淺談人機工程學在CRH2型動車組司機室中的應用

張賢凱 張永明

1引言

隨著高速列車技術的進步,動車組車載電氣設備的自動化、智能化、精密化程度進一步提高,這也使其設備復雜程度驟增。同時為了提高列車速度,列車的頭車部分均為尖體流行形,這使高速列車司機室內(nèi)部的空間變得狹小。司機室是動車組的控制中心,其設備的復雜程度也相應的越來越高,司機在駕駛過程中,不僅要實時注意觀察車外的鐵軌路況、操縱臺上的信息顯示屏,還要對操縱臺上的司控器等進行操作,司機在長時間的駕駛過程中,精力高度集中,在這狹小的空間內(nèi)不僅會產(chǎn)生生理上的身體疲勞,還會有心理上精神疲勞。為了能使司機高效、安全、健康和舒適的工作,降低人為誤操作率,提高列車運行的可靠性,我們需要將人機工程學原理融入到司機室的設計中,使司機室的設計體現(xiàn)“以人為本”的理念。

2 CRH2型動車組司機室簡介

CRH2型動車組司機室是指從氣密隔墻至司機室后部通過臺隔墻的區(qū)域,在每列動車組的兩端分別設置一個司機室,兩個司機室的結(jié)構和功能基本相同。

CRH2型動車組的司機室分為5個區(qū)域:設備艙、操縱臺、駕駛區(qū)、配電區(qū)和通過臺。司機室內(nèi)布置了動車組的主要操縱、控制設備,對列車的牽引、制動、空調(diào)、車門和廣播等系統(tǒng)進行控制,同時可檢測列車的運行信息,以保證列車高速、準確、安全運行。

3 人機工程學簡介

人機工程學(Man-Machine Engineering)是研究人、機械及其工作環(huán)境之間相互作用的學科。主要研究人在某種工作環(huán)境中的解剖學、生理學和心理學等方面的各種因素；研究人和機器及環(huán)境的相互作用；研究在工作中、家庭生活中和休假時怎樣統(tǒng)一考慮工作效率、人的健康、安全和舒適性等問題的學科。

人機工程學將人類的需求和能量置于設計技術體系的核心位置,為產(chǎn)品、系統(tǒng)和環(huán)境的設計提供與人類相關的科學數(shù)據(jù),實現(xiàn)人類和環(huán)境完美的融合,使人機和諧匹配。司機室人機設計的基本原則包括:

(1)使人操作設備方便、舒適、準確。

(2)選用最有利于發(fā)揮人的能力和提高人的操作可靠性的人機匹配方式,匹配方式有利于使整個系統(tǒng)能夠達到最大的效率,避免對人提出能力所不及的要求。

(3)采用信息流程和信息加工過程自然的、使人容易學習的、差錯少的匹配方式。

(4)避免選用在大部分工作時間內(nèi)操作較少的匹配方式,這種方式使司機工作負荷過低,導致其注意力不集中,一旦突發(fā)事件發(fā)生,容易造成危險。

(5)不能把人的作用定義為設備的輔助物,應使人感到自己工作很有意義而不是為設備服務的感覺。

4 人機工程學在司機室設計中的應用

應用人機工程學原理使設計的設備和環(huán)境系統(tǒng)適合人的生理、心理特點,使操作者高效、安全、健康和舒適的工作,降低人為誤操作率,提高系統(tǒng)運行的可靠性。所以,人、機和環(huán)境的信息交互方式的研究成果應充分反映到司機室的設計中?；谌藱C工程學,CRH2型動車組司機室的設計體現(xiàn)了“以人為本”的理念,下面簡要介紹CRH2型動車組司機室的人機特點。

4.1 寬廣的瞭望視野

CRH2型動車組司機室內(nèi)部空間及設備布置充分考慮了司機視野、操作空間、舒適度等內(nèi)容。為了便于司機瞭望,擴大視野,司機室采用高地板結(jié)構,以降低鐵軌高速閃動對司機視覺打來的疲勞感。

CRH2型動車組司機室的前窗采用了防炫目的透明安全玻璃,并設置遮陽簾,防止刺眼的陽光影響司機的視線。前窗設有刮雨器、玻璃加熱器,能夠有效的防止前窗結(jié)霜、結(jié)冰和結(jié)霧,保證司機有清晰的視野。

4.2 充足的操作空間

CRH2型動車組司機室安裝的設備較多,為了拓展空間,將機罩內(nèi)部空間設計為設備艙,將不經(jīng)常操作的設備安裝在設備艙內(nèi)；同時采用非整體配電柜,使柜內(nèi)安裝盡量多的設備,以擴大司機操作空間,減少司機的空間壓抑感。

4.3 適合人手結(jié)構的手柄設計

操縱手柄包括司機室控制器的牽引手柄、制動控制手柄和換向手柄。手柄形狀的設計符合人機工程學原理,使司機操作起來手感舒適、方便。其中,牽引手柄采用細長的滴狀形結(jié)構,換向手柄采用了方便手掌包容的形狀,使用方便、舒適、手感好,制動手柄使用頻率較高,采用與手型一致的結(jié)構,使司機操作時觸覺舒適,減小頻繁操作帶來的疲勞感。

4.4 防眩光設計

為了防止在顯示器畫面上形成光線反射,帶有顯示器的儀表盤面板都具有遮光功能,減小了司機的視覺疲勞。

4.5 合理的操縱臺顯示屏布置

司機室操縱臺上布置著車輛信息顯示屏、ATP顯示屏、總風缸壓力表、網(wǎng)壓表等,上述設備中司機觀察頻率較高的車輛信息顯示屏和ATP屏,按照人機設計原則,布置在司機的最佳視野范圍內(nèi),是司機方便準確的獲得信息,最大程度的減少司機的視力疲勞。

5 結(jié)語

現(xiàn)有的司機室設計中已經(jīng)融入可很多的人機因素,減少了司機操作的生理和心理疲勞,但扔有很多地方需要改進,如司機室的噪聲對司機的聽力、生理、心理、司機通信、司機的工作能力和工作效率有著很大的影響,因此在后續(xù)司機室的設計中要充分考慮隔聲降噪和振動控制；操縱臺上的按鈕眾多、排列緊密,容易造成司機的誤操作,在以后的設計中可以利用按鈕的位置、標識、顏色、形狀和大小進行區(qū)別,使司機容易辨認?？傊?司機室的設計應該在滿足列車功能的前提下,盡量多的將人機設計融入到其中,體現(xiàn)“以人為本”的理念。

參考文獻

[1] 丁玉蘭.人機工程學.北京:北京理工大學出版社,2007.