，最終滿足乘員的不同需求和偏好。

3. 2 材質及質感選擇

（1） 選擇舒適耐用的材料。選擇舒適耐用的材料，對于在車艙內創造宜人且持久的內部環境至關重要。乘員在車內的時間較長時，對于材料選擇中的舒適性和耐用性是關鍵考慮因素。汽車內飾常用材料包括：① 皮革內飾，以其奢華的外觀和觸感而聞名，增添了內飾的精致感，同時提供出色的耐用性和舒適性。然而，皮革內飾需要定期維護以防止磨損。② 面料內飾，提供多種顏色和圖案的設計選擇。它通常比皮革更便宜，并且可以用防污涂層進行處理以提高耐用性。③ 乙烯基和人造皮革等材料，是真皮的經濟高效替代品，具有相當的耐用性和易于維護性。④ 儀表板表面、門板和裝飾件等其他內飾部件，應考慮舒適性、耐用性和美觀性。觸感柔軟的材料和帶襯墊的表面，增強了舒適度，而高品質的飾面和紋理則提升了內飾的整體感知質量。選擇材料時還應考慮抗紫外線、防潮和易于清潔等因素，確保內表面的長期耐用性和可維護性［4］。

（2） 增強抓握力和觸感的紋理。車輛內部的紋理表面可以增強抓地力和觸感，提高乘員在駕駛過程中的控制力和舒適度。通過結合提供安全抓握的紋理，可以增強方向盤、換檔桿和控制旋鈕等關鍵內飾部件的可用性和安全性。常用的需要有紋理的部件包括：① 具有橡膠或滾花紋理的方向盤和控制旋鈕，可增強抓地力和觸覺反饋，從而在操作過程中實現更好的控制和精度。② 座椅材料和內飾上的壓花或穿孔表面，可提供視覺吸引力，改善乘員的氣流和舒適度。③ 具有天鵝絨般質感的柔軟觸感材料，為車內表面增添了高級感，同時為乘員提供舒適的觸覺體驗。除了增強抓地力和觸感之外，還可以策略性地使用紋理來區分車艙內的不同控制和功能。例如，凸起圖案或紋理表面可用于區分主要控制裝置和輔助控制裝置，從而提高可用性并減少駕駛員分心。通過將增強抓地力和觸感的紋理融入車輛內部，設計師可以為乘員創造一個更具吸引力、用戶友好且安全的環境，從而增強整體駕駛體驗。

3. 3 照明及周圍環境

（1） 自然光與人工光的融合。在車內整合自然照明和人工照明，對于為乘員創造舒適且具有視覺吸引力的環境至關重要。車窗和天窗的自然采光不僅照亮了車內，還提供了與外界的聯系，增強車內的開放感和寬敞感。主要考慮因素包括：優化窗戶尺寸、位置和形狀，最大限度地提高自然光進入車內的透過率，同時最大限度地減少眩光和熱量積聚。采用有色或反射紫外線的玻璃，可以幫助調節車內溫度，并保護乘員免受過度陽光照射；安裝全景天窗或天窗，可為乘員提供一覽無余的天空視野，營造出開放和放松的感覺；采用可伸縮遮陽簾或隱私屏幕，可以控制進入車艙的自然光量，從而提高長途旅行中的舒適度和隱私性。除了自然采光外，人工照明在夜間駕駛和弱光條件下照亮車內，也發揮著至關重要的作用。環境照明系統可以戰略性地布置在整個車廂內，有利于增強可視性、安全性和氛圍［5］。

（2） 營造宜人且實用的氛圍。在車艙內營造宜人且實用的氛圍，需要仔細平衡照明強度、色溫和分布，滿足乘員的需求和偏好。環境照明系統可以定制，從而營造不同的氛圍并增強整體駕駛體驗。關鍵策略包括：可調節的照明設置，讓乘員能夠調節環境照明的強度、顏色和分布，從而實現個性化定制并提高夜間駕駛的舒適度；在門板、杯架和腳坑等關鍵內飾部件周圍，采用微妙的重點照明，增加視覺趣味并增強車艙的整體氛圍；在基本控制和閱讀區域附近安裝集中任務照明，提高可視性和可用性，特別是在夜間駕駛或執行地圖閱讀、設備操作等特定任務時。此外，將照明與信息娛樂系統、氣候控制和駕駛員輔助顯示等其他內飾功能集成，可以提高乘員的整體可用性和便利性。

4 結語

綜上所述，基于人機工程學原理優化汽車內部空間設計，可營造一個舒適、安全、人性化的駕乘環境。通過解決內部設計中的問題并實施相應的優化策略，可以提高用戶的舒適度、安全性和滿意度，從而提升駕乘體驗的整體質量。