基于人機(jī)工程學(xué)的轎車車室環(huán)境塑造的方法與途徑探討

蒲光華

(攀枝花學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院，四川 攀枝花617000)

0 前言

轎車車室是轎車駕乘人員在旅途過(guò)程中的生活空間，車室環(huán)境的優(yōu)劣直接影響著駕乘人員的安全性與舒適性，因此，對(duì)轎車車室環(huán)境的塑造顯得尤為重要。人機(jī)工程學(xué)是一門研究人機(jī)系統(tǒng)的科學(xué)，而轎車車室從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)就是一個(gè)人機(jī)系統(tǒng)，因而可采用人機(jī)工程學(xué)的相關(guān)理論對(duì)車室環(huán)境進(jìn)行綜合塑造。轎車車室環(huán)境主要包括車室微氣候環(huán)境、空氣環(huán)境、照明環(huán)境、色彩環(huán)境、噪聲與振動(dòng)環(huán)境。由于轎車車室較小，照明環(huán)境塑造只需滿足駕乘人員在夜晚或陰天的認(rèn)讀要求和視覺(jué)舒適性即可，塑造相對(duì)簡(jiǎn)單，因此，本文僅針對(duì)車室微氣候環(huán)境、空氣環(huán)境、色彩環(huán)境、噪聲與振動(dòng)環(huán)境，運(yùn)用人機(jī)工程學(xué)的相關(guān)理論進(jìn)行簡(jiǎn)單塑造，力求使行車更加安全，車室駕乘環(huán)境更加舒適。

1 車室微氣候環(huán)境設(shè)計(jì)

車室微氣候環(huán)境主要包括車室空氣溫度、濕度、空氣流速、熱輻射四大因素，這四大類因素的綜合作用直接影響著車室微氣候環(huán)境的舒適性，也影響著駕駛的安全性，因此，需要對(duì)車內(nèi)的微氣候環(huán)境進(jìn)行塑造，塑造的前提是確定車室內(nèi)各微氣候環(huán)境要素的舒適值。許多專家對(duì)汽車車室熱舒適性環(huán)境參數(shù)做了大量研究，得出的汽車車室熱舒適性環(huán)境參數(shù)如表1所示。

表1 汽車車室熱舒適性環(huán)境參數(shù)[1]

車室微氣候環(huán)境的塑造必須以各環(huán)境參數(shù)為基礎(chǔ)，而氣溫、濕度、熱輻射和空氣流速對(duì)人體的影響可以相互替代，某一參數(shù)的變化對(duì)人體的影響，可以由其它參數(shù)的相互變化所補(bǔ)償，因此，在車室微氣候環(huán)境塑造時(shí)，應(yīng)該對(duì)各要素進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)。車室微氣候環(huán)境的塑造采取的措施較多，最常見(jiàn)的有三種，一種是通過(guò)空調(diào)將經(jīng)過(guò)處理的空氣以一定的方式送入車室內(nèi)，從而使車室內(nèi)空氣的溫度、濕度、空氣流速及潔凈度保持在一定范圍內(nèi)。由于空調(diào)送入的空氣經(jīng)過(guò)了相應(yīng)的處理，因此，空氣能很好的滿足駕乘人員的舒適性要求[1]。在考慮轎車空調(diào)的熱舒適性要求時(shí)，如果人員從很熱的外界環(huán)境中直接進(jìn)入溫度很低的轎車車室內(nèi)，過(guò)大的溫差將會(huì)形成較大的熱沖擊，人的體溫調(diào)節(jié)機(jī)能在短時(shí)間內(nèi)無(wú)法作出適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)，很可能使人感到不舒適，因此，當(dāng)確定轎車車室內(nèi)的溫度參數(shù)時(shí)，應(yīng)當(dāng)考慮轎車車室內(nèi)、外的溫差，溫差可按下列公式[1]計(jì)算

t=0.5(tH-20)

式中，tH為車外溫度（℃）。雖然空調(diào)送風(fēng)能夠較好的滿足車內(nèi)微氣候環(huán)境的舒適性要求，但是空調(diào)的開(kāi)放增加了燃料的消耗和相關(guān)的費(fèi)用。為了降低空調(diào)開(kāi)放的成本，第二種方法便是采用轎車貼膜的方式進(jìn)行隔熱，在夏天時(shí)能夠減少車外熱量進(jìn)入車室，冬天時(shí)能減少車室熱量的散失，起到一定的保溫效果。防爆太陽(yáng)膜隔熱率可達(dá)50%～70%，起到隔熱和保持車廂涼爽的效果，并有效的降低轎車空調(diào)的使用，可節(jié)省因開(kāi)空調(diào)耗費(fèi)約25%的汽油[2]。三是車身的各種材料采用具有隔熱功能的金屬、金屬合金、隔熱玻璃，阻擋外界熱量進(jìn)入車室，從而有效的保證了車室微氣候環(huán)境的舒適性。

