基于人机工程学的压路机驾驶室设计

唐笑 张召春 杨曼芳 袁方直

摘 要：本文介绍了工程机械驾驶室的设计开发内容，重点说明人机工程学应用于工程车辆的必要性，并以压路机驾驶室为例子，运用RAMSIS分析软件进行人机工程分析，找出可能存在的问题，并给出解决方案。

关键词：压路机驾驶室；人机工程；RAMSIS

中图分类号：U418.326 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2018）20-0117-03

The Design of RoadRoller Cab Based on Ergonomics

TANG Xiao ZHANG Zhaochun YANG Manfang YUAN Fangzhi

（SANY Heavy Industry Co.， Ltd.，Changsha Hunan 410100）

Abstract： This paper introduced the design and development of the cab of construction machinery， emphasizing on the necessity of applying ergonomics to engineering vehicles. Taking the cab of roller as an example， the paper analyzed ergonomics by using RAMSIS analysis software， found out the possible problems and gave the solutions.

Keywords： roller cab；ergonomics；RAMSIS

压路机是一种利用碾轮的碾压作用，使土壤、路基垫层和路面铺砌层压实的工程机械，广泛用于筑路、筑堤和筑坝等工程。压路机属于土方作业机械，一般情况下，作业时间较长，工况较恶劣。因此，需提供舒适性较高的驾驶室。本文以单钢轮压路机为例，介绍工程机械驾驶室的设计流程及设计内容，并运用RAMSIS软件进行可触及性、舒适性和视野等人机工程分析，反馈指导驾驶室的详细设计。

1 人机工程学及其软件介绍

RAMSIS是一种采用数字人体模型进行乘员仿真和车辆内饰人机工程设计的CAD工具[1]，其是一款常用的人机工程学分析软件，该软件提供了一个详细的CAD人体模型，模拟仿真驾驶员的行为，使设计者在产品开发初期就可以进行大量的人机工程分析（空间性、视野、可触及性、舒适度和操纵力等），从而避免以后阶段的修改。引入RAMSIS分析软件对新产品的人机工程进行优化设计，可以减少试验次数，缩短研制周期，降低生产成本。

2 驾驶室设计开发内容

驾驶室设计是依据主机工业造型及总体布置要求进行白车身设计、内外饰设计、电气开发等，并同步进行工艺设计及外协外购件开发，以便于满足样机试制。驾驶室最基本的功能是为驾乘人员提供设备操作及乘坐空间，因此，在满足整机总体布置要求的前提下，还需考虑满足人机舒适性、安全法规、视野法规、淋雨密封性和隔音降噪等要求。工程机械驾驶室设计开发内容如图1所示。

驾驶室人机工程学分析，是在驾驶室总体方案及CAS数据制作时进行方向盘、座椅、扶手箱等布置及视野初步校核，在详细设计时同步开展视野、上下车方便性、空间性、姿态、触及性和舒适性的人机工程学分析[2]。通过校核及分析，找出驾驶室人机工程学的问题，用于指导详细设计改进。驾驶室人机工程学分析内容如图2所示。

3 人机工程学在驾驶室设计中应用

单钢轮压路机产品主要是面对欧美市场，其驾驶室造型配合整机造型及总体布置，外观采用视野性能良好的八面体造型，其结构采用“型材骨架+钣金蒙皮”形式，以满足驾驶室ROPS強度要求[3]及良好视野要求。单钢轮压路机驾驶室设计模型见图3。

在设计驾驶室时，除白车身、内外饰及电气设计外，还需满足车门密封性、地板接口密封性的要求。由于此款压路机需出口至欧美国家，其玻璃、后视镜等外协外购件还需要满足相关ECE认证要求。

压路机及其驾驶室在ProE中完成第一版详细数模后，便以IGES文件导入RAMSIS中进行人机校核，找出改善点以便于指导进一步设计数模。常选取95百分位和5百分位的人体模型进行人机工程校核，以满足90%的操作人员的舒适度要求[4]。本文人体数据库选用美国（NHANES III）人体数据，男性，年份为2018年，年龄范围为18～70岁，进行上车姿态分析、视野分析、可触及性分析、舒适度评价等人机工程校核。

第一，上车姿态分析。主要是找出上车舒适度、楼梯设置合理性、上车扶手合理性等。通过RAMSIS分析出此款压路机上车扶手、踏步等设置合理，但95百分位人员在上第三级踏步时左脚不能舒适伸展（如图4所示），需调整踏板宽度和踏步倾斜角度，以提升人员上车便利性。

第二，视野分析。通过RAMSIS模拟驾驶员在操纵设备时，观看路面、工作装置、仪表台、后视镜等视线范围。本项目分析出95百分位及5百分位人员的驾驶室整体视野良好，仪表台无遮掩，满足视野要求（如图5所示）。

第三，可触及性分析。该分析常结合舒适度判定布置合理性，可找出常用操纵元器件（开关按钮、手柄、收音机、空调面板等）、非常用元器件（衣帽钩、水杯托、安全锤等）是否在可触及区及操作舒适度。舒适度数值范围：0～2.5是理想区间，2.5～5.5是可接受区间，5.5～8.0则是不舒适区间。本文分析出95百分位人员正常操作此压路机，舒适度评分为4分（如图6所示），判定为可接受，座椅及方向盘位置相对合理，但仍要微调相关元件的布置位置，以进一步提升舒适性。

4 结论

驾驶室作为工程机械的一个重要组成部分，其在设计开发过程中除了要满足基本的造型及标准法规要求外，还要进一步对操作者的视野、舒适性、方便性等进行人机工程分析，以便为操作者营造一个安全、舒适、方便的作业环境，从而增强产品的竞争力。应用RAMSIS进行人机工程分析，可以快速找到产品设计的不足之处，对新产品的详细设计具有很强的指导意义。

参考文献：

[1]张德进，姜文东.基于RAMSIS的叉车人机工程学分析与仿真[J].工程机械，2012（3）：28-32.

[2]赵尚义.RAMSIS软件在汽车人机工程设计中的应用[J].装备制造技术，2008（7）：64-66.

[3]国家质量技术监督局.土方机械滚翻保护结构实验室试验和性能要求：GB/T 17922—2014[S].北京：中国标准出版社，2014.

[4]黄英，张以忱.人机工程学在工程机械司机室布置与设计中的应用研究[J].机械设计与制造，2000（6）：88-89.