基于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的某乘用車視野理論分析

王國(guó)鋒，田國(guó)富

?

基于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的某乘用車視野理論分析

王國(guó)鋒，田國(guó)富

（沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110087）

為了驗(yàn)證駕駛員位置布置的合理性，避免設(shè)計(jì)后期修改的不便性，根據(jù)國(guó)家最新修訂的GB11562－2014和GGB11562－2014的駕駛員視野法規(guī)，在不借助任何視野模擬軟件幫助的前提下，只使用Catia制圖軟件按照國(guó)家法規(guī)要求作圖分別對(duì)駕駛員前、后、內(nèi)、外視野進(jìn)行了計(jì)算和分析。由此得出的風(fēng)窗玻璃基準(zhǔn)點(diǎn)、A柱障礙角、駕駛員180°視野等條件均滿足國(guó)家法規(guī)的要求。避免了布置人員使用不同分析標(biāo)準(zhǔn)得出的不同結(jié)論引起爭(zhēng)議的情況，從而使分析和驗(yàn)證的結(jié)果更加具有說(shuō)服力。

駕駛員視野；汽車視野安全；GB 11562－2014；GB 11562－2014；Catia

在汽車設(shè)計(jì)中，駕駛員的視野直接影響汽車的使用和安全，而視野與車身設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。在進(jìn)行車身設(shè)計(jì)及總布置時(shí)，不僅要考慮造型美觀，更要保證駕駛員的視野符合法規(guī)要求[1]。汽車視野安全在整個(gè)主動(dòng)安全性中具有非常重要的地位，直接影響到汽車的行駛安全性、乘坐舒適性和操作方便性[2]。因此，后視鏡的合理布置和設(shè)計(jì)是提高汽車主動(dòng)安全性的重要條件，是汽車車身總布置設(shè)計(jì)過(guò)程中一個(gè)重要環(huán)節(jié)[3]。同時(shí)，駕駛員的前視野也不能夠被忽視。因此，本文根據(jù)最新修訂的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 11562－2014[4]和GB 15084－2013[5]對(duì)某乘用車的數(shù)模的風(fēng)窗玻璃前基準(zhǔn)點(diǎn)、A柱障礙角、駕駛員前方視野、駕駛員外后視鏡視野和駕駛員內(nèi)后視鏡視野分別進(jìn)行了計(jì)算，以驗(yàn)證是否滿足標(biāo)準(zhǔn)。

1駕駛員前方視野分析

1.1 GB 11562－2014測(cè)量條件

1.1.1點(diǎn)、點(diǎn)、點(diǎn)位置

點(diǎn)、點(diǎn)、點(diǎn)位置如表1所示。

點(diǎn)：即為座椅參考點(diǎn)，是汽車設(shè)計(jì)廠商為某一乘坐位置規(guī)定的設(shè)計(jì)點(diǎn)。

點(diǎn)：表示駕駛員眼睛的位置。

點(diǎn)：駕駛員頭部轉(zhuǎn)動(dòng)的中心點(diǎn)。

當(dāng)座椅水平調(diào)節(jié)范圍超過(guò)108 mm時(shí)，需要對(duì)1、2的方向進(jìn)行修正，數(shù)模上的水平調(diào)節(jié)范圍為137 mm，Δ＝-32 mm，因此修正后的點(diǎn)相對(duì)點(diǎn)的坐標(biāo)如表2所示。

表1 R點(diǎn)、V點(diǎn)和P點(diǎn)的坐標(biāo)

表2 修正后P點(diǎn)相對(duì)R點(diǎn)的坐標(biāo)

1.1.2點(diǎn)位置

點(diǎn)與點(diǎn)的相對(duì)位置如圖1所示。

圖1 E點(diǎn)與P點(diǎn)的相對(duì)位置

點(diǎn)代表駕駛員的眼點(diǎn)，根據(jù)國(guó)標(biāo)規(guī)定視野分析均用此點(diǎn)分析。

1和2點(diǎn)距離1點(diǎn)距離都為104 mm，1和2距離為65 mm。

3和4點(diǎn)距離2點(diǎn)距離都為104 mm，3和4距離為65 mm。

1.2 風(fēng)窗玻璃基準(zhǔn)點(diǎn)分析

根據(jù)GB 11562－2014的要求[4]：風(fēng)窗玻璃透明區(qū)域至少包括風(fēng)窗玻璃基準(zhǔn)點(diǎn)、、、、、。

其中點(diǎn)為1點(diǎn)沿水平方向偏左17°；點(diǎn)為1點(diǎn)沿水平方向偏上7°；點(diǎn)為2點(diǎn)沿水平方向偏下5°；、、分別與、、在汽車縱向平面對(duì)稱。

