浅谈人机工程学在CRH2型动车组司机室中的应用

张贤凯 张永明

1引言

随着高速列车技术的进步,动车组车载电气设备的自动化、智能化、精密化程度进一步提高,这也使其设备复杂程度骤增。同时为了提高列车速度,列车的头车部分均为尖体流行形,这使高速列车司机室内部的空间变得狭小。司机室是动车组的控制中心,其设备的复杂程度也相应的越来越高,司机在驾驶过程中,不仅要实时注意观察车外的铁轨路况、操纵台上的信息显示屏,还要对操纵台上的司控器等进行操作,司机在长时间的驾驶过程中,精力高度集中,在这狭小的空间内不仅会产生生理上的身体疲劳,还会有心理上精神疲劳。为了能使司机高效、安全、健康和舒适的工作,降低人为误操作率,提高列车运行的可靠性,我们需要将人机工程学原理融入到司机室的设计中,使司机室的设计体现“以人为本”的理念。

2 CRH2型动车组司机室简介

CRH2型动车组司机室是指从气密隔墙至司机室后部通过台隔墙的区域,在每列动车组的两端分别设置一个司机室,两个司机室的结构和功能基本相同。

CRH2型动车组的司机室分为5个区域:设备舱、操纵台、驾驶区、配电区和通过台。司机室内布置了动车组的主要操纵、控制设备,对列车的牵引、制动、空调、车门和广播等系统进行控制,同时可检测列车的运行信息,以保证列车高速、准确、安全运行。

3 人机工程学简介

人机工程学(Man-Machine Engineering)是研究人、机械及其工作环境之间相互作用的学科。主要研究人在某种工作环境中的解剖学、生理学和心理学等方面的各种因素；研究人和机器及环境的相互作用；研究在工作中、家庭生活中和休假时怎样统一考虑工作效率、人的健康、安全和舒适性等问题的学科。

人机工程学将人类的需求和能量置于设计技术体系的核心位置,为产品、系统和环境的设计提供与人类相关的科学数据,实现人类和环境完美的融合,使人机和谐匹配。司机室人机设计的基本原则包括:

(1)使人操作设备方便、舒适、准确。

(2)选用最有利于发挥人的能力和提高人的操作可靠性的人机匹配方式,匹配方式有利于使整个系统能够达到最大的效率,避免对人提出能力所不及的要求。

(3)采用信息流程和信息加工过程自然的、使人容易学习的、差错少的匹配方式。

(4)避免选用在大部分工作时间内操作较少的匹配方式,这种方式使司机工作负荷过低,导致其注意力不集中,一旦突发事件发生,容易造成危险。

(5)不能把人的作用定义为设备的辅助物,应使人感到自己工作很有意义而不是为设备服务的感觉。

4 人机工程学在司机室设计中的应用

应用人机工程学原理使设计的设备和环境系统适合人的生理、心理特点,使操作者高效、安全、健康和舒适的工作,降低人为误操作率,提高系统运行的可靠性。所以,人、机和环境的信息交互方式的研究成果应充分反映到司机室的设计中。基于人机工程学,CRH2型动车组司机室的设计体现了“以人为本”的理念,下面简要介绍CRH2型动车组司机室的人机特点。

4.1 宽广的瞭望视野

CRH2型动车组司机室内部空间及设备布置充分考虑了司机视野、操作空间、舒适度等内容。为了便于司机瞭望,扩大视野,司机室采用高地板结构,以降低铁轨高速闪动对司机视觉打来的疲劳感。

CRH2型动车组司机室的前窗采用了防炫目的透明安全玻璃,并设置遮阳帘,防止刺眼的阳光影响司机的视线。前窗设有刮雨器、玻璃加热器,能够有效的防止前窗结霜、结冰和结雾,保证司机有清晰的视野。

4.2 充足的操作空间

CRH2型动车组司机室安装的设备较多,为了拓展空间,将机罩内部空间设计为设备舱,将不经常操作的设备安装在设备舱内；同时采用非整体配电柜,使柜内安装尽量多的设备,以扩大司机操作空间,减少司机的空间压抑感。

4.3 适合人手结构的手柄设计

操纵手柄包括司机室控制器的牵引手柄、制动控制手柄和换向手柄。手柄形状的设计符合人机工程学原理,使司机操作起来手感舒适、方便。其中,牵引手柄采用细长的滴状形结构,换向手柄采用了方便手掌包容的形状,使用方便、舒适、手感好,制动手柄使用频率较高,采用与手型一致的结构,使司机操作时触觉舒适,减小频繁操作带来的疲劳感。

4.4 防眩光设计

为了防止在显示器画面上形成光线反射,带有显示器的仪表盘面板都具有遮光功能,减小了司机的视觉疲劳。

4.5 合理的操纵台显示屏布置

司机室操纵台上布置着车辆信息显示屏、ATP显示屏、总风缸压力表、网压表等,上述设备中司机观察频率较高的车辆信息显示屏和ATP屏,按照人机设计原则,布置在司机的最佳视野范围内,是司机方便准确的获得信息,最大程度的减少司机的视力疲劳。

5 结语

现有的司机室设计中已经融入可很多的人机因素,减少了司机操作的生理和心理疲劳,但扔有很多地方需要改进,如司机室的噪声对司机的听力、生理、心理、司机通信、司机的工作能力和工作效率有着很大的影响,因此在后续司机室的设计中要充分考虑隔声降噪和振动控制；操纵台上的按钮众多、排列紧密,容易造成司机的误操作,在以后的设计中可以利用按钮的位置、标识、颜色、形状和大小进行区别,使司机容易辨认。总之,司机室的设计应该在满足列车功能的前提下,尽量多的将人机设计融入到其中,体现“以人为本”的理念。

参考文献

[1] 丁玉兰.人机工程学.北京:北京理工大学出版社,2007.