某车型驾驶员的视野校核分析＊

王小龙，孙付春，毛鑫

（1.成都大学机械工程学院，四川 成都 610106；2.四川野马汽车股份有限公司，四川 成都 610100）

前言

车辆具备良好的视野是安全行车的根本保障，后视镜要取得国家强制性产品认证，其视野必须满足中国法规要求[1]。在新车型开发设计过程中，三维数字模型的开发和并行工程技术的应用，大幅缩短了车辆开发周期，利用三维软件对后视镜开展视野校核，为后视镜结构设计、美术造型设计、空气动力学设计提供法规符合性模型，按新车型开发节点完成后视镜三维模型固化，向零部件供应商提供稳定的三维模型，避免模型因法规不符造成的开模、试制生产线、工装夹具和原材料等的浪费[2]。

基于眼椭圆质心坐标及理论，应用 CATIA软件人机模块、尺寸测量模块，根据驾驶员视野、后视镜的性能国家标准和欧洲经济委员会ECE R46法规，对后视镜视野开展了法规符合性校核分析，确保了新车型的如期投产。

1 眼椭圆质心坐标及理论

眼椭圆人机工程参数如图1所示。轴的角度，眼椭圆与汽车的平面视图（Z平面）和后视图（X平面）对齐一致[3]。在侧视图（Y平面）中它前面斜向下，侧视角为12度。眼椭圆影响因素，侧视轴角，质心位置如图1所示，眼椭圆质心坐标公式为：

式中：L1是 PRP的X坐标，L6是方向盘中心到PRP的水平距离，H30是SgRP到AHP的垂直距离，t是传动类型（1有离合踏板，0没有离合踏板），W20是SgRP的Y坐标，H8是AHP的Z坐标。在垂直方向上可调的座椅，H30取可调整数列的中间值。

图1 眼椭圆人机工程参数

利用CATIA软件中的测距模块，对三维数字模型开展人机参数测量，得到以下数据，L1 PRP横坐标：1513.3；L6 PRP和方向盘中心X距：457.7；H30：335；W20：-348；H8 AHP的Z坐标：138，下倾角β：12°。将上述参数带入质心坐标公式（1），得到眼椭圆质心坐标为：Xc=2387.0，Ycl=-380.5，Ycy=-315.5，Zc=1111，β=12°。

人体头包轮廓尺寸如表1所示：

表1 人体头包轮廓尺寸

头包质心坐标计算公式为：

利用CATIA三维设计软件中的工程测距模块，对车型三维数字模型开展人机工程参数测量，得到以下数据。L1 PRP横坐标：1513.3；L6 PRP和方向盘中心X距：457.7；H30：335；W20：-348；H8 AHP 的 Z 坐标：138，Xh：90.6；Zh：52.6。带入公式（2）得到驾驶员头包质心坐标（2477.6，-348，1163.6）。

可移动座椅（驾驶员）下倾角 β=12°实际在数模上计算的头包质心应向内偏11.5后作为最终质心，与计算的质心进行定位；

带入 L31 横坐标：3254；δ弧度：0.208915908；Xh：85.4；W20：-364；H70的 Z坐标：515；Zh：42；A40：30。得到固定座椅（乘客）头包质心坐标（3472.136，364.000，1183.084）。

G值的计算公式为：

带入A40靠背角：25；W9：375；A18方向盘倾角：30.7；L11方向盘中心到踵点的水平距离：332；H17方向盘中心到踵点的垂直距离：715.5；A42臀角：97.3；L53：771。计算得到 G值为-0.02187，HR值为 788.16513，HR-L53为17.16513。最终得到的人机硬点数据如表2所示：

表2 人机硬点数据

2 驾驶员前方视野校核

2.1 A柱双目障碍角校核

按照GB11562-2014汽车驾驶员前方视野要求，在CATIA人机工程模块分别完成 S1截面、S2截面的绘制[4]，如图 2所示。

图2 A柱双目障碍角

从图2可以看出，在CAS基础上考虑玻璃黑边，B50S车的左侧 A柱双目障碍角为4.6°，右侧 A柱双目障碍角为1.3°，满足每根A柱双目障碍角不得超过6°、无两根以上A柱的法规要求。

2.2 驾驶员前方视野校核

在驾驶员前视野180°范围内，在通过V1的水平面下方和通过V2的三个平面上方的范围内，除了A柱、三角窗分隔条、车外无线电天线、后视镜和风窗玻璃刮水器外，无其它视野障碍，满足法规要求[5]。

图3 驾驶员前方最大上、下视野

从图 3可以看出，过 V1点的最大上视野为 12.7°，过V2点的最大下视野为6.9°，前视野优于标杆车视野，标杆车V1点上视野为12.7°，V2点下视野为5.9°。

3 后视镜校核

依据后视镜三维数模、后视镜在前风挡的装配位置、H点以及眼点坐标和地面线等已知参数，完成可视区绘制，包括镜面圆心点、入射光线、镜面法线、反射光线、反射光线与地面的交点、在地面上绘制法规要求的区域。

3.1 内后视镜校核

在测定上述后视野时，允许头枕、遮阳板、后风窗刮水器和加热元件等部件遮挡部分视野，但遮挡部分的总和应占所规定视野的15%以下。遮挡程度是在头枕降至最低位置，遮阳板在收回位置时测定。

图4 内后视镜视野（俯视图）

驾驶员借助内后视镜必须能在水平路面上看见一段宽度至少为20m的视野区域，其中心平面为汽车纵向基准面，并从驾驶员的眼点后60m处延伸至地平线。从图4、图5可以看出，内后视镜视野既满足 GB15084-2006机动车辆后视镜的性能和安装要求和欧洲经济委员会ECE R46法规要求。

图5 内后视镜视野（眼点后60m处后视图）

3.2 外后视镜校核

在测定后视野时，车身结构和门把手、示廓灯、转向指示灯、后保险杠两端和后视镜反射面清洗装置等部件所遮挡部分的总和占所规定视野的10%以下。利用CATIA软件中的人机工程模块、尺寸测量模块完成视野分析校核，如图6～9所示。

图6 外后视镜视野（侧视图）

图7 外后视镜视野（眼点后4m开外前视图）

图8 外后视镜视野（眼点后10m开外前视图）

图9 外后视镜视野（眼点后20m开外前视图）

外后视镜视野直接影响驾驶员盲区范围，关系行车安全，参考 GB15084-2006机动车辆后视镜的性能和安装要求和欧洲经济委员会ECE R46法规，对外后视镜视野关键指标进行法规符合性分析[6]，如表3所示：

表3 外后视镜视野关键参数分析表

水平路面上所见视野区域宽度大于4米，眼点后4米的视野宽度大于1米。驾驶员眼点后10米处的视野宽度大于2.5米。眼点后20米处的视野宽度大于4米。外后视镜视野既满足国标的要求，也满足ECE R46的要求，且不存在视野障碍。

4 结论

基于眼椭圆质心坐标及理论，利用CATIA人机模块、尺寸测量模块，对后视镜三维模型进行了人机硬点、H点等关键参数测绘。经校核，整车后视镜视野各项指标满足 GB 15084-2006、ECE R46中相关法规要求。