通勤动车组项目司机台的设计和分析

吕 晶，覃国良

(南车株洲电力机车有限公司技术中心，湖南株洲412001)

1 概述

通勤动车组项目司机台的设计基于用户对司机台的要求及相关的国际标准展开，并且根据车体头型及结构的变化加以细化和完善，司机台上的主要设备集中在司机正前方。

2 结构设计

通勤动车组项目司机台的结构特点主要是台面板为双层机构，前部仪表安装结构与中心底座采用整体成型，整体座落于台面板骨架上。上部台面板为整体结构，采用螺钉连接在台面板下部左、中、右柜骨架上，而司机控制器和备用制动器直接从上而下安装在台面板上，方便各设备的拆装，保证台面板夹层内线缆的铺设和检查检修。

在设计过程中，整个司机台的设备按照功能进行布置，将功能类似的部件布置在同一区域，以方便操作。司机在运行期间需要操纵的设备高度集成在以司机为中心的舒适操纵范围内。既能保证司机有舒适的工作环境，又能清楚地瞭望信号和观察仪表，并且能方便操作，不致使司机操作时感到疲劳。司机台的结构及设备布置情况如图1 所示。

图1 司机台结构和设备布置图

3 司机座椅位置设计

司机座椅的位置直接影响到司机的便利性和舒适性，座椅的布置必须遵循人机工程学的要求。座椅的位置要考虑座椅垂直方向位置和座椅纵方向位置。

3.1 座椅垂直方向位置

为了使座椅满足司机身高和操作舒适性，通常选用垂向高度可调节的座椅，因此，需要确定座椅安装座的尺寸。(图2)

图2 座椅高度示意图

图中:a—司机操纵台搁脚板高度;b—司机台安装座高度;C—司机座椅安装座高度;g—司机小腿加足高(坐姿尺寸);H—座椅座垫(参考点SRP)高度。

故:Hmax-Hmin=gmax-gmin

Hmax-Hmin即为司机座椅上下调节最小高度差。因此，司机座椅选型应符合座椅座垫最低高度不大于Hmin，座椅调节最小高度差不小于(Hmax-Hmin)mm。

通过查阅UIC 651 标准可知:gmax=505 mm，gmin=425 mm。算出Hmax-Hmin=80 mm，即司机座椅上下调节最小高度差为80 mm。根据人体尺寸分析并简单计算，最后选定的座椅参数见表1。

表1 座椅的基本参数

该项目选用的司机座椅垂直高度调节量为80 mm，满足要求。

同时为了安装方便，司机台采用卡式螺母，固定在安装座上，安装座焊接在车体上。考虑司机台安装座的高度，可以确定司机座椅安装座的高度:司机台安装座高度b =33 mm，司机台搁脚板高度为 a = 90 mm，司机座椅的最小高度为 H =503 mm，通过公式(1)计算可以确定司机座椅安装座的高度为:

C=g+a+b-H=420 +90 +33 -503 =40 mm

计算得出司机座椅安装座高度C =40 mm，即可确定司机座椅垂直方向位置。

3.2 座椅纵向位置

在司机座椅垂向位置确定后，司机座椅纵向位置越靠前，司机视角越大。因此，司机座椅的纵向安装位置直接影响到司机室视野。通常是先根据司机室大小、后端墙位置和后部电器柜大小，在确保座椅后部所需最小空间的情况下，初步确定司机座椅在纵向的安装位置，然后根据UIC 651 中司机座椅与司机台间距要求及人体工程学舒适度计算。

图3 司机座椅位置图

结合选定的座椅和司机台布局进行座椅纵向位置设计。如图3 所示，座椅的布置以SRP 点到司机台边缘距离不小于350 mm 进行设计，考虑到人体体型的因素和司机台台面骨架结构的因素，取470 mm。此时座椅SRP 点距离司机台脚踏边缘距离为430 mm，座椅中心线距后端墙距离为1 606 mm。此外，该项目所选用的座椅可以进行高度调节、前后调节、左右旋转调节、体重调节、靠背角度调节，大大增加了座椅的活动范围，提高了驾驶人员的舒适性。

4 人机工程学分析

司机操纵台的人机工程学分析主要是指轨道信号的可见性分析和司机对操纵台上设备的操作舒适性分析。

4.1 视野分析

前窗玻璃大小的计算是司机室视野分析最重要的一个环节。根据司机坐姿操纵最低高度、司机座椅纵向安装位置及地面信号位置，可以计算出低信号可见时的俯视角。同样，根据司机站立操纵最高高度、司机座椅纵向安装位置和地面上方信号位置，可以计算出信号可见时的仰视角。根据司机坐姿(或站立)操纵、司机座椅安装位置及地面信号位置，可以计算出信号可见时两侧视角［2］。通过上述视角，再根据司机室头罩模型，运用几何计算方法，可以算出符合司机视野要求的前窗玻璃大小并确定其具体位置，如图4。

从图4 中可以看出，当站立操作满足高信号纵向可见时，坐姿操作必定满足要求;当坐姿操作满足低信号纵向可见时，站立操作必定满足要求。所以对纵向视野分析，只需考虑司机高人站立操作的情况和司机矮人坐姿操作的情况。根据司机头罩模型，通过几何计算可知，前窗玻璃下边界距离轨道平面最大距离为2 214 mm，前窗玻璃上边界距离轨道平面最小距离为3 058 mm，此区域为视野要求的最小区域，通过此视野区域的要求可以确定前窗大小和形状。

图4 信号可见性分析

4.2 设备操作舒适性分析

司机台作为驾驶人员的工作台面，司机长期在司机台处对列车进行操控，操作舒适度是影响司机操作的重要因素［3］。在UIC 651 标准中对列车司机最适宜的手可接近的半径图标进行了规定，通勤动车组项目司机台的设备操作舒适性是根据这一参图标准进行设计的，如图5。

图5 手最适宜接近半径图

5 结语

通勤动车组项目司机操纵台结构、司机座椅位置、人机工程学都是按照UIC 651 进行设计分析，整体性能好，安全和舒适性高。该设计理念和设计方法可为其他动车组司机台的设计提供参考。

［1］饶国华.深圳地铁一号线续建工程车辆司机室视野分析［J］.电力机车与城轨车辆，2010，33(3)31 －33.

［2］陈立胜，严允，李晓春.O＇ZBEKISTON 型机车司机操纵台设计［J］. 电力机车与城轨车辆，2006，29(2)16 －20.