客车驾驶室布置人机工程优化

金立生，史冬冬，吕欢欢，王亚丽，茹晓辉

（1.吉林大学交通学院汽车运用工程系，吉林 长春130025；2.郑州日产汽车有限公司，河南 郑州451450)

目前，客车是人们出行和旅游最广泛选用的交通工具，在交通运输中占据着非常重要的地位。客车驾驶员工作环境差、劳动强度高，驾驶室舒适程度对驾驶员精神心理状态和身体健康有至关重要的影响。设计不合理的客车驾驶室，容易导致驾驶员精神紧张、产生疲劳、操作失误率高等问题，进而导致交通事故率增加。根据林芬等人对长途汽车驾驶员健康状况的调查显示，长期从事汽车驾驶的驾驶员，患职业病的概率也会增加[1]。因此，提高客车驾驶区舒适性，能够有效改善驾驶员工作条件，减少交通事故，进一步提升客车产品的市场竞争力。本文应用人机工程学理论和方法，以RAMSIS软件为工具，对国内某款客车驾驶室布置进行了人机工程校核与优化设计。

1 RAMSIS软件的特点

RAMSIS是进行驾驶室人机工程设计的一个非常有效率的CAD工具。基于大量的试验数据，创建了不同类型的人体模型。在软件中，人体模型位置的调整是自动完成的，用户只需要输入完成某一动作的约束关系即可[2]。

2 创建客车驾驶员人体模型

在RAMSIS软件的BodyBuilder模块中，用户可以根据自己的需要，创建有针对性的人体模型群体[3]。

针对国内某款长途客车的目标客户群，随机选取200名客车驾驶员，按RAMSIS软件定义的方法，测量各项人体尺寸。根据公式（1）统计得出第5百分位、第50百分位、第95百分位人体数据。

式中，

Pi表示某项人体测量数据第i百分位尺寸；

K为转换系数，第5、50、95百分位的转换系数K分别为2.576、0、1.645；计算第1~50百分位数时取“-”，计算第50~99百分位数时取“+”[4]。

图1是根据统计结果在RAMSIS软件中创建三种百分位人体模型。

图1 三种百分位人体模型

3 客车驾驶室的人机工程优化

3.1 RAMSIS人体模型的H点

传统H点是指人体模型样板中人体躯干与大腿的连接点，即胯点，对于三维人体模型，H点是指胯关节连线的中心。

在RAMSIS软件中，人体模型的H点并不是胯关节的中心点，而是距离胯关节中心点有一段偏移量。这段偏移量代表了座椅SgRP点到人体胯关节中心点的距离变化，其与性别、人体数据库以及座椅类型有关。如图2所示。

图2 RAMSIS人体模型H点位置

3.2 舒适性分析

将简化处理后的客车模型导入RAMSIS软件，并调出预先建立好的人体模型。通过加入约束关系使人体模型坐在司机椅上，模拟驾驶员进行驾驶操作，如图3所示。

图3 驾驶坐姿

针对人体模型的姿态，RAMSIS软件可以从不同方面进行舒适性评价，包括载荷压力、不舒适度和脊柱疲劳等方面。文章主要就左右腿、左右臂、背部、肩部、颈部、臀部等部位进行分析。结果的设定分数值和条形框两种形式，数值小于2.5时是非常理想的状态，位于2.5～5.5之间是可以接受并且可以改进的，高于5.5则是不舒适甚至对人体有害的[5]。

表1是优化前后坐姿舒适性评价结果，从表中数据可以看出，原车驾驶室中，驾驶员颈部、肩部、手臂等部位不舒适感觉值较高，舒适性较差。重新进行驾驶室布置后，身体各部位的不舒适感觉值均在比较理想的数值范围内，总体舒适性有了很大地提升和改善。

表1 坐姿舒适性

3.3 视野性分析

车辆视野性能与汽车行驶安全性密切相关，良好的汽车视野设计能显著提高交通安全性，避免事故的发生[6]。GB 11562—1994和GB 15084—1994中对车辆前方视野范围及测量方法、后方视野范围以及测量方法等都有着详细的规定。

应用RAMSIS软件可以就汽车前方视野、仪表台视野、内外后视镜视野、雨刷刮扫视野、第一立柱盲区等视野性进行分析与校核。

图4为应用RAMSIS软件校核优化车型的右外后视镜视野，通过观察虚拟后视镜镜中的景象，结合后视镜的视野包络面可以看出，后视镜的视野能够满足国标的要求。

图4 右外后视镜视野

3.4 空间性校核

应用RAMSIS软件可以进行驾驶室空间性校核。在图5中显示的是在进行制动操作时，驾驶员腿部与转向管柱的位置关系。很明显，该转向管柱壳体过于庞大，直接导致驾驶员腿部空间不足，驾驶员在进行制动操作时小腿会与壳体相碰，严重影响驾驶员的舒适性与行车安全性。

图5 制动时腿部空间

由于人机工程学在国内大多数客车行业尚未形成完整体系，因此设计人员在进行设计时有时考虑不周全，出现人机搭配不合理的问题。

4 结束语

目前，国内人机工程学研究主要集中在轿车和小型车方面，针对大中型客车的研究相对比较少。而客车驾驶员工作环境差，劳动强度高，极其容易产生驾驶疲劳。因此，研究客车设计中的人机工程学特性，提升驾驶室舒适性，具有非常重要的现实意义。

RAMSIS系统是功能较全面的人机工程软件，操作简单方便，可以针对目标客户群创建相应的人体模型，进行驾驶室布置的校核与设计。利用RAMSIS软件进行客车人机工程学设计研究，必定能有力地促进我国客车行业的发展。

[1]林 芬，邱坚卫，温 虹.长途汽车驾驶员健康状况的调查[J].职业与健康，2010，26（12）：1341-1342.

[2]杜子学.汽车人机工程学[M].北京：机械工业出版社，2011.

[3]谭瑛鹏，陈昌明.RAMSIS人体数据库建立方法[J].汽车工程师，2010（8）：27-29.

[4]周一鸣，毛恩荣.车辆人机工程学[M].北京：北京理工大学出版社，1999.

[5]朱炜昱，陈昌明，沈 浩.RAMSIS在汽车人机工程学中的应用[J].中国科技信息，2007(8)：59-60.

[6]卢 奇，苏楚奇，周 权，等.基于RAMSIS的轿跑车视野分析[J].汽车科技，2011（4）：28-32.