手剎與中央扶手相對位置關(guān)系舒適性分析

虞春杰

（泛亞汽車技術(shù)中心有限公司）

隨著家用汽車在中國市場的成熟發(fā)展，消費(fèi)者在注重外表、動力及價(jià)格的同時(shí)越來越關(guān)注多用途及人機(jī)性能的操作舒適性設(shè)計(jì)[1-2]。從汽車之家、XCAR及太平洋汽車等各知名汽車論壇中可以看到，消費(fèi)者對于操作手剎時(shí)被中央扶手阻擋的抱怨越來越多。而目前國內(nèi)車企使用的人機(jī)工程標(biāo)準(zhǔn)大多根據(jù)SAE假人[3]或1988年中國推出的成年人人體尺寸標(biāo)準(zhǔn)[4]建立，難滿足現(xiàn)階段中國駕駛員的操作需求。已發(fā)表的文獻(xiàn)中，多為單個(gè)部件的位置研究，針對中國客戶進(jìn)行了手剎操作舒適區(qū)域的研究[5]8，基于RAMSIS軟件對排擋和手剎等進(jìn)行了布置位置優(yōu)化[6]，已發(fā)表的論文中未查找到手剎與扶手兩者相對關(guān)系的研究。因此，文章為了解決消費(fèi)者操作手剎時(shí)被扶手阻擋的抱怨，提高手剎操作時(shí)的舒適度，根據(jù)中國人體尺寸和駕駛操作習(xí)慣研究了手剎操作與扶手之間的舒適性關(guān)系，制定了符合中國人需求的手剎和扶手布置的企業(yè)內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)，對于提升客戶滿意度具有十分重要的意義。

1　手剎與扶手相對位置

在顧客實(shí)際駕駛過程中，駕駛員的人體尺寸、手剎位置、操作力、手剎行程及操作空間等因素都會影響操作手剎的實(shí)際感受[5]8。通過對整個(gè)系統(tǒng)布置的尺寸鏈研究，將兩者的相對關(guān)系位置轉(zhuǎn)化為如圖1所示的參數(shù)變量。

圖1　手剎與扶手相對關(guān)系參數(shù)圖

2　手剎與扶手相對關(guān)系

2.1　樣本信息

本次研究中，共選取了52名評估者，男女比例為4:1（男性42名，女性10名），身高在152～190 cm。根據(jù)某權(quán)威機(jī)構(gòu)新統(tǒng)計(jì)結(jié)果及相關(guān)研究數(shù)據(jù)[7-10]，樣本身高的選取范圍能有效涵蓋5百分位的中國成年女性及95百分位中國成年男性身高。同時(shí)對評估者的身高進(jìn)行了正態(tài)分布校核，如圖2所示，結(jié)果表明樣本的身高符合正態(tài)分布規(guī)律。

圖2　評估者身高正態(tài)分布校核圖

為進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的分析及后續(xù)研究，本次研究除測量評估者身高，同時(shí)也測量了評估者的手掌寬及手掌長，手掌長及手掌寬的分布，如圖3所示。

圖3　評估者手部尺寸相關(guān)信息

2.2　試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2.2.1試驗(yàn)參數(shù)設(shè)計(jì)

針對手剎與扶手的試驗(yàn)變量，為了合理選取試驗(yàn)數(shù)值，在正式試驗(yàn)之前對目前中國市場上使用手剎及固定扶手車型進(jìn)行了數(shù)據(jù)采集，設(shè)定了各項(xiàng)試驗(yàn)參數(shù)的測試范圍，手剎與扶手之間的關(guān)系涵蓋了所有極限工況。同時(shí)為了便于后續(xù)數(shù)據(jù)處理及分析，每個(gè)變量設(shè)定3個(gè)水平，如表1所示。手剎拉起有效長度（L）可以通過表1中X1，X2，Z1組合進(jìn)行計(jì)算后得出。

表1　手剎與扶手相對關(guān)系試驗(yàn)參數(shù)水平因子數(shù)值表　mm

2.2.2試驗(yàn)流程設(shè)計(jì)

完成試驗(yàn)參數(shù)設(shè)計(jì)后，使用人機(jī)工程（HVI）多功能試驗(yàn)評估平臺系統(tǒng)，對每一個(gè)參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)后，讓評估者操作手剎，并且給出1～5分的評價(jià)分值來對該組組合的舒適度進(jìn)行評價(jià)，1分為非常不滿意，5分為非常滿意。

為最大程度降低評估者實(shí)際操作手剎的疲勞性對試驗(yàn)結(jié)果的影響，試驗(yàn)采用L18正交組合方式來減少試驗(yàn)次數(shù)，試驗(yàn)順序的L18正交組合列表，如表2所示；同時(shí)打亂每次評估的順序，評估流程，如圖4所示。

