某飛行流量監(jiān)控席位工作臺結(jié)構(gòu)設計*

范中海

(四川九洲電器集團有限責任公司， 四川 綿陽 621000)

某飛行流量監(jiān)控席位工作臺結(jié)構(gòu)設計*

范中海

(四川九洲電器集團有限責任公司， 四川 綿陽 621000)

文中針對空中交通管制領域飛行流量監(jiān)控系統(tǒng)沒有專門的工作臺，設計了一種用于飛行流量監(jiān)控系統(tǒng)的席位工作臺，并按照飛行流量監(jiān)控系統(tǒng)的工作流程及特點，進行了適應性設計。文中介紹了席位工作臺的設計思路，詳細論述了其設備布局、造型設計、結(jié)構(gòu)設計、色彩設計和裝飾設計等，并分析了它的維修性、安全性、熱設計和人機工程。該飛行流量監(jiān)控席位工作臺對指導其他飛行流量監(jiān)控系統(tǒng)席位工作臺的設計具有一定的參考價值。

飛行流量監(jiān)控；席位工作臺；結(jié)構(gòu)設計

引 言

工作臺又名席位工作臺、監(jiān)控臺等，主要用于指揮控制室、公安監(jiān)控室、道路監(jiān)控室、工廠監(jiān)控室等。它是各種設備的放置載體，也是指揮、監(jiān)控人員長期工作的平臺。工作臺的設計不僅要有外觀、結(jié)構(gòu)、材料、工藝、人機工程等通用性要求，還應有環(huán)境適應性要求，既要體現(xiàn)行業(yè)的特點，又要使其用起來舒服，看起來美觀，且與環(huán)境諧調(diào)。

飛行流量監(jiān)控系統(tǒng)是空中交通管制系統(tǒng)的重要組成部分，擔負著監(jiān)視與控制空中飛行流量、保障飛機飛行安全、使流量調(diào)度科學合理的重任。飛行流量監(jiān)控系統(tǒng)屬于相對高端行業(yè)的監(jiān)控系統(tǒng)，其行業(yè)的專業(yè)性較強，對席位工作臺的要求也較高。目前飛行流量監(jiān)控系統(tǒng)還沒有專門的席位工作臺,在工程實際中要么選用安防監(jiān)控使用的工作臺,要么使用常規(guī)空中交通管制席位工作臺。飛行流量監(jiān)控系統(tǒng)管制員在使用這些工作臺的過程中發(fā)現(xiàn)，其桌面設備布置不科學，操作不方便，外觀也不整潔。針對上述現(xiàn)狀，本文提出了一種飛行流量監(jiān)控系統(tǒng)的席位工作臺，這種席位工作臺能夠滿足飛行流量監(jiān)控系統(tǒng)的需要，可提高工作效率和舒適度。

1 工作臺設計

飛行流量監(jiān)控系統(tǒng)席位工作臺安裝的主要設備有工作站、顯示器、語音終端面板、電子鐘、電話機、鍵盤、鼠標、時間統(tǒng)一設備、光纖矩陣、PDU和配線架等。滿足設備的安裝是最基本的要求，同時應使設備布局科學合理。外觀造型要符合時代潮流，具有空中管制特征。結(jié)構(gòu)要堅固、緊湊，顏色的搭配要清新。整體設計要滿足管制員的使用要求，且應使工作環(huán)境舒適。

1.1設備的布局

設備的布局非常重要，布局的合理性關系到操作的便捷性和使用的舒適性。設備的布局是按照使用習慣、頻率、人眼能觀察和人手能操作的空間等來確定的，應將經(jīng)常使用的設備放置在容易看見和易于操作的位置，將不常用的設備放置在距管制員稍遠的位置，將不操作的設備放置在工作臺內(nèi)部。根據(jù)這一原則，應將用于監(jiān)視控制的液晶顯示器放置在正中，將用于觀察空中飛行流量狀態(tài)的液晶顯示器放置在管制員右側(cè)(飛行流量監(jiān)控系統(tǒng)一般配置2臺液晶顯示器)，將使用較頻繁的語音終端面板、GPS電子鐘和夜間閱讀燈放置在管制員左面，將電話機、鼠標等放置在管制員右面，將電腦主機、時間統(tǒng)一設備、光纖矩陣、PDU和配線架等設備放置在工作臺內(nèi)部。設備的布局如圖1所示。

