人机工程学在轿车驾驶室设计中的应用

人机工程学在轿车驾驶室设计中的应用
摘要：文章从人机工程学的观点出发，以人体参数为基础对国产轿车驾驶室的设计原则进行了较为详细的阐述，为轿车驾驶室设计提供了一定的参考依据。

关键词：人机工程学；人体参数；驾驶室设计
随着轿车在人们生活中的普及、高速公路的发展，汽车速度的提高，驾驶室设计如何适应人体机构的要求，确保人一车系统的高效和安全、乘坐的舒适等已经成为目前汽车驾驶室设计中的一个突出问题。

从人一机一环境的关系对轿车驾驶室进行设计分析，人不再是被动地去适应汽车，而是使其与汽车融合共同完成一个目标。

充分考虑人的因素对轿车的设计理念予以更新确保轿车更舒适、更安全，更大限度满足驾驶者的需要，从而使轿车驾驶室的人一机一环境系统总体性能达到最优。

1国内外研究现状
国外在应用人机工程学研究轿车的驾驶室以及附件的设计方面已经进行了长期而卓有成效的工作，但是研究的成果主要集中在提高轿车驾驶舒适度方面。

进入20世纪90年代以来，美国，日本和欧洲各大汽车公司按照以人为本的设计理念比以往更加注重人机工程学的研究成果，其原理不仅用于提高汽车的操作便捷性和乘坐舒适性，而且越来越多的被引入安全车身的结构设计中，中国在这一方面的设计与发达国家差距还很大。

中国人机工程学研究从上纪30年代开始，但是系统的和深入的研究则在改革开放以后，目前人机工程学在我国不仅需要研究和提高，更需要大力的宣传和善及，尤其是在轿车车身与驾驶室设计方面与国外发达国家有很大的距离。

随着我国科技和经济的发展，对产品的人机工程特征也日益重视，我国的973，$863，十五和十一五计划均将人机交互列为主要内容。

2驾驶人体特性的研究
人机工程学要求人一机一环境能形成一个和谐统一的整体，更加方便、舒适、安全、高效的为人类服务，人体特性参数是驾驶室设计的基础。

由于群体中的个
体与个体之间存在着差异，使用统一的尺寸作为标准则会显得不太妥当。

一般来说，某一不具有代表性的特殊个体的尺寸是不能作为驾驶室设计依据的。

为使设计的驾驶室适合于一个群体的使用，设计中需要的是能代表一个群体的测量尺寸。

然而，对群体中的每个个体的尺寸一一进行测量又是不现实的。

根据统计学的知识通常是通过测量群体中较少量的取样个体尺寸，经数据整理分析后获得较为精准的所需群体尺寸。

GB10000-88根据人机工程学的要求提供了我国人体主要尺寸，坐姿人体尺寸，人体水平尺寸。

坐姿是驾驶的主要姿势，以坐姿人体尺寸作为驾驶室设计的研究基础。

3人机工程在驾驶室设计中的应用
3.1座椅的设计中的应用
座椅作为驾驶者的主要载体，舒适和便捷是设计得终极目标。

舒适性通常包括震动舒适性、坐姿舒适性和操作舒适性。

而便捷则必须考虑到司机的一些具体动作，比如伸腿，胸至方向盘的距离等问题。

通过对人体特性参数的研究，利用生物力学和人体工学等知识对这些特性参数进行分析，明显的可以看出驾驶坐椅的靠背与座面的夹角及座面与水平面的夹角是影响司机驾驶作业的关键，研究表明最舒适的坐姿是臀部稍离靠背向前移，使上体略向上后倾斜，保持上体与大腿间角在90°～115°。

