大型工程车辆驾驶室的视觉设计研究

陈青阳 吴志军

摘 要：为了使驾驶员在操纵大型工程车时能更有效、安全、舒适的完成作业，通过对大型工程车驾驶室内的驾驶员视野、仪表板、驾驶室内的色彩这三个方面的视觉进行分析与研究，提出了大型工程车驾驶员前方视野、侧方视野及舒适视野的设计原则，仪表板分区及区分的方法，仪表板与驾驶员视野的设计关系，以及色彩在大型工程车驾驶室内的运用方法。

关键词：大型工程车辆驾驶室；视觉设计；视野；仪表板

0 引言

随着社会经济水平的不断发展，视觉设计被越来越多的运用到各个领域中，它的目的不仅仅是美化产品，更是设计师通过组织视觉元素来传达关键问题的核心信息。随着工程车的使用性能与设备交互性的不断提高，驾驶室的视觉信息流量也随之大大增加，从而对于工程车的安全运行和视觉设计提出了更高的要求。工程车驾驶室不仅要能满足操作人员的作业要求，还能满足操作人员在作业过程中对安全、方便、舒适的需求。如何围绕驾驶员本身的认知、学习和行动特性进行驾驶室内的视觉设计，丰富工程车驾驶室内视觉设计的理论，是广大工业设计人员急需解决的问题。然而驾驶室的视觉设计需要考虑到的视觉内容主要包括：驾驶员的视野范围、仪表板、色彩在驾驶室内视觉空间中的运用等。

1 工程车辆驾驶室的视野设计

视野，物理意义指人眼固定地注视某一点或某一片区域时 (或通过辅助设备) 所能看见的空间范围。在工程车辆驾驶室的视知觉中，视野主要涉及两个方面。第一，驾驶员通过前方挡风玻璃、侧向玻璃、后视镜等来观察车外的情况。第二，驾驶员通过驾驶室内部的仪表板来观察工程车运行的状态。

(1)驾驶员的前方视野。驾驶员前方视野即从前挡风玻璃和后视镜观察到的范围。因此，前挡风玻璃的大小、雨刮器作业时产生的面积的大小、柱的宽度、后视镜的视角、后窗玻璃的大小等就成了影响工程车前方视野的主要因素。在操纵工作时，要求在前挡风玻璃的垂直方向的视野有最大的仰视角和俯视角。仰视角为前挡风玻璃的上边缘与眼椭圆水平视角的夹角，俯视角则是前挡风玻璃的下边缘与眼椭圆水平视角的夹角。想要较好的观察到前方的视野，还得通过驾驶员转动头部来达到。此外遮阳板的设计，也是需要进行同样的校核。这样的设计与校核是为了使驾驶员在驾驶室内拥有一个舒适的视野环境，以降低驾驶员的疲劳程度及最大可能的保证操纵时的安全性。

(2)驾驶员的侧方视野。驾驶员的侧方视野主要是指驾驶员通过自身侧边车窗玻璃与副驾驶的侧边的车窗玻璃的下沿水平切线位置观察到的车外环境。然而大型工程车的侧方视野则大多只能有效的观察到驾驶员所在一侧的视野，而另一侧的视野则会出现许多的盲区，需要借用后视镜来辅助观察。因此，驾驶员一侧的玻璃的垂直长度需要尽可能与驾驶员操作方向盘时的手臂相平行或在更下方至腰的位置，这样驾驶员能更有效的观察到玻璃外的环境。而另一侧的后视镜则需要做到普通车辆的两倍或以上的大小，让驾驶员一侧的观察范围能更广阔。

(3)驾驶员的视野盲区。盲区是视野相对立的一个概念。所谓的视野障碍就是阻碍驾驶员视野的所有物件，然而盲区指的是因视野的阻碍而阻挡了驾驶员的视线从而导致到的看不见的区域。依照分类，盲区分为单眼盲区以及双眼盲区。进一步定义单眼盲区为通过左眼或右眼观察物体时，障碍物遮挡住单个眼睛视线，造成无法看到的区域。双眼盲区定义为由障碍物造成的双眼都无法看到的区域。［1］另外，盲区也有差别之分，可分为直接盲区和间接盲区。直接盲区指的是视线被物体直接遮挡住的情况，比如：通过方向盘观察仪表盘时所形成的盲区；间接盲区指的是观察视线通过间接视野时被遮挡的情况，比如：通过后视镜观察时立柱所形成的盲区。在对工程车进行盲区校核的过程中，一般以左右眼所能看到的最大视野范围的总和为依据，因此，只要驾驶员用一只眼睛所能看到的区域范围，就不能称之为盲区。盲区校核之于驾驶室内部布置设计有着至关重要的影响。

