人机工程学在叉车设计上的应用研究

文/刘晓倩，潍坊京泰重工有限公司

工业机械中常常用叉车进行作业，这是比较方便的，它广泛应用于码头港口，还有货场，工厂车间，流通中心和配送中心，并进入船舱和车厢内进行托盘，搬运，并且实现机械化作业，主要是减轻工人搬运劳动强度，作业效率提高的主要工具。

1 车主动安全性设计中人机工程学要求

人机工程学要求叉车在主动安全性设计过程中，应将人、叉车和环境作为一个系统来研究，并根据人的各种特性来设计和改造这个系统，确保叉车操作使用安全、舒适与维修方便，有利于创造良好的环境条件，满足人的心理、生理需要，使人和叉车的作用得到充分发挥。

2 人机工程学在叉车主动安全性设计中的应用

2.1 驾驶视野

保证叉车运行和作业安全需要驾驶员及时接收足够正确的信息。叉车驾驶视野是叉车主动安全性设计的重要组成部分。叉车驾驶视野设计是以驾驶员的眼睛位置为定位基准。驾驶员眼椭圆的确立为研究叉车视野性能提供了科学基准。叉车视野分为前方视野、后方视野、侧方视野、夜间视野。前方视野是叉车运行中最关键的视野。前风窗玻璃框架横框和立柱位置应以眼椭圆为基准，并综合考虑叉车使用环境、人眼视觉特性和避免太阳光照射眩目等因素确定。后方视野是通过后视镜间接观察到的可见范围，其视角大小和方位取决于后视镜的尺寸和布置位置。美国SAE 推荐采用眼椭圆的方法确定后视镜的布置位置，要求后视镜安装在第95 百分位眼椭圆上边缘水平切线之上或下边缘水平切线之下，使头部和眼睛的总转动角度不超过60 度，并避开立柱遮挡区域。侧方视野是指驾驶员通过侧门风窗等直接可见的视野范围。叉车侧面视点位置较低，视野死角的问题已基本得到解决。为确保夜间行车和作业安全，叉车必须配备用于前方视野的前照灯、用于倒车的倒车灯及用于传递信息的转向灯、制动灯、驻车灯、侧位灯、示廓灯。对夜间视野起主要作用的是前照灯配光性能。

2.2 方向盘的人性化设计

叉车最重要的操作装置之一是方向盘，它的作用可以控制叉车的行驶方向。方向盘位于驾驶员正前方，方向盘圆心在驾驶员最舒适位置，方向的人机设计原则，主要考虑了尺寸一定合适操作者的不同人体尺寸，还有一些外力作用，比如转向力和轴向力，转向阻力是重要的外力，它与方向盘的倾斜角度要符合驾驶员的生理，要求更为舒适，方向盘的形式选择显示多为盲区，操作方式要同叉车相互配合。叉车方向盘形式主要采用两幅式，单幅式，三幅式。

2.3 显示装置

显示装置是指能通过可视化的数值、文字、曲线、符号、标志、图形、可听的声波以及其他人体可感知的刺激信号向“人”传递“机”的各种运行信息的器具。叉车上使用最普遍的显示装置是视觉显示装置，主要有各种仪表和信号指示器。从人机工程学的观点考虑，使用阴极射线管、气体放电管和发光二极管等屏幕式电子显示装置更理想，它既可显示数字量和模拟量，又能显示过程参数的变化曲线或图形，更适合人的心理和生理特点，且认读速度和准确度较高，能减轻驾驶员的疲劳和紧张程度。叉车上各种仪表和信号指示器应组装在一块仪表板上，仪表板的空间位置应使驾驶员不必运动头部和眼睛就能看清全部仪表，或至少应在头和眼的自然转动范围内，即距人眼正前方最佳距离为710mm 左右，板面上边缘的视线与水平视线的夹角不大于100，下边缘的视线与水平视线的夹角不大于450，仪表板与驾驶员的视线成直角。由于人在正常坐姿下操作，头部一般略自然前倾，所以仪表板应相应倾斜，仪表板与地面的夹角为60 度一75 度。仪表板上的仪表应根据视觉运动规律排列，最常用、最主要的仪表和信号指示器应尽可能排在视野中心30 范围内(最优视区)，一般仪表和信号指示器排在20～40。视野内，同时兼顾与操纵装置的协调性。试验证明，观察距离为800mm 时，若眼球不动，水平视野200 范围为最优认读范围，其正确认读时间为1s 左右，当水平视野超过24 度时，正确认读时间开始剧增。

2.4 叉车操作杆的人性化设计

操作杆是叉车操作装置，主要用于门架倾斜、叉架起落和换挡操作。操作杆的设计，主要考虑其形态尺寸、操作形式与行程、扳动角度以及布置位置，一定要适合操作者的人体尺寸特点和舒适条件，要符合操作者的生理特征。操作杆的行程和扳动角度基本做到仅需要手臂就能完成，尽量减少身体不必要移动，减轻操作者的疲劳程度。

2.5 叉车踏板人机人性化设计

一般当操作力超过不超过147N，且连续使用时，可以选着踏板控制器，叉车中一般加速，制动选用踏板操作，此机械传动叉车的变速离合器也使用踏板控制，所以踏板叉车的人机操作是很重要的，在叉车设计中有重大意义。

2.6 护顶架设计

在标准GB／T5143—2001 中规定驾驶员座椅上的净空间的高度H≥1000mm(驾驶员坐在座椅上)且要满足静压试验和冲击试验的要求，2 项试验结束后护顶架顶部的永久变形量≤20mm，从安全方面和人机的适宜性方面保证驾驶员的驾驶空间。

2.7 叉车的外观造型设计

叉车的外观造型设计，会随着叉车的吨位和不同用途场合而相应会有所变化。但现代叉车的造型趋势要求视觉上体形轻便和平衡稳重、线条简洁流畅和饱满、造型整体性强。

3 结束语

叉车作为一种工程车辆可以用于搬运，叉取和堆垛。它的机构紧凑，容易操作并且体积小重量轻，最重要的是它可以在工作场所比较狭小的空间作业。人机工程设计主要是以人的心理和特性为根本，运用系统，对人与机械或者环境之间的相互作用进行工程系统设计，运用这种设计可以使叉车操作方便，为人节省体力，并且安全舒适，可以使人与机械还有环境的配合达到最佳的状态。