同时，小腿向前伸，大腿与小腿、小腿与脚掌之间也达到一定角度。

汽车坐椅设计中，考虑到不同体形驾驶员作业的需要，座椅一般设计成可调活动式，即坐椅可前后左右调节，靠背可角度调节。

座椅的尺寸结构参数可参考驾驶或乘坐姿势下人体尺寸的测量值加以确定，使座椅的设计最大限度的满足驾驶过程中的便捷性需要。

3.2操纵装置设计中的应用
操纵装置设计中需要考虑的人机工程问题主要是：操纵器的形状大小安装位置操纵力口操纵位移运动方向显示一操纵比及操纵器编码等。

操纵器的形状同它的功能之间最好有逻辑上的联系，以利于辨认和记忆。

操纵装置的式样应便于使用，要有利于操作者用力。

操纵器的大小应适合于人的手或脚进行协调操作，尺寸应符合GBl0000-88中有关操作者动作肢体的人体测量学指标。

常用操纵器的尺寸范围及优先选用规范，可查阅GB/T14775-93《操纵器一般人类工效学要求》中的5.2节及相应图表数据。

一般推荐最优操纵力的范围为：手操纵5～20N；手指操纵2～5N；脚尖操纵20～45N。

3.3视野和显示装置设计中的应用
视野是轿车行驶安全中一个十分重要的因素，驾驶员在驾驶过程中80％以上的信息要靠视觉得到，听觉及其他感觉仅接受不到20％的信息，视野的盲区造成了无以数计的交通事故。

驾驶室在设计上必须充分考虑到视觉区的范围划分，将能反应最重要信息的机构放置在最佳视觉区，能反应次重要的信息构件放置与有效视觉区，尽可能的扩大视觉区的范围，使驾驶员尽可能多尽可能容易的接受到有价值的信息。

显示装置能提供十分重要的信息，设计出认读速度高，准确性强的，布局合理的显示装置要遵循以下基本原则：
仪表盘要有较好的可觉察性和可分辨性，以至于驾驶员能迅速、准确的感知和确认。

显示的内容应在驾驶员的观察和辨识能力范围内；要保证信息传递方式的多样性。

多重感觉通道比单通道更容易引起接受者的注意；仪表盘传递的次要信息数量不宜过多，过多会增加接受者的心理负荷；没有特殊原因、同类信息应采用同样的方法显示；显示的信息变化的方向和幅度要与信息变化所带来的作用和趋向一致；多种仪表的布置要以技术过程、信息重要程度和使用的频数为依据，重要的仪表应该放在醒目的位置；仪表的形状和颜色要合理的搭配；仪表显示的信息应该有足够的精度和可靠性，在不同的驾驶环境下仪表显示信息的功能必须保持稳定。

3.4汽车内部环境设计中的应用
在人一机一环境系统中，对系统产生影响的一般环境因素主要有：照明、温度、噪声、振动、色彩等。

基于人机工程学对轿车驾驶室的设计，最佳的方案是创造一种人体舒适而又有利于工作的环境条件。

①驾驶室的光环境。

通过天然采光和人工照明共同营造，照明的目的大致可以分为以功能为主的明视照明和以舒适照明为主的气氛照明。

为满足视觉工作和环境舒适性的需要，光环境设计应该考虑以下几项基本原则：保持合理的照度平均水平，同一环境中，要避免过高或过低的亮度和照度，光线也不要过于一致而产生单调感；光线的方向和扩散要合理，避免产生干扰阴影，但可保留必要阴影，使物体有立体感；要避免光线直接照射眼睛，以免产生眩光，应让光源光线照射物体或物体的附近，只让反射光线进人眼睛；光源光色要合理，光源光谱要有再现各种颜色的特性；让光明和色调协调，使气氛令人满意；创造理想的光环境须兼顾制造的成本，保证设计经济实用。

②驾驶室热环境。

人体的热平衡对人体的生理和心理都有极大的影响，营造热舒适环境对安全和舒适驾驶有着重要作用，可以结合温度传感器设置自动温控设备。

③驾驶室声环境，依据国家规定的噪声标准，一般情况下噪声控制在40～
50 Dh以内比较合适。

④驾驶室振动环境，要尽可能的使座椅的弹簧承受振动的能力保持在健康与安全界限(EL)内，另外对于可控产生振动的因素也要作充分的考虑。

4结语
文章以中国人人体特性参数为基础，人机工程学基本知识为依据，概括性的阐述了国产轿车驾驶室设计的基本思路。

安全、舒适、经济是消费者选择汽车的主要标准，汽车制造商只有利用人机工程学的知识，坚持“以人为本”的原则，不断创新，才能在残酷的商业竞争中傲视群雄。

参考文献：
[1]丁玉兰.人机工程学[M].北京：北京理工大学出版社.2005.。