乘用車內飾人機設計中如何利用眼橢圓

滕永泉

（廣州汽車集團股份有限公司汽車工程研究院，廣東 廣州 510640）

隨著乘用車的普及發展和其速度的日益提高，汽車的設計如何能夠適應駕駛室人體生理和心理的要求，確保人機系統的安全性和高效性，保證乘車的舒適性等問題已經成為汽車設計中的一個重要問題。這就要求乘用車的設計要從人機關系的角度進行合理地設計，隨著人機工程學的迅猛發展，其研究成果已逐步用到了具體的汽車設計中，而駕駛員眼橢圓就是運用的其中一項。

1 駕駛員眼橢圓的概念

眼橢圓是指駕駛員根據自己的意愿來調整座椅，并且以正常的駕駛姿勢入座，眼睛的位置在車身坐標系統中的統計學分布圖形。在駕駛員、車輛以及環境系統中，駕駛員和機車以及其外部環境界面形成視覺鏈進行優化匹配，結果必須以駕駛員的眼睛為視點位置來定位基準。由于人身體具有各不相同的特征，所以不同駕駛員的眼睛所處位置也不盡相同，使用統計學原理和方法，對駕駛員眼睛位置的攝影數據進行分析，來研究駕駛員的視點分布規律，它們服從于二維正態分布，而等百分位的二維正態分布的圖形是橢圓，故稱之為眼橢圓。

美國SAE、ISO等組織將眼橢圓定為汽車人機工程設計的主要工具。百分位是乘用車在人機工程設計中的基本應用術語，眼橢圓百分位是指其視切比，即由某個目標點向某百分位眼橢圓作一條切線，使其分做兩方，含眼橢圓的一方其區域內的眼睛數和兩方區域內的眼睛總數之比常用的為第 95百分位以及第90百分位和第99百分位。

2 汽車內飾的視覺可見性評估

駕駛員的視野可見性主要有，在駕駛的過程中機車前方的視野可見性，包括前方的廣告牌、路標等的可見性評估；汽車內飾儀表盤的可見性，包括駕駛員在駕駛過程中能否清晰的看到汽車的內飾按鈕和操作裝備；后方視野主要是通過后視鏡的作用看到的后方視野。

在以往的汽車內飾可見性評估中，通過人體參數的不同百分位，來求取眼點位置，主要是通過現存的軟件系統和國際上的成熟標準來建立眼橢圓，通過眼橢圓對汽車內飾進行可見性評估。

2.1 A柱設計評估

本文通過比較各種設計計算方法，最后確定采用下列方法[1]：主要考慮在汽車的前方視野可見性評價中，A柱對前方視野的影響價值，使其能夠通過使用增強現實技術做出應用分析。在傳統汽車設計中，A柱影響人機功效評價一般采用實驗法得到的眼橢圓來進行評價。首先是畫出眼橢圓，然后再根據汽車的座椅位置計算出眼橢圓的位置，從而使用作圖法來對汽車A柱進行評估。

繪圖過程主要是：首先，畫出眼橢圓的正視圖軸線坐標XX－ZZ和俯視圖的軸線坐標XX－YY；依據汽車駕駛員的座椅來確定H點前后方向的水平調節距離，以便確定眼橢圓的中心位置；接著，要確定眼橢圓的長軸方向，在眼橢圓的正視圖上，橢圓長軸XX的方向和坐標軸線XX－ZZ為－6.4°，眼橢圓的俯視圖上，橢圓的長軸方向和坐標軸線XX的位置是5.4°。通過駕駛員座椅的H點調節量以及選定的人體百分位數，查詢標準，確定眼橢圓的長短軸長度，然后就可以畫出眼橢圓。

通過眼橢圓對乘用車A柱進行評價。在眼橢圓的主視圖上繪制出A柱的外部輪廓投影，在俯視圖上繪制其剖面圖；在俯視圖上尋找離A柱距離最短的點B，從B點向A柱的剖面圖做一條切線BA1，切點為A1，將B點在主視圖長軸上的投影得到相對應的點B1；在俯視圖上尋找到右眼的對應點C，瞳距是BC的距離，通常采用65 mm，一次通過BC中垂線的后方98.6求出頭部的轉動中心J點；測算中，眼睛的勉強轉動角30°，但是A柱在左右眼前視線的30°外，超出范圍，如標準的眼睛和頭部的轉動范圍，所以駕駛員通過頭部轉動使前視線射向了 A柱，B、C點同時隨著轉動，直到頭部中心線與B′A1之間成為30°的夾角；從俯視圖上看，自C′點做CE視線，C′ E在A柱的切點 E。視線B′A1和視線C′E的夾角就是A柱對駕駛員雙眼造成的雙眼盲區。

2.2 方向盤、儀表板、前門窗人機設計

在汽車的駕駛過程中，駕駛員直面的180°范圍內，其視野會受到方向盤、儀表盤和前門窗下沿高度等方面的影響，在其設計過程中要運用眼橢圓來進行核對。方向盤的輪廓和輪緣、輪幅在儀表板上容易形成視野盲區，在設計中注意不要影響了駕駛員讀識儀表數字或顯示裝置。其視野盲區可以運用眼橢圓作圖確定。設計中使車速表、發動機轉速表等重要儀表設置避開方向盤形成的視野盲區，防止影響駕駛員的使用。

3 討論

眼橢圓的運用為汽車的人機設計提供了依據，通過對眼橢圓的設計運用，可以知道，好的人機設計可以增加乘用車的使用價值和功能，為人性化的使用提供了更多的便利。

[1]張利峰.汽車內飾人機功效評估增強現實系統關鍵技術研究[D].上海交通大學，2010.

[2]郭榮春，張華.眼橢圓在汽車車身設計中的應用[J].農業裝備與車輛工程，2010（9）.

[3]杜子學，伍毅.乘用車A柱盲區的校核方法[J].汽車工程師，2012（1）.