某機(jī)場(chǎng)救援消防車駕駛室的車身總布置設(shè)計(jì)*

馮 策

(陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200)

0 引 言

航空器救援消防車(Aircraft Rescue Fire Fighting Vehicle，簡(jiǎn)稱ARFF)是機(jī)場(chǎng)消防救援的核心裝備，將其統(tǒng)稱為機(jī)場(chǎng)救援消防車，機(jī)場(chǎng)救援消防車屬于消防車中的高端產(chǎn)品，底盤大多采用獨(dú)立懸架的全輪驅(qū)動(dòng)重型越野汽車底盤，具有快速機(jī)動(dòng)、綜合越野、全景視野等顯著優(yōu)勢(shì)，因此機(jī)場(chǎng)救援消防車成為機(jī)場(chǎng)消防資源投送與快速消防救援的核心產(chǎn)品。特別是隨著機(jī)場(chǎng)的不斷擴(kuò)大與增加、航空器種類與數(shù)量的不斷增加，機(jī)場(chǎng)救援消防車已成為機(jī)場(chǎng)消防裝備體系的主力裝備。相對(duì)歐美國(guó)家，當(dāng)前我國(guó)機(jī)場(chǎng)救援消防車技術(shù)發(fā)展滯后，國(guó)內(nèi)機(jī)場(chǎng)的機(jī)場(chǎng)救援消防車以美國(guó)Oshkosh公司的Striker系列產(chǎn)品和奧地利Rosenbauer公司的Panther系列產(chǎn)品為主。因此，國(guó)產(chǎn)機(jī)場(chǎng)救援消防車在國(guó)內(nèi)機(jī)場(chǎng)消防車市場(chǎng)有重要的市場(chǎng)前景，加速我國(guó)的機(jī)場(chǎng)救援消防車研究與開(kāi)發(fā)，對(duì)提升國(guó)產(chǎn)機(jī)場(chǎng)消防車救援能力有重要的意義。

機(jī)場(chǎng)救援消防車駕駛室的特點(diǎn)是駕駛室寬敞明亮，具有全景前視野、駕乘空間大、易讀式背光儀表等顯著特點(diǎn)。對(duì)標(biāo)國(guó)外機(jī)場(chǎng)救援消防車駕駛室，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一款全景前視野機(jī)場(chǎng)救援消防車駕駛室，主要對(duì)駕駛室的總布置進(jìn)行介紹，涉及駕駛室座椅的布置、前視野的設(shè)計(jì)、后視野的設(shè)計(jì)、儀表板空間設(shè)計(jì)、雨刮的布置、上車踏步的布置等內(nèi)容，最后介紹了駕駛室總布置，繪制了車身總布置圖并進(jìn)行了駕駛室初步造型設(shè)計(jì)。

1 總體布置

機(jī)場(chǎng)救援消防車屬于B類車范疇，駕駛室匹配8×8機(jī)場(chǎng)救援消防車底盤，屬于N3類車。主要根據(jù)整車技術(shù)參數(shù)，同時(shí)對(duì)標(biāo)國(guó)外機(jī)場(chǎng)救援消防車，確定了整車指標(biāo)：發(fā)動(dòng)機(jī)后置，駕駛室為兩開(kāi)門、不可翻轉(zhuǎn)，駕駛室可乘坐5人，駕駛員偏中置，駕駛員和副駕駛員(消防車設(shè)備操作員)均乘坐空氣懸浮式座椅，其余三名乘員座椅為消防車空呼氣座椅。駕駛室布置除霜系統(tǒng)和空調(diào)系統(tǒng)，駕駛室具有良好的防潮濕、防霉菌、防腐、保溫、耐熱等性能。

1.1 座椅布置

駕駛室的車身總布置以人機(jī)工程為基礎(chǔ)，根據(jù)駕駛室的造型需要進(jìn)行布置。本車人機(jī)工程主要參數(shù)為駕駛員R點(diǎn)距離地板450 mm，距離汽車中心線110 mm，距離前橋中心線830 mm，轉(zhuǎn)向盤距離汽車中心線110 mm。如圖1所示，駕駛室座椅布置采用2+1+2形式，駕駛員偏中置，駕駛員右側(cè)布置換擋機(jī)構(gòu)，換擋系統(tǒng)可與上裝操縱系統(tǒng)集成一體，副駕駛員操作上裝操縱機(jī)構(gòu)。駕駛員和副駕駛員均乘坐空氣懸浮式座椅，其余三名乘員座椅為消防車空呼氣座椅。駕駛員與后排乘員座椅距離為830 mm>650 mm，除駕駛員座椅外其它乘員座椅上平面距腳放置板的高度為505 mm>500 mm，滿足文獻(xiàn)[1]中5.5.2條的要求[1]。