2 空氣環(huán)境

車室環(huán)境的好壞直接影響著駕乘人員的身心健康，其主要的污染物來(lái)源于以下幾個(gè)方面：一是新車內(nèi)裝飾材料中含有的苯、甲醛、丙酮、二甲苯等有毒氣體；二是轎車發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的一氧化碳、汽油揮發(fā)成分；三是車用空調(diào)蒸發(fā)器若長(zhǎng)時(shí)間不進(jìn)行清洗護(hù)理，就會(huì)在其內(nèi)部附著大量的污垢，所產(chǎn)生的胺、煙堿、細(xì)菌等有害物質(zhì)彌漫在車內(nèi)狹小的空間里，導(dǎo)致車內(nèi)空氣質(zhì)量差甚至缺氧；四是由于行車時(shí)開(kāi)窗不多導(dǎo)致人體呼出的二氧化碳增多、氧氣減少，駕乘人員出現(xiàn)頭痛、頭暈等不適感[3]；五是車室內(nèi)的粉塵及油污；六是車內(nèi)的一些用電設(shè)備產(chǎn)生的電磁輻射。

針對(duì)車室空氣污染，必須采取相應(yīng)的措施進(jìn)行有效防治：第一，行車過(guò)程中，在空調(diào)沒(méi)有開(kāi)啟并且車、內(nèi)外溫度差別不大的情況下，應(yīng)保持窗戶的適當(dāng)開(kāi)啟，增加空氣的流通，排除車內(nèi)的有毒有害氣體，增加車內(nèi)的氧氣的含量；第二，經(jīng)常對(duì)座椅、車室地板和內(nèi)壁、各種布類或皮類飾物、儀器儀表、空調(diào)蒸發(fā)器等進(jìn)行擦洗，保證車室內(nèi)的環(huán)境衛(wèi)生；第三，采用一些專用的車內(nèi)空氣凈化產(chǎn)品對(duì)車室的空氣環(huán)境進(jìn)行凈化；第四，選用電磁輻射小的用電設(shè)備；第五，新車買回后，需放置一段時(shí)間，等待裝飾材料中的有毒物質(zhì)大部分散盡之后方可駕駛，放置過(guò)程中必須保持車窗和車門的開(kāi)啟。

3 色彩環(huán)境

車室色彩環(huán)境是由車室的各種內(nèi)飾顏色構(gòu)成，色彩環(huán)境的優(yōu)劣與否直接影響著駕乘人員的情緒，并影響乘坐的舒適性，甚至影響行車的安全性。因此，車室色彩環(huán)境設(shè)計(jì)顯得十分重要。色彩能給人的心理造成一定的影響，具體表現(xiàn)為色彩的冷暖感、輕重感、軟硬感、距離感、脹縮感、情緒感和疲勞感等。本文以人們對(duì)各種色彩的一般感受規(guī)律以及轎車色彩的協(xié)調(diào)性與美觀性為基礎(chǔ)進(jìn)行簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)。第一，車室色彩設(shè)計(jì)要服從轎車整體的主色調(diào)，這樣才能使整個(gè)轎車的色彩設(shè)計(jì)格調(diào)協(xié)調(diào)一致，渾然一體，滿足設(shè)計(jì)系統(tǒng)性的要求；第二，轎車內(nèi)飾應(yīng)采用輕快明亮的配色，給人以寬敞、寧?kù)o和舒適的感覺(jué)，如沙發(fā)采用米黃色、灰色、白色和咖啡色等，并且內(nèi)飾的顏色盡量不要太多，不要出現(xiàn)多種色彩搭配的圖案；第三，轎車的儀表板應(yīng)采用反射率低的材料和顏色，并且最好在儀表板上增加凹凸的圖樣，以減少反射眩光，使駕駛員對(duì)儀表板的認(rèn)讀準(zhǔn)確，并且認(rèn)讀效率高，防止駕駛員觀看儀表板前后眼睛出現(xiàn)明顯的明適應(yīng)或暗適應(yīng)，保證行車安全；第四，車室色彩在垂直方向上的明度應(yīng)有所差別，人眼視覺(jué)接觸頻率越低的區(qū)域明度越高，以增加光線反射率，使整個(gè)車室更加明亮，人眼視覺(jué)接觸頻率越高的區(qū)域明度越低，以減少反射光線對(duì)人眼的刺激，從而起到減少視覺(jué)疲勞、保護(hù)視力的作用，如頂棚明度最高，地毯最低，而門內(nèi)護(hù)板和座椅的明度適中；第五，車室內(nèi)不能采用暖色系的顏色，如紅色、橙色等，特別是駕駛員視覺(jué)經(jīng)常接觸的區(qū)域，因?yàn)榕档念伾瞩r艷，容易使人迅速興奮，興奮之后便出現(xiàn)了視覺(jué)疲勞，從而影響行車的安全性；第六，玻璃或者轎車車膜的色調(diào)、明度和純度組合必須保證駕駛員能夠清晰、迅速的看清車外的情況，不得采用一些阻擋視線或者減慢駕駛員視覺(jué)反應(yīng)速度的顏色。

