基于Ramsis的乘用车驾驶员周边操作件布置

康程鹏，王隆宇，祝铂，王东升，邵智，赵丹

（华晨汽车工程研究院，辽宁 沈阳 110141）

基于Ramsis的乘用车驾驶员周边操作件布置

康程鹏，王隆宇，祝铂，王东升，邵智，赵丹

（华晨汽车工程研究院，辽宁 沈阳 110141）

根据SAE相关布置标准，针对某A级乘用车，应用Ramsis模拟驾驶员驾驶状态。通过Ramsis舒适性评价功能，对驾驶员周边的关键操作件，包括换挡、手刹进行了布置位置优化。

Ramsis；乘用车；操作件；换挡；手刹；舒适性

CLC NO.:U467.5Document Code:AArticle ID:1671-7988 (2017)02-10-04

前言

RAMSIS是德语“Rechnergestütztes Anthropologisch-Mathematisches System zur Insassen-Simulation”的缩写，意思是“用于乘员仿真的计算机辅助人体数字系统”[1]。

RAMSIS是一种数字人体模型，是一种用于乘员仿真和车辆内装人机工程设计的高效CAD工具，它克服现存大多数二维人机工程工具，如SAE J826模板等的不足，在法规规定范围的基础上进一步提高车辆的人机工程品质。

驾驶员是乘用车人机工程的核心部分，周边操作件包括换挡、手刹，方向盘等。

1、RAMSIS所需几何环境的输入

1.1 加速踏板的输入

加速踏板在整车坐标系X向相对前轮心位置（L113）一般会和平台车型相同或根据换代车型确定，加速踏板 Y向会随着不同车型的车宽变化相应变化，加速踏板角度会随着坐姿的调整相应调整。

1.2 歇脚版的输入

根据踏板的宽度和踏板组间隙要求，从加速踏板推出歇脚板的位置。

4）布水系统：采用直径为16 mm的漫渗管在矿化床上部进行漫渗布水，在渗透管上加盖保护膜，布水均匀且不易被堵。

1.3 座椅平行四边形的输入

根据头部空间、腿部空间、视野等确定H点，根据车型需要选择座椅平台，确定座椅的上下前后调节范围。

首先评估初始位置的舒适性，然后在X向移动换挡的位置，本文以20mm为步长，前后各移动两次。最后，评估的位置为5个位置。X=+40，X=+20,X=0(即初始位置)，X=-20和X=-40。表2—4为各百分位人体在这五个位置下的舒适性初步评估结果表：

因素集：

方向盘的位置根据下图（图1）可以确定方向盘中心和角度（A19）[2]。

图1 方向盘位置相关参数

2、RAMSIS假人的建立规则

2.1 所需人体的选择

按照具体车型的目标客户人群，投放市场地区，以及客户年龄段选择合适的人体模型。

图2 人体模型调整参数对话框

按照乘用车使用对象和人机工程要求，本文选择5%女性到95%男性人体尺寸范围（对应Ramsis Very Tall男性到Ramsis Very Short女性）进行产品布置，本文选用50%（对应Ramsis Medium男性）的男性进行布置优化。

2.2 约束的建立

再次，《知识产权基本法》需要以“开放互惠”为视野。在国际知识产权规则加快变革的历史背景下，迫切需要以积极推动建立知识产权全球治理新结构为方向，打击知识霸权、促进知识产权发展的多样性，积极抵制垂直论坛转移、总结推广知识产权发展的“中国模式”、提出知识产权国际战略，推动形成全面开放新格局。因此，《知识产权基本法》不仅是严格保护知识产权的实现法、有效激励创新发展的促进法，还需要成为提高知识产权国际竞争力、引导知识产权国际规则发展的范式立法例，成为发展中国家知识产权制度的示范法。