圖1 設備的布局圖

1.2造型設計

整體造型設計依據(jù)實用、經(jīng)濟、美觀的基本原則[1]，以造型形態(tài)為中心，綜合研究結(jié)構(gòu)、材料、工藝、色彩等因素與造型形態(tài)的有機聯(lián)系，運用美學原理和法則，將造型形式美和構(gòu)思、表現(xiàn)方法與技能有機結(jié)合起來，通過席位工作臺的線、形、色、質(zhì)等造型要素來創(chuàng)造新穎、美觀的外觀形象，結(jié)合其功能特點，與各種造型因素自然結(jié)合，合理求得完美統(tǒng)一的外觀形象，使現(xiàn)代美得以充分體現(xiàn)[2]。

為突出美觀、實用的造型，在設計時采取了許多措施。比如，在骨架立柱外表面設計了臺階式線條；將臺面設計為前后臺階錯層式；使臺面設備安裝面按照一定角度傾斜過渡；將左右側(cè)面的支撐架設計為大圓弧的立體式造型等。通過曲線和直線、平面和立體很好的結(jié)合，使簡潔的造型更趨于現(xiàn)代感，使席位工作臺既有層次感又有立體感。

特別之處在于，將鏤空雕刻的中國空中管制標識放置在席位工作臺的側(cè)面下方，將中國鏤空雕刻技術(shù)和中國空中管制標識有機結(jié)合起來，體現(xiàn)了中國空中管制的特征。席位工作臺的外觀造型如圖2所示。

圖2 外觀造型設計圖

1.3外形尺寸的確定

針對席位工作臺的外觀造型,對反映造型的尺寸要使用合適的比例。通過分析人機操作、使用過程的動作,舒適性及操作維修等,并綜合考慮需安裝的設備外形尺寸,進行操作控制和顯示位置的結(jié)構(gòu)設計,確定席位工作臺各要素的尺寸,實現(xiàn)其使用功能。

根據(jù)人機工程的要求,為適應人體特性和人機系統(tǒng)的需要,考慮人兩眼綜合視野的最佳視區(qū)、良好視區(qū)和有效視區(qū),并考慮作業(yè)區(qū)域和操作習慣的適應性,確定工作臺臺面高度為745 mm，顯示器安裝位置視距為560 ～750 mm，顯示器中心高度為 1 000 ～1 100 mm，工作臺臺面邊緣到前門板的距離為420 mm，臺面以下空間高度為650 mm，深度為420 mm。 此空間高于人腿交叉時的膝高,使膝部具有較大的活動空間。

按照設備布局和設備的尺寸，確定席位工作臺的外形尺寸為2 200 mm(長)× 1 130 mm(寬)× 745 mm(高)，工作臺深度為700 mm，滿足長度最深的設備安裝、走線和安裝架的裝配。

1.4結(jié)構(gòu)設計

造型設計實現(xiàn)了席位工作臺簡潔、新穎、現(xiàn)代的外觀造型,而結(jié)構(gòu)設計是要滿足堅固、緊湊、耐用的結(jié)構(gòu)要求。席位工作臺主要由骨架、臺面、支撐架、底座、頂蓋、側(cè)門、前后門、安裝架、托板、臺面設備安裝盒等結(jié)構(gòu)件組成。它采用了目前流行的琴柜式結(jié)構(gòu)形式,骨架為鋁合金型材拼裝組合結(jié)構(gòu)，骨架之間可進行拼接。席位工作臺內(nèi)部按照安裝19 inch標準設備空間進行設計，配置了具有滑軌的托板，前后門均可打開，以方便安裝與維修。

1.4.1 骨架

骨架采用鋁合金型材和專用連接件組合成為一個整體框架，每個骨架即可獨立安裝又能拼接安裝。組合后的骨架具有足夠的穩(wěn)定性和強度，所有設備、底座、頂蓋、側(cè)門、前后門、安裝架、托板等都固定在骨架上。

改變鋁合金型材的長度即可調(diào)整骨架的尺寸，可根據(jù)安裝空間需要，快速修改骨架的外形設計，連接件為通用結(jié)構(gòu)件，通用件簡化了席位工作臺的設計工作，提高了設計效率。骨架和連接件如圖3所示。

圖3 骨架和連接件模型圖

1.4.2 臺面

臺面是管制員使用時間最長、接觸最多的部件，其材料和造型的選擇非常重要。根據(jù)多年的使用經(jīng)驗，選用了新型、環(huán)保的裝飾材料理化板。該材料具有良好的表面耐磨性和耐腐蝕性，還具有耐沖擊、防火、防潮、易于清潔等優(yōu)點。同時面板的顏色也比較多，可根據(jù)需要進行選擇。

理化板臺面還具有較好的強度,臺面通過鋁合金支架、頂蓋與骨架連接,通過相互連接可將多個臺面固定在同一平面上。臺面的四角和邊緣采用圓弧過渡，圓弧處噴涂淺藍色橡膠漆，既能使手臂操作接觸時感到舒適，也能起到美觀的作用。

