基于RAMSIS的跨坐式單軌車駕駛員手伸及分析*

杜子學,陳龍姣

(重慶交通大學 機電工程學院,重慶400074)

隨著產品設計方法的創(chuàng)新,人機工程學的地位越來越重要。尤其是交通工具在人們生活中的普及,其駕駛室設計如何適應人體結構的要求,以確保人機系統(tǒng)的高效、安全和舒適等已經成為目前城軌車輛設計中的一個突出問題。國外研究表明,車輛設計中有關人車協(xié)調的最大課題是駕駛員和乘員空間即車室空間的設計問題,其實質就是解決車室對乘員(駕駛員)人體尺寸和特征的容納和適應問題,實現(xiàn)車輛人—機—環(huán)境系統(tǒng)總體性能的最優(yōu)化。因此,人機工程校核分析已成為車輛設計的一項重要內容。本文與單軌車輛人機系統(tǒng)設計有關。在車輛的人機界面中,通過“操作裝置”向車輛發(fā)出指令,改變車輛的運動狀態(tài),以實現(xiàn)駕駛員到車輛的信息傳遞。所以,在車輛設計過程中,必須研究設計駕駛員手伸及界面,完成與人機工程相關的駕駛室內操控件的布置設計任務。

1 跨坐式單軌車輛的駕駛室建模

本文利用CAT IA V 5對駕駛室進行了適應人機工程分析的CAD建模。如圖1所示。

2 駕駛員對操控件可及性分析

2.1 駕駛員人體模型的選取

圖1 跨坐式單軌車輛駕駛室簡單建模

本文主要是研究駕駛員對操控件的可及性校核分析,根據校核項目,產品的使用對象和滿足度要求,選取的RAMSIS人體模型為95百分位的中國男性和5百分位的中國女性,其目標客戶年齡段為26～35歲。選用尺寸范圍越大,產品設計難度就越大,目標客戶群適用范圍也越大。

2.2 擬分析的駕駛室可操控件確定

駕駛室內的一切手操作鈕件、桿件、開關等操控件的位置均應在駕駛員手伸及界面之內,這是車輛車室設計的一條重要原則。由于駕駛車輛是一項復雜的任務,需要完成從信息采集—分析加工—執(zhí)行與操縱這樣一個過程和功能,因此從行車主動、安全的角度出發(fā),車輛操作裝置的設計對駕駛員來說,位置設計應該滿足在駕駛員的手伸及范圍內,并盡可能在坐姿狀態(tài)下操作方便和舒適。只有將操控件布置在手伸及界面內,才能保證手操縱裝置及坐椅相互有機地形成一個駕駛系統(tǒng)。在該單軌車輛設計中,駕駛員的各種手操縱裝置應該布置在人體的手操縱范圍之內。

2.3 分析原理與結果

應用RAMSIS可及性分析工具對人體模型手伸及界面進行分析,其顯示結果以包絡體形式顯示給用戶,用戶就可以清楚地看到哪些操控部件是駕駛員在當前姿勢下無法觸及到的。有利于總布置工程師在設計儀表板和操控件時及時了解到設計模型是否方便駕駛員或者乘員觸摸。用選取的RAMSIS人體模型對司機開關盤、前后控制開關、主控制器、無線電臺控制器、刮雨器開關和前后切換開關主要操控件進行可及性界面分析,如圖2～圖13所示。

圖2 95百分位男性對司機開關盤的可及性界面

圖3 5百分位女性對司機 開關盤的可及性界面

圖4 95百分位男性對前后 控制開關的可及性界面

圖5 5百分位女性對前后控制開關的可及性界面

圖6 95百分位男性對主控 制器的可及性界面

圖7 5百分位女性對主控制器的可及性界面

圖8 95百分位男性對無線電臺控制器的可及性界面

圖9 5百分位女性對無線電臺 控制器的可及性界面

圖10 95百分位男性對刮雨器開關的可及性界面

通過應用RAMSIS人體模型在跨坐式單軌車輛駕駛室駕駛時對操控件的可及性界面校核分析,結果表明該單軌車輛的主要手操縱裝置均在駕駛員人體模型手伸及界面內。95百分位中國男性人體模型對司機開關盤、前后控制開關等操控件很容易就能操控;5百分位中國女性駕駛員模型對前后控制開關、主控制器和刮雨器開關也很容易操控,而對司機開關盤、無線電臺控制器和前后切換開關則需要稍稍偏一下身體才能觸及到,這種情況在實際中是能夠實現(xiàn)的,因為駕駛員在操縱司機開關盤、無線電臺控制器和前后切換開關時,均屬于短暫行為。

3 結束語

應用RAMSIS可及性分析工具,選擇95百分位中國男性和5百分位中國女性駕駛員人體模型對跨坐式單軌駕駛室操控件進行手伸及分析。分析表明,現(xiàn)運行的跨坐式單軌車輛車室內設置的主要操控件符合車輛人機工程設計要求。同時,通過分析實踐,建立了適合中國人體模型特征的跨坐式單軌駕駛室內部操控件的布置設計方法,為以后新車型的設計和技術改進提供參考。

圖11 5百分位女性對刮雨器開關的可及性界面

圖12 95百分位男性對前后 切換開關的可及性界面

圖13 5百分位女性對前后 切換開關的可及性界面

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