某机场救援消防车驾驶室的车身总布置设计*

冯 策

(陕西重型汽车有限公司，陕西 西安 710200)

0 引 言

航空器救援消防车(Aircraft Rescue Fire Fighting Vehicle，简称ARFF)是机场消防救援的核心装备，将其统称为机场救援消防车，机场救援消防车属于消防车中的高端产品，底盘大多采用独立悬架的全轮驱动重型越野汽车底盘，具有快速机动、综合越野、全景视野等显著优势，因此机场救援消防车成为机场消防资源投送与快速消防救援的核心产品。特别是随着机场的不断扩大与增加、航空器种类与数量的不断增加，机场救援消防车已成为机场消防装备体系的主力装备。相对欧美国家，当前我国机场救援消防车技术发展滞后，国内机场的机场救援消防车以美国Oshkosh公司的Striker系列产品和奥地利Rosenbauer公司的Panther系列产品为主。因此，国产机场救援消防车在国内机场消防车市场有重要的市场前景，加速我国的机场救援消防车研究与开发，对提升国产机场消防车救援能力有重要的意义。

机场救援消防车驾驶室的特点是驾驶室宽敞明亮，具有全景前视野、驾乘空间大、易读式背光仪表等显著特点。对标国外机场救援消防车驾驶室，设计开发了一款全景前视野机场救援消防车驾驶室，主要对驾驶室的总布置进行介绍，涉及驾驶室座椅的布置、前视野的设计、后视野的设计、仪表板空间设计、雨刮的布置、上车踏步的布置等内容，最后介绍了驾驶室总布置，绘制了车身总布置图并进行了驾驶室初步造型设计。

1 总体布置

机场救援消防车属于B类车范畴，驾驶室匹配8×8机场救援消防车底盘，属于N3类车。主要根据整车技术参数，同时对标国外机场救援消防车，确定了整车指标：发动机后置，驾驶室为两开门、不可翻转，驾驶室可乘坐5人，驾驶员偏中置，驾驶员和副驾驶员(消防车设备操作员)均乘坐空气悬浮式座椅，其余三名乘员座椅为消防车空呼气座椅。驾驶室布置除霜系统和空调系统，驾驶室具有良好的防潮湿、防霉菌、防腐、保温、耐热等性能。

1.1 座椅布置

驾驶室的车身总布置以人机工程为基础，根据驾驶室的造型需要进行布置。本车人机工程主要参数为驾驶员R点距离地板450 mm，距离汽车中心线110 mm，距离前桥中心线830 mm，转向盘距离汽车中心线110 mm。如图1所示，驾驶室座椅布置采用2+1+2形式，驾驶员偏中置，驾驶员右侧布置换挡机构，换挡系统可与上装操纵系统集成一体，副驾驶员操作上装操纵机构。驾驶员和副驾驶员均乘坐空气悬浮式座椅，其余三名乘员座椅为消防车空呼气座椅。驾驶员与后排乘员座椅距离为830 mm>650 mm，除驾驶员座椅外其它乘员座椅上平面距脚放置板的高度为505 mm>500 mm，满足文献[1]中5.5.2条的要求[1]。

图1 座椅布置

1.2 前视野设计与校核

驾驶员前视野包括垂直视野、水平视野和前风窗刮水器刮扫区域。

1.2.1 垂直视野校核

消防车驾驶员大多为身材高大的男性，因此人机工程参数选择文献[2]规定的第95百分位成年男性人体模型进行校核，根据人机布置建立眼椭圆模型，通过眼椭圆模型进行相关设计指标校核[2]。本车偏中舵驾驶室风窗玻璃系统根据第95百分位人体模型进行设计，根据文献[3]标准规定，驾驶员上视野约束条件为驾驶员能看到位于汽车前方12 m处、高5 m的红绿灯，此时眼椭圆上切线仰角11°20′；下视野约束条件驾驶员能看清车前视野盲区不大于8 m的要求进行设计，此时眼椭圆下切线俯视角13°41′，见图2。设计驾驶员眼椭圆透过玻璃透明区上视野仰角14°36′>11°20′，下视野俯视角17°6′>13°41′，故本车驾驶员垂直视野满足文献[3]标准规定[3]，如图3。

