基于NX的汽車前方視野可視性評(píng)價(jià)系統(tǒng)研究

楊燦 王彥平 周喜格

【摘 要】隨著人們對(duì)汽車安全性的要求越來(lái)越高，汽車安全駕駛也越來(lái)越受到人們的關(guān)注。汽車視野與汽車的行駛安全性密切相關(guān)，而汽車前方視野是汽車整體視野中最重要的組成，好的汽車前方視野設(shè)計(jì)能明顯減少交通事故發(fā)生的頻率。文章對(duì)汽車駕駛員前方視野進(jìn)行了綜合分析，并基于NX軟件計(jì)算出汽車前方視野可視性面積，按此可視面積計(jì)算整車前方視野可視性評(píng)價(jià)總分。按所得總分對(duì)汽車前方視野的優(yōu)異程度進(jìn)行分析，以更好地指導(dǎo)汽車前方視野區(qū)域零件的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)。

【關(guān)鍵詞】汽車；視野；可視性；總布置

【中圖分類號(hào)】U463.82 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2017）05-0050-04

隨著人們對(duì)汽車安全性要求越來(lái)越高，汽車安全駕駛也越來(lái)越受到人們的關(guān)注。汽車視野性能與汽車的行駛安全性密切相關(guān)，而汽車前方視野是汽車整車視野中最重要的組成，好的汽車前方視野設(shè)計(jì)能明顯減少交通事故發(fā)生的頻率。

常規(guī)前方視野評(píng)價(jià)是將前方視野分為A柱障礙角、前擋風(fēng)玻璃透明區(qū)域、前門(mén)玻璃透明區(qū)域、外后視鏡遮擋、內(nèi)后視鏡遮擋5個(gè)部分進(jìn)行分開(kāi)的視野評(píng)估，各區(qū)域的視野重要程度和遮擋率不同，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車前方視野的整體性評(píng)估。

通過(guò)對(duì)汽車前方視野5個(gè)部分的綜合研究分析，基于NX軟件設(shè)計(jì)出以下汽車前方視野可視性評(píng)價(jià)系統(tǒng)，按此評(píng)價(jià)系統(tǒng)可獲得整車前方視野可視性評(píng)價(jià)總分，基于此對(duì)汽車前方視野的優(yōu)異程度進(jìn)行分析，以更好地指導(dǎo)汽車前方視野區(qū)域零件的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)。

以某微型車為例，在前期設(shè)計(jì)過(guò)程中由于窗臺(tái)線造型較高導(dǎo)致后視鏡較高，后期試驗(yàn)車出現(xiàn)駕駛員前方視野差的問(wèn)題，針對(duì)此問(wèn)題后期做一系列分析和改進(jìn)，總結(jié)出以下汽車前方視野可視性評(píng)價(jià)系統(tǒng)，并將此推廣至后續(xù)所有開(kāi)發(fā)車型。

1 前方視野可視性投影面的準(zhǔn)備工作

1.1 找準(zhǔn)駕駛員H點(diǎn)和眼點(diǎn)

H點(diǎn)：人體軀干與大腿相連的鉸接點(diǎn)，簡(jiǎn)稱胯點(diǎn)。眼點(diǎn)：H點(diǎn)上方635 mm的點(diǎn)即為眼點(diǎn)。

1.2 畫(huà)出駕駛員前方視野可視性投影面

駕駛員前方視野可視性投影面是指在駕駛員眼點(diǎn)前方水平180°范圍內(nèi)，以駕駛員眼點(diǎn)為中心做垂直于空載地面線的半徑為6 m的圓柱面（如圖1所示）。

其中，駕駛員前方可視區(qū)域?yàn)轳{駛員視野通過(guò)汽車風(fēng)窗玻璃或其他透明表面向外可視區(qū)域。駕駛員前方不可視區(qū)域?yàn)轳{駛員視野被汽車A柱、內(nèi)后視鏡、外后視鏡及其他不透明零件遮擋的不可視區(qū)域（如圖2所示）。

