汽車駕駛室的人機(jī)工程學(xué)分析

(沈陽理工大學(xué)藝術(shù)設(shè)計(jì)學(xué)院，遼寧 沈陽 110159)

1 汽車駕駛室空間與人機(jī)工程

汽車駕駛室作為人自主操作的典型工作空間，在人機(jī)工程學(xué)中一直是重要的研究方向。汽車駕駛室空間狹小，活動(dòng)范圍有限，對(duì)駕駛員來說，長期處于駕駛狀態(tài)，如果人機(jī)關(guān)系不能匹配，就會(huì)造成肌肉疲勞和駕駛風(fēng)險(xiǎn)。良好的人機(jī)關(guān)系是駕駛舒適性、安全性的重要保證。通過人機(jī)工程學(xué)的相關(guān)理論對(duì)駕駛室進(jìn)行適合人體工作的設(shè)計(jì)優(yōu)化后，可以減緩肌肉疲勞，也可以降低駕駛?cè)藛T在長期駕駛過程中造成的駕駛危險(xiǎn)。

對(duì)駕駛室的人機(jī)工程研究，主要是在車輛大構(gòu)架尺寸固定的情況下，以不同身材的人的舒適性為前提，通過人體尺寸、人體生理、心理的特點(diǎn)考量，對(duì)已有駕駛艙設(shè)計(jì)進(jìn)行分析完善，歸納總結(jié)不同功能區(qū)設(shè)計(jì)的最佳尺度，最大限度地創(chuàng)造舒適、健康的工作環(huán)境。對(duì)汽車駕駛室而言，人機(jī)工程學(xué)的重要性可想而知。

2 人機(jī)工程學(xué)通用設(shè)計(jì)應(yīng)用

汽車駕駛室是一個(gè)活動(dòng)范圍很小的工作空間，操作空間有限，導(dǎo)致人的工作姿勢受限。其工作特點(diǎn)是：工作時(shí)間長、以靜態(tài)坐勢和反復(fù)性工作姿勢為主、負(fù)荷小。由于長時(shí)間處于靜態(tài)姿勢和重復(fù)操作姿勢，長期肌肉疲勞會(huì)導(dǎo)致骨骼肌肉方面的疾病。汽車的駕駛艙設(shè)計(jì)就要考慮到駕駛者的身體健康因素，為其創(chuàng)造一個(gè)舒適的駕駛環(huán)境。

從人的角度上看，人機(jī)工程學(xué)可以改善駕駛室的人機(jī)環(huán)境，提高駕駛員的生理、心理舒適度。除此之外，在經(jīng)濟(jì)角度上講，人機(jī)工程學(xué)也為駕駛室設(shè)備的尺寸設(shè)計(jì)、空間布置提供了一個(gè)參數(shù)范圍，可以使駕駛室最大限度地滿足不同身形和性別的駕駛者，降低了經(jīng)濟(jì)成本。

不同駕駛者身材不盡相同，汽車制造商無論基于經(jīng)濟(jì)條件和現(xiàn)實(shí)原因都不可能設(shè)計(jì)專為一個(gè)人駕駛的駕駛艙，這就需要人機(jī)工程學(xué)通過通用設(shè)計(jì)來滿足這一工作空間的設(shè)計(jì)。

在人機(jī)工程學(xué)中，這種基于對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和環(huán)境的考慮，以面向盡可能多的使用者為目標(biāo)的創(chuàng)造性設(shè)計(jì)活動(dòng)，就是通用設(shè)計(jì)。通用設(shè)計(jì)又可以稱為全民設(shè)計(jì)、全方位設(shè)計(jì)或是通用化設(shè)計(jì)，是指不需要替換或特別設(shè)計(jì)就能被所有人使用的產(chǎn)品、環(huán)境及通信。人的能力是有區(qū)別的的，這個(gè)區(qū)別體現(xiàn)在每個(gè)人的力量和身形、狀態(tài)不同，在不同環(huán)境下發(fā)揮出來的能量也不同，通用設(shè)計(jì)最大可能縮小了能力的差距，使每個(gè)人都能正常地操作設(shè)備。

3 駕駛艙設(shè)施通用設(shè)計(jì)方法

汽車駕駛室的通用設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)在座椅系統(tǒng)設(shè)計(jì)和方向盤設(shè)計(jì)等可調(diào)節(jié)性以及彼此之間的配合上。座椅系統(tǒng)及后視鏡是可調(diào)節(jié)尺寸的系統(tǒng)。以座椅為例，通用設(shè)計(jì)應(yīng)用人機(jī)工程學(xué)設(shè)置座椅的極限調(diào)節(jié)尺寸，使得座椅空間可以保證不同身形的駕駛者正常駕駛。而方向盤的通用設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)在方向盤半徑大小以及方向盤與座椅之間的距離是否合適，能不能滿足不同體型駕駛者的空間要求。這些設(shè)備的通用設(shè)計(jì)應(yīng)用的理論與人機(jī)工程學(xué)中人體尺寸的應(yīng)用原則和人體參數(shù)息息相關(guān)。