4 噪聲與振動(dòng)環(huán)境

車室內(nèi)的噪聲直接影響駕乘人員的交談，分散駕駛員的注意力，降低工作效率，影響乘車的舒適性和行車的安全性，長(zhǎng)期處于噪聲環(huán)境中還會(huì)出現(xiàn)聽(tīng)力疲勞、聽(tīng)力降低甚至?xí)簳r(shí)性耳聾現(xiàn)象，也使人心煩意亂。車室噪聲主要有發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲（燃燒噪聲）、底盤噪聲（傳動(dòng)系統(tǒng)噪聲、各部件的連接配合引起的噪聲）、電器設(shè)備噪聲（散熱風(fēng)扇噪聲、轎車發(fā)電機(jī)噪聲）、車身噪聲（車身結(jié)構(gòu)、造型及附件的安裝不合理引起的噪聲）[1]。對(duì)車室噪聲的防治途徑一般有三種：聲源控制、噪聲的傳播途徑控制和個(gè)人防護(hù)，聲源控制涉及的環(huán)節(jié)十分復(fù)雜，并且噪聲源有時(shí)也很難控制。因此，本文僅從傳播途徑控制和個(gè)人防護(hù)兩個(gè)方面提出一些簡(jiǎn)單的控制措施。第一，在車窗玻璃和車身金屬、橡膠等材料中融入一些隔聲或吸聲材料，以避免或減弱傳入車室的噪聲；第二，在頂棚及車身內(nèi)蒙皮間使用吸聲材料；第三，對(duì)一些令人心煩意亂的噪聲，可以利用聲音的掩蔽效應(yīng)，如播放一些優(yōu)美的音樂(lè)將噪聲掩蔽；第四，在正常行車過(guò)程內(nèi)，乘客偶爾也可用耳塞堵住耳朵，減少噪聲的影響，但發(fā)現(xiàn)緊急情況時(shí)，應(yīng)立即拔除耳塞，以便接收一些重要信息，但駕駛員耳朵上不得佩戴任何阻塞聽(tīng)力的物品，以防出現(xiàn)安全事故。

轎車振動(dòng)也是影響乘坐舒適性和行車安全性的一個(gè)重要因素，劇烈的振動(dòng)會(huì)對(duì)駕乘人員的生理和心理造成一些負(fù)面影響，同時(shí)也會(huì)使駕乘人員的工作效率與準(zhǔn)確性受到影響，因此，必須采取相應(yīng)措施控制轎車的振動(dòng)。本文簡(jiǎn)單例舉一些轎車的防振措施：第一，輪胎材料采用更富有彈性且柔軟度高的橡膠；第二，調(diào)整轎車懸架的阻尼和彈性系數(shù)，或采用國(guó)外先進(jìn)的主動(dòng)控制、半主動(dòng)控制方法進(jìn)行控制，減緩由于路面不平順等產(chǎn)生的振動(dòng)向車身的傳遞；第三，將轎車各零部件的連接部位由剛性連接轉(zhuǎn)變成柔性連接，如在連接處增加一些橡膠墊等柔性材料，以減小各零部件之間由于剛性碰撞產(chǎn)生的振動(dòng)；第四，在轎車零部件接觸處加適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑油，使連接部位平穩(wěn)、順暢；第五，嚴(yán)格控制零部件的精度，使零部件間的接觸緊密，減少零部件間由于松動(dòng)或錯(cuò)位等產(chǎn)生的振動(dòng)；第六，控制發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒過(guò)程，使其燃燒過(guò)程柔和、平穩(wěn)，提高機(jī)體的結(jié)構(gòu)剛度，采用嚴(yán)密的配合間隙；第七，在振動(dòng)劇烈的關(guān)鍵位置，采取隔振、吸振、阻尼等措施來(lái)消除或減小振動(dòng)，阻止振動(dòng)的傳播；第八，采用減振座椅，減小車體的振動(dòng)向駕乘人員的傳播；第九，在路況不好的地段，注意控制速度，防止速度過(guò)快導(dǎo)致的劇烈振動(dòng)。

5 結(jié)論

本文以改善駕乘人員的安全性和舒適性為出發(fā)點(diǎn)，運(yùn)用人機(jī)工程學(xué)的相關(guān)理論，對(duì)車室的微氣候環(huán)境、空氣環(huán)境、色彩環(huán)境、噪聲與振動(dòng)環(huán)境進(jìn)行了簡(jiǎn)單的塑造，提出了一些塑造方法與途徑，能在一定程度上幫助轎車設(shè)計(jì)人員和駕乘人員改善車室環(huán)境，使駕乘人員在旅途過(guò)程中更加安全、舒適。

［1］杜子學(xué).汽車人機(jī)工程學(xué)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011，10.

［2］覃維獻(xiàn).汽車美容[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，2009，02.

［3］郭伏，錢省三.人因工程學(xué)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011，10.