1.4.3 支撐架

兩側(cè)的支撐架是支撐和固定席位工作臺的部件，兼顧造型與裝飾。支撐架為大圓弧、雙層臺階、粗細線條相結(jié)合的立體式設計(見圖4)，圓弧上還設計了6個等比例縮小的圓孔。整個造型剛?cè)峤Y(jié)合，可產(chǎn)生靜中有動、剛中有柔的視覺效果。

圖4 支撐架外形圖

支撐架外形復雜，尺寸又較大，若采用非金屬材料則不能滿足其強度要求和尺寸精度要求，采用鈑金件加工又不能滿足外形美觀、做工精細等要求，采用整塊鋁板銑削成本又太高。因此，經(jīng)綜合分析，采用了鋁合金砂型鑄造毛坯，再進行機械加工的工藝方法。通過這種工藝方法生產(chǎn)的支撐架的強度、精度、美觀性、經(jīng)濟性等相對較好。

1.4.4 底座和頂蓋

底座和頂蓋采用冷軋鋼板,具有良好的強度和剛度。底座和頂蓋安裝在骨架內(nèi)，并將組成的骨架鋁合金型材連接起來，提高了骨架的強度和穩(wěn)定性。此外它們還分別具有安裝支撐角和連接臺面的作用。

1.4.5 側(cè)門、前后門的結(jié)構(gòu)

側(cè)門、前后門采用冷軋鋼板，通過鈑金折彎的方式提高結(jié)構(gòu)強度。前門單邊設置了固定插銷，為旋轉(zhuǎn)式開門方式；后門下方設置有定位孔，能快速定位，方便安裝。每個門都配置了門鎖，可根據(jù)需要進行閉鎖或開啟。

1.4.6 安裝架、托板的結(jié)構(gòu)

安裝架、托板采用冷軋鋼板，通過多次折彎工藝來增強結(jié)構(gòu)強度。安裝架、托板安裝在席位工作臺內(nèi)部，安裝架上可安裝19 inch標準設備，托板上可安裝電腦主機、VGA分配器等非標準設備。

1.4.7 組合安裝

骨架之間可通過連接組合在一起，在基本骨架保持不變的情況下，可通過不同的拼接組合并修改臺面、設備安裝盒等部件結(jié)構(gòu)，形成直線形、L形、圓弧形等多種組合樣式。按照直線排列的席位工作臺為直線形席位工作臺；由2個直線形席位工作臺按照L形排列的席位工作臺為L形席位工作臺；由多個相同席位工作臺按照圓弧形排列的席位工作臺為圓弧形席位工作臺。靈活的組裝和搭配，可以適應不同的安裝空間。常用的幾種組合安裝樣式如圖5所示。

圖5 常用組合安裝樣式圖

1.5色彩設計

色彩設計是為席位工作臺的功能和造型服務的：用色彩的功能加強使用功能,追求美觀、大方,滿足審美要求；通過色彩設計將形、色、質(zhì)的綜合美感形式與人、機、環(huán)境的本質(zhì)內(nèi)容有機地結(jié)合起來,從而取得完美的造型效果[2]。

席位工作臺的主色調(diào)為淺藍色，臺面為灰白色，臺面四周圓弧為淺藍色，臺面上設備安裝盒也為淺藍色。整個席位工作臺只有2種顏色，既不顯單調(diào)又不會讓人感覺顏色過多，產(chǎn)生視角疲勞。安裝大廳和工作機房四周墻壁表面為白色,席位工作臺與機房墻壁顏色很協(xié)調(diào),構(gòu)成了一個和諧的整體。

1.6裝飾設計

裝飾設計是實現(xiàn)席位工作臺完美造型的條件之一。在造型和結(jié)構(gòu)設計中,臺面四角圓弧過渡，設備安裝盒彎折大圓角過渡、曲直勻稱豐厚,并設有適當?shù)膬A斜角度,以充實席位工作臺的外觀表現(xiàn),讓美與造型有機結(jié)合起來。

席位工作臺采用了藏缺露優(yōu)的裝飾技法,兩側(cè)的支撐架比側(cè)門突出，在骨架鋁型材上設置臺階線條，在后門下方設置魚鱗片進風口，前后雙層臺面用支撐柱與頂蓋連接，以體現(xiàn)其整體性，使之具有立體感。在多個席位工作臺設備安裝盒的連接處，通過裝飾件隱藏其接縫，從而使整個席位工作臺顯示面非常整潔。在前門、后門與骨架之間留出較寬的縫隙,形成寬縫隙結(jié)構(gòu),這種設計屬于暗線裝飾,通過骨架鋁型材上的裝飾邊將縫隙隱藏起來,從而增加了席位工作臺的精密感。