2 前方視野可視性總分計(jì)算方法

駕駛員前方視野可視性總分計(jì)算應(yīng)包含對(duì)前方視野水平方向劃分、前方視野豎直方向劃分、前方視野可視性投影面區(qū)域劃分、前方視野可視性投影面各區(qū)域加權(quán)系數(shù)、前方視野可視性總分計(jì)算等步驟。

2.1 前方視野水平方向劃分

在駕駛員眼點(diǎn)所在水平面上，沿眼點(diǎn)水平向前方向做豎直面，以其左側(cè)21°、55°，右側(cè)25°、75°各做一個(gè)豎直面，對(duì)駕駛員前方視野進(jìn)行水平方向的劃分（如圖3所示）。

2.2 駕駛員前方視野豎直方向劃分

在駕駛員眼點(diǎn)所在豎直面上，沿眼點(diǎn)水平向前方向做水平面，以其向上12°、20°，向下5°、15°各做一個(gè)垂直于豎直面的平面，以此對(duì)駕駛員前方視野進(jìn)行豎直方向的劃分（如圖3所示）。

2.3 前方視野可視性投影面區(qū)域劃分

按上文對(duì)前方視野可視性投影面進(jìn)行區(qū)域劃分，劃分出A、B、C、D、E共5個(gè)區(qū)域（如圖3所示）。

2.4 前方視野可視性投影面各區(qū)域加權(quán)系數(shù)

根據(jù)駕駛員前方各區(qū)域重要程度，確定A、B、C、D、E區(qū)域加權(quán)系數(shù)，各區(qū)域?qū)?yīng)加權(quán)系數(shù)應(yīng)符合表1的規(guī)定。

3 前方視野可視性總分計(jì)算

3.1 區(qū)域可視面積百分比

各區(qū)域可視面積百分比應(yīng)按公式（1）計(jì)算：

Pi=■×100%（1）

式（1）中：i為指代A、B、C、D、E的其中一個(gè)區(qū)域；Pi為i所指代區(qū)域可視面積百分比，單位為%；Ki為i所指代區(qū)域可視區(qū)域面積，單位為mm2；Si為i所指代區(qū)域總面積，單位為mm2。

3.2 各區(qū)域可視性得分

A、B、C、D、E區(qū)域可視性得分應(yīng)按公式（2）計(jì)算：

Ni=Pi×Wi×100%（2）

式（2）中：i為指代A、B、C、D、E的其中一個(gè)區(qū)域；Ni為i所指代區(qū)域可視性得分；Pi為i所指代區(qū)域可視面積百分比，單位為%；Wi為i所指代區(qū)域加權(quán)系數(shù)。

3.3 前方視野可視性總分計(jì)算

前方視野可視性總分應(yīng)按公式（3）計(jì)算：

Sc=Na+Nb+Nc+Nd+Ne（3）

式（3）中：Sc為前方視野可視性總分；Na為A區(qū)域可視性得分；Nb為B區(qū)域可視性得分；Nc為C區(qū)域可視性得分；Nd為D區(qū)域可視性得分；Ne為E區(qū)域可視性得分。