Ramsis中约束的建立模拟了驾驶员上车调节座椅前后上下位置，调节靠背角角度到舒适的驾驶位置的过程。

隶属函数：

创新创业实验班的开展对原有的教育制度进行改革，有利于高校发挥优秀人才的培养，对于开拓学生眼界、培养创新创业能力、提升综合竞争力都大有助益。因此创新实验班的建立是当前教育发展的大势所趋，对于建立模式是否科学，未来的发展方向需要在实践中进一步探索和检验。

2.2.1 约束假人到整车环境中

a）选择合适的人体模型，激活所需要的皮肤点（Skin Points），包括踵点（Heel Point）、踏点（Pedal Points）和驾驶员手掌上的握点（Grasping Points）；

b）将左右脚踵点和地毯的压缩平面约束，将左脚踏点和歇脚板约束，将右脚踏点和加速踏板的踏面约束，左右手握点约束到方向盘，双手抓握（Grasp Softly）姿态，将H点约束到座椅轨道线（H-Point Travel Path），Ramsis自动计算坐姿；

c）检查坐姿是否出现异常姿态。

评价者对评价对象可能做出的各种评价结果所组成的集合称为评价集。驾驶员驾驶姿态的舒适性可用V={v1,v2,v3,v4}={优，良，差，糟糕}。其中，“优”为舒适性佳，“良”为舒适性可接受，“差”为舒适性不佳，需要对驾驶员环境进行优化，“糟糕”为不舒适，需要对驾驶员环境进行重新设计。

约束后假人的H点和靠背角与座椅的SgRP点和座椅靠背角一般都不相同，需要将座椅的SgRP点和靠背角，调整到当前假人的状态，此时座椅坐垫和靠背都有一定量的压缩量。

1.1 一般资料 连续选择2011年1月至2017年6月间因急性冠脉综合征伴严重心力衰竭住我院接受主动脉内球囊反搏辅助经皮冠状动脉介入治疗并接受长期随访的患者192例。急性冠脉综合征（ACS）包括ST段抬高型心肌梗死（STEMI）、非ST段抬高型心肌梗死和不稳定型心绞痛（后两者合称为NSTE-ACS）。

图3 调整到合适姿态的Very Tall男性假人

3、换挡位置的优化

上述假人约束完成，将假人的H点固定（Fixations）到座椅轨道线上，假人以下的布置优化都是基于该操作。

3.1 初步范围的确定

以驾驶员的肩部关节为圆心，手掌轻握姿态臂长为半径，确定最大操作范围，以肘部和座椅背部靠垫接触时的肘部关节为圆心，手掌轻握姿态小臂长为半径，确定最小操作范围，如下图（图4）。

图4 手操作范围示意图

根据上述原则，用Ramsis确定右手的操作空间区域，将换挡和手刹大致布置在该区域，如下图（图5）。

图5 Ramsis中手操作范围示意图

3.2 各位置舒适性评价

在换挡的位置大致确定以后，用Ramsis的Analysis Discomfort Assessment评估和优化换挡的位置。

对于现地状态监测单元和上位机系统之间信息的连接与通信，往往需要通信设备进行连接。由于水轮发电机组状态监测系统的结构是分布式的，加上总体结构的性能与通信系统密切相关，因此需要根据实际情况选择适合的通信网络方案，以确保各单元信息和数据之间更好的传递。

在产能持续扩大、市场与技术日趋成熟、国家政策支持等因素的综合作用下，1990-2010年，我国磷肥产量年均递增6.6%，在2001年至2010年这10年间，我国高浓度磷复肥产量从年产300万吨跃增到年产1300万吨。2005年，我国磷肥产量首次跃居世界第一位；2006年，国产磷肥实现自给自足。从2007年起，我国一举成为世界磷肥出口第一大国。