由圖2可知、、與、、六點(diǎn)連線形成的幾何圖形完全在風(fēng)窗玻璃透明區(qū)域，因此滿足條件。

圖2 風(fēng)窗玻璃基準(zhǔn)點(diǎn)分析

1.3 駕駛員A柱障礙角計(jì)算與分析

P為1和2中點(diǎn)，從P分別向前作與水平面向上2°的平面和與水平面向下5°的平面。并與A柱分別相交得到兩個(gè)平面。再?gòu)膬蓚€(gè)平面的最前點(diǎn)作水平面，與A柱分別相交，得到1和2兩個(gè)平面。最后將1和2兩個(gè)平面投影到點(diǎn)所在的水平面內(nèi)。P P12A柱1212點(diǎn)之間的關(guān)系如圖3所示。

在此平面內(nèi)，根據(jù)與點(diǎn)的相對(duì)位置，使1和2繞點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)至1點(diǎn)作與A柱2面外側(cè)的切線與1和2的連線成90°時(shí)，過(guò)2點(diǎn)作和A柱1面的切線。此時(shí)，兩個(gè)切線之間的夾角即為A柱的障礙角。同理，也可過(guò)3和4作另外一側(cè)的障礙角。

國(guó)標(biāo)規(guī)定每根A柱的雙目障礙角不超過(guò)6°，并且兩側(cè)A柱關(guān)于車輛中央縱向鉛垂面對(duì)稱，乘員側(cè)不需要分析[4]。按照上述方法，如圖4求得駕駛員一側(cè)的A柱障礙角為4.2°。結(jié)果小于6°，故滿足國(guó)家法規(guī)要求。

圖3 A柱障礙角示意圖

圖4 A柱雙目障礙角分析

1.4 駕駛員180°視野分析

過(guò)2點(diǎn)分別作向前水平向下4°的平面、向左水平向下4°的平面、向前右水平向下4°的平面，與過(guò)1點(diǎn)作的水平面組成一個(gè)區(qū)域。

法規(guī)規(guī)定，在駕駛員前視野的180°的范圍內(nèi)，除了A柱、車外的無(wú)線電天線、固定或者活動(dòng)的排氣通風(fēng)口、三角窗、后視鏡或者雨刮等，不能有其他的障礙[4]。

如圖5為駕駛員的視野。在組成的區(qū)域內(nèi)沒(méi)有其他障礙，因此滿足法規(guī)要求。

2 駕駛員后方視野分析

2.1 GB 15084－2013測(cè)量條件

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，測(cè)量是在雙眼總視野的條件下進(jìn)行。

駕駛員眼點(diǎn)：通過(guò)駕駛員乘坐中心，作一個(gè)平行于汽車縱向基準(zhǔn)面的平面。在該平面內(nèi)的點(diǎn)向上作635 mm的線段。在過(guò)此點(diǎn)向兩端分別作32.5 mm的線段垂直于縱向基準(zhǔn)面。得到的兩點(diǎn)分別為駕駛員的左、右眼點(diǎn)[5]。

2.2 主外視鏡視野的分析

根據(jù)文獻(xiàn)[5]的要求，本乘用車屬于M1類。故應(yīng)選用第Ⅲ類外后視鏡。

法規(guī)規(guī)定駕駛員通過(guò)兩側(cè)的外后視鏡至少分別能在左右側(cè)距離眼點(diǎn)4000 mm處水平路面上看見一段寬度為1000 mm的水平區(qū)域，并且在距離眼點(diǎn)20000 mm處水平路面上看見一段寬度為4000 mm的水平路面[5]。

如圖6所示，駕駛員通過(guò)左側(cè)外后視鏡可以在距離眼點(diǎn)4000 mm處水平路面上看見寬度為2592 mm的水平區(qū)域。其右面與汽車縱向基準(zhǔn)面平行，且與汽車左邊最外側(cè)相切。

圖6 駕駛員距離眼點(diǎn)4000 mm和20000 mm處可見寬度

通過(guò)左側(cè)外后視鏡可以在距離眼點(diǎn)20000 mm處水平路面上看見寬度為8849 mm的水平區(qū)域。其右面與汽車縱向基準(zhǔn)面平行且與汽車左邊最外側(cè)相切，并且繼續(xù)向后延伸。

通過(guò)右側(cè)外后視鏡可以在距離眼點(diǎn)4000 mm處水平路面上看見寬度為3285 mm的水平區(qū)域。其右面與汽車縱向基準(zhǔn)面平行，且與汽車左邊最外側(cè)相切。

