中美軍用車輛人機(jī)工程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比研究

吳坤林，趙祥君，王立輝

(1.軍事交通學(xué)院 研究生管理大隊(duì)，天津 300161； 2.軍事交通學(xué)院 軍用車輛系，天津 300161)

● 車輛工程 Vehicle Engineering

中美軍用車輛人機(jī)工程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比研究

吳坤林1，趙祥君2，王立輝2

(1.軍事交通學(xué)院 研究生管理大隊(duì)，天津 300161； 2.軍事交通學(xué)院 軍用車輛系，天津 300161)

為給我軍軍用車輛人機(jī)工程標(biāo)準(zhǔn)的制訂提供參考，研究美軍和我軍軍用車輛人機(jī)工程標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展概況，從車輛座椅、操縱裝置、視野和小氣候等方面，對(duì)比分析美軍和我軍軍用車輛人機(jī)工程標(biāo)準(zhǔn)的特點(diǎn)，探討軍用車輛人機(jī)工程標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展趨勢(shì)，從及時(shí)補(bǔ)充和更新標(biāo)準(zhǔn)、加強(qiáng)防護(hù)型戰(zhàn)術(shù)車輛人機(jī)工程研究、重視軍用車輛操縱系統(tǒng)人機(jī)界面研究、制訂軍用車輛人機(jī)工程試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)等4個(gè)方面，提出完善我軍軍用車輛人機(jī)工程標(biāo)準(zhǔn)的建議。

軍用車輛；人機(jī)工程；標(biāo)準(zhǔn)；美軍

1 軍用車輛人機(jī)工程標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展概況

1.1 美軍情況

目前，外軍尤其是美軍，特別注重軍事裝備研發(fā)中人的因素。在軍事裝備人機(jī)工程領(lǐng)域，美軍一直走在前列，制訂了較為全面的軍事裝備人機(jī)工程標(biāo)準(zhǔn)。其中，MIL—STD—1472《美國(guó)國(guó)防部標(biāo)準(zhǔn)——人因工程》和MIL—HDBK—759C《美國(guó)國(guó)防部標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)——人機(jī)工程設(shè)計(jì)指南》，提出了較為具體的軍用車輛人機(jī)工程設(shè)計(jì)要求。

MIL—STD—1472更新過(guò)多個(gè)版本。美軍在1989年的“D”版本中，提出軍用車輛人機(jī)工程標(biāo)準(zhǔn)，但是內(nèi)容不夠全面和完整。因此，美軍在1995年頒布了MIL—HDBK—759C，作為MIL—STD—1472D的補(bǔ)充，兩者相互配合使用。在1996年和1999年，美軍又相繼頒布了MIL—STD—1472的“E”和“F”版本，但沒(méi)有更新有關(guān)軍用車輛人機(jī)工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。直到2012年，美軍將MIL—STD—1472與MIL—HDBK—759C進(jìn)行合并更新，形成最新的MIL—STD—1472G《美國(guó)國(guó)防部標(biāo)準(zhǔn)——人因工程》，相比之前版本，內(nèi)容更加全面和完善，是美軍現(xiàn)行關(guān)于軍用系統(tǒng)、裝備和設(shè)施人機(jī)工程設(shè)計(jì)的最頂層標(biāo)準(zhǔn)。MIL—STD—1472G提出的軍用車輛人機(jī)工程設(shè)計(jì)要求，主要包括座椅、控制操作系統(tǒng)、可視性、供暖和通風(fēng)等方面。

1.2 我軍情況

我軍軍事裝備人機(jī)工程標(biāo)準(zhǔn)主要包括GJB 2873—1997《軍事裝備和設(shè)施的人機(jī)工程設(shè)計(jì)準(zhǔn)則》、GJB/Z 131—2002《軍事裝備和設(shè)施的人機(jī)工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》以及GJB 1835—1993《裝甲車輛人—機(jī)—環(huán)境系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)要求》。其中，GJB 2873—1997和GJB/Z 131—2002提出了軍用輪式車輛人機(jī)工程標(biāo)準(zhǔn)。

