汽车驾驶室人机工程学概述

1、汽车驾驶室人机工程学概述随着现代社会的发展，汽车己不再只是一种简单的代步工貝。人们对汽车的性能要求越来越高.其中，舒适杵和安全性更是近年来研究的朿点，而舒适性、安全性都和人体的结构有密切的关系，此外，由于现行的汽车主要是以燃料燃烧来获得动力，消耗了大凰的石油、天宿气零宝贵的不可再生资源，而且燃料的燃烧污染了环境，还大人地影响人类的健康。丙此，国内外都越来越注盧运用人机T程学的强论来逍行汽车设计，芥希望能找到一种真正清洁的绿色能源汽车.本文将闸述人机工程学在气动汽车驾驶室设计中的应用研究.人机工程学是研究“人机环境”系统中人、机、环境三人要素之间的关系.对人的知觉显示、操作控制.人机系统的设计及

2、直布置、作业系统的纽舍等进行有效的研究'甘的在于获得屋高的效率以及作业时能感到安全和舒适，为驛决系统中人的效能、他康问趣提供理论与方法的科学【I）。在人一汽车一环境系统中，人和汽车楚主体。人与汽乍的梢片作用足通过人机界血上的显示装置和控制装置实现的.在进行汽车设计的时候存在人机界血设计的问题，并冃，険看信息技术的迅速发展，间对快速传递和高度复杂的信息.操作者在操榨时必须精度高而且快遠准确。研究人机界面的设计并使集优化匹配将有助于汽车在展虽、造型、外观*功能等方面的改善和提舟。人机工程学起源于欧美，作为一门独立的学科已有60多年历史*在其形成和发展历史中.大致经历了经验人机工程学、科学人

3、机工程学和现代人机工程学三个阶段。20世纪初#类国学者F.W.泰罗在传统管理方法的基础上.肯创了新的管理方法和理论，并期此制定了一薇套以提高工作效率为目的的操作方袪.考虑了人使用的机器、工具*材料及作业环境的标弁化问题.从泰罗的科学许理方法和理论的形底到第一次世界大战之前足经骑人机工稈学的发展阶段.人机工稈学发展的第二阶段是在弟二次世界大战期间.在毗阶段，由于战争的需要，许多国家大力发展新式武器和装备，井且在使用过程中逐步认识到，在人和武器的关系中，主要的限制因索不是武器而是人同时还认识到.要设计好一个高效能的装备，光有工程技术知I识是不够的，还必须有生理学、心理学、人体测量学、生物力学等学科

4、方面的知识*科学人机工程学一“延续到50年代末.这-阶段的发展特点杲重视工业和工程设计中“人的因索”，力求使机器适应于人到了60年代，欧美各国进入大规模的经济发展时期，宙于科学技术的进步，人机工程学获得了更多的发展机会，从60年代至今，是现代人机工程学的发展阶段.现代人机工程学的研究方向是：将人一机一环境系统作为一个统一的整体来研究，以创造最适合于人操作的机械设备和作业环境，使人一机一环境系统相协调，从而获得系统的最高综合效能吧人机工程学在国内起步较晚，但是发展非常迅速。解放前只有少数人从事工程心理学的研究，到了60年代初，也仅在中科院、中国军事科学院等少数单位进行本学科中个别问题的研究，而且

5、研究范围局限于国防和军事领域何。一育到70年代末，我国的人机工稈学才进入较快的发展时期。面临汽车行业发展带来的环境、能源等问題，现行汽车行业应高度龜视绿色人机工程学的发展理念，以提高能源利用率，减少污染物排放虽为目标，朝着高效节能、重量轻、小型化发展叫绿色人机工程学旨在设计阶段就考虑对环境的彫响和预防污染的方法，以环境最优为设计的出发点和最终方向，力争使得产品对环境的影响达到最小。考虑到机的设计要满足人的要求，同时也耍币视环境的维护.以可持续发展为目标，我们可以运用生态哲学的思维，将机的设计渗透到“人机r环境''系统中，这样既能实现社会价值，又可以保护自然环境，实现了人同自然环

6、境的和谐发展少】随着汽车行业的不断发展以及人机工程学研究的不断进步，从第二次世界大战开始，人机工程学在汽车领域的应用得到了广泛的传播，并且逐步成为汽车的主要研究方向。我国对汽车驾驶室人机工程学已经仃了比较深入的研究，并且取得了不错的成果，主要体现在以下方面山期： 2000年，东北大学的张国忠、杨英提出了工程机械宜人性设计和检验的新概念,拓展了研究内容及方法； 2002年，武汉理工大学的杨明忠、刘呑荣等结合车身的CAD设计，研究并提出了反映中国人体尺寸转征的SinoMAN人体建模系统，并且开发出了SinoMAN的脈型系统； 王仲范、郭猗那将人机工程学的理论和方法、新兴的计算机辅助设计技术引入到汽

