某飞行流量监控席位工作台结构设计*

范中海

(四川九洲电器集团有限责任公司， 四川 绵阳 621000)

某飞行流量监控席位工作台结构设计*

范中海

(四川九洲电器集团有限责任公司， 四川 绵阳 621000)

文中针对空中交通管制领域飞行流量监控系统没有专门的工作台，设计了一种用于飞行流量监控系统的席位工作台，并按照飞行流量监控系统的工作流程及特点，进行了适应性设计。文中介绍了席位工作台的设计思路，详细论述了其设备布局、造型设计、结构设计、色彩设计和装饰设计等，并分析了它的维修性、安全性、热设计和人机工程。该飞行流量监控席位工作台对指导其他飞行流量监控系统席位工作台的设计具有一定的参考价值。

飞行流量监控；席位工作台；结构设计

引 言

工作台又名席位工作台、监控台等，主要用于指挥控制室、公安监控室、道路监控室、工厂监控室等。它是各种设备的放置载体，也是指挥、监控人员长期工作的平台。工作台的设计不仅要有外观、结构、材料、工艺、人机工程等通用性要求，还应有环境适应性要求，既要体现行业的特点，又要使其用起来舒服，看起来美观，且与环境谐调。

飞行流量监控系统是空中交通管制系统的重要组成部分，担负着监视与控制空中飞行流量、保障飞机飞行安全、使流量调度科学合理的重任。飞行流量监控系统属于相对高端行业的监控系统，其行业的专业性较强，对席位工作台的要求也较高。目前飞行流量监控系统还没有专门的席位工作台,在工程实际中要么选用安防监控使用的工作台,要么使用常规空中交通管制席位工作台。飞行流量监控系统管制员在使用这些工作台的过程中发现，其桌面设备布置不科学，操作不方便，外观也不整洁。针对上述现状，本文提出了一种飞行流量监控系统的席位工作台，这种席位工作台能够满足飞行流量监控系统的需要，可提高工作效率和舒适度。

1 工作台设计

飞行流量监控系统席位工作台安装的主要设备有工作站、显示器、语音终端面板、电子钟、电话机、键盘、鼠标、时间统一设备、光纤矩阵、PDU和配线架等。满足设备的安装是最基本的要求，同时应使设备布局科学合理。外观造型要符合时代潮流，具有空中管制特征。结构要坚固、紧凑，颜色的搭配要清新。整体设计要满足管制员的使用要求，且应使工作环境舒适。

1.1设备的布局

设备的布局非常重要，布局的合理性关系到操作的便捷性和使用的舒适性。设备的布局是按照使用习惯、频率、人眼能观察和人手能操作的空间等来确定的，应将经常使用的设备放置在容易看见和易于操作的位置，将不常用的设备放置在距管制员稍远的位置，将不操作的设备放置在工作台内部。根据这一原则，应将用于监视控制的液晶显示器放置在正中，将用于观察空中飞行流量状态的液晶显示器放置在管制员右侧(飞行流量监控系统一般配置2台液晶显示器)，将使用较频繁的语音终端面板、GPS电子钟和夜间阅读灯放置在管制员左面，将电话机、鼠标等放置在管制员右面，将电脑主机、时间统一设备、光纤矩阵、PDU和配线架等设备放置在工作台内部。设备的布局如图1所示。

图1 设备的布局图

1.2造型设计

整体造型设计依据实用、经济、美观的基本原则[1]，以造型形态为中心，综合研究结构、材料、工艺、色彩等因素与造型形态的有机联系，运用美学原理和法则，将造型形式美和构思、表现方法与技能有机结合起来，通过席位工作台的线、形、色、质等造型要素来创造新颖、美观的外观形象，结合其功能特点，与各种造型因素自然结合，合理求得完美统一的外观形象，使现代美得以充分体现[2]。

为突出美观、实用的造型，在设计时采取了许多措施。比如，在骨架立柱外表面设计了台阶式线条；将台面设计为前后台阶错层式；使台面设备安装面按照一定角度倾斜过渡；将左右侧面的支撑架设计为大圆弧的立体式造型等。通过曲线和直线、平面和立体很好的结合，使简洁的造型更趋于现代感，使席位工作台既有层次感又有立体感。

特别之处在于，将镂空雕刻的中国空中管制标识放置在席位工作台的侧面下方，将中国镂空雕刻技术和中国空中管制标识有机结合起来，体现了中国空中管制的特征。席位工作台的外观造型如图2所示。

图2 外观造型设计图

1.3外形尺寸的确定

针对席位工作台的外观造型,对反映造型的尺寸要使用合适的比例。通过分析人机操作、使用过程的动作,舒适性及操作维修等,并综合考虑需安装的设备外形尺寸,进行操作控制和显示位置的结构设计,确定席位工作台各要素的尺寸,实现其使用功能。

根据人机工程的要求,为适应人体特性和人机系统的需要,考虑人两眼综合视野的最佳视区、良好视区和有效视区,并考虑作业区域和操作习惯的适应性,确定工作台台面高度为745 mm，显示器安装位置视距为560 ～750 mm，显示器中心高度为 1 000 ～1 100 mm，工作台台面边缘到前门板的距离为420 mm，台面以下空间高度为650 mm，深度为420 mm。 此空间高于人腿交叉时的膝高,使膝部具有较大的活动空间。