表1 Very Short女性换挡各布置位置舒适度对比

表2 Medium男性换挡各布置位置舒适度对比

表3 Very Tall男性换挡各布置位置舒适度对比

3.3 各位置舒适性模糊综合评价

3.3.1 模糊评价基本概念

模糊评价分为单级模糊评价和多级模糊综合评价。驾驶员换挡舒适性评价采用两级模糊综合评价，第一级评判驾驶员舒适性因素为95%分位、50%分位男性驾驶员和5%分为女性驾驶员；第二级进行综合评价。[3]

舒适性的模糊综合评价，需要确定：因素集、评价集、隶属函数和权重集。

1.4 方向盘的输入

一级评价中，因素集由人体的各舒适性指标组成，由此可确定其子因素集为，其中分别代表疲劳度、不舒适感觉、颈部、肩部、背部、jh臀部、左腿、右腿、左肩、右肩和脊柱。

二级评价中，因素集是由人体的不同百分位来组成，因此，因素集可确定为5%、50%和95%分位。

评价集：

2.2.2 调节座椅

在RAMSIS中，不舒适评价刻度为8级，其中8位最不舒适级别，又因评价集为4级，所以设定一级因素集评价区间为：[0,2]=优，[2,4]=良，[4,6]=差，[6,8]=糟糕。而脊柱健康指数X11，这一指标的评价区间为[0,4]=优，[4,6]=良，[6,7]=差，[7,8]=糟糕。

(2)从时间演变来看，成都平原城市群县域经济实力存在排名变化，整体变化相对较小.上升型县域主要分布在成都市区周围，下降型县域主要分布于经济实力相对薄弱的研究区外围，实力相对稳定的县(区)占到研究区的51.7%，空间分布比较分散.

网络语言中涉及很多的方言和谐音。经常运用，人们在发音上就会出现一些错误，这会影响口语交际的效果。在青少年发音习惯还没有养成的情况下，接触错误的发音，就会对青少年今后的学习产生很大影响，如“酱紫”“大虾”“886”“0”（噢）等等。网络语言还存在很多消极内容，“一懒无娱”“你爸妈要是把那十分钟用来散步该多好啊”，等等，这对青少年的价值观形成和行为等都是一种消极影响。所以，网络语言的出现对文字发音和句意理解产生了影响，对青少年的成长也是不利的。

在实数集范围内，隶属函数一般有三总类型：偏小型、中间型和偏大型。另外，隶属函数必须能够体现出因素变化对舒适性的影响。由于只有在相邻等级结果之间才会存在判断模糊性，而在其他评价区间，隶属度通常取0或1。因此，在舒适性的评价模型中，采用半梯形分布的偏小型和偏大型隶属度函数进行计算。这样可以得出指标越大舒适程度越差的隶属度函数为[4]：

里帕对《象形文字》的依赖，学者麦格拉斯（Elizabeth McGrath）认为，原因是作者“瓦莱里亚诺习惯性地，不仅仅为拟人形象提供的是大量从别处采撷的人物形象及其随附属像，而且，甚至可以说是一部对其他人的象征符号的有用的解释和先例”。《象形文字》所具备的学术性和全面性，体现在书中每条寓意释义时一一列出其借鉴的图像手册目录与索引，这一点对于里帕参考而言非常便利。当然里帕也存在不少误读，如“和平”（Peace）的形象等。㉒此外，不止瓦莱里亚诺，里帕也采纳了尼德兰南部的扬·贝肯（Jan Becan，1518～1572年）的象形文字作品，此书出版恰在里帕《图像学》问世之前。㉓

四是建立奖补机制。财政部这些年加大了一事一议、先干后补、以奖代补的资金支持力度，每年投入接近200亿元的资金用于调动农民兴修农田水利建设的积极性。

两级因素权值的确定：

对各因素赋予相应的权值具有极其重要的意义。权值能够反映出各因素的重要程度，对于形同的因素，若权值不同，评价的最后结果也可能不同。在舒适性评价中，要素X1、X2……、X11评价的权重值为A，各权值ai可视作各因素Xi对重要程度的隶属度，这里ai要满足非负性和归一性条件。

