關(guān)于汽車組合儀表視野倒影問題的分析及優(yōu)化

方宜學，白 逾，楊 義

（江鈴汽車股份有限公司，江西 南昌 330000）

引言

隨著當前汽車智能網(wǎng)聯(lián)時代的到來，汽車的新四化越來越凸顯重要，智能化、電動化、網(wǎng)聯(lián)化、共享化已經(jīng)成為汽車行業(yè)的主旋律。而組合儀表作為與駕駛員最直接的交互方式之一，科技的進步對它提出了更高的要求，同我們?nèi)粘Ｊ褂玫氖謾C一樣，它的屏幕越來越大。由于使用環(huán)境的復雜化，不可避免地出現(xiàn)了一些視野問題，同時駕駛員對它的要求也越來越高，這就要求我們設(shè)計過程中更應(yīng)該注重它的人機工程，而在常規(guī)設(shè)計時往往忽略組合儀表曲面玻璃罩的問題進行分析，導致在設(shè)計之初會疏忽儀表曲面玻璃罩倒影的問題，進而可能會影響駕駛的安全性。故本文將利用光學原理來分析儀表曲面玻璃罩帶給駕駛員的視野問題，并結(jié)合人機工程進行優(yōu)化，盡可能提升駕駛過程中的人機舒適性。

1 駕駛員視野

駕駛員視野在汽車設(shè)計過程中是一個非常重要的指標，它在駕駛員駕駛感受及安全駕駛方面有極其重要的作用。它主要包括前視野、間接視野（外后視鏡，內(nèi)后視鏡）、儀表視野（儀表關(guān)鍵信息的讀取）及A柱視野（A柱障礙角）。每個視野的設(shè)計都與駕駛員息息相關(guān)，它關(guān)系著駕駛安全性及規(guī)范性。設(shè)計時出現(xiàn)太多與駕駛無關(guān)的信息，不僅會造成駕駛員駕駛過程中信息讀取的困難，嚴重還會影響駕駛安全性[1]。

較小的前視野及A柱視野會造成駕駛盲區(qū)增大，影響駕駛員對前方車況的觀察；間接視野不滿足法規(guī)要求又會造成超車、倒車及變道時的危險；儀表視野出現(xiàn)較多的干擾信息往往會影響駕駛員的判斷，所以駕駛員的視野在汽車設(shè)計中非常重要[2]。

圖1 駕駛員視野

2 組合儀表視野倒影問題研究

2.1 常見的反光問題

組合儀表常見的反光問題有[3]：

（1）組合儀表曲面玻璃眩目，指組合儀表曲面玻璃折射經(jīng)過前擋風玻璃、側(cè)窗、天窗等的入射光線而進入眼橢圓，造成組合儀表上顯示內(nèi)容（或部分）視認性差，多發(fā)生在白天或外界光線較強時。

（2）組合儀表曲面玻璃倒影，指方向盤、組合開關(guān)、座椅靠背、駕駛員（鮮艷衣物）等經(jīng)組合儀表曲面玻璃反射后進入眼橢圓。影響組合儀表顯示內(nèi)容的視認性，尤其是在被倒影物質(zhì)光澤度較高或與周邊色對比強烈時必須避免。

（3）儀表燈光眩目，指儀表上顯示強光經(jīng)前擋風玻璃等反射后進入眼橢圓，多發(fā)生在夜晚或外界光線較弱時。

這些問題的存在都將影響到駕駛過程的安全性，故在前期設(shè)計時需對相關(guān)問題進行校核，避免后期產(chǎn)生炫目問題，影響安全駕駛。本文將針對問題2進行研究及分析，并尋求相應(yīng)解決方案

2.2 問題場景研究

組合儀表玻璃罩為了可視清晰，設(shè)計時為拋光曲面玻璃。晴天，由于外界光線較強，而車內(nèi)光線較暗，此時車內(nèi)顏色較鮮艷的物體或駕駛員的衣物會成像于組合儀表玻璃面。當玻璃面角度或曲率不合理時，成像會落入人體眼橢圓，被駕駛員識別。

