基于人体特征的汽车视觉舒适性评价模型研究

王云川　鞠伟男　刘丽萍

摘 要：在整车研发过程中，往往引入舒适性评价模型，使整车布置更加人性化、舒适化、合理化。本文基于标准要求及日常实验数据积累分析，对汽车视觉舒适性的多维评价指标进行分类归纳，力求建立客观量和乘员舒适度之间的关系，为汽车正向设计提供参考。

关键词：汽车 视野 安全性 舒适性

1 前言

近年来，随着我国汽车市场的快速发展，汽车保有量也在高速增长。而与此同时，我国消费者对于汽车品质的关注度也在逐渐提高。因此，在整车研发过程中，往往引入舒适性评价模型，使整车布置更加人性化、舒适化、合理化。

中汽研软件测评（天津）有限公司的驾乘舒适性评价模型整合了国内外主要评价指标，分为驾乘坐姿舒适性、视觉可视性、操纵舒适性、操纵可达性四大项。汽车视野性能对驾驶安全性及舒适性都有很大影响，是汽车总布置设计的关键环节，本文将主要针对视觉可视性部分进行分析，探讨如何在满足安全法规要求的前提下提高舒适性设计。

2 评价体系设计

汽车舒适性评价包含较多主观概念，缺乏统一的标准。目前对汽车舒适度的评价方法主要分为主观与客观两种方法，其中主观评价要求评价人员拥有一定的评价资质，进行相关的定性评价，不需要特殊的仪器设备来测量。客观评价方法具有可重复性和可量测性，能够通过采集某个指标或者物理量，量化智能车辆的驾乘舒适性。本方案采用将研究采用客观测试的方法建立评价模型。

2.1 实验设备

使用扫描设备采集试验分析所需点云，如图1所示：

采用眼椭圆、95百分位人体2D模板等作为测试工具，对视觉可视性测试项进行测试;如图2所示：

2.2 实验方案

驾驶员视野包括前方视野、A柱双目障碍角、组仪表视野、内后视镜视野、外后视镜视野等，基于主要视野分类，制定视觉可视性评价模型的评价项，具体测试清单如表1：

试验前需对测试车辆进行点云扫描，同时利用眼椭圆工具进行测试分析。

2.2.1 前方视野测试

（1）前置条件：

数模：外表面、内表面、车门、玻璃边界等相关点云文件;

参数：驾驶员R点、踵点、方向盘中心点、加速踏板参考点、靠背角。

（2）测试步骤：

风窗玻璃透明区绘制;

构建风窗玻璃基准点连线面积;

测量车辆A柱双目障碍角;

驾驶员前视野180°范围内障碍物测试。

（3）判定准制：

汽车前方视野必须符合标准GB11562-2014《汽车驾驶员前方视野要求及测量方法》中的规定：

风窗玻璃透明区至少包括风窗玻璃基准点连线所包围的面积;

不得有两根以上A柱且每根A柱双目障碍角不得超过6°;

在驾驶员前视野180°范围内除了A柱、三角窗分隔条、车外无线电天线、后视镜和风窗玻璃刮水器等造成的障碍外，不得有其它障碍。

2.2.2 间接视野测试

（1）前置条件：

装在M1类汽车上的外后视镜为Ⅲ类或Ⅱ类后视镜;

M1类汽车上必须在其左、右两侧各安装一个外后视镜，必须安装一个内后视镜;

数模：外表面、玻璃边界、内后视镜等相关点云文件;

参数：驾驶员R点、踵点、加速踏板参考点、靠背角、空载地面、满载地面。

（2）測试步骤：

a）提取内外后视镜边界;

b）过左右眼点做内外后视镜反射曲线;

c）测量外后视镜高度及延伸量;

d）测量内外后视镜响应距离位置视野宽度区域。

（3）判定准制：

汽车间接视野必须GB 15084-2013《机动车间接视野装置性能及安装要求》：

内后视镜的视野：驾驶员借助内后视镜必须能在水平路面上看见一段宽度至少为20m的视野区域，其中心平面为汽车纵向基准面，并从驾驶员的眼点后60m处延伸至地平线;

