汽车驾驶室的人机工程学分析

(沈阳理工大学艺术设计学院，辽宁 沈阳 110159)

1 汽车驾驶室空间与人机工程

汽车驾驶室作为人自主操作的典型工作空间，在人机工程学中一直是重要的研究方向。汽车驾驶室空间狭小，活动范围有限，对驾驶员来说，长期处于驾驶状态，如果人机关系不能匹配，就会造成肌肉疲劳和驾驶风险。良好的人机关系是驾驶舒适性、安全性的重要保证。通过人机工程学的相关理论对驾驶室进行适合人体工作的设计优化后，可以减缓肌肉疲劳，也可以降低驾驶人员在长期驾驶过程中造成的驾驶危险。

对驾驶室的人机工程研究，主要是在车辆大构架尺寸固定的情况下，以不同身材的人的舒适性为前提，通过人体尺寸、人体生理、心理的特点考量，对已有驾驶舱设计进行分析完善，归纳总结不同功能区设计的最佳尺度，最大限度地创造舒适、健康的工作环境。对汽车驾驶室而言，人机工程学的重要性可想而知。

2 人机工程学通用设计应用

汽车驾驶室是一个活动范围很小的工作空间，操作空间有限，导致人的工作姿势受限。其工作特点是：工作时间长、以静态坐势和反复性工作姿势为主、负荷小。由于长时间处于静态姿势和重复操作姿势，长期肌肉疲劳会导致骨骼肌肉方面的疾病。汽车的驾驶舱设计就要考虑到驾驶者的身体健康因素，为其创造一个舒适的驾驶环境。

从人的角度上看，人机工程学可以改善驾驶室的人机环境，提高驾驶员的生理、心理舒适度。除此之外，在经济角度上讲，人机工程学也为驾驶室设备的尺寸设计、空间布置提供了一个参数范围，可以使驾驶室最大限度地满足不同身形和性别的驾驶者，降低了经济成本。

不同驾驶者身材不尽相同，汽车制造商无论基于经济条件和现实原因都不可能设计专为一个人驾驶的驾驶舱，这就需要人机工程学通过通用设计来满足这一工作空间的设计。

在人机工程学中，这种基于对产品的设计和环境的考虑，以面向尽可能多的使用者为目标的创造性设计活动，就是通用设计。通用设计又可以称为全民设计、全方位设计或是通用化设计，是指不需要替换或特别设计就能被所有人使用的产品、环境及通信。人的能力是有区别的的，这个区别体现在每个人的力量和身形、状态不同，在不同环境下发挥出来的能量也不同，通用设计最大可能缩小了能力的差距，使每个人都能正常地操作设备。

3 驾驶舱设施通用设计方法

汽车驾驶室的通用设计主要体现在座椅系统设计和方向盘设计等可调节性以及彼此之间的配合上。座椅系统及后视镜是可调节尺寸的系统。以座椅为例，通用设计应用人机工程学设置座椅的极限调节尺寸，使得座椅空间可以保证不同身形的驾驶者正常驾驶。而方向盘的通用设计主要体现在方向盘半径大小以及方向盘与座椅之间的距离是否合适，能不能满足不同体型驾驶者的空间要求。这些设备的通用设计应用的理论与人机工程学中人体尺寸的应用原则和人体参数息息相关。

在汽车驾驶舱的设计分析中，用到的人体尺寸数据主要是坐姿下的身体尺寸。人体尺寸的应用原则是极限设计原则、可调原则、平均尺寸原则。要求在设计中尺寸参数要参照最小功能尺寸和最大功能尺寸，使得人在操作过程中能完全施展完成既定动作；同时设备要兼容所有体型和能力的操作者，这就要求依照人体尺寸参考进行可调的设计。

3.1 座椅的通用设计

在汽车驾驶舱内，座椅是维持驾驶人员驾驶状态的设备，也是支撑驾驶人员驾驶姿态的设备，它的设计要根据驾驶人员的坐姿、活动范围和人体功能尺寸参数来确定。坐姿作业对身体的影响是血液循环不畅，腰椎压力较大。座椅设计的要点就是要使驾驶者在进行准确的操作过程时身体是舒适稳定的，并且尽量减缓因长期驾驶导致的肌肉疲劳。在进行驾驶座椅设计时，要注意让不同的驾驶者都能准确舒适地驾驶。于是设计者在设计座椅时需要参考不同性别各个身形范围的人体参数，使座椅高度、距离和椅背的倾斜角度可调节，调节范围接近驾驶人员的人体尺寸极限。

需要注意的是座椅椅背的高度、倾斜角度等数据除了要考虑身材数据之外，还要考虑人体骨骼肌肉的走向和驾驶时的受力情况，结合人的H点对座椅椅背的角度和曲线进行设计。座椅的前后行程要根据驾驶人员脚踩踏板至最深处时小腿最省力最舒服的角度来确定，人体尺寸参考是50%的参数据数，同时前后行程需可适当调节，可调节范围应该满足矮小身材女性和高大身材男性的驾驶动作。

3.2 方向盘和后视镜的通用设计

方向盘的通用设计主要体现在与驾驶人员的距离关系和方向盘半径大小上，驾驶员的肘距和抬肘高度、角度约束着方向盘的距离，其距离要适合大部分人的驾驶并尽可能减轻因长期驾驶动作造成的肌肉疲劳和骨骼损伤。处于适当的距离时，肘部保持微微弯曲的状态，同时方向盘轮廓也不会影响驾驶人员的视线，可以清楚看到仪表台上各个指标的情况。当设计方向盘的距离时，最合适的是选取男性和女性人体肘高及臂长50百分位的数据进行计算，极限范围要结合座椅靠背的调节来共同完成，使方向盘的距离适合大多数驾驶者。

后视镜的可调节范围同样要满足不同身形驾驶员正常观察车辆后方情况。是汽车驾驶员判断其他行驶车辆和周围环境状态的重要设备，驾驶员对这些信息的掌握，影响到汽车的安全和经济行驶。后视镜主要考虑的是驾驶人员的坐高与视距、视角之间的联系，所以必须要保证不管是什么身形的驾驶者，都能在良好的视野下观察。由于身材矮小的驾驶者和身材高大的驾驶者视角不同，要保证这两个群体的正常驾驶，就需要通过调节后视镜的角度以及座椅坐高、前后距离，彼此配合实现。

4 结语

在汽车驾驶室这样有限空间的工作环境中，人机工程学是必不可少的，它通过客观、精确和科学地规划驾驶舱空间和设施，更好指导汽车驾驶室的布局优化设计。

通用设计作为以人为重要参考的、人机工程学和工业设计中最重要的设计原则和方法，通过可调性原则对汽车驾驶舱的研究，使得不同体型的驾驶者都能正常行驶，避免不当姿势产生肌肉疲劳并造成损伤，最大限度保证不同操作人员的安全和舒适、稳定。不仅如此，通用设计用它的包容性、自立性、选择性使汽车驾驶室配件量化生产，不必生产大量的繁杂样式和尺寸，减轻了生产压力，避免了资源浪费，提升了汽车生产的经济性。