在汽車駕駛艙的設(shè)計(jì)分析中，用到的人體尺寸數(shù)據(jù)主要是坐姿下的身體尺寸。人體尺寸的應(yīng)用原則是極限設(shè)計(jì)原則、可調(diào)原則、平均尺寸原則。要求在設(shè)計(jì)中尺寸參數(shù)要參照最小功能尺寸和最大功能尺寸，使得人在操作過程中能完全施展完成既定動(dòng)作；同時(shí)設(shè)備要兼容所有體型和能力的操作者，這就要求依照人體尺寸參考進(jìn)行可調(diào)的設(shè)計(jì)。

3.1 座椅的通用設(shè)計(jì)

在汽車駕駛艙內(nèi)，座椅是維持駕駛?cè)藛T駕駛狀態(tài)的設(shè)備，也是支撐駕駛?cè)藛T駕駛姿態(tài)的設(shè)備，它的設(shè)計(jì)要根據(jù)駕駛?cè)藛T的坐姿、活動(dòng)范圍和人體功能尺寸參數(shù)來確定。坐姿作業(yè)對(duì)身體的影響是血液循環(huán)不暢，腰椎壓力較大。座椅設(shè)計(jì)的要點(diǎn)就是要使駕駛者在進(jìn)行準(zhǔn)確的操作過程時(shí)身體是舒適穩(wěn)定的，并且盡量減緩因長期駕駛導(dǎo)致的肌肉疲勞。在進(jìn)行駕駛座椅設(shè)計(jì)時(shí)，要注意讓不同的駕駛者都能準(zhǔn)確舒適地駕駛。于是設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)座椅時(shí)需要參考不同性別各個(gè)身形范圍的人體參數(shù)，使座椅高度、距離和椅背的傾斜角度可調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)范圍接近駕駛?cè)藛T的人體尺寸極限。

需要注意的是座椅椅背的高度、傾斜角度等數(shù)據(jù)除了要考慮身材數(shù)據(jù)之外，還要考慮人體骨骼肌肉的走向和駕駛時(shí)的受力情況，結(jié)合人的H點(diǎn)對(duì)座椅椅背的角度和曲線進(jìn)行設(shè)計(jì)。座椅的前后行程要根據(jù)駕駛?cè)藛T腳踩踏板至最深處時(shí)小腿最省力最舒服的角度來確定，人體尺寸參考是50%的參數(shù)據(jù)數(shù)，同時(shí)前后行程需可適當(dāng)調(diào)節(jié)，可調(diào)節(jié)范圍應(yīng)該滿足矮小身材女性和高大身材男性的駕駛動(dòng)作。

3.2 方向盤和后視鏡的通用設(shè)計(jì)

方向盤的通用設(shè)計(jì)主要體現(xiàn)在與駕駛?cè)藛T的距離關(guān)系和方向盤半徑大小上，駕駛員的肘距和抬肘高度、角度約束著方向盤的距離，其距離要適合大部分人的駕駛并盡可能減輕因長期駕駛動(dòng)作造成的肌肉疲勞和骨骼損傷。處于適當(dāng)?shù)木嚯x時(shí)，肘部保持微微彎曲的狀態(tài)，同時(shí)方向盤輪廓也不會(huì)影響駕駛?cè)藛T的視線，可以清楚看到儀表臺(tái)上各個(gè)指標(biāo)的情況。當(dāng)設(shè)計(jì)方向盤的距離時(shí)，最合適的是選取男性和女性人體肘高及臂長50百分位的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，極限范圍要結(jié)合座椅靠背的調(diào)節(jié)來共同完成，使方向盤的距離適合大多數(shù)駕駛者。

后視鏡的可調(diào)節(jié)范圍同樣要滿足不同身形駕駛員正常觀察車輛后方情況。是汽車駕駛員判斷其他行駛車輛和周圍環(huán)境狀態(tài)的重要設(shè)備，駕駛員對(duì)這些信息的掌握，影響到汽車的安全和經(jīng)濟(jì)行駛。后視鏡主要考慮的是駕駛?cè)藛T的坐高與視距、視角之間的聯(lián)系，所以必須要保證不管是什么身形的駕駛者，都能在良好的視野下觀察。由于身材矮小的駕駛者和身材高大的駕駛者視角不同，要保證這兩個(gè)群體的正常駕駛，就需要通過調(diào)節(jié)后視鏡的角度以及座椅坐高、前后距離，彼此配合實(shí)現(xiàn)。

4 結(jié)語

在汽車駕駛室這樣有限空間的工作環(huán)境中，人機(jī)工程學(xué)是必不可少的，它通過客觀、精確和科學(xué)地規(guī)劃駕駛艙空間和設(shè)施，更好指導(dǎo)汽車駕駛室的布局優(yōu)化設(shè)計(jì)。

通用設(shè)計(jì)作為以人為重要參考的、人機(jī)工程學(xué)和工業(yè)設(shè)計(jì)中最重要的設(shè)計(jì)原則和方法，通過可調(diào)性原則對(duì)汽車駕駛艙的研究，使得不同體型的駕駛者都能正常行駛，避免不當(dāng)姿勢產(chǎn)生肌肉疲勞并造成損傷，最大限度保證不同操作人員的安全和舒適、穩(wěn)定。不僅如此，通用設(shè)計(jì)用它的包容性、自立性、選擇性使汽車駕駛室配件量化生產(chǎn)，不必生產(chǎn)大量的繁雜樣式和尺寸，減輕了生產(chǎn)壓力，避免了資源浪費(fèi)，提升了汽車生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性。