人机工程学在汽车驾驶室显示装置上的应用分析

1．表盘设计

扫描路线短，误读率最低，因此优于其它四种形式。 圆形和半圆形次之，但由于它给出了两维空间的位 置刺激，并且符合长期来人们观察仪表所形成的习 惯，因此，圆形式和半圆形式优于直线式。由于人 眼睛的运动规律是水平运动比垂直运动速度快、准 确度高，故水平直线式又优于垂直直线式，五种形 式刻度盘的认读准确率如图3。


息，要求操作时精度高而且快速准确。同时，由于 计算机技术的日益更新，人机界面开始由硬件人机 界面向软件人机界面转移，这是人与机都进入了一 个新的阶段。研究人机界面的组成并使其优化匹配， 产品就会在质量、造型、 外观、功能及产品可用性 等方面得到改善和提高，同时也会增加产品的技术 含量和附加值。
图6 方案一
图7 方案二
图8 方案三
图9 方案四
2 字符
为了让仪表能迅速、准确地把信息显示给人，不仅 要按人机学来进行盘面和指针的设计，还要使字符 的设计符合人机学要求。具体的主要考虑字符的形 状、立位、大小等。 对于仪表字符形状的考虑，要求其简单显眼，可通 过直线和尖角等来加强字体本身特有的笔画，使其 具有便于认读的特征。图10为几种常见的字符形式。 在光线良好，视觉条件较优的情况下，采用直线和 圆弧形的字符比较好；在快速分辨和能见度较差的 情况下，考虑到人眼对直线轮廓比对曲线轮廓更易 于接受，因此使用图10（c）所示的直线和尖角形较 好。图10(a)是建议使用的字形吲。现行轿车仪表的 字符中，也是使用图10(a)所示的字体，经调研了解
图3 五种刻度盘的认读准确率

在设计轿车内部的仪表盘形状时，可以根据以上人 机学的研究结果来进行合适的选择。考虑到驾驶员 在认读表盘时首先进行的是判断显示在全范围内的 位置，因此不宜使用开窗式的表盘。因为开窗式的 虽然认读准确率最高，但是却没有通过指针显示所 在量程范围内的具体位置，不能够满足驾驶员的第 一判断。圆形式，具有良好的位置显示和准确率， 因此，在大部分时候都可以采用。但是，由于该形 式的最大刻度常与最小刻度数重合在一起或距离很 近，而驾驶员在进行判断的时间很短，因此需要在 最大和最小刻度之间有一个明显的区分，以免发生 识别错误。在进行仪表盘面设计时，当某些设计要

提高整体识别的效率，而且外形一致还能增加总体 设计的美观度，如图6和图7为方案一和方案二。另 外一种常见形式是①、④在中间，②、③在两侧， 如方案三和方案四(图8和图9)，但因为②、③是常用 仪表，而最主要的仪表和信号指示器应尽可能排在 视野中心3。范围内(最优视区)，所以类似方案一和 方案二为最佳形式。


间有明显的区分，又可以使表盘在显示较多刻度时 仍保持其刻度间的较大间距。
图4 汽车仪表合理盘面形势

在汽车中，最主要的有四个仪表：①发动机水温表、②发 动机转速表、③车速表、④油量表(以下用①、②、③、 ④分别表示)，现行轿车中大部分的设计如图5。
图5 仪表显示形式

该设计中②和③的盘面被设计成大半圆式，其显示 起来比较清晰、醒目，因此是较合理的设计。将盘 面设计成大半圆形能够进一步提高驾驶员在驾驶轿 车的过程中认读仪表信息的速度和准确度，减轻视 觉疲劳。并且，这四个仪表在功能上比较类似，都 是要求驾驶员对其示值的大小和位置进行判断，将 ①、④盘面与②、③盘面设计成～致外形，不仅能 够提高单个仪表的认读，还能从总体布置上体现出 一致性。将表盘设计成相似形态，能够形成相似性 组合，使驾驶员在识别时能够将它们作为一个完形 来考虑，减少其它视觉元素的干扰和影响。因此这 种设计形式既能增加单个仪表识别的准确度，又能

它能够迅速、直观的显示出当时所处范围的位置， 机器大概是一个什么状态，从而使操作者在第一时 问内做出反应。 经调研了解到，在现行轿车的仪表显示器中，最主 要的显示仪表都是模拟式的，比如通过指针式显示 器来指示汽车发动机转速的变化情况，当指针指到 红色刻度时，驾驶员不需要读出它的示值就可以通 过指针所指位置较清晰、有效地了解到发动机转速 过大，并注意降低发动机转速以免出现危险(图2)。