3.4 汽車前方視野可視性總分等級(jí)評(píng)定

汽車前方視野可視性總分（Sc）的滿分為31分，實(shí)車測(cè)試前方視野可視性總分等級(jí)評(píng)定應(yīng)符合表2的規(guī)定。

4 通過(guò)前方視野可視性總分分析零件設(shè)計(jì)改進(jìn)方向

通過(guò)前方可視性總分評(píng)定某車型前方視野可視性是否達(dá)到目標(biāo)要求。通過(guò)某車型前方視野各區(qū)域?qū)?yīng)可視性面積比對(duì)前方A柱障礙角、前擋風(fēng)玻璃透明區(qū)域、前門(mén)玻璃透明區(qū)域、外后視鏡遮擋、內(nèi)后視鏡遮擋5個(gè)部分進(jìn)行細(xì)致分析。A區(qū)域可視性面積比較大，則汽車正前方視野較好，B區(qū)域可視性面積比影響的零件為汽車左側(cè)A柱，C區(qū)域則受右側(cè)A柱影響，D區(qū)域可視面積比由左側(cè)外后視鏡及駕駛員下視野來(lái)確定，E區(qū)域則由駕駛員上下視野即前擋風(fēng)玻璃處的內(nèi)后視鏡遮擋率來(lái)確定。在對(duì)比分析汽車各區(qū)域可視面積后，針對(duì)對(duì)應(yīng)區(qū)域零件進(jìn)行修改和調(diào)整，以實(shí)現(xiàn)駕駛員前方視野可視性的優(yōu)化。

5 汽車前方視野可視性評(píng)價(jià)系統(tǒng)的NX應(yīng)用操作

5.1 NX中前方視野可視性投影面制作

以某車型駕駛員H點(diǎn)位置計(jì)算出駕駛員眼點(diǎn)位置，以眼點(diǎn)為中心做一個(gè)半徑為6 m的圓柱面。依據(jù)駕駛員前方視野重要度對(duì)圓柱面進(jìn)行區(qū)域劃分，做出駕駛員可視性投影面。

5.2 駕駛員前方視野可視性區(qū)域投影

抽取某車型前方視野范圍內(nèi)透明區(qū)域的邊線，使用通過(guò)曲線拉伸面的命令將眼點(diǎn)與透明區(qū)域邊線連接成錐形面，錐形面范圍內(nèi)駕駛員前方可視區(qū)域，即駕駛員可以通過(guò)汽車向外觀看的區(qū)域。在駕駛員可視區(qū)域內(nèi)有外后視鏡、內(nèi)后視鏡等障礙物，將此類障礙物邊緣線抽出，用通過(guò)曲線拉伸面的命令將障礙物邊緣線與眼點(diǎn)邊緣線連接成錐形面。將錐形面延長(zhǎng)至與可視性投影面相交，通過(guò)2個(gè)面的交線即可做車駕駛員前方可視性區(qū)域投影。

5.3 駕駛員前方視野可視性總分計(jì)算

依據(jù)可視性投影面上的可視面積和不可視面積，計(jì)算出各區(qū)域可視面積百分比，乘以各區(qū)域加權(quán)分?jǐn)?shù)，得出各區(qū)域總分，將區(qū)域總分相加即得出某車型前方視野可視性總分。某車型A區(qū)域可視面積百分比為99%，乘以加權(quán)分?jǐn)?shù)16，得分為15.91；B區(qū)域可視面積百分比為55%，乘以加權(quán)分?jǐn)?shù)8，得分為4.37；C區(qū)域可視面積百分比為70%，乘以加權(quán)分?jǐn)?shù)4，得分為2.81；D區(qū)域可視面積百分比為50%，乘以加權(quán)分?jǐn)?shù)2，得分為1.01；E區(qū)域可視面積百分比為50%，乘以加權(quán)分?jǐn)?shù)1，得分為0.50。A、B、C、D、E區(qū)域得分總和為24.57分。即，某車型的前方視野可視性總分為24.57分（如圖4所示）。

5.4 某車型汽車前方可視性總分等級(jí)評(píng)定結(jié)果

汽車前方可視性總分（Sc）的滿分為31分，某車型前方可視性總分為24.57，處于評(píng)分表中良好水平，由此可判斷此車型前方可視性良好。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]張志波.汽車駕駛員前方視野測(cè)量即評(píng)價(jià)[J].汽車技

術(shù)，2013（4）.

[2]GB 11562—2014，汽車駕駛員前方視野要求及測(cè)試方法[S].

[3]周曉明.H點(diǎn)及總布置關(guān)鍵參數(shù)設(shè)計(jì)[J].企業(yè)科技與發(fā)展，2015（8）.

[4]SAE J1100—2009，（R）Motor Vehicle Dimensions[S].

[責(zé)任編輯：鐘聲賢]