7、车设计中，实现了完整准确、具有多层次的人机环境评价体系； 钟诗清、宋少云对人的人体尺、人心理和生理特性作了深入的分析，引入了驾驶适宜性的概念.并分析了主被动安全性的问题： 吉林大学的程秀生、葛安林、李俊韬等人国绕汽车驾驶员操作特性对仿貞系统作了研究； 重庆大学的徐宗俊、彭新宇建立了一种合理的微里车设计的人机工程评价模型，即多层次模糊综合评价模型等.综上所述，我国对于汽车驾驶室人机工程学设计的研究（2经比较广泛，对驾驶室内的各个部分都有了较为详细的人机工程学设计及评估方法。国外对丁汽车的驶宅人机工程学的主要研究体现金对乍内计算机辅助驾驶系统、计算机辅助视野系统的研究，冇代表性的研究如下：

8、4;O.MJCarsten和Nilsson对驾驶员辅助系统安全评估进行了研究【巾；2004年，Dr.ShanFu对驾驶员辅助系统的信息管理进行研究，针对其传递给駕驶员的信息量过大所带來的潜在的安全隐患进行了分析并提出了解决方案（2叫此外，为了满足老年人和残狀人等特殊人群驾车的需求，国外的RoyDymott、BrianJanes等人对老年驾驶员的汽车人机工程学虚拟现实评估进行了研究：PaulHerriotts也对老年人的汽车设计需求进行了分析等。目前，设计对于驾驶员惜感的影响在国外也有研究，人机工程学在汽车设计中的应用LL经不仅仅在汽车的实用性能1：.例如，2002年Shiaw-TsyrUang

9、,Sheue-LingHwang对车内导航系统进行了研究，考虑大量的信息对驾驶员的表现、工作谢和主观感受的影响.我国对于这些方面的研究目前还没有，还需耍做大虽的汽乍驾驶室人机丁程学的研究工作。驾驶塔设计启合理与否会直接彩响到操作人员的效率、安全及舒适健康，因此驾驶室设计是汽车设计屮I分重要的部分.计算机技术的发展为驾驶室设计缩短了设计周期，并且设计方法变得用序化；更重要的是，依拯人机工程学理论进行设计，设计结果更加人件化。因此，深入研究人机工程学在气动汽车镯驶室设计中的应用研究.开发出紆适、安全的气动汽车驾驶室，对我国气动汽车的研究发展将有看十分亜要的作用l23'26J.以绿色人机工程

10、学为指导思想，木着可持续发展的宗旨，人们希望找到-种貞正清洁的新能源汽车，因此将目光都聚焦到“绿色汽车”上。R前，世界上各个国家正在研究开发的新能源汽车的类型育很多，但是它们都在不同方面存在着缺点，因此，人们希望能找到-种真止零污染、资源丰富并且安全的新型能源.而压缩空气正好能够满足这种需求。压缩空气动力汽车采用岛压压缩空气作为动力来源，用空气作为介质，汽车运行时将压缩空气的压力能转变成其它形式的机械能|巾。压缩空气动力汽车通常称为气动汽车，在不同种类能量的转变过程当中，没有矿物质燃料的撚烧，排放的尾气是无热辐射、无污染的空气，而且噪声小.是绝对的绿色环保汽车|2M，olj传统汽车相比，气动汽

11、乍的优点在于结构简单、设计及制造容易、造价低、对材料的耍求低、重量小，并I能量疗储方便、传递快捷.动力來源容易、便宜、淸洁行驶过程中需要的电力能量便于訣得,该车生产费用低、方便维护研制和开发周期短，但是，气动汽车木身也存在着不足Z处。因为压缩空气的实际储能密度较低.不能满足长途厅驶的需要.但4城市中心、旅游景点、自然保护区等对污染要求比较髙的场合，因气动汽午零污染，n适合知途行驶.貝作用无可替代凶测气动汽彳的研究对节能和坏保具fj十分重要的意义.并冃能够减轻我们国家在石油能源上的压力.国外对气动汽花的研究上要在法国工程师GuyNep领导的研究小组.GuyNeger受F1方族式赛车发动机设计的口发.在1991年荣获了代动汽车发动机的苦利.并H.在1998年设计出了第台气动汽车的样车，冃耐，他们获得的与气动汽车有关的专利已经有二十藝项.设计出的气动汽车也己经定型并投入了批量生产卩,创。如图I所不是他们设计的压缩空气动力出租车。图1.1法国MDI公制设计的压缩空气动力出刃车此型号气动出租乍用容积为3001.压力为30MPa的压缩气罐可连续行驶200km每小时速度最高可达100km占美国能源部的资助下，华盛顿大学在一九九七年成功研发出了第一台以液氮为动力的原型汽车，以液氮为动力的汽车也皿于