采用下列公式确定一级因素的权值：

第二级的综合评价需要确定5%、50%和95%中国男性人体模型的权值。这其中，权值的确定主要考虑三种百分位人体模型各自重要程度。由于我国大部分男性身高处在50%分位附近，因此50%分位权值最高。由此确定5%、50%和95%人体模型权值为：A={0.25,0.45，0.3}。

3.3.2 模糊评价的应用

随着社会的发展，技术的进步，可能现在孩子学的许多东西到二三十年后就没有用了，但是让孩子做最好的自己，可以让他们受益一辈子。

在具备评价集、因素集、隶属函数及权值后，就可以对驾驶员驾驶员驾驶状态下的换挡姿态舒适性进行综合评价。由表X可知5%、50%和95%驾驶员驾驶状态下的换挡姿态不舒适性指标。

根据四个等级评价标准，有公式（1）、（2）可得出如下四个隶属函数：

通过公式（7）-（9） 可得到5%、50%和95%百分位人体模型在五个位置下的舒适性子因素评价矩阵：

表4 5%人体模型在X=+40位置下权值系数的计算

根据公式（3）-（5），能够确定5%人体模型在X=+40位置下权值系数，结果如表4。

一期生物滤池占地80 m2，二期生物滤池占地40 m2。滤池底部设置布气管道，母管为HDPE管符合GB/T 19472.2—2017标准。母管与布气支管的连接采用焊接方式，管与管的连接用HDPE防水密封套连接。布气支管为HDPE波纹管，表面布有出气微孔，符合AASHTO M252，Type CP标准，管与管的连接用HDPE防水密封套。

所以5%人体模型在X=+40位置下权值为：

同理，得到50%和95%人体模型在X=+40位置下权值为：

参考文献[17]进行酿酒酵母培养特征和细胞形态观察、碳源同化试验、氮源同化试验、耐糖性、耐酸性以及耐盐性等一系列生理生化特性分析。

利用矩阵乘法，这样可求得3种不同百分位人体模型在X=+40位置下坐姿舒适性一级评价向量：

由各位置综合评价向量B可知，X=+40隶属度为优的评价为0.4258，X=+20隶属度为优的评价为0.3987，X=0隶属度为优的评价为0.3797，X=-20隶属度为优的评价为0.3715，X=-40隶属度为优的评价为0.4016，根据最大隶属度原则，X=+40优的隶属度最大，可得出在初始设计位置上，将换挡位置X向正向移动40mm后，操作舒适性将得到优化

4、结语

利用RAMSIS软件，可以在设计的前期对驾驶员周边人机相关操作件的布置位置给出优化方向，对工程设计给出了指导性参考。

[1]Ramsis-Handbook-English,2011.

[2]Motor Vehicle Dimensions.SAE J1100.2005.

[3]李鸿炜,肖盛燮,徐进,等.用多级模糊综合评判理论评价汽车乘坐舒适性.公路与汽车,2005.

[4]孙映宏,陈雪芹,何晓洪.西湖水质的模糊评价.浙江水利科技,2003.

The layout of driver’s surrounding operating parts based on Ramsis

Kang Chengpeng, Wang Longyu, Zhu Bo, Wang Dongsheng, Shao Zhi, Zhao Dan
（Brilliance Automotive Engineering Research Institute, Liaoning Shenyang 110141）

Based on the vehicles’ layout standard published by SAE, using Ramsis to simulate drivers’ driving state for one A-class passenger vehicle. According to comfort evaluation function of Ramsis, this paper optimize the layout of important driver’s surrounding operating parts including shift gears, hand brake, etc.

Ramsis; passenger vehicles; operating parts; shift gears; hand brake; comfort

U467.5

A

1671-7988 (2017)02-10-04

康程鹏，就职于华晨汽车工程研究院。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.02.004