基于CATIA 的新能源汽車駕駛視野校核分析*

楊 帆 ，萬鑫宇

（江蘇大學京江學院，江蘇 鎮江 212000）

0 引言

伴隨著石油能源消耗，新能源電動汽車發展成為當今時代發展的一種標志，而無論哪種新能源電動汽車，保證駕駛員駕駛視野安全性都是不可或缺的一部分[1]。汽車視野設計直接影響著駕駛員的操作和安全，因此在整車的研發設計過程中必須要符合法規要求和駕駛員的使用要求。

視野安全性校核方法的基本要求是準確、高效，而開發一種能同時適應各款車型且符合國家標準的視野校核方法，是目前汽車視野安全研究的熱門方向。張露[2]提出汽車駕駛視野與駕駛的安全性有顯著關系，因此駕駛視野校核十分必要。汪新偉[3]提出將眼橢圓應用到視野校核中，發現該方法可有效對駕駛視野進行評估。邢艷云等[4]用正向和逆向相結合的方法對汽車的視野進行校核，有效提高了設計效率。王波[5]和姜永勝等[6]分別對汽車前后視野的校核方法進行了研究，結果發現均能直觀地評價汽車視野情況。王宇等[7]對A 柱障礙角的影響因素進行了分析，并最終通過一種簡化視角模型定性分析了工程及造型因素對A 柱障礙角的影響。因此，開發一種新能源汽車駕駛視野校核分析方法十分必要。本文基于CATIA平臺，分別從直接視野與后方視野校核兩方面對某型新能源電動汽車的駕駛視野進行校核分析，通過理論與仿真研究驗證了該車視野符合設計要求。

1 汽車視野設計原理簡述

駕駛員在駕駛汽車的過程中，存在駕駛視野無法達到的外側及內部視線盲區的問題，車身設計過程就需要精心修正盲區以達到駕駛視野安全要求。盲區的存在直接影響到駕駛安全性，設計過程就需要精心校核盲區的大小和部位，設計過程中可以調整內、外視鏡等來擴大視野范圍。行車過程中，駕駛員需要擁有足夠的視野范圍，汽車視野需要保證在90%以上才能基本符合視覺要求。

1.1 直接視野

前風窗玻璃透明區；駕駛員前視野180°范圍區域；每根A柱雙目障礙角；能夠看見前方上視野12 m、高5 m的物體以及前方下視野地面8.5 m以內的物體；考慮天氣原因，風窗雨刮器的刮刷面積也會對前方視野造成視覺影響；等等。

1.2 間接視野

駕駛員借助內后視鏡在水平路面上看見的區域范圍至少為20 m；允許頭枕、遮陽板、后風窗雨刮器和加熱元件等部件遮擋部分視野，但遮擋部分的總和應占所規定視野的15%以下；主外后視鏡滿足法規GB 15084—2022《機動車輛 間接視野裝置 性能和安裝要求》及ECE R46 的要求；等等。

2 直接視野校核

2.1 前風窗基準點校核

風窗測試基準點確定方法：V1 點水平向前偏左17°的基準點a；V1 點向前沿鉛垂面偏上7°的基準點b；V2 點向前沿鉛垂面偏下5°的基準點c；在汽車縱向對稱平面另一側，應增加三個輔助基準點a′、b′、c′，它們與a、b、c 三個基準點關于ZX 面相對稱[8]。該車型R 點坐標值為（1 264，-310，323），靠背角為20°，駕駛員座椅調節范圍為160 mm。根據GB 11562—2014《汽車駕駛員前方視野要求及測量方法》的規定，計算結果如表1 所示。根據數據得到如圖1 所示的風窗基準點及連線區域，結果表明風窗基準點連線區域在風窗玻璃范圍之內，符合法規設計要求[9]。

表1 V點、P 點、E 點坐標值計算結果

2.2 駕駛員前方180°視野校核

校核要求是在前視野180°范圍區域內，左側除法規允許的A 柱、三角窗分隔條，右側除了允許的A柱、三角窗分隔條、右主后視鏡一部分外，在紅、綠、藍與上部深綠面之間沒有其余障礙物。由圖2 駕駛員前方180°視野區域可知，前方180°視野符合要求。

圖2 駕駛員前方180°視野區域

2.3 A柱雙目障礙角校核

每根A 柱雙目障礙角不得超過6°，根據前風窗基準點校核確定出的點Pm 與E1、E2 坐標，作出S1 與S2 截面，投影在點P 所在的平面內，如圖3 所示。根據作圖驗證，左側障礙角0.252°，右側障礙角1.013°，每根A柱雙目障礙角均達到規定要求。

圖3 A柱雙目障礙角

2.4 A、B、C柱直接視野障礙校核

按照IDG 的標準，對A、B、C 柱的直接視野障礙角進行測量。直接視野障礙的視點位于駕駛員R 點正上方635 mm 處，相對R 點的坐標為（0，0，635）。用過視點的水平面作車輛A、B、C 柱的截面，過視點分別作A、B、C 柱兩側的切線，兩切線所夾的角度為A、B、C 柱直接視野障礙角。如圖4 所示，該6 個障礙角相加值約為70.6°，經與成熟車型相比，此值略小4°～5°，基本相同，因此A、B、C 柱障礙角符合視野要求。

