现代汽车驾驶室的人机工程设计

现代汽车驾驶室的人机工程设计

——思承玉兰心

前言：

现代汽车不仅在外观上较过去几十年发生巨大变化，在驾驶室的设计方面，也从原来的实用、操作简便，过渡到现在越来越注重的人机交互体验。以前的少数拥有专门驾驶技能的专职司机已经转变为现在的千千万万的普通驾驶者。他们作为汽车使用者和拥有者，对现代汽车的驾驶感受越来越看重。不仅注重舒适性、操作简便、安全性等，在色彩、外形等视觉效果方面也有较高的追求。现代汽车的驾驶室作为人机信息交互的重要平台，其设计要紧紧围绕“宜人”的设计理念。运用人机工程学理论，科学的设计驾驶室的各工作区域，以更好的达到人与汽车的融合，使驾驶员得心应手、安全驾驶，这也是现代汽车驾驶室，应用人机工程设计的存在之必要。

一、驾驶室内显示仪表的设计

一般现代汽车驾驶室内有两个显示仪表，一是仪表盘，二是多媒体中控屏（有些豪华汽车上会有两个或多个）。还有些豪华车中控部位有时钟，这些都属于显示仪表。但这里，我们主要涉及仪表盘的人机工程设计。

驾驶室内的显示仪表是驾驶员获取汽车工作信息的主要窗口，它合理优良的设计能使人和汽车系统更加稳定而高效地工作，使人与汽车之间的信息传递更加充分。因此，在设计和选用显示仪表时，必须考虑人的视觉特征、生理和心理特征，确保驾驶员观察迅速、准确而不易疲劳，能更好的防止误视读和误操作。

1. 仪表盘位置

1) 视角：一般人的最佳眼睛转动区为左15°右15°、上25°下25°，即驾驶员的

视野在这个范围内观察重要行车仪表数据时，看到的影像最清楚。因此，在设计时应把仪表盘大致布置在此范围内。

人的水平视野和垂直视野

2) 视距：一般人的操作视距范围在38～76cm 之间。即驾驶员在操作系统中正常的观

察距离在此范围内，所以，在设计时应把仪

表盘大致布置在此范围内。

2. 仪表形式

仪表的形式因其用途不同而异。仪表盘作为重要

信息的显示系统，它不仅显示重要的行车参数如车速、

转速、行驶里程、油量，还有车辆安全数据信息如机

油压力、冷却水温度、和胎压监测以及一些警示提醒。

读数仪表分为两种，一是指针活动式圆形仪表，二是

数字式仪表。指针活动式仪表的读数效率与准确度虽

不如数字式仪表高，但这类仪表可以显示被测参数的

变化趋势，因此在现代汽车中仍被广泛运用。此处我

们仍选择指针活动式仪表。由仪表形式和误读率的关

系图，选择表盘形式为半圆形。

3. 表盘尺寸 表盘尺寸与刻度标记的数量和距离有关，

加。根据下图圆形仪表的最佳直径与目视距离关系图，这里选择12cm 左右的直径。

仪表形式和误读率的关系

圆形仪表的最佳直径与目视距离关系图

4.刻度与标数

表盘上的刻度线、刻度线间距，以及文字数字等尺寸也是根据视距来却定的。人机工程学的有关实验已经提供了视距与上述各项尺寸的关系，我们只需根据设计的实际情况选取合适的尺寸就可以了。目视距离与刻度线的最佳高度如下图所

示。

目视距离与刻度线的最佳高度

仪表刻度与标数的优劣对比

5.仪表指针

1)指针的形状和长度

指针的形状应以头部尖、尾部平、中间等宽或狭长三角形为好。指针的尖角应与最小刻度线等宽，指针应尽量贴近表面，以减少度数误差。

2)指针的零位

仪表指针零位一般设在时钟的12时或9时的位置上。其次，仪表的排列应适宜于人的视觉特征。圆形仪表可视需要安排或设在12时的位置上，危险区和安全区则处于其两侧。

6.仪表色彩

仪表的色彩是否合适，对认读速度和误读率都有影响。由实验获得的仪表颜色与误读率关系可知，墨绿色和淡黄色仪表表面分别配上白色和黑色刻度线时，其误读率最小，而黑色和灰色仪表表面配上白色刻度线时，其误读率最大，不宜采用。