通過(guò)右側(cè)外后視鏡可以在距離眼點(diǎn)20000 mm處水平路面上看見寬度為14938 mm的水平區(qū)域。其左面與汽車縱向基準(zhǔn)面平行且與汽車右邊最外側(cè)相切，并且繼續(xù)向后延伸。

所得視野寬度均大于國(guó)標(biāo)規(guī)定。因此，符合國(guó)家法規(guī)要求。

2.3內(nèi)后視鏡視野的分析

法規(guī)規(guī)定駕駛員借助內(nèi)后視鏡可以看見一段寬度為至少20000 mm的視野區(qū)域，關(guān)于汽車縱向基準(zhǔn)面對(duì)稱并從眼點(diǎn)后方60000 mm出延伸至地平面[5]。

如圖7經(jīng)過(guò)計(jì)算分析，在內(nèi)后外視鏡邊緣均勻選擇20點(diǎn)，從眼點(diǎn)出發(fā)作這20點(diǎn)的反射光線，除去后視鏡內(nèi)視野區(qū)域內(nèi)的障礙物如高位剎車燈、后排座椅頭枕等可以在眼點(diǎn)后方6000 mm處看到一段寬度為26487.112 mm的視野區(qū)域。故此，滿足法規(guī)的要求。

圖7內(nèi)后視鏡視野的分析

3 結(jié)論

根據(jù)文獻(xiàn)[4-5]的分析方法，從理論上對(duì)新設(shè)計(jì)的某乘用車的車身和總布置的合理性進(jìn)行了驗(yàn)證，分析結(jié)果如下：

（1）風(fēng)窗玻璃基準(zhǔn)點(diǎn)都在風(fēng)窗內(nèi)。

（2）駕駛員側(cè)A柱障礙角為4.2°小于國(guó)家規(guī)定的6°。

（3）駕駛員180°視野范圍內(nèi)除了規(guī)定的遮擋沒(méi)有其他物體。

（4）駕駛員可以通過(guò)左、右側(cè)外后視鏡可以在距離眼點(diǎn)4000 mm處水平路面上分別看見寬度為2592 mm和3285 mm的水平區(qū)域；在距離眼點(diǎn)20000 mm處看見寬度為8849 mm和14938 mm的水平區(qū)域。通過(guò)內(nèi)后視鏡可觀察到眼點(diǎn)后方6000 mm處段寬度為26487.112 mm的視野區(qū)域。這些區(qū)域均大于法規(guī)規(guī)定的區(qū)域?qū)挾取?/p>

綜合以上分析，可以看出本車型設(shè)計(jì)滿足國(guó)家法規(guī)規(guī)定的視野標(biāo)準(zhǔn)。

[1]呂昌平，韓菲菲. 汽車駕駛員視野校核方法[J]. 汽車工程師，2007（5）：29-32.

[2]趙云，唐如亞，陳華杰. 后視鏡布置與視野安全性分析[J]. 機(jī)電技術(shù)，2012，35（1）：90-93，109.

[3]盧秉杰，白原新，于開國(guó). 汽車后視鏡后視野要求及測(cè)試方法探討[J]. 汽車技術(shù)，1997，28（5）：17-22.

[4]GB11562－2014，汽車駕駛員前方視野要求及測(cè)量方法[S].

[5]GB15084－2013，機(jī)動(dòng)車輛間接視野裝置性能和安裝要求[S].

Theoretical Analysis of the Vision of the Vehicle Based on National Standard

WANG Guofeng，TIAN Guofu

(School of Mechanical Engineering, Shenyang University of Technology, Shenyang110087, China )

In the early stage of the design, the general layout of vehicle occupants need to be analyzed for the car models. When the models meet the requirements of strength, it should also meet the requirements of ergonomics including requirements for the driver's vision. According to the latest revision of the regulations—— GB-11562-2014 and GB-15084-2013, the driver's front, rear, internal and external vision was calculated and analyzed without the aid of any visual simulation software, so as to avoid controversial conclusions drawn from different analytical standards, which verify the rationalityof the general layout.

driver's field of view；safetyofAutomobileVisibility；GB11562－2014；GB11562－2014；Catia

R770.42+2

A

1006－0316 (2018) 04－0056－05

10.3969/j.issn.1006-0316.2018.04.013

2017－08－04

遼寧省科技計(jì)劃項(xiàng)目（20170540674）

王國(guó)鋒（1993－），男，河北省人，碩士研究生，主要研究方向?yàn)檐囕v工程；田國(guó)富（1968－），男，吉林長(zhǎng)春人，博士研究生，教授，主要研究方向?yàn)檐囕v工程。