中美军用车辆人机工程标准对比研究

吴坤林，赵祥君，王立辉

(1.军事交通学院 研究生管理大队，天津 300161； 2.军事交通学院 军用车辆系，天津 300161)

● 车辆工程 Vehicle Engineering

中美军用车辆人机工程标准对比研究

吴坤林1，赵祥君2，王立辉2

(1.军事交通学院 研究生管理大队，天津 300161； 2.军事交通学院 军用车辆系，天津 300161)

为给我军军用车辆人机工程标准的制订提供参考，研究美军和我军军用车辆人机工程标准发展概况，从车辆座椅、操纵装置、视野和小气候等方面，对比分析美军和我军军用车辆人机工程标准的特点，探讨军用车辆人机工程标准的发展趋势，从及时补充和更新标准、加强防护型战术车辆人机工程研究、重视军用车辆操纵系统人机界面研究、制订军用车辆人机工程试验标准等4个方面，提出完善我军军用车辆人机工程标准的建议。

军用车辆；人机工程；标准；美军

1 军用车辆人机工程标准发展概况

1.1 美军情况

目前，外军尤其是美军，特别注重军事装备研发中人的因素。在军事装备人机工程领域，美军一直走在前列，制订了较为全面的军事装备人机工程标准。其中，MIL—STD—1472《美国国防部标准——人因工程》和MIL—HDBK—759C《美国国防部标准手册——人机工程设计指南》，提出了较为具体的军用车辆人机工程设计要求。

MIL—STD—1472更新过多个版本。美军在1989年的“D”版本中，提出军用车辆人机工程标准，但是内容不够全面和完整。因此，美军在1995年颁布了MIL—HDBK—759C，作为MIL—STD—1472D的补充，两者相互配合使用。在1996年和1999年，美军又相继颁布了MIL—STD—1472的“E”和“F”版本，但没有更新有关军用车辆人机工程设计标准。直到2012年，美军将MIL—STD—1472与MIL—HDBK—759C进行合并更新，形成最新的MIL—STD—1472G《美国国防部标准——人因工程》，相比之前版本，内容更加全面和完善，是美军现行关于军用系统、装备和设施人机工程设计的最顶层标准。MIL—STD—1472G提出的军用车辆人机工程设计要求，主要包括座椅、控制操作系统、可视性、供暖和通风等方面。

1.2 我军情况

我军军事装备人机工程标准主要包括GJB 2873—1997《军事装备和设施的人机工程设计准则》、GJB/Z 131—2002《军事装备和设施的人机工程设计手册》以及GJB 1835—1993《装甲车辆人—机—环境系统总体设计要求》。其中，GJB 2873—1997和GJB/Z 131—2002提出了军用轮式车辆人机工程标准。

GJB 2873—1997提出的军用车辆人机工程标准，主要包括座椅、控制器、操作指令、可见性、供暖和通风等方面。随着军用车辆人机工程研究的深入，我军参考了美军的MIL—HDBK—759C，编制了GJB/Z 131—2002，对GJB 2873—1997中的车辆可见性、供暖与通风等方面内容进行了补充，两者相互配合使用。GJB 1835—1993是我军针对装甲车辆制订的人机工程标准，主要包括人体测量数据与应用、空间设计、控制器、显示器、人与计算机界面、维修性设计、内部环境控制、安全及总体布置应用要求等方面。

2 军用车辆人机工程标准对比分析

2.1 座椅

座椅设计主要考虑尺寸结构、空间位置、安全性等要素。尺寸结构主要包括椅面、靠背两方面；空间位置主要考虑驾驶员腹部、前膝部、大腿、脚等；安全性设计主要包括头枕、安全带和座垫。美军[1-2]与我军[3]座椅标准对比见表1。

在尺寸结构和空间位置设计方面，两军要求是相同的，安全性要求存在差异。美军不仅对头枕和座垫提出了人体保护的设计要求，如头枕能支撑和保护头部、座垫要保证血液流动和防擦伤，还对座椅材料提出了要求，如头枕材料应有弹性、耐用、舒适且不结块，座垫应有足够弹性。但我军没有对头枕提出设计要求，对座垫材料只有厚度、弹性和透气性3个要求。可见，美军更加重视军用车辆的安全性,我军要提高这方面标准。

2.2 操纵件

汽车操纵件主要包括转向盘、换挡手柄和脚踏板3部分。由于国内外尚未对军用车辆换挡手柄提出具体的设计标准。因此，只对比分析脚踏板和转向盘标准[1，3](见表2、表3)。

