人机工程学在轻型载货汽车内饰造型中的应用

房立勇 尚吉星 张永刚 耿延强 苗振华

（1.上海龙创汽车设计股份有限公司，上海 201615；2.中国重汽集团有限公司汽车研究总院，济南 250100）

主题词：轻型载货汽车操作舒适性人机工程学内饰

1 前言

随着电商行业的快速发展，轻型载货汽车在当今运输业扮演的角色越加重要，企业在驾驶舒适性方面提出了更高的要求。由于乘用车的人机舒适性标准已经趋于成熟，所以乘用车的舒适性较商用车高，从而影响驾驶员的驾驶体验。为了提高轻型载货汽车驾驶员的操作舒适性，分析判断不舒适的原因，将市场反馈信息与竞品车型对比显得尤为重要。目前，对轻型载货汽车的内饰边界设计主要是参考日本五十铃的边界。虽然，该方法应用简单，但实际制造出来的车型存在各种误差，而且中国和日本使用的人体模型状态存在误差，再加上尺寸链尺寸误差的叠加，会导致驾驶员与设计零件位置偏差加大，造成操作舒适性低的现象。

本文就以驾驶员为基准，结合竞品车参数，定义设计目标值，提高驾驶员操作舒适性，进而降低驾驶员使用疲劳，从而改善驾驶环境，为主机厂赢得更高的市场占有率。

2 轻型载货汽车车型特征

2.1 轻型载货汽车车型划分

按照国家推荐标准GB/T 15089—2001中的分类，轻型载货汽车属于N1类载货汽车。然后再参照SAE J1100 NOV2009中的要求，将轻型载货汽车归化为B类车，此类车的特征为座椅高度（H30-1)范围在405～530 mm，方向盘直径（W9）在440～560 mm，驾驶员靠背角在8～18°（表1）。由于这些设计特征较乘用车型有很大区别，所以在规划轻型载货汽车人机舒适性时，要适当借用乘用车成熟的规范，提高轻型载货汽车人机舒适性。

表1 车辆分类

2.2 轻型载货汽车驾驶员坐姿定义

驾驶员人体坐姿，定义时首先要考虑驾驶员的3个人机硬点，即座椅参考点（SGRP）点、踵点（AHP）和方向盘中心点（SWC）。然后确定驾驶员的靠背角，现在市场上商用车主流车型靠背角定义为12°或者15°，如图1某轻型载货汽车人体坐姿示意，这2个参考数值为市场上主流产品对标（Benchmark）的结果，另外也要结合本公司之前产品的人体坐姿状态定义，然后定义本项目开发车型的人体坐姿。

图1 轻型载货汽车驾驶员坐姿

3 仪表板人机工程学设计

3.1 仪表板边界

仪表板设计影响驾驶舱的主要空间，所以对于仪表板向、向的位置规划就很重要，本文就对仪表边界定义有关的人机工程学做以下阐述；向定义主要考虑仪表板边界和驾驶员及乘客的腿部空间，在SAE J 1100 NOV2009中对驾驶员的坐姿和腿部空间测量方法有明确的要求，所以在项目进行过程中要参照SAE J1100 NOV2009标准控制驾驶员的腿部空间数值，如果仪表板向太大，会导致空间太小，给驾驶员造成紧凑感，且在行驶过程中腿受仪表板所挤压，造成腿不能有效的放松，所以在进行腿部空间的规划时，人机工程学需要考虑人体硬点座椅参考点（SGRP）左右127 mm（此测量标准只针对副驾驶员），模拟两腿的中心截面去测量腿部空间，如图2副驾驶员腿部空间测量示意，按照以往人机工程学要求，此处空间需要控制大于或等于100 mm（此处还需注意，副驾驶员侧的两腿处对应的IP要尽量平缓，尽量不要出现大的落差，避免发生碰撞时两腿受的力不一致，导致驾驶员受伤）。

