客车驾驶室布置人机工程优化

2013-06-26金立生史冬冬吕欢欢王亚丽茹晓辉

装备制造技术 2013年6期

金立生，史冬冬，吕欢欢，王亚丽，茹晓辉

（1.吉林大学交通学院汽车运用工程系，吉林长春130025；2.郑州日产汽车有限公司，河南郑州451450)

目前，客车是人们出行和旅游最广泛选用的交通工具，在交通运输中占据着非常重要的地位。客车驾驶员工作环境差、劳动强度高，驾驶室舒适程度对驾驶员精神心理状态和身体健康有至关重要的影响。设计不合理的客车驾驶室，容易导致驾驶员精神紧张、产生疲劳、操作失误率高等问题，进而导致交通事故率增加。根据林芬等人对长途汽车驾驶员健康状况的调查显示，长期从事汽车驾驶的驾驶员，患职业病的概率也会增加[1]。因此，提高客车驾驶区舒适性，能够有效改善驾驶员工作条件，减少交通事故，进一步提升客车产品的市场竞争力。本文应用人机工程学理论和方法，以RAMSIS软件为工具，对国内某款客车驾驶室布置进行了人机工程校核与优化设计。

1 RAMSIS软件的特点

RAMSIS是进行驾驶室人机工程设计的一个非常有效率的CAD工具。基于大量的试验数据，创建了不同类型的人体模型。在软件中，人体模型位置的调整是自动完成的，用户只需要输入完成某一动作的约束关系即可[2]。

2 创建客车驾驶员人体模型

在RAMSIS软件的BodyBuilder模块中，用户可以根据自己的需要，创建有针对性的人体模型群体[3]。

针对国内某款长途客车的目标客户群，随机选取200名客车驾驶员，按RAMSIS软件定义的方法，测量各项人体尺寸。根据公式（1）统计得出第5百分位、第50百分位、第95百分位人体数据。

式中，

Pi表示某项人体测量数据第i百分位尺寸；

K为转换系数，第5、50、95百分位的转换系数K分别为2.576、0、1.645；计算第1~50百分位数时取“-”，计算第50~99百分位数时取“+”[4]。

图1是根据统计结果在RAMSIS软件中创建三种百分位人体模型。

图1 三种百分位人体模型

3 客车驾驶室的人机工程优化

3.1 RAMSIS人体模型的H点

传统H点是指人体模型样板中人体躯干与大腿的连接点，即胯点，对于三维人体模型，H点是指胯关节连线的中心。

在RAMSIS软件中，人体模型的H点并不是胯关节的中心点，而是距离胯关节中心点有一段偏移量。这段偏移量代表了座椅SgRP点到人体胯关节中心点的距离变化，其与性别、人体数据库以及座椅类型有关。如图2所示。

图2 RAMSIS人体模型H点位置

3.2 舒适性分析

将简化处理后的客车模型导入RAMSIS软件，并调出预先建立好的人体模型。通过加入约束关系使人体模型坐在司机椅上，模拟驾驶员进行驾驶操作，如图3所示。

图3 驾驶坐姿

针对人体模型的姿态，RAMSIS软件可以从不同方面进行舒适性评价，包括载荷压力、不舒适度和脊柱疲劳等方面。文章主要就左右腿、左右臂、背部、肩部、颈部、臀部等部位进行分析。结果的设定分数值和条形框两种形式，数值小于2.5时是非常理想的状态，位于2.5～5.5之间是可以接受并且可以改进的，高于5.5则是不舒适甚至对人体有害的[5]。

表1是优化前后坐姿舒适性评价结果，从表中数据可以看出，原车驾驶室中，驾驶员颈部、肩部、手臂等部位不舒适感觉值较高，舒适性较差。重新进行驾驶室布置后，身体各部位的不舒适感觉值均在比较理想的数值范围内，总体舒适性有了很大地提升和改善。