在转向盘设计方面，美军和我军的设计标准是相同的。在脚踏板设计方面，两军对脚踏板的基本要求大致相同，但美军提出了更加具体的设计要求。美军对脚踏板的尺寸、间距、操作位移以及操作阻力提出了具体要求，如踏板宽度不小于75 mm，正常操作的操作位移为13～65 mm，脚搁在踏板上时的操作阻力在45～90 N。我军在这一方面缺少明确的规定。这表明美军研究比较深入系统。此外，两军都没有对换挡手柄提出设计要求，这一标准有待完善。

2.3 视野

军用车辆视野关系到乘员的战场态势感知能力、生存能力和作战能力，是军用车辆人机工程设计的重要因素之一。根据方向的不同，将视野分为前方视野、仰视视野、横向视野和后方视野，两军对比见表4[1-4]。

两军对视野要求差别不大。两军对前方视野和仰视视野的要求是相同的。差异主要在横向视野和后方视野方面。在横向视野方面，我军对最佳横向视野的要求更高，达到222°，美军要求为220°。在后方视野方面，美军要求后视镜应是防眩光、细长、凸面且可以调整的；我军认为后视镜应能防污、防眩光，且战斗车辆应避免使用后视镜，若必须使用，应尽可能避免后视镜功能失效。

2.4 小气候

军用车辆人机工程研究表明，实现小气候控制的车辆，能使乘员在极端气候条件下高效地作战，相比未实现小气候控制的车辆具有更好的战术优越性。车内小气候主要包括温度、湿度和通风3个指标，对比见表5[1，3]。

两军对车辆通风要求是相同的，其差别主要在温度和湿度两方面。在温度方面，两者对供暖情况下的温度提出了相同的要求，但美军还提出温度高于24℃时，若在车内超过30 min，车内温度应在21～25℃，脚部和头部温差不超过5.5℃，最好不超过3℃。在湿度方面，美军认为温度高于24℃时，若在车内超过30 min，相对湿度应在30%～70%，最好在40%～45%，而我军认为在21℃条件下，车内相对湿度应保持在45%左右。可见，美军对温湿度要求更加全面。

通过对比发现，我军的《军事装备和设施的人机工程设计准则》和《军事装备和设施的人机工程设计手册》，很大程度上参照了美军的《美国国防部标准——人因工程》和《美国国防部标准手册——人机工程设计指南》，但美军相关研究更加深入系统，标准更新速度也更快。

表1 座椅标准对比

表2 脚踏板设计标准对比

表3 转向盘设计标准对比

表4 视野设计标准对比

表5 小气候标准对比

3 军用车辆人机工程标准发展趋势

(1)更加注重军用车辆防护后的乘员人体保护。美军在联合战术轻型车辆(JLTV)计划中，明确要求新车型能为使用者提供更好的防护和获得更加优异的生存能力，在实际研制过程中已经采取安装自动灭火系统、防爆炸座椅、防挤压变形车门、五点固定式安全带、易弯曲的浮动地板系统等措施增强乘员保护。在军用车辆人机工程标准方面，MIL—STD—1472G增加了车辆座椅头枕和座垫对人体保护的设计要求，但是并没有对乘员防护装置如防爆炸座椅提出设计标准。可见，军用车辆人机工程标准相对滞后，需要增加乘员人体保护装置的设计标准，这是军用车辆人机工程标准的重要发展趋势之一。

(2)更加注重车内环境的舒适性。车内环境的舒适性主要指车内小气候的宜人化。近年来，美军对新一代军用车辆提出更加舒适的设计要求，如2014年美军公布了一款正在研制的超级轻型战术车辆，该车不仅配备了自动空调，还增加了车内空气增压系统，既实现小气候宜人化控制，又有效保持车内空气的清洁，也使车辆具备一定的核生化防护能力。这一设计目标已超过美军军用车辆人机工程标准。可见，美军军用车辆人机工程标准落后于军用车辆发展的实际。车内环境的舒适性将是未来军用车辆人机工程重要的研究内容之一，也是制订军用车辆人机工程标准的重要因素之一。

(3)更加注重操纵系统的人机界面。目前，美国奥什科什公司为美军研制的联合轻型战术车，不仅配备先进的武器操作系统，以大幅提高作战能力，还装载了大量电子设备，旨在成为集指挥、控制、通信、情报、监视和侦察、电子战于一体的战术机动平台。相比“悍马”汽车，新型联合轻型战术车的打击能力更强，信息化程度更高。但是，这也导致了军用车辆操作系统的复杂化，对乘员的操作技能提出了更高的要求，也对乘员所能承受的作业负荷提出了更高的要求。美军军用车辆人机工程标准也没有对这些操纵系统提出详细的设计要求。如何规范操纵系统的人机设计，降低操作难度，减轻作业负荷，已成为未来军用车辆人机工程标准的重点研究内容之一。

