基于国家标准的某乘用车视野理论分析

王国锋，田国富



基于国家标准的某乘用车视野理论分析

王国锋，田国富

（沈阳工业大学 机械工程学院，辽宁 沈阳 110087）

为了验证驾驶员位置布置的合理性，避免设计后期修改的不便性，根据国家最新修订的GB11562－2014和GGB11562－2014的驾驶员视野法规，在不借助任何视野模拟软件帮助的前提下，只使用Catia制图软件按照国家法规要求作图分别对驾驶员前、后、内、外视野进行了计算和分析。由此得出的风窗玻璃基准点、A柱障碍角、驾驶员180°视野等条件均满足国家法规的要求。避免了布置人员使用不同分析标准得出的不同结论引起争议的情况，从而使分析和验证的结果更加具有说服力。

驾驶员视野；汽车视野安全；GB 11562－2014；GB 11562－2014；Catia

在汽车设计中，驾驶员的视野直接影响汽车的使用和安全，而视野与车身设计结构密切相关。在进行车身设计及总布置时，不仅要考虑造型美观，更要保证驾驶员的视野符合法规要求[1]。汽车视野安全在整个主动安全性中具有非常重要的地位，直接影响到汽车的行驶安全性、乘坐舒适性和操作方便性[2]。因此，后视镜的合理布置和设计是提高汽车主动安全性的重要条件，是汽车车身总布置设计过程中一个重要环节[3]。同时，驾驶员的前视野也不能够被忽视。因此，本文根据最新修订的国家标准GB 11562－2014[4]和GB 15084－2013[5]对某乘用车的数模的风窗玻璃前基准点、A柱障碍角、驾驶员前方视野、驾驶员外后视镜视野和驾驶员内后视镜视野分别进行了计算，以验证是否满足标准。

1驾驶员前方视野分析

1.1 GB 11562－2014测量条件

1.1.1点、点、点位置

点、点、点位置如表1所示。

点：即为座椅参考点，是汽车设计厂商为某一乘坐位置规定的设计点。

点：表示驾驶员眼睛的位置。

点：驾驶员头部转动的中心点。

当座椅水平调节范围超过108 mm时，需要对1、2的方向进行修正，数模上的水平调节范围为137 mm，Δ＝-32 mm，因此修正后的点相对点的坐标如表2所示。

表1 R点、V点和P点的坐标

表2 修正后P点相对R点的坐标

1.1.2点位置

点与点的相对位置如图1所示。

图1 E点与P点的相对位置

点代表驾驶员的眼点，根据国标规定视野分析均用此点分析。

1和2点距离1点距离都为104 mm，1和2距离为65 mm。

3和4点距离2点距离都为104 mm，3和4距离为65 mm。

1.2 风窗玻璃基准点分析

根据GB 11562－2014的要求[4]：风窗玻璃透明区域至少包括风窗玻璃基准点、、、、、。

其中点为1点沿水平方向偏左17°；点为1点沿水平方向偏上7°；点为2点沿水平方向偏下5°；、、分别与、、在汽车纵向平面对称。

由图2可知、、与、、六点连线形成的几何图形完全在风窗玻璃透明区域，因此满足条件。

图2 风窗玻璃基准点分析

1.3 驾驶员A柱障碍角计算与分析

P为1和2中点，从P分别向前作与水平面向上2°的平面和与水平面向下5°的平面。并与A柱分别相交得到两个平面。再从两个平面的最前点作水平面，与A柱分别相交，得到1和2两个平面。最后将1和2两个平面投影到点所在的水平面内。P P12A柱1212点之间的关系如图3所示。

在此平面内，根据与点的相对位置，使1和2绕点旋转，旋转至1点作与A柱2面外侧的切线与1和2的连线成90°时，过2点作和A柱1面的切线。此时，两个切线之间的夹角即为A柱的障碍角。同理，也可过3和4作另外一侧的障碍角。

国标规定每根A柱的双目障碍角不超过6°，并且两侧A柱关于车辆中央纵向铅垂面对称，乘员侧不需要分析[4]。按照上述方法，如图4求得驾驶员一侧的A柱障碍角为4.2°。结果小于6°，故满足国家法规要求。

图3 A柱障碍角示意图

图4 A柱双目障碍角分析

1.4 驾驶员180°视野分析

过2点分别作向前水平向下4°的平面、向左水平向下4°的平面、向前右水平向下4°的平面，与过1点作的水平面组成一个区域。

法规规定，在驾驶员前视野的180°的范围内，除了A柱、车外的无线电天线、固定或者活动的排气通风口、三角窗、后视镜或者雨刮等，不能有其他的障碍[4]。

如图5为驾驶员的视野。在组成的区域内没有其他障碍，因此满足法规要求。

2 驾驶员后方视野分析

2.1 GB 15084－2013测量条件

国家标准规定，测量是在双眼总视野的条件下进行。

驾驶员眼点：通过驾驶员乘坐中心，作一个平行于汽车纵向基准面的平面。在该平面内的点向上作635 mm的线段。在过此点向两端分别作32.5 mm的线段垂直于纵向基准面。得到的两点分别为驾驶员的左、右眼点[5]。