2 維修性

易于維修也是席位工作臺的設計要素之一，當設備一旦出現(xiàn)故障，席位工作臺要能保障系統(tǒng)設備易拆、易檢修、易安裝。

席位工作臺設置有前后門，前門以插銷為中心旋轉(zhuǎn)打開，后門采用快卸式結(jié)構(gòu)。通過定位裝置和門鎖可快速取下和安裝，以方便內(nèi)部安裝架上設備的維修和安裝。托板通過金屬滑軌將設備滑動到席位工作臺外，盡可能地方便設備的安裝、檢修和維護，如圖6所示。

圖6 設備維修示意圖

3 安全性

席位工作臺以金屬結(jié)構(gòu)件為主，其安全性要求按照結(jié)構(gòu)安全性和電氣安全性進行考慮。席位工作臺在結(jié)構(gòu)上使用的各零部件均具有足夠的強度和剛度，在正常使用過程中不會出現(xiàn)斷裂、變形等危及管制員安全的情況。外露部位的拐角、邊緣處均設計成圓弧形，在制造、搬運、安裝、使用等過程中不會劃傷或割傷人手。

在電氣安全性方面，席位工作臺內(nèi)部設有接地匯流條和接地螺柱，機殼地線和信號地線分別經(jīng)相互絕緣的匯流條與接地螺柱連接。另外還配置了具有防雷、防浪涌功能的電源插座和符合安全規(guī)定的三芯電源線。

4 熱設計

由于席位工作臺內(nèi)部安裝的設備不多，功耗較小，發(fā)熱量不大，因此在后門上安裝2臺超靜音風機將熱量排出，排風量大于設備的發(fā)熱量即可。

對進風和出風通道進行設計，保證風道通暢，提高排風效率。出風口位置設計在后部，噪音和熱量對管制員幾乎沒有影響，在滿足散熱要求的同時又體現(xiàn)出宜人性的設計,如圖7所示。

圖7 席位工作臺排風示意圖

5 人機工程設計

在人-機系統(tǒng)中,人是核心因素,席位工作臺的設計應符合人的生理、心理特點[3]。按照設備的操作頻度和人體坐姿及手臂活動的生理規(guī)律，將主要設備放置在管制員的眼睛和動作容易接觸到的范圍內(nèi)，選擇最佳高度、位置關系、觀察角度和距離，有助于減輕視覺疲勞，提高操作的可達性，便于操作人員輕松快捷的操作。

工作臺面下方的腿部和膝蓋空間符合人機工程高度、深度和寬度標準，操作人員可感受到席位工作臺活動空間的舒適性。配置可升降和可轉(zhuǎn)動的顯示器支臂和座椅，可根據(jù)需要進行自主調(diào)節(jié)，盡可能地提高舒適度。

6 結(jié)束語

某飛行流量監(jiān)控席位工作臺的結(jié)構(gòu)設計吸收了先進的設計理念，針對飛行流量監(jiān)控系統(tǒng)的特點進行了適應性設計，將中國空管的特征融合到了設計中。外形上具有較好的現(xiàn)代藝術(shù)造型，整體結(jié)構(gòu)堅固可靠，色彩典雅協(xié)調(diào)，具有良好的維修性、安全性和人機功效，對指導其他飛行流量監(jiān)控系統(tǒng)的席位工作臺設計具有一定的參考價值。

[1] 邱成悌, 趙惇殳, 蔣全興. 電子設備結(jié)構(gòu)設計原理[M]. 南京：東南大學出版社, 2001.

[2] 董愛華. 席位工作臺的造型與結(jié)構(gòu)設計[J]. 電子機械工程, 2010, 26(3): 21-23.

[3] 童時中. 坐姿控制臺尺寸的人機工程設計[J]. 電子機械工程, 1996(5): 11.

范中海(1977-),男,工程師,主要從事電子設備結(jié)構(gòu)設計、車輛改裝設計工作。

StructureDesignofaFlightFlowMonitoringSeatTable

FANZhong-hai

(SichuanJiuzhouElectricGroupCo.,Ltd.,Mianyang621000,China)

A seat table for the flight flow monitoring system is designed in this paper for there is no professional seat table for flight flow monitoring system in the air traffic control field. And the adaptability design is carried out according to the work flow and characteristics of the air traffic flow monitoring system. Besides introduction of the design idea, the equipment layout, model design, structure design, color design and decorative design of the seat table are discussed in detail. And the maintainability, safety, thermal design and ergonomics of the seat table are analyzed, too. Design of this seat table can be used as a reference for design of other seat tables for flight flow monitoring system.

flight flow monitoring; seat table; structure design

2015-04-28

V243

：A

：1008-5300(2015)04-0015-05