汽車駕駛室的人機(jī)工程學(xué)分析

(沈陽理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計學(xué)院，遼寧 沈陽 110159)

1 汽車駕駛室空間與人機(jī)工程

汽車駕駛室作為人自主操作的典型工作空間，在人機(jī)工程學(xué)中一直是重要的研究方向。汽車駕駛室空間狹小，活動范圍有限，對駕駛員來說，長期處于駕駛狀態(tài)，如果人機(jī)關(guān)系不能匹配，就會造成肌肉疲勞和駕駛風(fēng)險。良好的人機(jī)關(guān)系是駕駛舒適性、安全性的重要保證。通過人機(jī)工程學(xué)的相關(guān)理論對駕駛室進(jìn)行適合人體工作的設(shè)計優(yōu)化后，可以減緩肌肉疲勞，也可以降低駕駛?cè)藛T在長期駕駛過程中造成的駕駛危險。

對駕駛室的人機(jī)工程研究，主要是在車輛大構(gòu)架尺寸固定的情況下，以不同身材的人的舒適性為前提，通過人體尺寸、人體生理、心理的特點(diǎn)考量，對已有駕駛艙設(shè)計進(jìn)行分析完善，歸納總結(jié)不同功能區(qū)設(shè)計的最佳尺度，最大限度地創(chuàng)造舒適、健康的工作環(huán)境。對汽車駕駛室而言，人機(jī)工程學(xué)的重要性可想而知。

2 人機(jī)工程學(xué)通用設(shè)計應(yīng)用

汽車駕駛室是一個活動范圍很小的工作空間，操作空間有限，導(dǎo)致人的工作姿勢受限。其工作特點(diǎn)是：工作時間長、以靜態(tài)坐勢和反復(fù)性工作姿勢為主、負(fù)荷小。由于長時間處于靜態(tài)姿勢和重復(fù)操作姿勢，長期肌肉疲勞會導(dǎo)致骨骼肌肉方面的疾病。汽車的駕駛艙設(shè)計就要考慮到駕駛者的身體健康因素，為其創(chuàng)造一個舒適的駕駛環(huán)境。

從人的角度上看，人機(jī)工程學(xué)可以改善駕駛室的人機(jī)環(huán)境，提高駕駛員的生理、心理舒適度。除此之外，在經(jīng)濟(jì)角度上講，人機(jī)工程學(xué)也為駕駛室設(shè)備的尺寸設(shè)計、空間布置提供了一個參數(shù)范圍，可以使駕駛室最大限度地滿足不同身形和性別的駕駛者，降低了經(jīng)濟(jì)成本。

不同駕駛者身材不盡相同，汽車制造商無論基于經(jīng)濟(jì)條件和現(xiàn)實(shí)原因都不可能設(shè)計專為一個人駕駛的駕駛艙，這就需要人機(jī)工程學(xué)通過通用設(shè)計來滿足這一工作空間的設(shè)計。

在人機(jī)工程學(xué)中，這種基于對產(chǎn)品的設(shè)計和環(huán)境的考慮，以面向盡可能多的使用者為目標(biāo)的創(chuàng)造性設(shè)計活動，就是通用設(shè)計。通用設(shè)計又可以稱為全民設(shè)計、全方位設(shè)計或是通用化設(shè)計，是指不需要替換或特別設(shè)計就能被所有人使用的產(chǎn)品、環(huán)境及通信。人的能力是有區(qū)別的的，這個區(qū)別體現(xiàn)在每個人的力量和身形、狀態(tài)不同，在不同環(huán)境下發(fā)揮出來的能量也不同，通用設(shè)計最大可能縮小了能力的差距，使每個人都能正常地操作設(shè)備。

3 駕駛艙設(shè)施通用設(shè)計方法

汽車駕駛室的通用設(shè)計主要體現(xiàn)在座椅系統(tǒng)設(shè)計和方向盤設(shè)計等可調(diào)節(jié)性以及彼此之間的配合上。座椅系統(tǒng)及后視鏡是可調(diào)節(jié)尺寸的系統(tǒng)。以座椅為例，通用設(shè)計應(yīng)用人機(jī)工程學(xué)設(shè)置座椅的極限調(diào)節(jié)尺寸，使得座椅空間可以保證不同身形的駕駛者正常駕駛。而方向盤的通用設(shè)計主要體現(xiàn)在方向盤半徑大小以及方向盤與座椅之間的距離是否合適，能不能滿足不同體型駕駛者的空間要求。這些設(shè)備的通用設(shè)計應(yīng)用的理論與人機(jī)工程學(xué)中人體尺寸的應(yīng)用原則和人體參數(shù)息息相關(guān)。

在汽車駕駛艙的設(shè)計分析中，用到的人體尺寸數(shù)據(jù)主要是坐姿下的身體尺寸。人體尺寸的應(yīng)用原則是極限設(shè)計原則、可調(diào)原則、平均尺寸原則。要求在設(shè)計中尺寸參數(shù)要參照最小功能尺寸和最大功能尺寸，使得人在操作過程中能完全施展完成既定動作；同時設(shè)備要兼容所有體型和能力的操作者，這就要求依照人體尺寸參考進(jìn)行可調(diào)的設(shè)計。