2.2 主外视镜视野的分析

根据文献[5]的要求，本乘用车属于M1类。故应选用第Ⅲ类外后视镜。

法规规定驾驶员通过两侧的外后视镜至少分别能在左右侧距离眼点4000 mm处水平路面上看见一段宽度为1000 mm的水平区域，并且在距离眼点20000 mm处水平路面上看见一段宽度为4000 mm的水平路面[5]。

如图6所示，驾驶员通过左侧外后视镜可以在距离眼点4000 mm处水平路面上看见宽度为2592 mm的水平区域。其右面与汽车纵向基准面平行，且与汽车左边最外侧相切。

图6 驾驶员距离眼点4000 mm和20000 mm处可见宽度

通过左侧外后视镜可以在距离眼点20000 mm处水平路面上看见宽度为8849 mm的水平区域。其右面与汽车纵向基准面平行且与汽车左边最外侧相切，并且继续向后延伸。

通过右侧外后视镜可以在距离眼点4000 mm处水平路面上看见宽度为3285 mm的水平区域。其右面与汽车纵向基准面平行，且与汽车左边最外侧相切。

通过右侧外后视镜可以在距离眼点20000 mm处水平路面上看见宽度为14938 mm的水平区域。其左面与汽车纵向基准面平行且与汽车右边最外侧相切，并且继续向后延伸。

所得视野宽度均大于国标规定。因此，符合国家法规要求。

2.3内后视镜视野的分析

法规规定驾驶员借助内后视镜可以看见一段宽度为至少20000 mm的视野区域，关于汽车纵向基准面对称并从眼点后方60000 mm出延伸至地平面[5]。

如图7经过计算分析，在内后外视镜边缘均匀选择20点，从眼点出发作这20点的反射光线，除去后视镜内视野区域内的障碍物如高位刹车灯、后排座椅头枕等可以在眼点后方6000 mm处看到一段宽度为26487.112 mm的视野区域。故此，满足法规的要求。

图7内后视镜视野的分析

3 结论

根据文献[4-5]的分析方法，从理论上对新设计的某乘用车的车身和总布置的合理性进行了验证，分析结果如下：

（1）风窗玻璃基准点都在风窗内。

（2）驾驶员侧A柱障碍角为4.2°小于国家规定的6°。

（3）驾驶员180°视野范围内除了规定的遮挡没有其他物体。

（4）驾驶员可以通过左、右侧外后视镜可以在距离眼点4000 mm处水平路面上分别看见宽度为2592 mm和3285 mm的水平区域；在距离眼点20000 mm处看见宽度为8849 mm和14938 mm的水平区域。通过内后视镜可观察到眼点后方6000 mm处段宽度为26487.112 mm的视野区域。这些区域均大于法规规定的区域宽度。

综合以上分析，可以看出本车型设计满足国家法规规定的视野标准。

[1]吕昌平，韩菲菲. 汽车驾驶员视野校核方法[J]. 汽车工程师，2007（5）：29-32.

[2]赵云，唐如亚，陈华杰. 后视镜布置与视野安全性分析[J]. 机电技术，2012，35（1）：90-93，109.

[3]卢秉杰，白原新，于开国. 汽车后视镜后视野要求及测试方法探讨[J]. 汽车技术，1997，28（5）：17-22.

[4]GB11562－2014，汽车驾驶员前方视野要求及测量方法[S].

[5]GB15084－2013，机动车辆间接视野装置性能和安装要求[S].

Theoretical Analysis of the Vision of the Vehicle Based on National Standard

WANG Guofeng，TIAN Guofu

(School of Mechanical Engineering, Shenyang University of Technology, Shenyang110087, China )

In the early stage of the design, the general layout of vehicle occupants need to be analyzed for the car models. When the models meet the requirements of strength, it should also meet the requirements of ergonomics including requirements for the driver's vision. According to the latest revision of the regulations—— GB-11562-2014 and GB-15084-2013, the driver's front, rear, internal and external vision was calculated and analyzed without the aid of any visual simulation software, so as to avoid controversial conclusions drawn from different analytical standards, which verify the rationalityof the general layout.

driver's field of view；safetyofAutomobileVisibility；GB11562－2014；GB11562－2014；Catia

R770.42+2

A

1006－0316 (2018) 04－0056－05

10.3969/j.issn.1006-0316.2018.04.013

2017－08－04

辽宁省科技计划项目（20170540674）

王国锋（1993－），男，河北省人，硕士研究生，主要研究方向为车辆工程；田国富（1968－），男，吉林长春人，博士研究生，教授，主要研究方向为车辆工程。