GJB 2873—1997提出的軍用車輛人機(jī)工程標(biāo)準(zhǔn)，主要包括座椅、控制器、操作指令、可見(jiàn)性、供暖和通風(fēng)等方面。隨著軍用車輛人機(jī)工程研究的深入，我軍參考了美軍的MIL—HDBK—759C，編制了GJB/Z 131—2002，對(duì)GJB 2873—1997中的車輛可見(jiàn)性、供暖與通風(fēng)等方面內(nèi)容進(jìn)行了補(bǔ)充，兩者相互配合使用。GJB 1835—1993是我軍針對(duì)裝甲車輛制訂的人機(jī)工程標(biāo)準(zhǔn)，主要包括人體測(cè)量數(shù)據(jù)與應(yīng)用、空間設(shè)計(jì)、控制器、顯示器、人與計(jì)算機(jī)界面、維修性設(shè)計(jì)、內(nèi)部環(huán)境控制、安全及總體布置應(yīng)用要求等方面。

2 軍用車輛人機(jī)工程標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比分析

2.1 座椅

座椅設(shè)計(jì)主要考慮尺寸結(jié)構(gòu)、空間位置、安全性等要素。尺寸結(jié)構(gòu)主要包括椅面、靠背兩方面；空間位置主要考慮駕駛員腹部、前膝部、大腿、腳等；安全性設(shè)計(jì)主要包括頭枕、安全帶和座墊。美軍[1-2]與我軍[3]座椅標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比見(jiàn)表1。

在尺寸結(jié)構(gòu)和空間位置設(shè)計(jì)方面，兩軍要求是相同的，安全性要求存在差異。美軍不僅對(duì)頭枕和座墊提出了人體保護(hù)的設(shè)計(jì)要求，如頭枕能支撐和保護(hù)頭部、座墊要保證血液流動(dòng)和防擦傷，還對(duì)座椅材料提出了要求，如頭枕材料應(yīng)有彈性、耐用、舒適且不結(jié)塊，座墊應(yīng)有足夠彈性。但我軍沒(méi)有對(duì)頭枕提出設(shè)計(jì)要求，對(duì)座墊材料只有厚度、彈性和透氣性3個(gè)要求。可見(jiàn)，美軍更加重視軍用車輛的安全性,我軍要提高這方面標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 操縱件

汽車操縱件主要包括轉(zhuǎn)向盤、換擋手柄和腳踏板3部分。由于國(guó)內(nèi)外尚未對(duì)軍用車輛換擋手柄提出具體的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。因此，只對(duì)比分析腳踏板和轉(zhuǎn)向盤標(biāo)準(zhǔn)[1，3](見(jiàn)表2、表3)。

在轉(zhuǎn)向盤設(shè)計(jì)方面，美軍和我軍的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是相同的。在腳踏板設(shè)計(jì)方面，兩軍對(duì)腳踏板的基本要求大致相同，但美軍提出了更加具體的設(shè)計(jì)要求。美軍對(duì)腳踏板的尺寸、間距、操作位移以及操作阻力提出了具體要求，如踏板寬度不小于75 mm，正常操作的操作位移為13～65 mm，腳擱在踏板上時(shí)的操作阻力在45～90 N。我軍在這一方面缺少明確的規(guī)定。這表明美軍研究比較深入系統(tǒng)。此外，兩軍都沒(méi)有對(duì)換擋手柄提出設(shè)計(jì)要求，這一標(biāo)準(zhǔn)有待完善。

2.3 視野

軍用車輛視野關(guān)系到乘員的戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)感知能力、生存能力和作戰(zhàn)能力，是軍用車輛人機(jī)工程設(shè)計(jì)的重要因素之一。根據(jù)方向的不同，將視野分為前方視野、仰視視野、橫向視野和后方視野，兩軍對(duì)比見(jiàn)表4[1-4]。