圖1 座椅布置

1.2 前視野設(shè)計(jì)與校核

駕駛員前視野包括垂直視野、水平視野和前風(fēng)窗刮水器刮掃區(qū)域。

1.2.1 垂直視野校核

消防車駕駛員大多為身材高大的男性，因此人機(jī)工程參數(shù)選擇文獻(xiàn)[2]規(guī)定的第95百分位成年男性人體模型進(jìn)行校核，根據(jù)人機(jī)布置建立眼橢圓模型，通過(guò)眼橢圓模型進(jìn)行相關(guān)設(shè)計(jì)指標(biāo)校核[2]。本車偏中舵駕駛室風(fēng)窗玻璃系統(tǒng)根據(jù)第95百分位人體模型進(jìn)行設(shè)計(jì)，根據(jù)文獻(xiàn)[3]標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，駕駛員上視野約束條件為駕駛員能看到位于汽車前方12 m處、高5 m的紅綠燈，此時(shí)眼橢圓上切線仰角11°20′；下視野約束條件駕駛員能看清車前視野盲區(qū)不大于8 m的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，此時(shí)眼橢圓下切線俯視角13°41′，見(jiàn)圖2。設(shè)計(jì)駕駛員眼橢圓透過(guò)玻璃透明區(qū)上視野仰角14°36′>11°20′，下視野俯視角17°6′>13°41′，故本車駕駛員垂直視野滿足文獻(xiàn)[3]標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定[3]，如圖3。

圖2 前方垂直視野要求

圖3 設(shè)計(jì)前方垂直視野

1.2.2 雙目障礙角校核

根據(jù)文獻(xiàn)[3]標(biāo)準(zhǔn)對(duì)駕駛員和副駕駛員側(cè)的A柱雙目障礙角進(jìn)行繪制，如圖4所示。故本車的A柱雙目障礙角為1°59′，滿足文獻(xiàn)[3]標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定每根A柱雙目障礙角不得大于6°的要求。

圖4 A柱雙目障礙角

1.2.3 雨刮設(shè)計(jì)與校核

根據(jù)風(fēng)窗玻璃及前圍結(jié)構(gòu)布置雨刮臂，依據(jù)文獻(xiàn)[4]標(biāo)準(zhǔn)中第4章有關(guān)規(guī)定繪制風(fēng)窗玻璃A、B區(qū)，通過(guò)雨刮臂的運(yùn)動(dòng)范圍繪制實(shí)際刮刷區(qū)域[4]。根據(jù)文獻(xiàn)[5]標(biāo)準(zhǔn)對(duì)前風(fēng)窗玻璃刮水器的刮刷面積進(jìn)行校核分析，刮水器刮過(guò)A、B區(qū)域的刮刷率均為100%，滿足刮刷面積覆蓋A區(qū)域的98%，B區(qū)域的80%的要求，校核分析結(jié)果見(jiàn)圖5所示[5]。校核完成后進(jìn)行雨刮電機(jī)、雨刮連桿等部件的布置，最終完成雨刮系統(tǒng)的布置。

圖5 雨刮器布置及刮刷面積校核

1.3 后視野校核

左、右兩側(cè)后視鏡分別布置于駕駛室前部左、右A柱上，通過(guò)安裝支架與駕駛室本體連接。駕駛員通過(guò)左右兩側(cè)的三角形玻璃透明區(qū)觀察后視鏡，觀察方便，視線無(wú)任何遮擋。圖6為主外視鏡視野校核，滿足文獻(xiàn)[6]標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的視野范圍[6]。駕駛室左側(cè)廣角外視鏡視野較右側(cè)大，只需校核右側(cè)廣角外視鏡視野，圖7為右側(cè)廣角外視鏡視野校核范圍，滿足文獻(xiàn)[6]標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