此外，防护型战术车辆的视野性设计和乘员舱空间优化配置，也将影响军用车辆人机工程标准的发展趋势。

4 制订我军军用车辆人机工程标准的建议

(1)及时补充和更新标准，缩小标准差距。从对比分析中可以看出，我军军用车辆人机工程标准在定性和定量方面都与美军存在一定差距。要缩小这些差距，在定性方面，可参考美军标准，对座椅安全性和后方视野设计标准进行补充。在定量方面，建议我军参考美军标准，结合归纳已有的军人人体研究成果，应用于制订军用车辆人机交互界面如脚踏板设计等标准，并改进座椅、转向盘和车内小气候的设计标准。

(2)重视防护型战术车辆人机工程的研究。军用车辆发展趋势在很大程度上影响着军用车辆人机工程研究的重点，也影响着军用车辆人机工程标准制订。伊拉克战争的教训表明，轮式车辆不仅要具备打击能力，还要具备一定的防护能力。目前，防护型战术车辆的增加，表明军队已经不再片面地追求车辆的越野性和突击性，更多地是在关注车辆防护型、重视乘员生命的基础上追求其他性能。因此，我军一定要重视防护型战术车辆人机工程的研究，以提高士兵战场生存率。

(3)重视军用车辆操纵系统人机界面研究。早在20世纪90年代，美军就对部分战术车辆进行了数字化改造，如加装了C4I系统和GPS系统。随着技术的进步和需求的提高，军用车辆越来越注重信息化和车载网络一体化，这在一定程度上使得车辆操作界面更加复杂化，增加了士兵的作业负荷。因此，我军要重视军用车辆操纵人机界面的研究，重点要降低车辆操纵难度，减轻作业负荷。

(4)制订军用车辆人机工程评价标准。虽然已有针对军事装备人机工程的评价标准，如美军的TOP 1—2—610《人因工程》和我军的GJB/Z 134A—2012《人机工程实施程序与方法》，但都不是具体针对军用车辆人机工程评价的标准，这不利于军用车辆人机工程标准的实施。因此，为形成一个较为完整的军用车辆人机工程标准体系，建议我军在军用车辆人机工程标准的基础上，制订相应的评价标准。

[1] United States Department of Defense. Department of Defense Design Criteria Standard：human Engineering: MIL—STD—1472G[S]. Washington: United States Department of Defense, 2012.

[2] United States Department of Defense. Department of Defense-handbook for Human Engineering Design Guidelines: MIL—HD—BK—759C[S]. Washington: United States Department of Defense, 1995.

[3] 国防科学技术工业委员会.军事装备和设备的人机工程设计准则: GJB 2873—1997[S].北京：国防科学技术工业委员会,1997.

[4] 中国人民解放军总装备部.军事装备和设施的人机工程设计手册:GJB/Z 131—2002[S].北京：中国人民解放军总装备部,2002.

(编辑：张峰)

Ergonomics Standard Contrast of Military Vehicle Between China and America

WU Kunlin1, ZHAO Xiangjun2, WANG Lihui2

(1.Postgraduate Training Brigade, Military Transportation University, Tianjin 300161, China;(2.Military Vehicle Department, Military Transportation University, Tianjin 300161, China)

To provide reference for formulating ergonomics standard of military vehicle, the paper firstly studies the development situation of ergonomics standard in US army and our army. Then, it analyzes and compares the features of ergonomics standard between US army and our army from vehicle seat, control device, vision, and microclimate, and discusses the development trend of military vehicle ergonomics standard. Finally, it puts forward suggestions on completing military vehicle ergonomics standard from following 4 aspects: supplementing and updating standard promptly, strengthening protective tactical vehicle ergonomics research, paying attention to human machine interface research of military vehicle control system, and formulating ergonomics test standard for military vehicle.

military vehicle; ergonomics; standard； US army

2016-12-28；

2017-02-14． 作者简介： 吴坤林(1993—)，男，硕士研究生； 赵祥君(1962—)，男，硕士，教授，硕士研究生导师．

10．16807/j.cnki.12-1372/e.2017.07.010

U461．99

A

1674-2192(2017)07- 0041- 06