表2　手剎與扶手試驗(yàn)L18正交組合測試順序表　mm

圖4　手剎與扶手試驗(yàn)測試流程圖

2.3　數(shù)據(jù)處理與分析

2.3.1數(shù)據(jù)處理

通過收集52位評估者的評估結(jié)果，共得到了936組數(shù)據(jù)，總體評分箱線圖分布，如圖5所示。根據(jù)5分制評價(jià)體系的分值定義，對于得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行二元回歸處理，將1分和2分作為不滿意評價(jià)有效值，記錄為1；將3～5分作為不滿意評價(jià)非有效值，記為0。

圖5　手剎與扶手試驗(yàn)總體數(shù)據(jù)箱線圖

2.3.2數(shù)據(jù)分析

將記錄的數(shù)據(jù)導(dǎo)入Minitab軟件進(jìn)行初步分析，從各個(gè)變量與客戶評價(jià)打分相關(guān)性分析結(jié)果（表3）來看，手剎拉起的有效長度、評估者座椅的高度及中央扶手在H點(diǎn)的長度與客戶的相關(guān)性系數(shù)分別為0.443，0.637，-0.418，由此看出這3個(gè)參數(shù)與客戶評價(jià)相關(guān)性較強(qiáng)。根據(jù)該分析結(jié)果，選取相關(guān)性較強(qiáng)的L和X1為主要研究對象，同時(shí)選取Z1與X2作為參考對象做二元回歸分析（圖6）。對于評估者座椅的高度位置，考慮到在整車設(shè)計(jì)中受座椅行程范圍限制，所以文章不做為重點(diǎn)考量對象。

表3　試驗(yàn)變量與客戶評價(jià)打分相關(guān)性分析表

圖6　手剎2/3位置多元回歸分析圖顯示界面

2.3.3分析結(jié)果

對樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，得到各組合位置客戶評分，通過式（1）計(jì)算客戶不滿意度：

由此得到手剎拉起有效長度客戶損失函數(shù)圖，如圖7所示；扶手H點(diǎn)前長度和手剎拉起G點(diǎn)距離扶手高度的客戶損失函數(shù)圖，如圖8所示；扶手H點(diǎn)前長度和手剎拉起G點(diǎn)距H點(diǎn)長度與不滿意度的客戶損失函數(shù)，如圖9所示。

圖7　手剎拉起有效長度（L）客戶損失函數(shù)圖

圖8　扶手H點(diǎn)前長度（X1）和手剎拉起G點(diǎn)距離扶手高度（Z1）的客戶損失函數(shù)圖

圖9　扶手H點(diǎn)前長度（X1）和手剎拉起G點(diǎn)距H點(diǎn)長度（X2）與不滿意度的客戶損失函數(shù)

從圖7可以看出，L越長，客戶不滿意度越小。當(dāng)L＞100 mm時(shí)，操作的不滿意度＜20%。

從圖8可以看出，當(dāng)X1＜50 mm時(shí)，手剎高度變化基本上都能滿足舒適性要求；當(dāng)X1＞50 mm時(shí)，如需要滿足舒適性要求，手剎拉起G點(diǎn)位置必須高于扶手表面，即扶手越長，手剎位置越高。若要滿足不滿意度＜30%，必須同時(shí)滿足 X1＞100 mm，Z1＞50 mm。

從圖9可以看出，從扶手長度與手剎拉起G點(diǎn)前后位置關(guān)系分析，扶手長度越短，手剎拉起的前后位置范圍比較寬裕；隨著扶手長度的增加，手剎的前后位置就要相應(yīng)的往前布置。若要滿足X1＞100mm，則須X2＞160mm；若要滿足不滿意度＜20%，則須X2＞200mm。

3　結(jié)論

文章基于中國人體尺寸，利用某公司自主開發(fā)的HVI多功能試驗(yàn)評估平臺系統(tǒng)，研究了手剎操作與扶手位置的舒適性關(guān)系，并建立了客戶損失函數(shù)，結(jié)果表明，L越長，客戶滿意度越高；扶手長度越長，手剎就需要布置在更高且距離扶手更遠(yuǎn)的位置。

文章量化了手剎操作與中央扶手之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，填補(bǔ)了相關(guān)研究的空白。在模型的建立中采用了一些簡化措施，同時(shí)人體尺寸是不斷變化發(fā)展的，因此文章的研究具有一定的局限性，將在后續(xù)相關(guān)研究中進(jìn)行持續(xù)的更新完善。