基于RAMSIS的跨坐式单轨车驾驶员手伸及分析*

2010-08-08杜子学陈龙姣

铁道机车车辆 2010年1期

杜子学,陈龙姣

(重庆交通大学机电工程学院,重庆400074)

随着产品设计方法的创新,人机工程学的地位越来越重要。尤其是交通工具在人们生活中的普及,其驾驶室设计如何适应人体结构的要求,以确保人机系统的高效、安全和舒适等已经成为目前城轨车辆设计中的一个突出问题。国外研究表明,车辆设计中有关人车协调的最大课题是驾驶员和乘员空间即车室空间的设计问题,其实质就是解决车室对乘员(驾驶员)人体尺寸和特征的容纳和适应问题,实现车辆人—机—环境系统总体性能的最优化。因此,人机工程校核分析已成为车辆设计的一项重要内容。本文与单轨车辆人机系统设计有关。在车辆的人机界面中,通过“操作装置”向车辆发出指令,改变车辆的运动状态,以实现驾驶员到车辆的信息传递。所以,在车辆设计过程中,必须研究设计驾驶员手伸及界面,完成与人机工程相关的驾驶室内操控件的布置设计任务。

1 跨坐式单轨车辆的驾驶室建模

本文利用CAT IA V 5对驾驶室进行了适应人机工程分析的CAD建模。如图1所示。

2 驾驶员对操控件可及性分析

2.1 驾驶员人体模型的选取

图1 跨坐式单轨车辆驾驶室简单建模

本文主要是研究驾驶员对操控件的可及性校核分析,根据校核项目,产品的使用对象和满足度要求,选取的RAMSIS人体模型为95百分位的中国男性和5百分位的中国女性,其目标客户年龄段为26～35岁。选用尺寸范围越大,产品设计难度就越大,目标客户群适用范围也越大。

2.2 拟分析的驾驶室可操控件确定

驾驶室内的一切手操作钮件、杆件、开关等操控件的位置均应在驾驶员手伸及界面之内,这是车辆车室设计的一条重要原则。由于驾驶车辆是一项复杂的任务,需要完成从信息采集—分析加工—执行与操纵这样一个过程和功能,因此从行车主动、安全的角度出发,车辆操作装置的设计对驾驶员来说,位置设计应该满足在驾驶员的手伸及范围内,并尽可能在坐姿状态下操作方便和舒适。只有将操控件布置在手伸及界面内,才能保证手操纵装置及坐椅相互有机地形成一个驾驶系统。在该单轨车辆设计中,驾驶员的各种手操纵装置应该布置在人体的手操纵范围之内。

2.3 分析原理与结果

应用RAMSIS可及性分析工具对人体模型手伸及界面进行分析,其显示结果以包络体形式显示给用户,用户就可以清楚地看到哪些操控部件是驾驶员在当前姿势下无法触及到的。有利于总布置工程师在设计仪表板和操控件时及时了解到设计模型是否方便驾驶员或者乘员触摸。用选取的RAMSIS人体模型对司机开关盘、前后控制开关、主控制器、无线电台控制器、刮雨器开关和前后切换开关主要操控件进行可及性界面分析,如图2～图13所示。

图2 95百分位男性对司机开关盘的可及性界面

图3 5百分位女性对司机开关盘的可及性界面

图4 95百分位男性对前后控制开关的可及性界面

图5 5百分位女性对前后控制开关的可及性界面

图6 95百分位男性对主控制器的可及性界面

图7 5百分位女性对主控制器的可及性界面

图8 95百分位男性对无线电台控制器的可及性界面

图9 5百分位女性对无线电台控制器的可及性界面

图10 95百分位男性对刮雨器开关的可及性界面

通过应用RAMSIS人体模型在跨坐式单轨车辆驾驶室驾驶时对操控件的可及性界面校核分析,结果表明该单轨车辆的主要手操纵装置均在驾驶员人体模型手伸及界面内。95百分位中国男性人体模型对司机开关盘、前后控制开关等操控件很容易就能操控;5百分位中国女性驾驶员模型对前后控制开关、主控制器和刮雨器开关也很容易操控,而对司机开关盘、无线电台控制器和前后切换开关则需要稍稍偏一下身体才能触及到,这种情况在实际中是能够实现的,因为驾驶员在操纵司机开关盘、无线电台控制器和前后切换开关时,均属于短暂行为。

3 结束语

应用RAMSIS可及性分析工具,选择95百分位中国男性和5百分位中国女性驾驶员人体模型对跨坐式单轨驾驶室操控件进行手伸及分析。分析表明,现运行的跨坐式单轨车辆车室内设置的主要操控件符合车辆人机工程设计要求。同时,通过分析实践,建立了适合中国人体模型特征的跨坐式单轨驾驶室内部操控件的布置设计方法,为以后新车型的设计和技术改进提供参考。