三 应用分析
3.1仪表显示器的人机工程学原则

显示装置设计还要考虑选择显示器和仪表的易读性 和准确性。通常，汽车上各种仪表和信号指示器组 装在一块仪表板上。仪表板的空间位置最好应使驾 驶员不必运动头部和眼睛就能看清全部仪表，或至 少应在头和眼的自然转动范围内。通常一般操作的 视距距离设置在560～750mm之间，这样能够使眼 睛较长时间地工作而不会疲劳。前方最佳距离为 710mm左右，仪表板应与驾驶员的视线成直角。人 在正常坐姿下操作，头部一般略自然前倾，所以仪 表板应相应倾斜。通常，仪表板与地面的夹角600～ 750。仪表板上的仪表应根据视觉运动规律排列，最
求(像整体、均衡等)需选用圆形盘面时，应考虑在盘 面上将最大和最小刻度位置明显区分开，以保证认 读的准确性。半圆形式，给出了较好的准确率和位 置显示，在许多情况下能较好的显示信息。 而在汽车的部分仪表中，由于需要在盘面上显示较 多的刻度范围，如：时速表的显示，就因汽车的最 大时速较高而要求显示0、20⋯180、200⋯等多个刻 度，此时使用半圆形盘面进行排布多个刻度，会因 显示面积受限而使刻度间距较小，会影响驾驶员的 识别准确度。综合考虑，可将汽车仪表盘面设计成 略大于半圆的大半圆式盘面(图4)。这样能满足大部 分盘面设计的要求，不仅可以使最大和最小刻度之


针对轿车显示装置的布置，在其最重要的仪表和指 示灯的布置时，通过结合人机工程学的仪表布置原 则，并考虑到车内部空间的有限性，较理想的布置 是将其设置在水平视野的25°范围和垂直视野野(在 视水平线下30°以内范围） )的10°范围之内（如图 1），其正确认读为ls左右，这样能够保证驾驶员在 较小的空间内迅速、准确地接收信息，并快速做出 反应，进行安全有效的操作。当水平视野超过25° 时，正确认读时间开始剧增。
程度。对于定量读数的显示，选择电子式数字显示。 对于定性读数的显示，由于它不要求具体的数字，且 模拟显示更为灵敏、方便，因此选用指针式显示。 汽车行驶时，驾驶员需要随时获得汽车的形式状况才 能保证更好的驾驶，Leabharlann Baidu表板是精确反映行驶车况的唯 一装置，所以，如何设计好仪表板的各项功能并合理 布置是非常重要的。
人机工程学
人机工程学在汽车驾驶室显示装置上的 应用分析
07120422 沙鹏
一 引言
驾驶室设计是轿车设计中非常重要的部分，设计是 否合理直接影响到驾驶员的安全、效率、舒适和健 康,传统的设计方法主要是以经验设计为主。而人机 工程学理论和计算机技术的发展，为依据人机工程 学理论和利用计算机手段进行驾驶室设计提供了条 件，使设计方法程序化，从而缩短了设计周期。 在人一汽车一环境系统中，人与汽车系统是主体。 人与汽车相互作用的过程，就是利用人机界面上的 显示器和控制器，实现人与机的信息交换过程。操 作者通过驾驶室中的显示装置来了解汽车的整个运 行状况，操作者面对的是快速传递和高度复杂的信
二 概念

显示装置是指能通过可视化的数值、文字、曲线、 符号、标志、图形、可听的声波以及其它人体可感 知的刺激信号向“人”传递“机”的各种运行信息 的器具。汽车上使用最普遍的显示装置是视觉显示 装置，主要有各种仪表和信号指示器。视觉显示装 置应使驾驶员认读准确、迅速又不易疲劳。常用的 视觉显示装置有数字显示和模拟显示两大类，从人 机工程学的观点考虑，使用阴极射线管、气体放电 管和发光二极管等屏幕式电子显示装置更为理想， 它既可显示数字量和模拟量，又能显示过程参数的 变化曲线或图形，更适合人的心理和生理特点，认 读速度和准确度较高，能减轻驾驶员的疲劳和紧张
图1 轿车移盘表的最佳布置区域
人们在通过视觉进行识别信息时，其识别效果和方 式除了受到视野视距、色彩等的影响外，还与人自 身的视觉特征有关。因此在进行显示装置的总体布 置时，也要考虑到人的视觉特征，并有针对性的进 行相应的设计调整。其主要考虑以下几个方面： 1．眼睛沿水平方向运动比沿垂直方向运动快而且不 易疲劳。 2．视线的变化习惯从左到右，从上到下和顺时针运 动。 3．人眼对水平方向尺寸和比例的估计比对垂直方向 尺寸和比例的估计要准确得多，因而水平式仪表的 误读率(28％)比垂直式仪表的误读率(35％)低。

