駕駛室人機工程設計當中若干問題的探討

喬明星

【摘要】本文基于當前國內軌道交通駕駛室人機工程設計當中的若干問題進行了探討，分別從以下幾個方面著手討論：駕駛室環(huán)境設計、駕駛室座椅與操縱臺設計、駕駛室作業(yè)空間設計;

以期利用人機工程學原理有效改善當前國內軌道交通駕駛室設計當中的不足，為我國軌道交通駕駛員提供一個健康、安全、舒適的作業(yè)環(huán)境，在最大程度上降低由于駕駛室設計原因引起的人為誤操作率。

【關鍵詞】駕駛室;人機工程設計;舒適度

我國駕駛室人機工程方面的研究剛剛起步，有許多不完善的地方。隨著現代科技的快速發(fā)展，列車在控制技術上得到了較大的進步，列車駕駛室中涉及到的電子設備、操縱裝置以及顯示裝置組件增多。對于逐步自動化控制的列車來說，駕駛室當中人機信息交流急劇增多。這在很大程度上給駕駛室的整體設計帶來一定的困難。駕駛室人機工程的設計需要考慮到為駕駛員創(chuàng)建一個舒適、健康的作業(yè)環(huán)境，而且要保證駕駛室符合駕駛員的生理特性，在最大程度上保證駕駛員在長時間的作業(yè)狀態(tài)下保證列車的安全運行。

本文基于當前國內軌道交通駕駛室人機工程設計當中的若干問題進行了探討，以期利用人機工程學原理有效改善當前國內軌道交通駕駛室設計當中的不足，為我國軌道交通駕駛員提供一個健康、安全、舒適的作業(yè)環(huán)境，在最大程度上降低由于駕駛室設計原因引起的人為誤操作率。

一、駕駛室環(huán)境設計

駕駛室內的環(huán)境主要是指駕駛室內客觀的理化條件和結構空間。駕駛室中的理化條件如果達到良好，不僅可以使駕駛員精神飽滿、心境愉悅，而且可以減輕駕駛員的作業(yè)疲勞，提高操作的可靠度。

（一）駕駛室光環(huán)境設計

光環(huán)境主要從以下兩個方面對軌道交通工具的運營產生影響：影響列車的運營安全、影響駕駛員的視覺健康。

駕駛室照明環(huán)境的設計至少應考慮以下三方面的要求：照度標準、光線質量、避免眩光。

適當提高照度，不僅可以減少人的視覺疲勞，而且可以提高人的工作效率。

對軌道交通工具駕駛室的光環(huán)境進行設計時，對于自然光環(huán)境的控制主要采用在駕駛室玻璃窗上安裝遮陽簾的形式，對于人工光環(huán)境的設計，要確保所使用的燈具的照度滿足要求，要求在額定電源電壓下工作時，燈具發(fā)光表面基準軸 1300mm 處的照度應為 120lx。采用冷白色及中性色的光源，顯色指數大于等于 80，操縱臺面顯色最小照度應大于 60lx，照度均勻度最小值應大于等于 0.7，而作業(yè)面的臨近周圍的照度均勻度不應小于 0.5，通道和其他非作業(yè)區(qū)域的一般照明的照度值不宜低于操縱臺平均照度值的 1/3，在地板面上應始終保證有 301x。此外，在光環(huán)境設計時要避免直接眩光以及間接眩光。當總照明電路斷開后，為了方便駕駛員可以無任何困難的觀察、走動，駕駛室內仍需要保持一定的光線亮度。還需注意的是，儀表等照明光線不應刺眼，對駕駛員視覺造成不良影響。

（二）駕駛室噪聲環(huán)境設計

噪聲是一般是由大量的不同頻率和強度的音調所組成。鑒于駕駛員工作及環(huán)境的特點，主要從控制噪聲源與控制噪聲的傳播兩方面入手，進行設計控制?？刂圃肼曉捶矫?，軌道交通工具駕駛室的噪聲環(huán)境在設計時應該分清其噪聲源，針對不同的噪聲產生原因采取不同的方法，進行相應的控制。