圖2 組合儀表曲面玻璃倒影

2.3 眼橢圓的繪制

由于在設(shè)計時需要考慮不同體態(tài)人體的眼睛位置，而眼橢圓是描述不同身材駕駛員眼睛在空間上相對車輛內(nèi)部參考點位置的一種統(tǒng)計表示法。故校核前首先需要完成駕駛員眼橢圓的繪制，根據(jù)眼點的分布情況，分為 90 %、95 %、99 %眼橢圓。而我們一般會采用95%及99%的眼橢圓作為校核參考，以保證設(shè)計可以滿足大多數(shù)的人體。本文采用95%的眼橢圓來完成問題的研究。

眼橢圓的中心點主要與駕駛員的軀干中心點即R點、踵點即駕駛員AHP點、拇指點及BOF點、方向盤的中心SWC、駕駛員的靠背角以及座椅行程有關(guān)[4]。

圖3 駕駛員眼橢圓

本次眼橢圓的繪制可通過UG軟件中相應(yīng)的模塊直接輸入對應(yīng)的參數(shù)，通過計算機自動完成眼橢圓的繪制（如圖4）。

圖4 眼橢圓繪制

2.4 組合儀表玻璃倒影校核

眼橢圓繪制完成后將利用CATIA完成組合儀表玻璃面的校核。校核原理為利用光的反射原理來模擬方向盤、組合開關(guān)、座椅靠背、駕駛員（鮮艷衣物）是否會在儀表玻璃面罩成像后進入眼橢圓，從而被駕駛員看到。

校核步驟：

（1）分別在組合儀表玻璃面罩及眼橢圓取若干點。

（2）以眼橢圓外廓點作為入射點，組合儀表玻璃面罩為反射面，做若干入射線與反射線。

（3）在側(cè)視圖上觀察是否有反射光線與方向盤、組合開關(guān)、座椅靠背、駕駛員（鮮艷衣物）干涉。如果反射光線無干涉，則說明基本不會通過組合儀表玻璃面罩成像而被駕駛員觀察到；如果干涉光線可以被儀表裝飾罩遮擋，也說明駕駛員無法觀察到。

校核結(jié)果（如圖5）發(fā)現(xiàn)，人體的衣物及方向盤均會成像進入人體眼橢圓，從而影響駕駛員的駕駛安全性，需優(yōu)化設(shè)計。

圖5 校核結(jié)果

2.5 優(yōu)化分析及優(yōu)化方案

2.5.1 優(yōu)化分析

根據(jù)結(jié)果來看，當前設(shè)計不滿足人機要求，其主要原因可能是：

（1）組合儀表位置靠后，反射光線無法被組合儀表罩遮擋，導致反射光線與方向盤及人體干涉，需通過調(diào)整組合儀 表位置X向來優(yōu)化。

（2）組合儀表玻璃面罩角度及曲率設(shè)計不合理，通過適當調(diào)整曲面玻璃角度及曲率來達成解決方案。

2.5.2 優(yōu)化方案

由于儀表管梁結(jié)構(gòu)限制，導致組合儀表位置無法調(diào)整，故本次通過調(diào)整組合儀表曲率及角度（如圖6）實現(xiàn)。

圖6 優(yōu)化方案

通過對曲率及角度的調(diào)整，完成優(yōu)化方案，優(yōu)化后反射光線除被儀表裝飾罩遮擋后，其余光線與駕駛員及方向盤無干涉，且實車評審OK，優(yōu)化方案可行。

3 結(jié)束語

為了保證駕駛員駕駛安全性，駕駛員的視野設(shè)計及研究非常重要。本文主要介紹了汽車組合儀表玻璃面罩倒影問題的研究及優(yōu)化方案，而隨著汽車科技的進步，屏幕的尺寸越來越大，汽車視野將顯得越來越重要。通過前期理論分析并利用軟件（CATIA、UG、SPEO等）來進行前期的視野問題發(fā)現(xiàn)及優(yōu)化有著非常重要的意義，在設(shè)計前期充分考慮一些視野因素，避免車輛成型之后，支付巨額費用進行模具修改，同時更好地服務(wù)于客戶。