汽车驾驶室作业空间设计的宜人性评价研究

作者：秦立斌 刘维平 王海燕

欢迎访问e展厅 展厅 4 汽车与公路设备展厅 乘用车/客车, 电动/混合动力汽车, 卡车/货车, 专用车, 交通安全设备, ... 一、引言 随着我国加入WTO和经济全球化，我国汽车企业面临着巨大的挑战，其竞争的焦点是怎样充分满足顾客的需要。而调查表明，随着我国经济的发展和人民生活水平的不断提高，人们对汽车的性能（诸如：动力性、经济性、舒适性以及安全性等）要求越来越高。其中，舒适性和安全性更是近年来的热点，而这两项性能与驾驶室设计的宜人性有很大的关系。驾驶室设计的宜人性不仅关系到驾驶员舒适、安全和身心健康，而且进一步影响到整车性能和市场竞争力。因此，开展汽车驾驶室设计的宜人性评价研究，确定宜人性的评价指标，建立规范化的分析与评估方法，为车辆驾驶室宜人性设计提供依据，具有十分重要的意义。 二、驾驶室作业空间设计宜人性的含义 汽车驾驶室的宜人性，即“机宜人”，指的是驾驶室的设计要充分考虑驾驶员的体质、生理、心理、智力、审美以及社会价值观念等素质条件的要求，包括：信息显示既便于接受又易于做出判断；操纵元件的尺寸、力度、位置、结构、形式均适合操作者的需要；座椅的设计应保证驾驶员的乘坐舒适性；工具、用品、器具的使用得心应手，能充分发挥使用效率；驾驶员所处的作业环境舒适安全，有利于身心健康，能充分发挥人的功能等。 三、宜人性指标体系的形成 在进行评价之前，必须建立评价的指标体系，这样才能使得评价过程有的放矢。评价指标对评价结果有重要影响。如果指标体系确定不当，甚至可得出与实际不符的结论。为了防止这种情况的发生，本文采用改进的特尔菲咨询法确定评价的指标体系。首先拟定评价指标表，而后挑选20名到50名专家，为其提供背景资料和数据，对评价指标提出修改，经过多轮咨询后确定具体的指标包括以下几个方面： （一）显示装置设计的宜人性指标 汽车驾驶室的显示装置包括各种转速表、（水温、油压等）检测仪表、指示灯等，其设计的宜人性是指其设计和布置应符合人的视觉特性，使信息显示既便于接受又易于做出判断。在评价显示装置时，主要的评价指标为视距、视角、显示装置的形状、排列、显示对象的大小、颜色匹配、照明效果。 （二）操纵装置设计的宜人性指标 驾驶室内的操纵装置包括手操纵装置[转向盘、变速杆、手制动、旋（按）钮、开关等]和脚操纵装置（制动踏板、离合踏板、油门踏板），参照GB/T 14475—1993《操纵器一般人类工效学要求》，其宜人性设计的评价指标为：操纵装置的形状、大小、安装位置、操纵力、操纵位移、运动方向、显示操纵比及操纵装置编码。 （三）座椅设计的宜人性指标 座椅设计的宜人性评价指标选择主要考虑：座椅的尺寸是否适合人体的测量值；是否能保证人体具有良好的作业姿势；座面是否舒适。依据GB/T 14774—1993《工作座椅一般人类工效学要求》，评价指标为座椅结构参数（包括座高、座宽、座深、座面倾角、腰靠长、腰靠宽、腰靠厚、腰靠高、腰靠圆弧半径、倾覆半径、腰靠倾角）和座面舒适性。 （四）驾驶室内部空间设计的宜人性指标 进行汽车内部空间设计时，在人和车有可能发生干涉的地方都应该合理设计，确保乘坐舒适性和撞车安全性。为此，要求：驾驶室顶棚的高度应保证驾驶员坐在座椅上时头部与顶棚间有一定间隙；后风窗与驾驶员头部间留有活动空间；驾驶员的膝部空间直接影响到操作方便性和撞车时驾驶员身体的运动轨迹及伤害程度，膝部空间主要指仪表板下方与膝部之间的空间，其设计应以膝部包络线为依据。因而所选的指标为：顶棚高度、膝部空间高度、宽度。 （五）驾驶室内部作业环境设计的宜人性 作业环境宜人性的评价指标为振动、噪声、湿热条件、照明与色彩。 将以上诸因素组合，构成了完整的汽车驾驶室宜人性评价的指标体系。见图1。 四、建立宜人性评价的数学模型 分析汽车驾驶室宜人性评价指标体系可以看出，汽车驾驶室宜人性评价是多指标多层次的评价问题。有些评价指标可以用定量的方式度量，而有些指标只能够作出定性的判断，并且部分评价指标存在模糊性。