（三）駕駛室振動環(huán)境設計

在對軌道交通工具駕駛室的振動環(huán)境進行設計時，可以采取一些措施來消除或者減小振動，從而阻止振動的傳播，將振動對人的不良影響和損害降至最小。

二、駕駛室座椅與操縱臺設計

（一）駕駛室座椅的設計

對于軌道交通工具駕駛員來說，一個正確的作業(yè)姿勢能夠有效降低人體的疲勞感，不僅對駕駛員的身體健康有利，而且能夠在很大程度上提高駕駛員的工作質量。當前，我國軌道交通工具駕駛員主要采用坐姿進行駕駛作業(yè)。

在駕駛室的座椅設計上應當保證其適合駕駛員的生理結構特性。以座椅尺寸的設計來說，歐洲人的體型較大，座椅尺寸應該大一些，而亞洲人的體型相比之下顯得小些，在座椅尺寸的設計上應當小些。與此同時，座椅尺寸是否合適嚴重影響了駕駛員的坐姿舒適性、以及能否保證駕駛員保持正確的坐姿。鑒于舒適性和視覺性的雙重要求，座面一般上傾 0。-5。，靠背向后傾斜 5～15°。座墊應該前高后低，有一定的傾斜度，即座墊相對于水平面的夾角，一般取 0°至 5°?？勘掣叨鹊脑O計，進行設計時選擇 50 百分位的中國成年男女“坐高”進行設計，同時要考慮功能修正量，另要考慮到枕骨的位置?？偠灾?，在駕駛室座椅的設計上應當講座椅尺寸滿足我國駕駛員人體尺寸放在第一位，其次再考慮座椅的材質、以及美觀。

在駕駛室座椅的設計當中，應當足以預留一定的額外空間。之所以這樣說是因為駕駛員在作業(yè)當中通常會長時間保持一個姿勢在座椅上一動不動，往往會給駕駛員帶來身體上的疲勞感，留出一定的空間可以讓駕駛員對座椅進行一定的調動，獲得肌肉上的放松，減少身體疲勞感。

（二）駕駛室操縱臺設計

駕駛室操縱臺由操縱裝置與顯示裝置共同組成。在人機系統(tǒng)當中，信息顯示裝置具有重要的作用，通過該裝置，機器以視覺、觸覺以及聽覺等形式向人相關信息。在對駕駛室操縱臺的設計當中應當考慮到駕駛員的視野問題。

除了在操縱臺顯示裝置視野上的問題，操縱臺上的操縱裝置的設計也應當盡可能符合駕駛員的人體結構特點。對于駕駛員來說，其作業(yè)期間大部分時間都是在操縱臺上進行的，若操縱臺的設計在尺寸與形狀上不合理，很容易造成駕駛員生理疲勞以及頸、肌肉、背、肩、腰和腕關節(jié)的疼痛。相關研究表明，當操作臺高度為720～750mm時最適合我國駕駛員生理特點。此外，設置一定的操縱臺臺面傾斜度有利于駕駛員更好的作業(yè)，臺面與水平之間的傾角在5°-18°之間為宜。

三、駕駛室作業(yè)空間設計

駕駛室的作業(yè)空間是駕駛員操縱機器時所需的活動空間以及機器、被加工對象等所占有的空間總和。駕駛室作業(yè)空間設計應當以“以人為中心”思想進行的設計。軌道交通工具駕駛室的作業(yè)空間設計應當以其中設備、設施的合理匹配作為最首要的設計依據。在駕駛員處于舒適、正確的駕駛姿勢時，駕駛室內的空間設計要達到以下標準：駕駛室內的空間尺寸設計要協調，達到對空間的最有效利用、操縱臺容膝空間設計合理。駕駛室的高度至少應為2000mm，前窗玻璃到駕駛座椅身后最近的物體之間在駕駛室縱向上的最小距離為1500mm。同時，為了更好地對人體進行支撐以及使坐姿舒適，軌道交通駕駛室的腳踏板要設計有15°～25°的傾角。

參考文獻：

[1]毛恩榮，張紅，宋正河.車輛人機工程學[M].北京：北京理工大學出版社，2007.

[2]阮寶湘，等.工業(yè)設計人機工程[M].北京：機械工業(yè)出版社，2010.

[3]馬江彬.人機工程學及其應用[M].北京：機械工業(yè)出版社，2001.

[4]張峻霞，王新亭.人機工程學與設計應用[M].北京：國防工業(yè)出版社，2010.01.