图2 前方垂直视野要求

图3 设计前方垂直视野

1.2.2 双目障碍角校核

根据文献[3]标准对驾驶员和副驾驶员侧的A柱双目障碍角进行绘制，如图4所示。故本车的A柱双目障碍角为1°59′，满足文献[3]标准规定每根A柱双目障碍角不得大于6°的要求。

图4 A柱双目障碍角

1.2.3 雨刮设计与校核

根据风窗玻璃及前围结构布置雨刮臂，依据文献[4]标准中第4章有关规定绘制风窗玻璃A、B区，通过雨刮臂的运动范围绘制实际刮刷区域[4]。根据文献[5]标准对前风窗玻璃刮水器的刮刷面积进行校核分析，刮水器刮过A、B区域的刮刷率均为100%，满足刮刷面积覆盖A区域的98%，B区域的80%的要求，校核分析结果见图5所示[5]。校核完成后进行雨刮电机、雨刮连杆等部件的布置，最终完成雨刮系统的布置。

图5 雨刮器布置及刮刷面积校核

1.3 后视野校核

左、右两侧后视镜分别布置于驾驶室前部左、右A柱上，通过安装支架与驾驶室本体连接。驾驶员通过左右两侧的三角形玻璃透明区观察后视镜，观察方便，视线无任何遮挡。图6为主外视镜视野校核，满足文献[6]标准规定的视野范围[6]。驾驶室左侧广角外视镜视野较右侧大，只需校核右侧广角外视镜视野，图7为右侧广角外视镜视野校核范围，满足文献[6]标准的规定。

图6 主外视镜视野校核

图7 广角外视镜视野校核

1.4 仪表板布置

驾驶室配备环绕型仪表板，全金属结构，仪表板下边缘的视线与水平视线的夹角为37°，板面上边缘的视线处于水平视线以下，与水平视线夹角为22°，仪表板与地面的夹角为60°，满足车辆人机工程学。驾驶员右侧为中控台，换挡杆布置于中控台左侧，中控台右侧可布置上装消防装备操纵系统，便于副驾驶员操作，如图8所示。

图8 仪表板空间位置

1.5 上车踏板布置

驾驶室的上、下车踏板间距均小于270 mm，上下车踏板长度大于200 mm，深度大于100 mm，踏板安装有防滑板。踏板与地面最近一级的离地距离为485 mm，满足不大于500 mm的要求，符合文献[1]标准中5.5.4章节的要求，如图9所示。 一级上车踏步为摆动式结构，二级上车踏步为固定式结构，同时保险杠与上车踏板根据造型与功能同步设计，保证整车接近角为30°。

图9 上车踏板布置

2 车身总布置图及造型设计

车身总布置是车身设计的重要环节，车身总布置过程中人机工程学、车辆美学、现代制造技术等技术都得到了应用，车身总布置对提高乘员安全性、操作舒适性具有重要的意义。车身总布置是整车开发过程的关键环节，将直接影响车辆的使用性能。

车身总布置是在满足整车布置和造型要求的前提下进行的布置过程，布置过程需要整车、电器等部分设计人员协同合作。消防车驾驶室车身总布置完成了车身关键参数的确定，并根据结果绘制车身总布置图，车身总布置图上要体现车身布置的主要外形和关键参数信息[7]，并随着设计过程的进行不断进行丰富完善。机场救援消防车驾驶室总布置图如图10～12所示。

图10 车身总布置图(侧视图) 图11 车身总布置图(前视图)

图12车身总布置图(俯视图) 图13 驾驶室造型(轴侧图)

汽车造型设计是汽车设计过程中的重要环节，汽车造型设计是指汽车总布置和车身总布置基本确定之后进一步使汽车获得具体形状和艺术面貌的过程[8]。基于上述机场消防车驾驶室的车身总布置结果，进行初步的车身造型设计，如图13所示。驾驶室前风窗、车门和顶部前侧均设置有大面积玻璃，视野开阔，为乘员提供了全方位视野，可满足机场消防车的视野需求。

3 结 语

通过对某机场救援消防车驾驶室进行总布置的过程表明，该驾驶室的座椅的布置、前视野设计、雨刮布置、后视野设计、仪表板布置、上车踏板布置等内容均满足相关标准要求。车身总布置完成后，将车身总布置结果汇总到车身总布置图上，并依此进行驾驶室具体造型与结构设计。基于车身总布置设计方法设计出来的汽车造型，为能够满足相应的人机工程要求和法规要求提供了保证。