汽车平台开发的关键人机尺寸分析

姚兰杰

（江苏敏安电动汽车有限公司研究院）

随着整车成本控制压力的不断增加以及产品更新周期的不断缩短，国内车企越来越倾向于汽车平台化开发，而汽车平台开发周期的长短对车型开发至关重要。在汽车平台开发中，需要对市场进行研究和预判，而驾驶员和乘客的操纵及乘坐舒适性也是其中的重要关注对象。文章从工程开发角度，对舒适性进行维度分解，并将整车的300 个以上可量化的关键人机尺寸归类其中。在充分分析这些关键尺寸的内在关联性后，从长度、宽度、高度3 个方向提出了汽车平台开发的11 个关键人机尺寸，并阐述了这些关键尺寸影响的范围。根据实际的项目开发经验，提供了2 种关键尺寸确定方法以作参考。文章对厘清人机基础、聚焦汽车平台关键区域具有一定的指导意义。

1 整车人机舒适性衡量参数[1-2]

作为客户直接感知的一部分，人机舒适性在整车开发中占据着至关重要的地位，而客户的感知主要表现为主观评价。在实际整车开发中，为了使人机舒适性分析更加客观和细化，可以将其分成5 个维度进行衡量。

1）人体坐姿：包括靠背角、脚踝角、臀角、膝盖角、R点高度等；

2）内部空间：包括肩部空间、肘部空间、臀部空间、头部空间、膝部空间、脚部空间、上下车方便性等；

3）视野安全：包括前方上下视野、后方上下视野、侧方上下视野、A 柱障碍角、360°视野、内后视镜视野、外后视镜视野、组合仪表视野、中控屏视野、组合仪表反光炫目、中控屏反光炫目等；

4）储物空间：包括手套箱空间、扶手箱空间、门护板储物空间、行李箱储物空间、座椅储物空间等；

5）操纵舒适性：包括转向盘、换挡、踏板、空调控制旋钮、杯托、门开启拉手、前舱盖开启、后背门开启、组合开关、门上开关组等的操纵舒适性。

在以上的5 个维度中，每个维度均细化为可量化的尺寸或参数来进行衡量，经过大量的对标和主观评价验证，可以一一确定相关的参数。在这些细化的尺寸中，通过对其相互之间关系的分析，可以找到一些基本的框架尺寸，在汽车平台开发阶段确定这些尺寸后，能够简化汽车平台开发的控制要素，同时很好地控制汽车平台上各车型的人机舒适性。

2 汽车平台关键人机尺寸[3]

2.1 长度方向

长度方向的人机尺寸基本决定了整车轴距，通过对这些尺寸的优化，可以开发出同轴距、大空间的效果。图1 示出汽车平台开发中长度方向关键尺寸示意图。

图1 汽车平台长度方向关键尺寸示意图

如图1所示，长度方向的汽车平台人机尺寸主要有5 个。

1）L113 为驾驶员脚踏点与前轮心的X 向距离。对于前驱车型，前轮心基本决定了动力总成的位置，而脚踏点基本决定了三踏板的位置，因此L113 尺寸可以体现前舱的布置情况，A 级车的L113 推荐尺寸不大于480 mm。

2）L6 为驾驶员脚踏点与转向盘中心点的X 向距离。L6 主要影响转向盘的位置、仪表板的边界等。

3）L53 为驾驶员R 点与脚踵点的X 向距离，基本决定了驾驶员的X 向坐姿、座椅的位置及行程、前门洞的开口、B 柱位置。

4）L50 为前后排的R 点距离，决定了第2 排人体的坐姿、膝部空间、第2 排座椅的位置。

5）L115 为第2 排驾驶员与后轮心的X 向距离，影响后排人体的上下车方便性、后门洞的开口、后轮部的空间以及悬架行程。

在上述尺寸中，L6 和L53 决定了驾驶员头部和眼睛的位置，进而影响整车的内部空间和驾驶员视野。L113，L53，L50，L115 4 个尺寸构成了确定整车轴距的尺寸链，通过对这4 个尺寸的调整和优化，在同一轴距条件下，可以对这个汽车平台上的车型进行不同的组合，以满足市场上差异化的需求。

在汽车平台开发过程中，L113 基本不变，L53，L50，L115，L6 会设定一定的带宽以适应汽车平台车型。

2.2 宽度方向

宽度方向人机尺寸是轮距的决定因素之一，同时基本决定了整车内部的横向空间。图2 示出汽车平台开发中宽度方向关键尺寸（W20）示意图。

图2 汽车平台宽度方向关键尺寸示意图

如图2所示，W20 为驾驶员和乘客 R 点的Y 向值，主要影响肩部/肘部/臀部空间、座椅宽度、门洞止口边、轴距、门板厚度及侧向的上下车方便性等。

2.3 高度方向

高度方向的人机尺寸是整车高度的决定性因素，也是决定地板高度、整车通过性以及整车姿态的因素之一。图3 示出汽车平台开发中高度方向关键尺寸示意图。

图3 汽车平台高度方向关键尺寸示意图

如图3所示，相关的关键尺寸主要包含3 类5 个尺寸。

1）H17 为转向盘中心点与驾驶员脚踵点的Z 向距离。H17 与L6 一起决定了转向盘的位置，主要影响点为：a.转向系统的布置位置；b.驾驶员的前方下视野，进而影响组合仪表的位置和高度；c.换挡等操纵机构的位置，由于转向盘为驾驶员使用最频繁的操纵机构，驾驶员的手需要长时间放置在转向盘上，其它操纵机构的位置就需要依据转向盘的位置来确定，以使驾驶员操纵舒适；d.驾驶员的上下车方便性。

2）H30 为驾驶员及乘客的R 点与脚踵点的Z 向距离，H30 为人机最基本尺寸，它决定了驾驶员头部包络、眼椭圆等一系列人机分析基准，也是从人机角度区分车辆类型的依据（A/B 类车型）。

3）H5 为驾驶员及乘客R 点的离地高度，主要影响整车的姿态以及驾驶员和乘客的上下车方便性。

3 关键尺寸的确定方法

3.1 竞品对标

开发的车型最终需要面向市场，对市场上的竞争对手进行详细的了解，因此可以搜集同级别车型参数，并按竞争策略（LACU）进行参数设定。例如L50 决定了后排人体的乘坐空间，可以将同级别车型的L50 进行测量和比较，在轴距相同的情况下，将L50 设置为最优，这样就可以保证后排人体的乘坐空间在竞争车型中处于最优。

3.2 模拟分析

目前各国都有自己的人体数据库，一些人机软件（如RAMSIS）应用得比较广泛，可以根据里面的人体尺寸以及舒适性推荐范围对人体坐姿进行模拟，通过不同方案的对比，达到尺寸的最优。

4 结论

文章通过对整车人机舒适性的分析，将其划分为人体坐姿、内部空间、视野安全、储物空间、操纵舒适性5 个维度进行衡量，并在对这些尺寸相互关系研究的基础上，从长度、宽度、高度3 个方面提出了汽车平台开发的关键人机尺寸。简化汽车平台开发，让开发聚焦在关键区域，同时能够厘清人机基础，找出关键参数，以在具体车型开发中避免走弯路。