按照设备布局和设备的尺寸，确定席位工作台的外形尺寸为2 200 mm(长)× 1 130 mm(宽)× 745 mm(高)，工作台深度为700 mm，满足长度最深的设备安装、走线和安装架的装配。

1.4结构设计

造型设计实现了席位工作台简洁、新颖、现代的外观造型,而结构设计是要满足坚固、紧凑、耐用的结构要求。席位工作台主要由骨架、台面、支撑架、底座、顶盖、侧门、前后门、安装架、托板、台面设备安装盒等结构件组成。它采用了目前流行的琴柜式结构形式,骨架为铝合金型材拼装组合结构，骨架之间可进行拼接。席位工作台内部按照安装19 inch标准设备空间进行设计，配置了具有滑轨的托板，前后门均可打开，以方便安装与维修。

1.4.1 骨架

骨架采用铝合金型材和专用连接件组合成为一个整体框架，每个骨架即可独立安装又能拼接安装。组合后的骨架具有足够的稳定性和强度，所有设备、底座、顶盖、侧门、前后门、安装架、托板等都固定在骨架上。

改变铝合金型材的长度即可调整骨架的尺寸，可根据安装空间需要，快速修改骨架的外形设计，连接件为通用结构件，通用件简化了席位工作台的设计工作，提高了设计效率。骨架和连接件如图3所示。

图3 骨架和连接件模型图

1.4.2 台面

台面是管制员使用时间最长、接触最多的部件，其材料和造型的选择非常重要。根据多年的使用经验，选用了新型、环保的装饰材料理化板。该材料具有良好的表面耐磨性和耐腐蚀性，还具有耐冲击、防火、防潮、易于清洁等优点。同时面板的颜色也比较多，可根据需要进行选择。

理化板台面还具有较好的强度,台面通过铝合金支架、顶盖与骨架连接,通过相互连接可将多个台面固定在同一平面上。台面的四角和边缘采用圆弧过渡，圆弧处喷涂浅蓝色橡胶漆，既能使手臂操作接触时感到舒适，也能起到美观的作用。

1.4.3 支撑架

两侧的支撑架是支撑和固定席位工作台的部件，兼顾造型与装饰。支撑架为大圆弧、双层台阶、粗细线条相结合的立体式设计(见图4)，圆弧上还设计了6个等比例缩小的圆孔。整个造型刚柔结合，可产生静中有动、刚中有柔的视觉效果。

图4 支撑架外形图

支撑架外形复杂，尺寸又较大，若采用非金属材料则不能满足其强度要求和尺寸精度要求，采用钣金件加工又不能满足外形美观、做工精细等要求，采用整块铝板铣削成本又太高。因此，经综合分析，采用了铝合金砂型铸造毛坯，再进行机械加工的工艺方法。通过这种工艺方法生产的支撑架的强度、精度、美观性、经济性等相对较好。

1.4.4 底座和顶盖

底座和顶盖采用冷轧钢板,具有良好的强度和刚度。底座和顶盖安装在骨架内，并将组成的骨架铝合金型材连接起来，提高了骨架的强度和稳定性。此外它们还分别具有安装支撑角和连接台面的作用。

1.4.5 侧门、前后门的结构

侧门、前后门采用冷轧钢板，通过钣金折弯的方式提高结构强度。前门单边设置了固定插销，为旋转式开门方式；后门下方设置有定位孔，能快速定位，方便安装。每个门都配置了门锁，可根据需要进行闭锁或开启。

1.4.6 安装架、托板的结构

安装架、托板采用冷轧钢板，通过多次折弯工艺来增强结构强度。安装架、托板安装在席位工作台内部，安装架上可安装19 inch标准设备，托板上可安装电脑主机、VGA分配器等非标准设备。

1.4.7 组合安装

骨架之间可通过连接组合在一起，在基本骨架保持不变的情况下，可通过不同的拼接组合并修改台面、设备安装盒等部件结构，形成直线形、L形、圆弧形等多种组合样式。按照直线排列的席位工作台为直线形席位工作台；由2个直线形席位工作台按照L形排列的席位工作台为L形席位工作台；由多个相同席位工作台按照圆弧形排列的席位工作台为圆弧形席位工作台。灵活的组装和搭配，可以适应不同的安装空间。常用的几种组合安装样式如图5所示。

图5 常用组合安装样式图

1.5色彩设计

色彩设计是为席位工作台的功能和造型服务的：用色彩的功能加强使用功能,追求美观、大方,满足审美要求；通过色彩设计将形、色、质的综合美感形式与人、机、环境的本质内容有机地结合起来,从而取得完美的造型效果[2]。

席位工作台的主色调为浅蓝色，台面为灰白色，台面四周圆弧为浅蓝色，台面上设备安装盒也为浅蓝色。整个席位工作台只有2种颜色，既不显单调又不会让人感觉颜色过多，产生视角疲劳。安装大厅和工作机房四周墙壁表面为白色,席位工作台与机房墙壁颜色很协调,构成了一个和谐的整体。