兩軍對(duì)視野要求差別不大。兩軍對(duì)前方視野和仰視視野的要求是相同的。差異主要在橫向視野和后方視野方面。在橫向視野方面，我軍對(duì)最佳橫向視野的要求更高，達(dá)到222°，美軍要求為220°。在后方視野方面，美軍要求后視鏡應(yīng)是防眩光、細(xì)長(zhǎng)、凸面且可以調(diào)整的；我軍認(rèn)為后視鏡應(yīng)能防污、防眩光，且戰(zhàn)斗車輛應(yīng)避免使用后視鏡，若必須使用，應(yīng)盡可能避免后視鏡功能失效。

2.4 小氣候

軍用車輛人機(jī)工程研究表明，實(shí)現(xiàn)小氣候控制的車輛，能使乘員在極端氣候條件下高效地作戰(zhàn)，相比未實(shí)現(xiàn)小氣候控制的車輛具有更好的戰(zhàn)術(shù)優(yōu)越性。車內(nèi)小氣候主要包括溫度、濕度和通風(fēng)3個(gè)指標(biāo)，對(duì)比見(jiàn)表5[1，3]。

兩軍對(duì)車輛通風(fēng)要求是相同的，其差別主要在溫度和濕度兩方面。在溫度方面，兩者對(duì)供暖情況下的溫度提出了相同的要求，但美軍還提出溫度高于24℃時(shí)，若在車內(nèi)超過(guò)30 min，車內(nèi)溫度應(yīng)在21～25℃，腳部和頭部溫差不超過(guò)5.5℃，最好不超過(guò)3℃。在濕度方面，美軍認(rèn)為溫度高于24℃時(shí)，若在車內(nèi)超過(guò)30 min，相對(duì)濕度應(yīng)在30%～70%，最好在40%～45%，而我軍認(rèn)為在21℃條件下，車內(nèi)相對(duì)濕度應(yīng)保持在45%左右?？梢?jiàn)，美軍對(duì)溫濕度要求更加全面。

通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，我軍的《軍事裝備和設(shè)施的人機(jī)工程設(shè)計(jì)準(zhǔn)則》和《軍事裝備和設(shè)施的人機(jī)工程設(shè)計(jì)手冊(cè)》，很大程度上參照了美軍的《美國(guó)國(guó)防部標(biāo)準(zhǔn)——人因工程》和《美國(guó)國(guó)防部標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)——人機(jī)工程設(shè)計(jì)指南》，但美軍相關(guān)研究更加深入系統(tǒng)，標(biāo)準(zhǔn)更新速度也更快。

表1 座椅標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比

表2 腳踏板設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比

表3 轉(zhuǎn)向盤設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比

表4 視野設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比

表5 小氣候標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比

3 軍用車輛人機(jī)工程標(biāo)準(zhǔn)發(fā)展趨勢(shì)

(1)更加注重軍用車輛防護(hù)后的乘員人體保護(hù)。美軍在聯(lián)合戰(zhàn)術(shù)輕型車輛(JLTV)計(jì)劃中，明確要求新車型能為使用者提供更好的防護(hù)和獲得更加優(yōu)異的生存能力，在實(shí)際研制過(guò)程中已經(jīng)采取安裝自動(dòng)滅火系統(tǒng)、防爆炸座椅、防擠壓變形車門、五點(diǎn)固定式安全帶、易彎曲的浮動(dòng)地板系統(tǒng)等措施增強(qiáng)乘員保護(hù)。在軍用車輛人機(jī)工程標(biāo)準(zhǔn)方面，MIL—STD—1472G增加了車輛座椅頭枕和座墊對(duì)人體保護(hù)的設(shè)計(jì)要求，但是并沒(méi)有對(duì)乘員防護(hù)裝置如防爆炸座椅提出設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)?？梢?jiàn)，軍用車輛人機(jī)工程標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)滯后，需要增加乘員人體保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，這是軍用車輛人機(jī)工程標(biāo)準(zhǔn)的重要發(fā)展趨勢(shì)之一。

