基于人機(jī)工程學(xué)某重卡駕駛室分析評(píng)價(jià)

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，其眼睛位置在車身坐標(biāo)系中的統(tǒng)計(jì)分布圖形（等概率密度線）稱為駕駛員眼橢圓。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、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的人機(jī)性能決定。方向盤設(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駕駛室人機(jī)評(píng)價(jià)模塊。

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