圖4 A、B、C柱直接視野障礙角

2.5 上、下視野校核

2.5.1 上視野

上視野校核的要求為駕駛員可以看到前方12 m、高5 m 的物體。校核的方法有以下兩種：1）在前保險杠前端沿X 軸向前12 m 處作一高5 m 的豎直線；2）作一條切線過眼橢圓上部切點與前方上部遮擋零部件（頂棚內飾最低處和風擋涂黑區，以最低點為準）最低處，向前延伸至5 m 高豎直線處。如果切線高于5 m豎直線則為符合要求，否則不符合要求。

根據法規要求，在該車型數據中作圖，如圖5 所示，上視野切線距前方12 m、高5 m 線段處高出最高點，上視野符合法規要求。

圖5 上視野區域

2.5.2 下視野

下視野校核要求為駕駛員可以看到前方地面8.5 m 以內的物體。校核的方法是作一條切線過眼橢圓下部切點與前方下部遮擋零部件（儀表板最高處、風擋下部涂黑區、C 點，以最高點為準）最高處，向前延伸至地平線，與地平線相交，交點到前保險杠前端距離為下視野最小可視區域。

根據法規要求，在此車型數據中作圖，如圖6 所示，下視野切線與前方地面交點距保險杠最前端最遠為7.4 m，最近為5.1 m，符合法規要求的在8.5 m 以內，下視野符合法規要求。

圖6 下視野區域

2.6 前風窗玻璃刮刷面積校核

前風窗玻璃雨刮器法規要求：雨刮器的刮刷面積覆蓋B 區域應不少于80%；雨刮器的刮刷面積覆蓋A區域應不少于98%。為了使風窗玻璃雨刮器有效地消除附著在擋風玻璃上的霧、霜、雨、泥、塵埃及其他污物，保證駕駛員的視線清晰，保證雨雪天氣行車安全，整車設計時需對風窗雨刮器進行刮刷面積校核分析[10]。

根據GB 11555—2009《汽車風窗玻璃除霜和除霧系統的性能和試驗方法》要求，作圖確定出A 區域與B 區域，結果如圖7 所示，紅線包圍范圍為A 區域，藍線包圍范圍為B區域。

圖7 A區域與B 區域范圍

3 后方視野校核

3.1 主外后視鏡視野

后視鏡兩個眼點相對R 點的坐標為E1（0，32.5，635），E2（0，-32.5，635）。

根據國標GB 15084—2022《機動車輛 間接視野裝置 性能和安裝要求》，該車型必須安裝Ⅲ類主外后視鏡，兩眼點中點與后視鏡中心連線角度與ZX 平面夾角不能大于55°，Ⅲ類主外后視鏡必須符合如圖8所示的要求[11]。

圖8 主外后視鏡法規要求

在該車型數模中，按國標要求繪制，所得圖形如圖9 所示。在眼點后4 m 處，兩側距車身左右側的距離均大于1 m；在眼點后20 m 處，兩側距車身左右側的距離均大于4 m，符合法規要求。

圖9 主外后視鏡視野區域

按廠家實際設計情況，該主外后視鏡可在自由安裝時繞中心左右旋轉8°，左主外后視鏡為順時針旋轉5°情況下的視野范圍，右主外后視鏡為順時針旋轉4°情況下的視野范圍，經過計算，在此狀態下即可滿足國標視野要求。并且該狀態還未調整到后視鏡視野最大范圍，因此該主外后視鏡符合整車要求。

在測定上述后視野時，只要車身結構和門把手、示廓燈、轉向指示燈、后保險杠兩端和后視鏡反射面清洗裝置等部件所遮擋部分的總和占所規定視野的10%以下即可[12]。

3.2 內后視鏡視野

駕駛員借助后視鏡應能在水平路面上看見一段寬度至少為20 m 的視野區域（雙眼總成視野），其中心平面為汽車縱向基準面，并從駕駛員的眼點后60 m處延伸至地平線[13]。具體要求如圖10所示。

圖10 法規內后視鏡視野要求

根據入射角等于反射角適合于所有平面鏡與凸面鏡原理，在該車型的數模車型上作圖確定內后視鏡總體后視野，如圖11 所示，在距眼點60 m處，視野區域為25.6 m，大于20 m，符合法規要求。

圖11 內后視鏡總體后視野

內后視鏡的視野障礙物在測定上述后視野時，允許頭枕、遮陽板、后風窗雨刮器和加熱元件等部件遮擋部分視野，但遮擋部分的總和應占所規定視野的15%以下。

4 結論

本文基于CATIA 平臺，分別從直接視野與后方視野校核兩方面對某型新能源電動汽車的駕駛視野進行校核分析，通過理論與仿真研究驗證了該車視野符合設計要求。結果表明，該車型前、后視野區域均在GB 11562—2014《汽車駕駛員前方視野要求及測量方法》與GB 15084—2022《機動車輛 間接視野裝置 性能和安裝要求》的要求范圍之內，且前風窗玻璃刮刷面積也符合法規要求，因此該車型視野符合法規要求。該方法針對新能源汽車駕駛視野的校核分析結果準確、高效，可為類似項目提供借鑒和參考。