1.6装饰设计

装饰设计是实现席位工作台完美造型的条件之一。在造型和结构设计中,台面四角圆弧过渡，设备安装盒弯折大圆角过渡、曲直匀称丰厚,并设有适当的倾斜角度,以充实席位工作台的外观表现,让美与造型有机结合起来。

席位工作台采用了藏缺露优的装饰技法,两侧的支撑架比侧门突出，在骨架铝型材上设置台阶线条，在后门下方设置鱼鳞片进风口，前后双层台面用支撑柱与顶盖连接，以体现其整体性，使之具有立体感。在多个席位工作台设备安装盒的连接处，通过装饰件隐藏其接缝，从而使整个席位工作台显示面非常整洁。在前门、后门与骨架之间留出较宽的缝隙,形成宽缝隙结构,这种设计属于暗线装饰,通过骨架铝型材上的装饰边将缝隙隐藏起来,从而增加了席位工作台的精密感。

2 维修性

易于维修也是席位工作台的设计要素之一，当设备一旦出现故障，席位工作台要能保障系统设备易拆、易检修、易安装。

席位工作台设置有前后门，前门以插销为中心旋转打开，后门采用快卸式结构。通过定位装置和门锁可快速取下和安装，以方便内部安装架上设备的维修和安装。托板通过金属滑轨将设备滑动到席位工作台外，尽可能地方便设备的安装、检修和维护，如图6所示。

图6 设备维修示意图

3 安全性

席位工作台以金属结构件为主，其安全性要求按照结构安全性和电气安全性进行考虑。席位工作台在结构上使用的各零部件均具有足够的强度和刚度，在正常使用过程中不会出现断裂、变形等危及管制员安全的情况。外露部位的拐角、边缘处均设计成圆弧形，在制造、搬运、安装、使用等过程中不会划伤或割伤人手。

在电气安全性方面，席位工作台内部设有接地汇流条和接地螺柱，机壳地线和信号地线分别经相互绝缘的汇流条与接地螺柱连接。另外还配置了具有防雷、防浪涌功能的电源插座和符合安全规定的三芯电源线。

4 热设计

由于席位工作台内部安装的设备不多，功耗较小，发热量不大，因此在后门上安装2台超静音风机将热量排出，排风量大于设备的发热量即可。

对进风和出风通道进行设计，保证风道通畅，提高排风效率。出风口位置设计在后部，噪音和热量对管制员几乎没有影响，在满足散热要求的同时又体现出宜人性的设计,如图7所示。

图7 席位工作台排风示意图

5 人机工程设计

在人-机系统中,人是核心因素,席位工作台的设计应符合人的生理、心理特点[3]。按照设备的操作频度和人体坐姿及手臂活动的生理规律，将主要设备放置在管制员的眼睛和动作容易接触到的范围内，选择最佳高度、位置关系、观察角度和距离，有助于减轻视觉疲劳，提高操作的可达性，便于操作人员轻松快捷的操作。

工作台面下方的腿部和膝盖空间符合人机工程高度、深度和宽度标准，操作人员可感受到席位工作台活动空间的舒适性。配置可升降和可转动的显示器支臂和座椅，可根据需要进行自主调节，尽可能地提高舒适度。

6 结束语

某飞行流量监控席位工作台的结构设计吸收了先进的设计理念，针对飞行流量监控系统的特点进行了适应性设计，将中国空管的特征融合到了设计中。外形上具有较好的现代艺术造型，整体结构坚固可靠，色彩典雅协调，具有良好的维修性、安全性和人机功效，对指导其他飞行流量监控系统的席位工作台设计具有一定的参考价值。

[1] 邱成悌, 赵惇殳, 蒋全兴. 电子设备结构设计原理[M]. 南京：东南大学出版社, 2001.

[2] 董爱华. 席位工作台的造型与结构设计[J]. 电子机械工程, 2010, 26(3): 21-23.

[3] 童时中. 坐姿控制台尺寸的人机工程设计[J]. 电子机械工程, 1996(5): 11.

范中海(1977-),男,工程师,主要从事电子设备结构设计、车辆改装设计工作。

StructureDesignofaFlightFlowMonitoringSeatTable

FANZhong-hai

(SichuanJiuzhouElectricGroupCo.,Ltd.,Mianyang621000,China)

A seat table for the flight flow monitoring system is designed in this paper for there is no professional seat table for flight flow monitoring system in the air traffic control field. And the adaptability design is carried out according to the work flow and characteristics of the air traffic flow monitoring system. Besides introduction of the design idea, the equipment layout, model design, structure design, color design and decorative design of the seat table are discussed in detail. And the maintainability, safety, thermal design and ergonomics of the seat table are analyzed, too. Design of this seat table can be used as a reference for design of other seat tables for flight flow monitoring system.

flight flow monitoring; seat table; structure design

2015-04-28

V243

：A

：1008-5300(2015)04-0015-05