国内汽车H点设计的发展历程

汤易，马国清，周勇

（烟台大学机电汽车工程学院，山东 烟台 264005）

国内汽车H点设计的发展历程

汤易，马国清，周勇

（烟台大学机电汽车工程学院，山东 烟台 264005）

随着我国汽车领域的蓬勃发展和汽车技术的日趋成熟，消费者逐步要求提高汽车产业中对汽车内部结构设计方面，而决定该设计的优良首先必须要确定好H点。H点是在汽车内部结构设计中的关键参考点，是汽车内部尤其是驾驶室设计的基准点。H点的位置决定了驾驶员身体各关节、视野手伸等部分在驾驶室中的位置，继而决定了驾驶员的操作舒适性、灵活性和安全性等。文章系统地总结了H点的含义，介绍了国内汽车领域H点的发展历程，简述现阶段最有代表性的H点的确定方法，并从人机工程学的角度出发，得出了未来H点的整体设计思路。整体的设计思路将多种H点的测量方法进行对比分析评价，综合定位H点的实际用途。

H点；内部结构设计；SAE标准

CLC NO.: U461.6 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)03--

1、H点的定义及来源

在人体模板中，H点主要指的是髋关节硬点，又叫胯点（Hip-Point）。H点是二维或是三维人体模型样板中人体躯干与大腿之间的连接点。H点是汽车内部结构设计的重要基准点。所以，H点位置的选择对汽车驾驶室设计和汽车座椅设计具有关键性的作用。

通常所说的H点分为汽车实际H点和汽车座椅设计参考点（又称R点）两种，汽车的实际H点表示驾驶员最佳姿势与操作位置的基准。在驾驶员驾车时，实际H点的位置应保证驾驶员能完全操控驾驶室内的一切按钮、操纵杆等等，并具备良好的视野性和驾驶的安全性。R点所表述的是汽车座椅从制造厂出厂时所规定最后面的正常驾驶和乘坐位置基准，它必须考虑到座椅的极限条件状态。汽车实际H点和R点在理论上应该重合，但实际很难做到。所以，现在一般以R点的位置来评判H点和R点的相对位置是否满足相关规定。

最初在产生H基准点之前，汽车生产厂家进行汽车内部结构设计大多是采用不同体格的人体分别进行位置测算并不断改进，这样不仅工作繁琐而且效率较低，尤其不利于批量生产。直到上世纪五六十年代美国机动车工程师学会（SAE）总结提出了硬点（Hard Point），并使之概念化。硬点在人机工程学表示固定无法变更的关节点，随后硬点广泛的应用于汽车总布置的设计当中，而H点是所有设计硬点当中最重要的一个。该学会并在汽车领域相继提出SAE J833[1]、SAE J826[2]、SAE J1517[3]等一系列的规范形成H点的原始确定方法，尤其是SAE J1517《 Drivers Selected Seat Position》一文中根据驾驶室舒适性规定5th、50th、95th不同三个有代表性的百分位绘制的驾驶员曲线图成为世界范围内广泛使用的设计规范。之后我国国内汽车生产厂家在汽车内部结构设计中开始应用H点,并在九十年代借鉴美国的SAE标准产生了座椅设计GB/T 15083[4]和H点的定义GB/T 11563[5]等国内设计规范。

2、国内H点的发展及展望

针对SAE标准中传统H点确定方法在中国使用的局限性，国内在近几年来产生几种适合国内汽车领域的H点的设计和测量方法。

在《基于舒适性的H点位置研究》[6]一文中较早地说明了基于人机工程学下计算H点设计区域。它利用了从踵点开始自下而上的H点位置布置方式，针对中美群体的差异制定出了适于国内人群的H点的随机抽样的统计研究方法（蒙特卡洛方法[7]）：此方法侧重于论证H点的舒适性原则，并通过真人和三维人体模型的对比实验，有力地验证使用“蒙特卡洛”方法确定汽车驾驶员H点区域的实用性。

而后，汽车行业越来越注重“人-机-环境”的思想，汽车内部结构设计智能化，突出了多系统、多功能的新型H点域的设计理念。“多功能区域法”[8]通过对目标H点进行并非一点而是一个区域的选择，将该目标区域量化优化筛选的过程。它就坐姿舒适性、视野性、某些硬点约束性三方面的功能要求进行阐述，强调坐姿的舒适性在汽车内部结构设计的作用和舒适域的求解，弥补了SAE标准中不适于中国人体、H点和位置线单一、布置踏板的空间限制等缺陷。

