文/李丽凤 许明春 胡隽隽 姚其海 洪丽(江淮汽车股份集团有限公司技术中心)
在汽车设计过程中,驾驶员的视野校核是一项非常重要的工作,是汽车研发过程中的一个重要环节。汽车的视野性能直接影响到汽车的行驶安全性、乘员的乘坐舒适性及操作方便性,因此,保证汽车驾驶员的视野需求是汽车总布置设计中的重要一环。
目前,国内主流车企采取的驾驶员视野要求主要分为两大类,一类是国家法规标准的要求,如国标《汽车驾驶员前方视野要求及测量方法》(GB11562—2014)对前方视野、A 柱视野的要求,以及国标《机动车辆 间接视野装置 性能和安装要求》(GB15084—2022)对内外后视镜的设计要求等;另一类是各大主机厂现行的非法规项要求,如对侧门玻璃视野、整车视野、组合仪表视野的要求等。本文主要对目前主流的视野设计要求及校核方法进行介绍。
所有的M1 类车,其驾驶员前方180°范围内的直接视野均应满足GB 11562—2014 的要求,标准中对“V 点”“S 区域”“透明区”“风窗玻璃基准点”等术语都有明确的定义,同时规定了相应的技术要求,本文不再赘述。在实际的汽车总布置校核中,会根据如图1所示的法规要求绘制出风窗玻璃基准点,再绘制出如图2 所示的要求区域,如该区域在前挡风玻璃透明区内,即表明驾驶员前方视野满足要求,目前,针对驾驶员前方视野校核,国内主流主机厂均采用此种校核方法。
图2 前方视野校核方式
法规中,对A 柱的定义为位于V 点前68 毫米处横向铅垂平面前方的车顶支撑件和不透明零件,在实际的汽车设计过程中,有些车型的骨架有双立柱结构时,不透明三角窗也会计入A 柱内,如图3 所示。法规的具体要求在国标中均有描述,具体测量方式如图4所示。若汽车的左右A 柱关于汽车的中心面左右对称,则只需要校核驾驶员一侧的A 柱即可,法规GB 11562—2014 中,对于防弹车辆的要求为小于10°,对于普通车辆的要求为小于6°,目前国内主流主机厂均采用此种测量方法,但设计要求会根据具体车型适当加严,A 柱障碍角通常设置在4°~6°。
图3 双A 柱结构
图4 前方视野校核方式
前方视野及A 柱视野均为驾驶员可以直接看到的视野。汽车设计过程中,同样会有间接视野的设计要求,间接视野装置如内外后视镜均需满足GB 15084—2022 的要求。其中,内后视镜(Ⅰ类)的要求为驾驶员应能在水平路面上看到以车辆纵向基准面为中心,宽度至少为20 米并从驾驶员的眼点后60 米处延伸至地平线的区域,如图5 所示;外后视镜(Ⅱ类)的要求为驾驶员应能在水平路面上看到5 米宽,由平行于车辆纵向基准面并且通过驾驶员侧车辆最外侧点的平面所界定,从驾驶员眼点后方30 米处延伸至地平线的区域。同时,驾驶员应能看到从通过驾驶员两眼点的垂面后方4 米的点开始,宽度为1 米,由平行于车辆纵向基准面并通过车辆最外侧点的平面所限定的区域,如图6 所示。
图5 Ⅰ类内后视镜视野
图6 Ⅱ类外后视镜的视野
对于整车的360°视野要求,法规中无强制要求,但各大主机厂会根据实际情况进行相应的校核,常用的方法为从主驾H点沿Z向往上635 毫米得到V点,过V点作XY平面,用该平面切整车的初步造型面(concept a surface,CAS,包括外CAS 面、所有玻璃、柱护板CAS)得到截面,在该截面上,过V点做各立柱的切线,具体如图7 所示。对于整车360°视野的校核,各主机厂的要求不同,通常对A 柱视野夹角的限值要求大于B 柱视野夹角,C 柱视野夹角的限值要求最小。目前,国内主流主机厂的限值要求见表1。
表1 整车360°视野限值要求
图7 整车360°视野校核方式
侧门玻璃视野也是驾驶员视野中的重要组成,是行车过程中观察侧后方来车情况的重要途径,侧门玻璃视野的校核多采用如图8 所示的测量方法,对上下视线与水平面的夹角进行限值要求。目前,各主机厂的设计要求多为上视线与水平线的夹角不小于25°,下视线与水平线的夹角不小于15°。
图8 侧门玻璃视野要求
图9 儿童视野要求
儿童视野校核主要是为了让驾驶员可以及时观察车外儿童的情况,儿童视野的要求是驾驶员在行车过程中可以看到车外儿童的头顶。目前,各主流主机厂在实际的汽车设计过程中,主要采用高度为1 米的圆柱体来模拟儿童的身高。儿童视野校核分为两个方面:直接视野校核和间接视野校核。一般先校核间接视野,若圆柱体可以通过内外后视镜看到,则满足设计要求;如果无法通过间接视野装置看到,则需要校核直接视野,常用校核方法为通过眼点做水平面,观察从眼点到圆柱体顶面的连线是否有遮挡,若视线无遮挡,则满足设计要求。
在汽车行驶过程中,组合仪表实时反映整车重要部件如发动机控制、变速箱、底盘系统的运行状态,驾驶员会通过组合仪表或显示屏上的信息来判断车辆的行驶状态,若组合仪表设计不合理,容易造成驾驶员不能及时了解到整车信息,同时可能容易造成驾驶员疲劳,影响行车安全,组合仪表的视野良好是保证安全驾驶的重要因素之一。
目前,国内主流主机厂对组合仪表的布置位置均有相应要求,其中,最基础的校核项目为眼椭圆中心到组合仪表中心连线与水平线的夹角及长度,即图10中角度A1和长度L1,具体测量方式如图10 所示。
图10 组合仪表位置要求
驾驶员在观看组合仪表时,视线会受到方向盘的遮挡,存在一定的视野盲区,在汽车的设计制造过程中,组合仪表的布置需在5%的女性及95%的男性视野范围内。在实际的汽车设计过程中,组合仪表位置还需考虑方向盘的遮挡,在布置组合仪表时,根据如图11所示方向盘的位置做出方向盘双目遮挡区域,调整组合仪表位置,使主要仪表显示避开双目遮挡区域。
图11 组合仪表位置要求
本文综述了我国现行的汽车驾驶员视野的设计要求和校核方法,包含了现行的法规标准要求和各大主流主机厂常用的校核方式,对后续汽车研发过程中的驾驶员视野设计提供了参考,有利于保证驾驶员在行车过程中接收到正确及时的信息,对保障汽车安全驾驶有着重要意义。