传统的客观评价方法虽简单，评定等级少，拉不开档次，既费时又繁琐；且由于评价指标太多，各评价指标的权重不好分配，又不易突出主要指标的影响，缺少准确性。而AHP层次分析法对具有定性与定量因素的复杂系统是一种非常有效的权重确定方法，多因素模糊综合评价法是一种定性与定量相结合的评价方法，它克服了加权平均法、总分法、单指标模糊综合评价的缺陷，是解决这种多因素、多层次、带有模糊性评价问题的较好方法。因此，本文将综合运用多层次分析法（AHP）和模糊综合评判法来建立驾驶室作业空间设计宜人性的评价模型。其主要步骤如下： （一）建立评价语集E E=（e1，e2， e3，…，em）=（优，良，中，…） （1） 它表示对宜人性评价方案的等级分类集合。 （二）建立评价指标集B B=（b1，b2，b3，…，bn）=（显示装置，操纵装置，座椅，…） （2） 它表示对宜人性评价方案的各种指标的集合。 （三）建立综合评价权重集 W=（w1，w2，w3，w4，…wn）（3） 其中。它反映各个评价指标重要程度的量化系数。 研究中，权重的确定采用的是层次分析法（AHP），采用表1 中1～9 标度法来比较指标之间的重要性建立判断矩阵， 通过求解判断矩阵来求得指标权重。 （四）建立单指标模糊评判 单独从一个指标出发进行评判，以确定评判对象对评语集元素的隶属度，便称为单指标模糊评判。 设评判对象按指标集中第i个指标bi进行评判，对评语集中的第j个元素ej的隶属度为rij，取各单指标评判集的隶属度为行组成矩阵： （五）模糊综合评判 单指标综合评判仅反映了一个指标对评判对象的影响，这显然是不全面的。我们的目的是要综合考虑所有指标的影响，得出科学的评判结果，这便是模糊综合评判。从单指标评判矩阵R可以看出R的第i行反映了第i个指标影响评判对象取各个评语集元素的程度；R的第j列则反映了所有指标影响评判对象取第j个评语集元素的程度。那么，将单指标评判矩阵R中各项作用以相应的权数wi， （i=1，2，…，m）并用各列元素之和 来反映所有指标的综合影响。即 V称为模糊综合评判集，其中，υj为向量V的第j个分量，也即宜人性模糊综合评价中各个指标对第j个评语的隶属度。 五、评价实例 以某型轿车驾驶室设计为例，整个评价构成如下： （e1，e2，e3，e4，e5）=（优，良，一般，差，极差） （b1，b2，b3，b4，b5）=（显示装置，操纵装置，座椅，操作空间，作业环境） W=（w1，w2，w3，w4，w5）=（0.21 0.30 0.20 0.12 0.17） B=W·R=（0.151 0.2275 0.313 0.1915 0.117）定性分析， max（0.151 0.2275 0.313 0.1915 0.117）=0.313 隶属度0.313 对应的评判级为一般，该型汽车驾驶室宜人性设计评判定为一般。而市场调查表明，该车尽管价格不高，但在市场上的销售并不好，主要原因是因顾客对改型车驾驶室的设计不满意。 上述驾驶室宜人性评价是一个简单评价实例。为得出符合实际的评价，在实际操作中对各评价指标的下属指标先行进行评价，同时给出权重。如驾驶室内作业环境设计的具体评价因素是振动、噪声、湿热条件、照明、色彩。专家在评价环境设计时，应对座舱中的振动、噪声、湿热条件、照明、色彩分别评价，同时考虑权重。给出驾驶室内环境设计的宜人性评价后，再向上一级评价进行综合。评价总是从最低一层的评价开始逐级向上进行，在评价过程中，要对各指标的下层指标先进行评价，同时给出权重，然后再向上一级评价进行综合。 六、结束语 本文对驾驶室作业空间设计宜人性的评价研究，是为汽车的研究和设计提供一种思路，就是要以人为本、充分考虑人的需求的设计思想。汽车生产企业只有重视运用人机工程学原理对驾驶室进行宜人性设计，才能增强产品的竞争力，企业才能更好地生存与发展。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (4/21/2008)