目前，我国国内已形成多种系统完善地确定H点的方法，设计H点相应的计算机辅助软件也从早期的CAD二维模型设计、RAMSIS等发展到众多新型的三维计算机程序。未来确定H点的方向在于将H点的汽车内部结构设计问题转化为具体的汽车内部空间的数学建模，最后利用建模后的数学模型伴随着二维或三维计算机辅助设计并结合人体因素、空间环境等寻找H点的目标区域。例如上海通用五菱汽车公司[9]研发的基于SAM模型进行的H点的设计，就是利用正态分布分析法。它通过数学建模得出研究方向，并理想化地认为H点的位置分布也服从正态分布，将车辆参数、用户体征等因素考虑在内，从而分析H点落在每一目标区域正态分布的规律。SAM模型设计假定50百分位的人群为最舒适的位置，不仅适于不同的国家的人体模型而且较好的解决了汽车座椅滑动量过度设计的问题。可以看出，未来发展H点将趋于系统化的设计理念，基于一定的数学模型的构建来实现。

随着相关设计不断发展，H点的适用领域不断拓宽不再局限于汽车行业，石油钻机司钻、重型商用车、起重机驾驶室等等对H点的设计应用均已成熟。未来H点很有可能对飞行员驾驶室的设计有所帮助。

3、总结评价

本文对H点的来源以及国内H点的发展历程作了阐述，提供现阶段国内普遍应用H点的设计和研究方法，介绍基于多种方法下H点的整体设计思路。本次研究为今后H点的设计增添了新思路，不仅设计方法要多样化，而且设计流程更要系统化、高效化。本文从H点的设计理念出发，确立H点在汽车内部结构设计中的关键性作用，并为未来H点的发展提出了一些建议。

[1] SAE J833. Human Physical Dimensions[Z]. Society Of Automotive Engineers. 1989.

[2] SAE J826. Devices for Use in Defining and Measuring Vehicle Seating Accommodation[Z]. Society Of Automotive Engineers. 2008.

[3] SAE J1517. Drivers Selected Seat Position[Z]. Society Of Automotive Engineers. 1998.

[4] 国家技术监督局.GB/T 15083 汽车座椅、座椅固定装置及头枕强度要求和实验方法[S],中国标准出版社，2006.

[5] 国家技术监督局.GB/T 11563 汽车H点的确定顺序[S]，中国标准出版社，1995.

[6] 马佳,李培松，范智声，阮莹，李飞飞，苏强.基于舒适性的H点位置研究[J]，工业工程与管理，2008.

[7] 徐钟济.蒙特卡洛方法[M]，上海科学技术出版社，1985.

[8] 黄金凌，龚礼洲，葛安林.车身布置中H点的优化[J] ，汽车工程，2000.

[9] 胡细平，曹景波，植小芳.基于SAM模型的H点设计[J]，企业科技与发展，2014.

[10] 吕杰锋，陈建新，徐进波.人机工程学，清华大学出版社[M]，2009.

The Development Course of Domestic H Point

Tang yi, Ma Guoqing, Zhou yong
(School of Electromechanicals & Automobile Engineering,Yantai University, Shandong Yantai 264005)

With the vigorous development of automobile industry and the improvement of automobile technology of China, consumers gradually ask for improving automobile design of the internal structure in the automobile industry. And the decisive factor of this design is choosing a good H-point. The H-point, which is a key referent point in the design of internal structure, is a benchmark of the design of the car interior especially the cab. It determines the driver's position of the joints of the body and hands in the cab. What's more, it also determines the operational comfort, flexibility and security of the driver. The article systematically summarizes the meaning of the H-point, introduces the development of the H-point in domestic automobile industry, and briefly describes the most representative determination method of the H-point at the present. From the perspective of ergonomics, it is concluded that the overall design thought of the future H point. The overall design thought will compare, analyze and evaluate various measuring methods of the H-point. Besides, it comprehensively position practical use of the H-point.

H-point; Internal structure design; The SAE standards

U461.6

A

1671-7988(2015)03--

汤易，就读于烟台大学机电汽车工程学院。

汽车安全与节能国家重点实验室开放基金项目（KF11222）；山东省科技发展计划项目（2012YD04039）；烟台大学研究生科技创新基金项目。