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人机工程学在汽车设计上的应用

2017-09-05122作者:启飞汽车设计

  汽车人机工程学是人机工程学是人机工程学知识、理论和方法在汽车工业及相关领域中的应用。汽车人机工程学的主要研究方向和内容则是通过揭示人、车、环境之间相互关系的规律,以达到确保人——机——环境系统总体性能的最优化。汽车人机工程设计的主要工作任务,就是利用人机工程因素解决汽车(车身)设计中的“空间几何”和“人机界面问题”。
 
  1 定义
 
  “空间几何”的含义是指,汽车的车室空间设计尺寸和造型设计尺寸应该满足驾驶员和乘员的主观与客观要求,能够“容纳”他们。例如,车室的空间设计(如车顶)与室内设施的布置设计(如座椅和踏步布局)应该考虑对人体尺寸的容纳与适应(如伸腿空间、进出车门);整车的总体设计和造型设计应该满足驾乘人员对道路等环境的视野需求。
 
  “人机界面”的设计目标是优化和减轻驾驶员的工作负荷(如对外部环境和仪表的关注所造成的视觉疲劳和因操作杆件的操作力度及伸及所造成的操作疲劳)。
 
  2 现状
 
  目前,还有很多汽车制造公司还没有一个正式的部门来处理产品开发和设计上的人机工程问题,起因则是对汽车人机工程设计的使用和价值方面有错误的认识。随着人们日益增长的舒适性要求及新增需求,必将对车辆人机工程学的发展提供新的机遇和更加广阔的前景。
 
  3 意义
 
  随着机动车辆用途的日益扩大、形态的日益多样化、功率和工作速度的不断增加、自动化程度不断提高、行驶道路和交通化境条件的日益复杂,驾驶员的工作越来越繁重,因而对改善驾驶员劳动条件的要求越来越迫切。这就使得应用人机工程学的原理设计机动车辆的重要性更为突出。
 
  4 车辆工程领域的人机工程学研究
 
  4.1 机动车辆驾驶操纵系统人机界面的优化匹配
 
  机动车辆驾驶操纵系统是一种有驾驶员参与的反馈控制系统,其人机界面是典型的第一类人机界面。这类人机界面的优化匹配问题,在人机工程学领域最具有代表性,是人机工程学应当研究和解决的基本技术之一。
 
  4.2 机动车辆的行车安全性及车内乘员的人体保护技术
 
  机动车辆的撞车、翻车事故是行车安全事故的主要形态,频繁的撞车、翻车事故严重地威胁着人们生命和财产的安全。行车事故是在人——车——环境系统中产生不稳定或不平衡时发生的。
 
  4.3 机动车辆乘员的乘坐舒适性
 
  机动车辆驾驶员和乘员的乘坐舒适性,主要取决于座椅和人体的人机界面能否为人提供舒适而稳定的坐姿、驾驶员(或乘员)——座椅——车辆系统能否有效地隔离或衰减来自路面不平度的激励而产生的振动,以使驾驶员(或乘员)所承受的全身振动负荷低于规定的限制;驾驶员——座椅——驾驶室系统的几何位置关系能否为驾驶员提供良好的视野和相对于各种操纵机构与显示装置的舒适位置。
 
  4.4 机动车辆的噪声控制
 
  机动车辆噪声控制的目的是保证车内驾驶员和乘员的耳旁噪声满足人的听力保护允许标准,车外噪声满足动态环境噪声允许标准。
 
  4.5 机动车辆内小环境气候的宜人化控制
 
  对车内小环境气候宜人化控制的具体要求因机动车辆的类型、使用条件和运行环境的不同而异,依据人的热舒适性评价标准。
 
  4.6 机动车辆驾驶员的驾驶适宜性
 
  驾驶员是引起事故的主要因素。所谓驾驶适宜性,是指人具备圆满、不出差错地完成驾驶工作的素质。开展驾驶适宜性研究并制定科学的驾驶适宜性检查方法,对于驾驶员的选拔和科学化管理具有重要的指导意义。
 
  例如,交通管理部门或交通运输企业可以通过驾驶适宜性检查,对申请驾驶工作的人的身心素质有一个基本的了解,可及时采取相应的预防或针对性指导训练措施。
 
  4.7 机动车辆的道路交通适应性
 
  人——车——路应作为一个系统来研究,设计车辆性能时,既要充分考虑人的因素,又要充分考虑现在及将来的道路交通特性;应当从用户主要是驾驶员的角度出发,评价车辆对道路交通条件的适应性,用以指导车辆的设计,使其协调一致。
 
  4.8 人——车——路系统的综合优化
 
  综合运用人机工程学,吸收国内外最新研究成果,提出一种科学的、以“驾驶员——车辆——道路一体化设计概念”为指导、研究驾驶员——车辆——道路交通环境系统的综合优化方法。
 
  5 汽车人机工程学的未来
 
  随着车辆使用者群体特征的变化,车辆设计与制造技术的进步、道路交通环境的改善以及社会大环境的变化,车辆人机工程学面临的研究课题必将不断发生变化。
 
  1、由于医学科学新成就的不断出现和社会公共卫生事业的发展,使得驾驶群体的平均年龄逐步提供,车辆乘用群体覆盖范围进一步扩大,必将对车辆的“用户适用性”水平提出更新、更高、更多样化的要求。
 
  2、基于计算机和电子技术的各种控制系统、辅助装置在轿车上的大量采用和不断完善,轿车的智能化程度越来越高,因此轿车驾驶操纵的人机系统功能分配、人机系统特性调和人机界面优化匹配的内容、方法必将随之发生新的变化。
 
  3、随着能源与环境问题的备受关注,车辆技术发展的趋势可能从石油燃料车辆转变为电动汽车,将对驾驶者带来许多新的操纵特性,需要人机工程学更好的去平衡、协调、优化设计工作。

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