(4)驾驶员的舒适视野范围。驾驶员舒适视野是指，驾驶员在正常环境条件及舒适的姿势下，他们的眼睛和头部都在正常的活动范围内时，能最直观或借助辅助设备间接看到的视野范围。驾驶员视野分为两种：直接视野以及间接视野。进一步定义直接视野指的是，不使用后视镜这些辅助设备，此时能直接观察到的视野范围；而间接视野指的是，使用后视镜这些辅助设备，此时可以看到的视野范围。［2］根据人机交互工程学的规定，［3］人的眼球转动、头部转动以及头部和眼睛同时转动各种状态下在垂直和水平面内的最佳视野和最大视野。当驾驶员头部不动，只用眼睛转动的情况下，在水平方向的视区中，10°以内的范围为最佳视野，是驾驶员能最清晰的辨别物体的区域；30°以内的范围为良好视野，需要驾驶员集中注意力才能正确辨别的；120°以内为最大视野，处于120°边缘的物体，则需要驾驶员高度集中注意力才能识别。在垂直方向的视区中，视觉水平线以下的10°范围以内为最佳视野；视觉水平线向上10°到向下30°之间的范围内为良好视野；视觉水平线向上60°到向下70°之间的范围内为最大视野。

2 仪表板的视觉设计

工程车中的操作信息显示和按钮一般都集中在仪表板的部位，因此，仪表板是驾驶员与工程车辆之间信息交换的关键纽带。驾驶室中仪表板的视觉设计是否优质，决定了驾驶员是否能有效、方便、准确地认读各个仪表中的参数，减少在操作中的失误及错误，也直接影响到驾驶员的工作效率及心理疲劳指数。所以在工程车的设计中，仪表板的视觉设计也应当被赋予更多的重视。视野观察性能好、功能在视觉上的醒目程度、整体布局上的主次关系等这些都是仪表板布局设计的原则。然而在现阶段的工程车仪表板的设计中仍然存在着种种的不足。例如：仪表中的操作按钮布局存在不规律性，导致功能混乱；驾驶员对仪表观察的视野角度小，导致驾驶员无法正确判断；仪表板中的布置缺乏对方向盘位置所产生的盲区进行的考虑，导致人机之间视觉信息的传递产生障碍。

(1)仪表板的分区及区分方法。在仪表板的布局设计中，应采用视觉分区的方法来布置驾驶室内的仪表板和区分功能。从形态上来说，可以用方形或圆形进行功能区域上的区别划分，方形可以用于大功能的区别，圆形则可用于每个小功能的区分。从色彩上来说，可以通过红黄绿三色交通指示灯的颜色来进行使用上的提醒示意，如：绿色表示一切正常，驾驶员可安心操作工程车作业；红色表示临界点提醒或危险警告，如发动机过热、油箱无油及操作失灵等一系列工程车作业时即将导致危险情况产生时所需要提醒驾驶员的事宜；黄色则表示一个过度中和的颜色。从材质上来说，速度表、油表、里程表等这需要驾驶员时刻观察的，可用玻璃等可视性好的材质来装饰；然而一些旋钮式的操作部件则可采用磨砂等不易打滑的材质，保证驾驶员在操作时不必发生不必要的失误。

(2)仪表板与驾驶员视野。仪表板的中心应该是驾驶员在头部不在转动的状态下，眼睛自然转动就能最容易观察到仪表的位置。资料表明，［4］前方最佳的下视野角为30°左右，所以仪表板中心和眼球中心线的连线与水平面的夹角取值范围应在 30°内。然而由于方向盘位置对驾驶员观察仪表板时在视野上产生的遮挡形成盲区的影响情况下，则需要综合考虑到视野及仪表板上的盲区。因此，在实际设计仪表板视觉界面的操作中，可以把仪表板的视觉中心位于方向盘中心偏上的位置，再来考虑视野角是否在30°左右。