王首玉
摘 要:文章從某重卡駕駛室用戶評(píng)價(jià)入手,在參考二維圖紙關(guān)鍵參數(shù)簡(jiǎn)化建模的基礎(chǔ)上,使用CATIA V5人機(jī)分析模塊對(duì)駕駛室進(jìn)行了視野分析、上肢空間分析、操作空間分析、換擋桿的操作性分析、坐姿分析,最后結(jié)合人機(jī)工程學(xué)理論對(duì)駕駛室人機(jī)界面的合理性做出了評(píng)價(jià)。
關(guān)鍵詞:重卡;人機(jī)工程;CATIA;人機(jī)評(píng)價(jià)
中圖分類(lèi)號(hào):U463.8? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A? 文章編號(hào):1671-7988(2020)15-146-03
Abstract: This article starts with the users evaluation about the CAB, On basis of the key parameters of 2D drawing to simplify the establishment of models, By using the human-machine analysis module of CATIA V5, analyze the visual field, upper limb space, operation space, operation handle, sitting posture, Finally, combined with the ergonomics theory, the rationality of man-machine interface of the cab was evaluated.
Keywords: Heavy duty; Ergonomics; CATIA; The evaluated of man-machine
CLC NO.: U463.8? Document Code: A? Article ID: 1671-7988(2020)15-146-03
引言
據(jù)世界衛(wèi)生組織事故調(diào)查顯示,駕駛疲勞是造成交通事故的重要因素。而產(chǎn)生疲勞的原因之一即是駕駛室的人機(jī)界面不合理。同時(shí)消費(fèi)者對(duì)駕駛室內(nèi)部舒適性、便捷性的關(guān)注日益增多。
近年來(lái)重卡企業(yè)對(duì)產(chǎn)品的整車(chē)造型和舒適性越來(lái)越關(guān)注,更多地應(yīng)用了人機(jī)工程學(xué)原理,更加注重人的體驗(yàn),為重卡駕駛室者創(chuàng)造了更舒適的工作環(huán)境。
本文人機(jī)分析對(duì)象是國(guó)內(nèi)某重卡企業(yè)引進(jìn)國(guó)外技術(shù)的改進(jìn)型重卡產(chǎn)品。使用CATIA V5人機(jī)分析模塊在參考二維圖紙關(guān)鍵參數(shù)簡(jiǎn)化建模的基礎(chǔ)上對(duì)駕駛室人機(jī)工程做出評(píng)價(jià)并提出改進(jìn)建議。
1 駕駛室人機(jī)理論初步
1.1 儀表臺(tái)及視野分析
在駕駛員將座椅調(diào)整到適當(dāng)位置,同時(shí)以正常的駕駛姿勢(shì)進(jìn)入座位,其眼睛位置在車(chē)身坐標(biāo)系中的統(tǒng)計(jì)分布圖形(等概率密度線)稱(chēng)為駕駛員眼橢圓。如圖1所示。駕駛員在正常駕駛位置時(shí)眼睛在車(chē)身坐標(biāo)系內(nèi)的分布可用一定群體的駕駛員眼橢圓來(lái)描述,因此眼橢圓運(yùn)用到車(chē)身設(shè)計(jì)中用以衡量駕駛員視野性的好壞。
儀表板距離駕駛員眼睛的距離最好是710mm,其上緣與視線平齊較好,駕駛員下視線與水平視線的夾角不大于45°為最好,儀表板上邊緣與水平視線的夾角不大于10°為佳。儀表板面最好與駕駛員的視線成直角,至少應(yīng)不小于60°,在正常工作姿勢(shì)下,頭部通常自然略微前傾,因此布置儀表面板時(shí)應(yīng)相應(yīng)傾斜,儀表板與水平的夾角60°-75°為佳。
1.2 坐姿分析
平面人體樣板上的軀干線與大腿中心線的交點(diǎn)稱(chēng)為H點(diǎn),如圖-2所示,實(shí)際H點(diǎn)是立體人體模型左右兩H點(diǎn)的中點(diǎn)。座椅參考點(diǎn)(S點(diǎn))是生產(chǎn)制造廠商規(guī)定的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)點(diǎn),也是座椅上的一個(gè)設(shè)計(jì)參考點(diǎn),在駕駛室布置設(shè)計(jì)時(shí),95%的人體模型放置到座椅上時(shí)S點(diǎn)與H點(diǎn)重合。滿足駕駛室性能要求的設(shè)計(jì)都與H點(diǎn)緊密相關(guān)。
1.3 駕駛室空間設(shè)計(jì)及顯示控制相合性分析
方向盤(pán)、換擋桿和腳踏板等是駕駛室內(nèi)頻繁使用的操縱裝置。