圖6 主外視鏡視野校核

圖7 廣角外視鏡視野校核

1.4 儀表板布置

駕駛室配備環(huán)繞型儀表板，全金屬結(jié)構(gòu)，儀表板下邊緣的視線與水平視線的夾角為37°，板面上邊緣的視線處于水平視線以下，與水平視線夾角為22°，儀表板與地面的夾角為60°，滿足車輛人機(jī)工程學(xué)。駕駛員右側(cè)為中控臺(tái)，換擋桿布置于中控臺(tái)左側(cè)，中控臺(tái)右側(cè)可布置上裝消防裝備操縱系統(tǒng)，便于副駕駛員操作，如圖8所示。

圖8 儀表板空間位置

1.5 上車踏板布置

駕駛室的上、下車踏板間距均小于270 mm，上下車踏板長(zhǎng)度大于200 mm，深度大于100 mm，踏板安裝有防滑板。踏板與地面最近一級(jí)的離地距離為485 mm，滿足不大于500 mm的要求，符合文獻(xiàn)[1]標(biāo)準(zhǔn)中5.5.4章節(jié)的要求，如圖9所示。 一級(jí)上車踏步為擺動(dòng)式結(jié)構(gòu)，二級(jí)上車踏步為固定式結(jié)構(gòu)，同時(shí)保險(xiǎn)杠與上車踏板根據(jù)造型與功能同步設(shè)計(jì)，保證整車接近角為30°。

圖9 上車踏板布置

2 車身總布置圖及造型設(shè)計(jì)

車身總布置是車身設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)，車身總布置過(guò)程中人機(jī)工程學(xué)、車輛美學(xué)、現(xiàn)代制造技術(shù)等技術(shù)都得到了應(yīng)用，車身總布置對(duì)提高乘員安全性、操作舒適性具有重要的意義。車身總布置是整車開(kāi)發(fā)過(guò)程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，將直接影響車輛的使用性能。

車身總布置是在滿足整車布置和造型要求的前提下進(jìn)行的布置過(guò)程，布置過(guò)程需要整車、電器等部分設(shè)計(jì)人員協(xié)同合作。消防車駕駛室車身總布置完成了車身關(guān)鍵參數(shù)的確定，并根據(jù)結(jié)果繪制車身總布置圖，車身總布置圖上要體現(xiàn)車身布置的主要外形和關(guān)鍵參數(shù)信息[7]，并隨著設(shè)計(jì)過(guò)程的進(jìn)行不斷進(jìn)行豐富完善。機(jī)場(chǎng)救援消防車駕駛室總布置圖如圖10～12所示。

圖10 車身總布置圖(側(cè)視圖) 圖11 車身總布置圖(前視圖)

圖12車身總布置圖(俯視圖) 圖13 駕駛室造型(軸側(cè)圖)

汽車造型設(shè)計(jì)是汽車設(shè)計(jì)過(guò)程中的重要環(huán)節(jié)，汽車造型設(shè)計(jì)是指汽車總布置和車身總布置基本確定之后進(jìn)一步使汽車獲得具體形狀和藝術(shù)面貌的過(guò)程[8]。基于上述機(jī)場(chǎng)消防車駕駛室的車身總布置結(jié)果，進(jìn)行初步的車身造型設(shè)計(jì)，如圖13所示。駕駛室前風(fēng)窗、車門和頂部前側(cè)均設(shè)置有大面積玻璃，視野開(kāi)闊，為乘員提供了全方位視野，可滿足機(jī)場(chǎng)消防車的視野需求。

3 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)對(duì)某機(jī)場(chǎng)救援消防車駕駛室進(jìn)行總布置的過(guò)程表明，該駕駛室的座椅的布置、前視野設(shè)計(jì)、雨刮布置、后視野設(shè)計(jì)、儀表板布置、上車踏板布置等內(nèi)容均滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。車身總布置完成后，將車身總布置結(jié)果匯總到車身總布置圖上，并依此進(jìn)行駕駛室具體造型與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)?；谲嚿砜偛贾迷O(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)出來(lái)的汽車造型，為能夠滿足相應(yīng)的人機(jī)工程要求和法規(guī)要求提供了保證。