(2)更加注重車內(nèi)環(huán)境的舒適性。車內(nèi)環(huán)境的舒適性主要指車內(nèi)小氣候的宜人化。近年來(lái)，美軍對(duì)新一代軍用車輛提出更加舒適的設(shè)計(jì)要求，如2014年美軍公布了一款正在研制的超級(jí)輕型戰(zhàn)術(shù)車輛，該車不僅配備了自動(dòng)空調(diào)，還增加了車內(nèi)空氣增壓系統(tǒng)，既實(shí)現(xiàn)小氣候宜人化控制，又有效保持車內(nèi)空氣的清潔，也使車輛具備一定的核生化防護(hù)能力。這一設(shè)計(jì)目標(biāo)已超過(guò)美軍軍用車輛人機(jī)工程標(biāo)準(zhǔn)?？梢?jiàn)，美軍軍用車輛人機(jī)工程標(biāo)準(zhǔn)落后于軍用車輛發(fā)展的實(shí)際。車內(nèi)環(huán)境的舒適性將是未來(lái)軍用車輛人機(jī)工程重要的研究?jī)?nèi)容之一，也是制訂軍用車輛人機(jī)工程標(biāo)準(zhǔn)的重要因素之一。

(3)更加注重操縱系統(tǒng)的人機(jī)界面。目前，美國(guó)奧什科什公司為美軍研制的聯(lián)合輕型戰(zhàn)術(shù)車，不僅配備先進(jìn)的武器操作系統(tǒng)，以大幅提高作戰(zhàn)能力，還裝載了大量電子設(shè)備，旨在成為集指揮、控制、通信、情報(bào)、監(jiān)視和偵察、電子戰(zhàn)于一體的戰(zhàn)術(shù)機(jī)動(dòng)平臺(tái)。相比“悍馬”汽車，新型聯(lián)合輕型戰(zhàn)術(shù)車的打擊能力更強(qiáng)，信息化程度更高。但是，這也導(dǎo)致了軍用車輛操作系統(tǒng)的復(fù)雜化，對(duì)乘員的操作技能提出了更高的要求，也對(duì)乘員所能承受的作業(yè)負(fù)荷提出了更高的要求。美軍軍用車輛人機(jī)工程標(biāo)準(zhǔn)也沒(méi)有對(duì)這些操縱系統(tǒng)提出詳細(xì)的設(shè)計(jì)要求。如何規(guī)范操縱系統(tǒng)的人機(jī)設(shè)計(jì)，降低操作難度，減輕作業(yè)負(fù)荷，已成為未來(lái)軍用車輛人機(jī)工程標(biāo)準(zhǔn)的重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容之一。

此外，防護(hù)型戰(zhàn)術(shù)車輛的視野性設(shè)計(jì)和乘員艙空間優(yōu)化配置，也將影響軍用車輛人機(jī)工程標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展趨勢(shì)。

4 制訂我軍軍用車輛人機(jī)工程標(biāo)準(zhǔn)的建議

(1)及時(shí)補(bǔ)充和更新標(biāo)準(zhǔn)，縮小標(biāo)準(zhǔn)差距。從對(duì)比分析中可以看出，我軍軍用車輛人機(jī)工程標(biāo)準(zhǔn)在定性和定量方面都與美軍存在一定差距。要縮小這些差距，在定性方面，可參考美軍標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)座椅安全性和后方視野設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行補(bǔ)充。在定量方面，建議我軍參考美軍標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合歸納已有的軍人人體研究成果，應(yīng)用于制訂軍用車輛人機(jī)交互界面如腳踏板設(shè)計(jì)等標(biāo)準(zhǔn)，并改進(jìn)座椅、轉(zhuǎn)向盤和車內(nèi)小氣候的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