外后视镜的视野：驾驶员一侧借助外后视镜必须能在水平路面上看见一段宽度至少为2.5m的视野区域，其右边与汽车纵向基准面平行。且与汽车左边最外侧点相切，并从驾驶员眼点后10m外延伸至地平线。乘客一侧借助外后视镜必须能在水平路面上看见一段宽度至少为4m的视野区域，其左边与汽车纵向基准面平行，且与汽车右边最外侧点相切，并从驾驶员的眼点向后20m延伸至地平线;

外后视镜安装伸出量测试：当车辆满载并且外后视镜的底边离开地面的高度小于2m的情况下，该后视镜伸出车身外部的外伸量不得超出汽车未装后视镜的最大宽度以外250mm。当汽车或汽车列车处于满载状态、外后视镜底边离地高度小于1800mm时，其单侧外伸量不得超过汽车或汽车列车最大宽度处200mm。

2.2.3 组合仪表视野测试

（1）前置条件：

数模：外表面、玻璃边界、仪表、方向盘等相关点云文件;

参数：驾驶员R点、踵点、加速踏板参考点、靠背角、眼椭圆。

（2）测试步骤：

a）方向盘设计位置，盲区测试;

b）前风挡进光组合仪表眩目测试;

c）左前侧风窗进光组合仪表眩目测试;

d）右前侧风窗进光组合仪表眩目测试;

e）夜间组合仪表发光在前风挡反射虚像测试。

（3）判定准制：

检验驾驶员观察组合仪表时，方向盘对驾驶员视线的遮挡，要求驾驶员能观察到组合仪表的指示信号;

阳光透过前风挡玻璃和侧窗玻璃的光线在组合仪表、多功能显示屏面罩上形成的反射光线不会进入眼椭圆。

2.2.4 中控液晶屏测试

（1）前置条件：

数模：外表面、玻璃边界、中控屏等相关点云文件;

参数：驾驶员R点、踵点、加速踏板参考点、靠背角、眼椭圆。

（2）测试步骤：

a）前风挡进光中控液晶屏眩目测试;

b）左前侧风窗进光中控液晶屏眩目测试;

c）右前侧风窗进光中控液晶屏眩目测试;

d）夜间中控液晶屏发光在前风挡反射虚像测试。

（3）判定准制：

前风挡进光中控液晶屏不眩目;

前侧窗进光中控液晶屏眩目面积不超过30%;

夜间中控液晶屏发光在前风挡B区内无反射虚像。

2.2.5 驾驶员上下视角测试

（1）前置条件：

数模：外表面、内表面、玻璃边界、遮阳板等相关点云文件;

参数：驾驶员R点、踵点、加速踏板参考点、靠背角、空载地面。

（2）测试步骤：

a） 车前12m处5m高信号灯绘制;

过眼睛基准点及影响上下视角的边界绘制车辆上下视角;

作下视角与整备地面线交点;

测量上下视角及下视角与地面线交点的车前距离。

（3）判定準制：

保证驾驶员能够看见停车线前12m远、5m高的交通信号灯;

保证驾驶员能够看见停车线前6m远的地面上的一点（用空载测量），且上视角不小于7°，下视角不小于5°。

2.2.6 遮阳板视野测试

（1）前置条件：

数模：外表面、内表面、玻璃边界、遮阳板各位置等相关点云文件;

参数：驾驶员R点、踵点、加速踏板参考点、靠背角、空载地面。

（2）测试步骤：

a）遮阳板整车位置上视角影响测试;

b）遮阳板最下位置V2点5°仰视角范围测试;

c）遮阳板侧翻位置测试角影响测试;

d）遮阳板侧翻位置后视镜视角影响测试。

（3）判定准制：

3 结论

舒适性评价一直是汽车设计的难题，本文基于标准要求及日常实验数据积累分析，对汽车视觉舒适性的多维评价指标进行分类归纳，力求建立客观量和乘员舒适度之间的关系，对汽车正向研发具有一定的参考意义。

参考文献：

[1]GB 11562-2014《汽车驾驶员前方视野要求及测量方法》.全国汽车标准化技术委员会（SAC/TC 114）.

[2]GB 15084-2013《机动车间接视野装置性能及安装要求》.全国汽车标准化技术委员会（SAC/TC 114）.

[3]郭军，许睿.汽车驾驶员视野设计要求及方法.时代汽车，2019，（05）：99-100.

[4]任金东.汽车人机工程学[M].北京：北京大学出版社，2010：141-260.