3.2仪表显示器的设计
为了使驾驶员能够进行高效、安全的驾驶作业，轿 车驾驶室内的视觉显示装置，应能够迅速、方便、 准确地给人提供视觉信息。因此，在进行视觉显示 装置设计时，应该选择合理的传递信息和数据的形 式，并根据人的视觉特点，按最佳观察方式来进行 总体布置。 在视觉显示装置类型的划分中，可按其显示形式的 不同划分为：仪表显示、信号灯显示。现分别论述 如下：

图2 发动机转速表指示
在汽车驾驶过程中，驾驶员进行仪表认读的时间比 较短，因此要求各种显示装置尽可能无误地传递信 息，使人能迅速地、准确地识别信息。对于模拟式 显示装置来说，解决这些问题的主要措施，就是设 计和选择好仪表刻度盘、字符、指针和颜色匹配， 使它们之间相互协调，以符合人对于信息的感受、 辨别和理解等的生理与心理特征，从而使人能迅速、 准确地接受信息。 针对仪表刻度盘的设计，主要可以通过其形状的不 同来进行不同的选择。其类型有：开窗式、圆形、 半圆形、水平直线型和垂直直线型。其读数认读效 果是不同的，开窗式认读范围小、视线集中、动眼

取相关信息，其它次重要的和不重要的，则可依次 按象限的观察效果的排列结合其它设计原则进行总 体布置。 在进行视觉显示装置的总体布置时，要考虑显示信 息的种类和数目等。在最佳条件下，一般人能够同 时时(瞬间)接受工艺过程重要指示器示值多达7个(对 这些示值操作者应该经常观察)。因此，需考虑到操 作者接收信息的能力有一定的限制，在总体布置时 显示的信息种类和数目不宜过多，应将显示的信息 数量限制在人的视觉通道容量所允许的范围之内， 使人处于最优信息条件之下。如果一定要显示多个 信息，可以考虑结合另一感觉器官(如听觉器官)来接 受信息和数据。

3.2.1 仪表显示装置
仪表是显示装置中使用最广的一类视觉显示器，按 其认读特征又可分为数字式显示器和模拟式显示器。 数字式显示仪表是一种使用数字来显示有关参数或 工作状态的显示装置，如各种数字显示屏，机械和 电子的数字计数器等。数字显示的认读过程比较简 单，只是对单一的数字及符号的辨认过程。这一类 型的特点是：显示简单、精确等。 模拟式显示仪表是通过模拟量来显示机器有关参数 和状态的视觉显示装置。它具有显示信息形象化、 直观化的特点，使人对示值在全量程范围内所处的 位置一目了然，对于测量的偏差值，不仅显示出偏 差量，而且示出偏差位于给定值的哪一侧(正或负， 加或减等)。在不需要精确读出显示的具体数据时，

4．当眼睛偏离视中心时，在偏距相等情况下，人眼 对左上限的观察最佳，依次为右上限，左下限，右 下限。 考虑到以上几个方面，所以汽车仪表板的外形都设 计成横向长方形，这能够使驾驶员减少眼睛运动的 时间和疲劳度，提高认读、判断的准确率；汽车仪 表刻度方向的设计基本都从左往右或者顺时针的方 向进行数量和尺度的增加，以符合人的视觉习惯； 此外，考虑到人对各象限观察的效果不同，在布置 比较多的显示装置时，应将最重要的布置在人的视 中心偏左的位置，以便使用者在识别信息过程中头 部不用转动，只需眼睛的快速转动就能够快速的获
常用、最主要的仪表和信号指示器应尽可能排在视 野中心3°范围内(最优视区)，一般仪表和信号指示 器排在20°～40°的水平视野和视平线向下30°的 垂直视野范围内，水平视野40°～60°和视平线下 30°～75°和以上10°范围区域只允许设置次要的， 除了不常用和不重要的，一般不宜设置在80°水平 视野之外。 把视觉装置布置在良好视区和有效视区的意义在于， 可使操作者持久地处于能察觉信号的环境，或者置 身于能收到信号的位置。仅在不得己的情况下才应 用在有效视区之外。因此，在轿车显示装置的总体 布置时也应根据视觉显示装置分区布置原则和视觉 的特点来进行布置。