(2)重視防護(hù)型戰(zhàn)術(shù)車輛人機(jī)工程的研究。軍用車輛發(fā)展趨勢(shì)在很大程度上影響著軍用車輛人機(jī)工程研究的重點(diǎn)，也影響著軍用車輛人機(jī)工程標(biāo)準(zhǔn)制訂。伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng)的教訓(xùn)表明，輪式車輛不僅要具備打擊能力，還要具備一定的防護(hù)能力。目前，防護(hù)型戰(zhàn)術(shù)車輛的增加，表明軍隊(duì)已經(jīng)不再片面地追求車輛的越野性和突擊性，更多地是在關(guān)注車輛防護(hù)型、重視乘員生命的基礎(chǔ)上追求其他性能。因此，我軍一定要重視防護(hù)型戰(zhàn)術(shù)車輛人機(jī)工程的研究，以提高士兵戰(zhàn)場(chǎng)生存率。

(3)重視軍用車輛操縱系統(tǒng)人機(jī)界面研究。早在20世紀(jì)90年代，美軍就對(duì)部分戰(zhàn)術(shù)車輛進(jìn)行了數(shù)字化改造，如加裝了C4I系統(tǒng)和GPS系統(tǒng)。隨著技術(shù)的進(jìn)步和需求的提高，軍用車輛越來(lái)越注重信息化和車載網(wǎng)絡(luò)一體化，這在一定程度上使得車輛操作界面更加復(fù)雜化，增加了士兵的作業(yè)負(fù)荷。因此，我軍要重視軍用車輛操縱人機(jī)界面的研究，重點(diǎn)要降低車輛操縱難度，減輕作業(yè)負(fù)荷。

(4)制訂軍用車輛人機(jī)工程評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。雖然已有針對(duì)軍事裝備人機(jī)工程的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，如美軍的TOP 1—2—610《人因工程》和我軍的GJB/Z 134A—2012《人機(jī)工程實(shí)施程序與方法》，但都不是具體針對(duì)軍用車輛人機(jī)工程評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)，這不利于軍用車輛人機(jī)工程標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施。因此，為形成一個(gè)較為完整的軍用車輛人機(jī)工程標(biāo)準(zhǔn)體系，建議我軍在軍用車輛人機(jī)工程標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，制訂相應(yīng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。

[1] United States Department of Defense. Department of Defense Design Criteria Standard：human Engineering: MIL—STD—1472G[S]. Washington: United States Department of Defense, 2012.

[2] United States Department of Defense. Department of Defense-handbook for Human Engineering Design Guidelines: MIL—HD—BK—759C[S]. Washington: United States Department of Defense, 1995.

[3] 國(guó)防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會(huì).軍事裝備和設(shè)備的人機(jī)工程設(shè)計(jì)準(zhǔn)則: GJB 2873—1997[S].北京：國(guó)防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會(huì),1997.

[4] 中國(guó)人民解放軍總裝備部.軍事裝備和設(shè)施的人機(jī)工程設(shè)計(jì)手冊(cè):GJB/Z 131—2002[S].北京：中國(guó)人民解放軍總裝備部,2002.

(編輯：張峰)

Ergonomics Standard Contrast of Military Vehicle Between China and America

WU Kunlin1, ZHAO Xiangjun2, WANG Lihui2

(1.Postgraduate Training Brigade, Military Transportation University, Tianjin 300161, China;(2.Military Vehicle Department, Military Transportation University, Tianjin 300161, China)

To provide reference for formulating ergonomics standard of military vehicle, the paper firstly studies the development situation of ergonomics standard in US army and our army. Then, it analyzes and compares the features of ergonomics standard between US army and our army from vehicle seat, control device, vision, and microclimate, and discusses the development trend of military vehicle ergonomics standard. Finally, it puts forward suggestions on completing military vehicle ergonomics standard from following 4 aspects: supplementing and updating standard promptly, strengthening protective tactical vehicle ergonomics research, paying attention to human machine interface research of military vehicle control system, and formulating ergonomics test standard for military vehicle.

military vehicle; ergonomics; standard； US army

2016-12-28；

2017-02-14． 作者簡(jiǎn)介： 吳坤林(1993—)，男，碩士研究生； 趙祥君(1962—)，男，碩士，教授，碩士研究生導(dǎo)師．

10．16807/j.cnki.12-1372/e.2017.07.010

U461．99

A

1674-2192(2017)07- 0041- 06