方向盤(pán)是駕駛員使用時(shí)間最長(zhǎng)的操縱裝置,駕駛操縱的準(zhǔn)確性和舒適性,很大程度上由方向盤(pán)的人機(jī)性能決定。方向盤(pán)設(shè)計(jì)參數(shù)主要有角度、位置和大小等。
換擋桿是駕駛員需要頻繁操縱的一種控制裝置,其主要設(shè)計(jì)參數(shù)有位置、行程和操作角度等。
腳踏板主要是油門(mén)踏板、制動(dòng)踏板和離合器踏板。在設(shè)計(jì)腳踏板時(shí),需考慮腳踏板的空間位置和踏平角。
2 駕駛室人機(jī)性能客戶評(píng)價(jià)
2.1 客戶調(diào)研概況
(1)調(diào)研目的:通過(guò)調(diào)研客戶駕駛體驗(yàn),反饋駕駛室在人機(jī)方面的用戶期望。
(2)調(diào)研對(duì)象:經(jīng)銷(xiāo)商30人,客戶20人,回收有效問(wèn)卷45份。
(3)調(diào)研方式:通過(guò)郵件發(fā)放、回收問(wèn)卷。
2.2 用戶評(píng)價(jià)結(jié)論
綜合問(wèn)卷分析發(fā)現(xiàn)該款駕駛室在以下人機(jī)工程方面還有優(yōu)化空間:
(1)儀表臺(tái)平面角度不佳,方向盤(pán)影響部分儀表讀取;
(2)功能按鈕色彩單調(diào),標(biāo)識(shí)不夠清晰、醒目;
(3)前下部視野有部分障礙;
(4)部分客戶建議在駕駛室通道增加一些功能設(shè)施。
3 駕駛室人機(jī)分析
3.1 人體模型選取
由于CATIA V5的人機(jī)設(shè)計(jì)與分析模塊沒(méi)有中國(guó)人體模型,因此本文選擇與中國(guó)人體型接近的韓國(guó)人體模型。由于重卡駕駛員一般身材相對(duì)高大,本文選擇第95個(gè)百分位的男性模型作為研究對(duì)象。選擇的模型身高為1775㎜,其對(duì)應(yīng)第89.98百分位數(shù)。選定人體模型后,在坐姿模式下,座椅高度設(shè)定為500㎜,眼高設(shè)定為1347㎜。
3.2 下部視野分析
略微低頭,腰部挺直的姿態(tài)下視野范圍:坐姿挺腰的情況下,向下低頭30°時(shí),部分功能按鈕和儀表面板不在舒適的視野范圍內(nèi),操作臺(tái)橫向布局還需優(yōu)化。同時(shí)視線與操作臺(tái)夾角大于90°,儀表存在反光和稍微的誤讀,儀表臺(tái)空間位置有一定的優(yōu)化空間。
3.3 駕駛員上肢活動(dòng)空間
通過(guò)圖5視圖可以看到,駕駛室左部按鈕在單獨(dú)左手的可操作范圍內(nèi),但是單獨(dú)右手時(shí)部分按鈕需調(diào)整坐姿才能觸及,比如身體必須向前傾才可以夠到點(diǎn)煙器,駕駛室右側(cè)空間布局具有改進(jìn)空間。
3.4 作業(yè)空間布局合理性分析
在車(chē)身設(shè)計(jì)中,作業(yè)空間限定之后,確定合適的操縱裝置位置及作業(yè)面是作業(yè)空間布置的主要內(nèi)容。作業(yè)空間的布置需要考慮人-機(jī)-人之間的關(guān)系。
通過(guò)圖6可以看出,分析對(duì)象人機(jī)作業(yè)空間布局合理。
3.5 操縱控制裝置可操作性分析
3.5.1 換檔操作桿操作時(shí)的基本姿態(tài)
由分析可知,人手在操作桿上的人機(jī)舒適性為最優(yōu)。
3.5.2 離合器、加速踏板、腳制動(dòng)操作時(shí)的基本形態(tài)
在踏板設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)首先考慮踏板阻力,一般腳踏板縱力大小為45-90N。同時(shí),為了使坐姿操作時(shí)腳的舒適性,大、小腿之間的夾角最好在105°-110°之間。通過(guò)分析踏板人機(jī)性能較好。
3.6 座椅舒適性分析
通過(guò)圖9坐姿的人機(jī)分析視圖可以看出,大腿和腰部的舒適性還需提高。
4 結(jié)語(yǔ)
本文通過(guò)對(duì)客戶駕駛體驗(yàn)的調(diào)研,反饋出客戶人機(jī)性能的期望,同時(shí)選取適合我國(guó)人體尺寸的模型,在CATIA人機(jī)模塊對(duì)駕駛室下視野、上肢操作空間、操作空間、換擋桿的操作性、坐姿等進(jìn)行了人機(jī)分析,根據(jù)汽車(chē)的人機(jī)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),對(duì)以上人機(jī)分析進(jìn)行評(píng)價(jià),分析結(jié)果顯示該重卡駕駛室儀表臺(tái)布局和座椅人機(jī)性能有一定的優(yōu)化空間。
由于是基于二維圖紙關(guān)鍵尺寸建立的簡(jiǎn)易模型,在分析過(guò)程中不能對(duì)駕駛室人機(jī)性能做出準(zhǔn)確的、定量的評(píng)價(jià),又由于重卡內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,本文所做的只是初步的研究,僅為駕駛室人機(jī)分析工作做出一些探討,在今后的工作中還需建立全方位的商用卡車(chē)駕駛室人機(jī)評(píng)價(jià)模塊。
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