图2 副驾驶员左右腿空间示意

3.2 空调位置定义

对于向定义主要考虑驾驶员的下视野和空调吹风口位置。对于驾驶员下视野，在SAE J941 SEP2002标准里要参照驾驶员的眼椭圆状态，以眼椭圆为基础，在总布置部门前期规划驾驶员人体坐姿时，会一起规划下视野需要达到的角度要求，此要求是满足驾驶员视野安全性的基础，所以在定义仪表的向边界时，需要考虑上边界不能影响驾驶员的下视野（下视野需要满足Y0平面的要求）。对于空调出风口位置，首先要考虑上一代产品中空调出风口的位置，再从销售部门收集的信息中是否含有关于空调的相关反馈，如空调出风口调节角度不能满足驾驶员的需求，这是布置空调出风口的前提条件。然后，再根据总布置部门以往的人机舒适性进行位置调整，在以往项目经验首先总布置部门会给出吹风目标点（眼点、胸点、膝盖点）要求，不同位置的空调吹风角度能满足不同的目标点要求。另外还需要兼顾考虑空调出风口的中心点到座椅参考点（SGRP）的向距离须大于或等于330 mm，此目标也是为了考虑驾驶员舒适性，如图3所示空调出风口与驾驶员的关系示意。此时还需要注意一项情况，假如仪表板中间的空调出风口出风角度要是直接对着驾驶员的手直接吹，会造成舒适性降低，但是这个造型又对仪表台整个造型的协调性有重要影响，所以这时总布置部门就要提前暴露这个问题，并召开相关评审，将此问题做到最优解决。

图3 空调出风口与驾驶员关系

3.3 仪表台上按键旋钮位置定义

对于仪表台上的功能键操作直接就能体现出驾驶员的操作舒适性，所以本文就轻型载货汽车仪表台上的功能键布置的要求进行阐述。首先要考虑驾驶员的伸手操作范围，参照SAE J287 MAR2016标准里驾驶员的单指、三指、全手的操作范围，做好仪表的功能键的位置规划，如单指的操作范围要能操控收音机音量调节键、三指需要能操控空调控制旋钮和灯光控制旋钮、全手需要能操控方向盘；对于功能键的尺寸在人机工程学中也有相关要求，例如对于危险警报开关（三角形危险警报开关）要求开关宽度要大于或等于20 mm，才能满足驾驶员的手指操作空间，提高驾驶员的操作舒适性。对于其它旋钮类的功能键需要考虑手的抓握空间，手指的触摸空间。

3.4 组合仪表人机工程学设计

组合仪表在行驶过程中会持续给驾驶员反馈车辆信息，为驾驶员安全行驶提供着很重要的信息保障。所以在轻型载货汽车设计时就要保证组合仪表的位置，以确保驾驶员在视野内很容易获得仪表显示的信息，本文阐述在轻型载货汽车设计时根据人机工程学布置组合仪表，满足驾驶员视野要求。首先要考虑组合仪表和驾驶员的视距和视角，这关系着驾驶员在驾驶行驶时，驾驶坐姿影响驾驶员观看组合仪表的直观性和舒适性，见图4驾驶员组合仪表视野示意。同时还需要兼顾方向盘的轮毂对组合仪表的视野遮挡。调整组合仪表过程中还需要考虑组合仪表的反光炫目，和夜晚行车在玻璃上成的虚像尽量避开驾驶员经常观察的部位，此观察区域要结合外后视镜需要满足查看相关法规区域的要求（如观察外后视镜的区域），因为如果组合仪表成的虚像和驾驶员观察外后视镜的区域重合太大，会造成驾驶员舒适性降低，所以布置组合仪表时需要考虑这些需求，找出一个最优位置，满足现在造型的设计与乘用车相比较轻型载货汽车通常会配备外后视镜和广角后视镜，且这两个镜子尺寸较乘用车的外后视镜都很大，导致驾驶员观察区域较乘用车也会大很多，导致组合仪表的虚像一定会与观察视镜的区域重合，所以需要对市场上的产品进行比较，找出比竞品状态要好的位置。

图4 组合仪表视野

4 座椅人机工程学设计

4.1 座椅乘坐舒适性

座椅可以直观的反馈驾驶员的乘坐舒适性，所以在对轻型载货汽车内饰设计时要着重考虑座椅的设计，本文就以轻型载货汽车座椅设计时需要考虑的人机工程学要点进行阐述。首先需要考虑坐垫的形态，现在市场上流行的坐垫形态主要有2种形式：一种是只有一种倾斜角度式，这个倾斜角度关系着驾驶员乘坐时对驾驶员腿的支撑性，所以需要对当前市场上的座椅倾斜角度作对标分析，然后定义倾斜角度；另一种是先倾斜再平缓的状态，这需要考虑倾斜状态是否可以防止车在刹车时驾驶员向前滑动，在这一方面也会反馈驾驶员的乘坐舒适性，见图5坐垫状态示意；其次需要考虑座椅对驾驶员的“包覆”性，这时需要考虑座椅的坐垫和靠背的宽度和侧翼高度。不同的主机厂和相关供应商对座椅此处的舒适性要求不同，需要相关人机工程师进行评估。