3.1 座椅的通用設(shè)計

在汽車駕駛艙內(nèi)，座椅是維持駕駛?cè)藛T駕駛狀態(tài)的設(shè)備，也是支撐駕駛?cè)藛T駕駛姿態(tài)的設(shè)備，它的設(shè)計要根據(jù)駕駛?cè)藛T的坐姿、活動范圍和人體功能尺寸參數(shù)來確定。坐姿作業(yè)對身體的影響是血液循環(huán)不暢，腰椎壓力較大。座椅設(shè)計的要點(diǎn)就是要使駕駛者在進(jìn)行準(zhǔn)確的操作過程時身體是舒適穩(wěn)定的，并且盡量減緩因長期駕駛導(dǎo)致的肌肉疲勞。在進(jìn)行駕駛座椅設(shè)計時，要注意讓不同的駕駛者都能準(zhǔn)確舒適地駕駛。于是設(shè)計者在設(shè)計座椅時需要參考不同性別各個身形范圍的人體參數(shù)，使座椅高度、距離和椅背的傾斜角度可調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍接近駕駛?cè)藛T的人體尺寸極限。

需要注意的是座椅椅背的高度、傾斜角度等數(shù)據(jù)除了要考慮身材數(shù)據(jù)之外，還要考慮人體骨骼肌肉的走向和駕駛時的受力情況，結(jié)合人的H點(diǎn)對座椅椅背的角度和曲線進(jìn)行設(shè)計。座椅的前后行程要根據(jù)駕駛?cè)藛T腳踩踏板至最深處時小腿最省力最舒服的角度來確定，人體尺寸參考是50%的參數(shù)據(jù)數(shù)，同時前后行程需可適當(dāng)調(diào)節(jié)，可調(diào)節(jié)范圍應(yīng)該滿足矮小身材女性和高大身材男性的駕駛動作。

3.2 方向盤和后視鏡的通用設(shè)計

方向盤的通用設(shè)計主要體現(xiàn)在與駕駛?cè)藛T的距離關(guān)系和方向盤半徑大小上，駕駛員的肘距和抬肘高度、角度約束著方向盤的距離，其距離要適合大部分人的駕駛并盡可能減輕因長期駕駛動作造成的肌肉疲勞和骨骼損傷。處于適當(dāng)?shù)木嚯x時，肘部保持微微彎曲的狀態(tài)，同時方向盤輪廓也不會影響駕駛?cè)藛T的視線，可以清楚看到儀表臺上各個指標(biāo)的情況。當(dāng)設(shè)計方向盤的距離時，最合適的是選取男性和女性人體肘高及臂長50百分位的數(shù)據(jù)進(jìn)行計算，極限范圍要結(jié)合座椅靠背的調(diào)節(jié)來共同完成，使方向盤的距離適合大多數(shù)駕駛者。

后視鏡的可調(diào)節(jié)范圍同樣要滿足不同身形駕駛員正常觀察車輛后方情況。是汽車駕駛員判斷其他行駛車輛和周圍環(huán)境狀態(tài)的重要設(shè)備，駕駛員對這些信息的掌握，影響到汽車的安全和經(jīng)濟(jì)行駛。后視鏡主要考慮的是駕駛?cè)藛T的坐高與視距、視角之間的聯(lián)系，所以必須要保證不管是什么身形的駕駛者，都能在良好的視野下觀察。由于身材矮小的駕駛者和身材高大的駕駛者視角不同，要保證這兩個群體的正常駕駛，就需要通過調(diào)節(jié)后視鏡的角度以及座椅坐高、前后距離，彼此配合實(shí)現(xiàn)。

4 結(jié)語

在汽車駕駛室這樣有限空間的工作環(huán)境中，人機(jī)工程學(xué)是必不可少的，它通過客觀、精確和科學(xué)地規(guī)劃駕駛艙空間和設(shè)施，更好指導(dǎo)汽車駕駛室的布局優(yōu)化設(shè)計。

通用設(shè)計作為以人為重要參考的、人機(jī)工程學(xué)和工業(yè)設(shè)計中最重要的設(shè)計原則和方法，通過可調(diào)性原則對汽車駕駛艙的研究，使得不同體型的駕駛者都能正常行駛，避免不當(dāng)姿勢產(chǎn)生肌肉疲勞并造成損傷，最大限度保證不同操作人員的安全和舒適、穩(wěn)定。不僅如此，通用設(shè)計用它的包容性、自立性、選擇性使汽車駕駛室配件量化生產(chǎn)，不必生產(chǎn)大量的繁雜樣式和尺寸，減輕了生產(chǎn)壓力，避免了資源浪費(fèi)，提升了汽車生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性。