以上是仪表盘的一些人机工程学设计需要遵循的原则，但在实际设计中，为了最求个性与独特设计风格，只要在不严重违背“宜人”的设计原则下，适当的追求设计理念与设计风格也是可行的。

二、驾驶室内操纵器的设计

操纵器是驾驶员将信号传递给汽车的工具。操纵器的设计应适宜于人体尺寸要求和人肢体的用力范围，以便于人的操纵，操纵速度不得超过人可能的反应速度，操作力求简单、省力，以减轻驾驶疲劳；操纵器的外形应美观大方、手感好等。设计时充分考虑这些因素，有利于提高操作的准确性和可靠性。

汽车的操纵器一般分手控和脚控两种。手操纵器通常指方向盘、档把及其他操纵按钮和旋钮等，由于手的动作灵敏、准确，因此，多希望用手控制操纵器。设计手操纵器时，应考虑到手的运动特点、功能及在不同操作条件下的用力状况。一般人坐姿以手臂操纵杆或手轮的用力规律是：右手的力量大于左手，向下的力量略大干向上的力量，向内用力大干向外用力。

1.手控操纵器

1)方向盘

方向盘的设计有一下几个要求一是事故发生时，对驾驶员造成的伤害最小（出于安全性的考虑）；二是不妨碍驾驶员对仪表的观察；三是良好的耐磨性，不易磨损，有良好的寿命（出于可靠性的考虑）；四是不易燃烧（出于安全性的考虑）五是不易反光（出于生理考虑）；最后还要有良好的舒适性，减少驾驶员的疲劳程度（出于生理考虑）。

对于方向盘的结构形式通常有圆盘形式（普通车上常用）和非圆盘形式，如手柄、方形式等（专用赛车使用，F1赛车等）通过查阅相关资料并通过分析得知，圆形方向盘结构简单，工艺性能好，成本少，操控方便，适宜于需要用大幅度转向角的转向系，有很好的控制感和路感，符合人们的使用习惯；而非圆盘式，例如F1赛车方向盘，虽然能实时反映车轮与车身的位置，但灵敏度大，对于普通驾驶者来讲很难，生产制造也需要专用设备和工艺，并且成本也较高。因此，对于普通车用圆形方向盘，不论从人们的驾驶习惯，操作性，对路感的感知程度，还是生产工艺的复杂程度和成本来考虑，都是普通车型的首选。为使驾驶员能有很好的观察仪表盘的要求，轮辐应该尽可能的不占空间，辐数越少越好，两辐的选用能够很好的解决此问题。但由于现代汽车的方向盘集成了更多的功能操作，一般方向盘选用三幅方向盘。也就是现在我我们常说的多功能方向盘。

2)档把及其他操纵按钮和旋钮

档把及其他操纵按钮和旋钮是现代汽车驾驶室内的操纵手把的一部分，其功能有汽车挡位控制、驾驶模式选择、多媒体控制，汽车启动和空调控制等。这种操纵装置是通过握、动等人的动作与物体接触，接触是人动作的基础，特别是在不能用视觉判断的情况下（如黑暗中、汽车行驶过程中），动作必须根据触觉来产生。触觉相比于视觉、听觉，有其特有特征：一不太敏感，认识物体需要一定时间、二适应迅速，人在接触物体时，通过重复提拿能对物体的重量和形状再认识，能从接触反射到做出判断转为马上操作。三有立体感，与视觉相比，触觉能直接掌握物体的立体感。触觉能同时感觉到温度、压力和痛觉等，因此触觉的判断是综合的。

因此，现代汽车在对驾驶室的操纵按钮和旋钮进行设计时，必须充分考虑以上几个因素，使驾驶员的触觉能得到充分发挥。此外，在设计时还应该兼顾美观及操作反馈，操纵按钮和旋钮应设计必要的阻尼感，以便于驾驶员的盲操。