图5 座椅坐垫状态示意

4.2 座椅调整操作方便性

在车型设计时通常主要使用95%人体模型，但是为了提高驾驶舒适性，还会同时考虑50%和5%的人体模型，所以需要座椅位置前后可调节，满足50%和5%人体使用。那么对于座椅的操作方便性做阐述。第一，需要考虑座椅的调整行程对标市场上相关产品状态基本上可以前调120 mm左右，座椅的调节行程定义要着重考虑不同百分位人体的R点位置进行定义，见图6不同百分位人体相对关系。同时需要在座椅调整过程中与周边间隙（与门护板、副仪表）要大于等于10 mm，这样才能保证座椅调整可行性。第二，需要考虑座椅功能键调整的操作空间，对于这个空间在人机工程学中需要控制的间隙要大于或等于45 mm，需要注意座椅经常被调节的范围都需要满足这个操作空间，避免操作不舒适。经过以上控制要求，就能设计出一款操作方便性好的座椅。

图6 不同百分位人体相对关系

5 门护板人机工学设计

5.1 门护板上功能键位置定义

对门护板上的功能键位置确定要参考驾驶员的操作方便性，且要考虑向的边界如图7所示驾驶员操作方便区域，此区域要结合SAE J287 MAR2016标准里驾驶员手伸范围，和驾驶员手臂的操作范围，然后根据功能定义确定操作空间，如是传统式按键需要保证按键宽度需要大于或等于20 mm，按键中心距周边内饰边界需要大于或等于20 mm（此数值是避免驾驶员手在进行按键操作时会与内饰边界太近造成挤手）。对于拨钮式按键需要考虑此类按键需要三指进行操作，所以对于拨钮的周边间隙较按键式的就大。拨钮式按键周边空间舒适性高的要控制在大于或等于35 mm，如遇到造型与操作空间冲突的就需要对标市场上的产品，对比竞品车状态，直到操作能满足操作舒适性。

图7 驾驶员门护板操作舒适区

5.2 门护板上开关门把手位置确定

在确定门护板把手位置时，首先确定门的开启角度，确定门的一、二级开启角度，这对驾驶室门把手的位置确定提供重要信息支撑。关于轻型载货汽车门护板开关门把手的向位置要考虑的是驾驶员在上车后，门开启角度会随之变小，基本上会在一级开启角度状态，所以对于关门舒适性主要考虑的就是门一级开启角度的位置，这个位置还需要参照对市场上反馈较好的车型，进行人机操作舒适性对标。通过对标现在市场上主流产品的状态，发现驾驶员都是乘坐座椅很小一部分的情况下才能将门关闭，所以根据现在造型形态，尽量控制关门把手的向位置，另外还需要考虑门把手的圆角，避免驾驶员在使用把手时出现咯手的情况，操作舒适性对此处的圆角需要控制在5～15 mm。通过以上控制就能将门护板上的功能键位置进行确定。

6 副仪表人机工程学设计

副仪表上零件布置需要考虑主要有换挡杆、杯托，扶手枕等位置的确定，对于副仪表上的这些功能键，每一个主机厂都有相关的要求，如要放几个水杯，放多大的水杯都有明确的市场信息反馈，所以在进行设计时要着重考虑相关主机厂的要求，然后在造型允许的范围内对操作空间进行限制，这样就能调整出合适的位置；对于扶手枕的位置主要考虑的就是与门护板的扶手高度，这两个扶手的高度差要控制在小于或等于15 mm，这样才能满足驾驶员在使用时的落差感，避免落差太大，驾驶员感觉不舒适。

7 结束语

轻型载货汽车内饰在进行设计时，一定要以人为本，不断提升驾驶员的操作方便性，这样设计出的产品舒适性才高，在市场上的反馈才会好，为产品占据更大市场提供保障。本文以轻型载货汽车内饰设计中需要考虑的人机工程学进行概述，为轻型载货汽车的设计提供参考。