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驾驶室人机工程设计当中若干问题的探讨

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  【摘要】本文基于当前国内轨道交通驾驶室人机工程设计当中的若干问题进行了探讨,分别从以下几个方面着手讨论:驾驶室环境设计、驾驶室座椅与操纵台设计、驾驶室作业空间设计;
中国论文网 http://www.egsf.org/9/view-6851712.htm
  以期利用人机工程学原理有效改善当前国内轨道交通驾驶室设计当中的不足,为我国轨道交通驾驶员提供一个健康、安全、舒适的作业环境,在最大程度上降低由于驾驶室设计原因引起的人为误操作率。
  【关键词】驾驶室;人机工程设计;舒适度
  我国驾驶室人机工程方面的研究刚刚起步,有许多不完善的地方。随着现代科技的快速发展,列车在控制技术上得到了较大的进步,列车驾驶室中涉及到的电子设备、操纵装置以及显示装置组件增多。对于逐步自动化控制的列车来说,驾驶室当中人机信息交流急剧增多。这在很大程度上给驾驶室的整体设计带来一定的困难。驾驶室人机工程的设计需要考虑到为驾驶员创建一个舒适、健康的作业环境,而且要保证驾驶室符合驾驶员的生理特性,在最大程度上保证驾驶员在长时间的作业状态下保证列车的安全运行。
  本文基于当前国内轨道交通驾驶室人机工程设计当中的若干问题进行了探讨,以期利用人机工程学原理有效改善当前国内轨道交通驾驶室设计当中的不足,为我国轨道交通驾驶员提供一个健康、安全、舒适的作业环境,在最大程度上降低由于驾驶室设计原因引起的人为误操作率。
  一、驾驶室环境设计
  驾驶室内的环境主要是指驾驶室内客观的理化条件和结构空间。驾驶室中的理化条件如果达到良好,不仅可以使驾驶员精神饱满、心境愉悦,而且可以减轻驾驶员的作业疲劳,提高操作的可靠度。
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  光环境主要从以下两个方面对轨道交通工具的运营产生影响:影响列车的运营安全、影响驾驶员的视觉健康。
  驾驶室照明环境的设计至少应考虑以下三方面的要求:照度标准、光线质量、避免眩光。
  适当提高照度,不仅可以减少人的视觉疲劳,而且可以提高人的工作效率。
  对轨道交通工具驾驶室的光环境进行设计时,对于自然光环境的控制主要采用在驾驶室玻璃窗上安装遮阳帘的形式,对于人工光环境的设计,要确保所使用的灯具的照度满足要求,要求在额定电源电压下工作时,灯具发光表面基准轴 1300mm 处的照度应为 120lx。采用冷白色及中性色的光源,显色指数大于等于 80,操纵台面显色最小照度应大于 60lx,照度均匀度最小值应大于等于 0.7,而作业面的临近周围的照度均匀度不应小于 0.5,通道和其他非作业区域的一般照明的照度值不宜低于操纵台平均照度值的 1/3,在地板面上应始终保证有 301x。此外,在光环境设计时要避免直接眩光以及间接眩光。当总照明电路断开后,为了方便驾驶员可以无任何困难的观察、走动,驾驶室内仍需要保持一定的光线亮度?;剐枳⒁獾氖?,仪表等照明光线不应刺眼,对驾驶员视觉造成不良影响。
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  噪声是一般是由大量的不同频率和强度的音调所组成。鉴于驾驶员工作及环境的特点,主要从控制噪声源与控制噪声的传播两方面入手,进行设计控制??刂圃肷捶矫?,轨道交通工具驾驶室的噪声环境在设计时应该分清其噪声源,针对不同的噪声产生原因采取不同的方法,进行相应的控制。
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  在对轨道交通工具驾驶室的振动环境进行设计时,可以采取一些措施来消除或者减小振动,从而阻止振动的传播,将振动对人的不良影响和损害降至最小。
  二、驾驶室座椅与操纵台设计
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  对于轨道交通工具驾驶员来说,一个正确的作业姿势能够有效降低人体的疲劳感,不仅对驾驶员的身体健康有利,而且能够在很大程度上提高驾驶员的工作质量。当前,我国轨道交通工具驾驶员主要采用坐姿进行驾驶作业。
  在驾驶室的座椅设计上应当保证其适合驾驶员的生理结构特性。以座椅尺寸的设计来说,欧洲人的体型较大,座椅尺寸应该大一些,而亚洲人的体型相比之下显得小些,在座椅尺寸的设计上应当小些。与此同时,座椅尺寸是否合适严重影响了驾驶员的坐姿舒适性、以及能否保证驾驶员保持正确的坐姿。鉴于舒适性和视觉性的双重要求,座面一般上倾 0。-5。,靠背向后倾斜 5~15°。座垫应该前高后低,有一定的倾斜度,即座垫相对于水平面的夹角,一般取 0°至 5°??勘掣叨鹊纳杓?,进行设计时选择 50 百分位的中国成年男女“坐高”进行设计,同时要考虑功能修正量,另要考虑到枕骨的位置。总而言之,在驾驶室座椅的设计上应当讲座椅尺寸满足我国驾驶员人体尺寸放在第一位,其次再考虑座椅的材质、以及美观。
  在驾驶室座椅的设计当中,应当足以预留一定的额外空间。之所以这样说是因为驾驶员在作业当中通?;岢な奔浔3忠桓鲎耸圃谧紊弦欢欢?,往往会给驾驶员带来身体上的疲劳感,留出一定的空间可以让驾驶员对座椅进行一定的调动,获得肌肉上的放松,减少身体疲劳感。
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  驾驶室操纵台由操纵装置与显示装置共同组成。在人机系统当中,信息显示装置具有重要的作用,通过该装置,机器以视觉、触觉以及听觉等形式向人相关信息。在对驾驶室操纵台的设计当中应当考虑到驾驶员的视野问题。
  除了在操纵台显示装置视野上的问题,操纵台上的操纵装置的设计也应当尽可能符合驾驶员的人体结构特点。对于驾驶员来说,其作业期间大部分时间都是在操纵台上进行的,若操纵台的设计在尺寸与形状上不合理,很容易造成驾驶员生理疲劳以及颈、肌肉、背、肩、腰和腕关节的疼痛。相关研究表明,当操作台高度为720~750mm时最适合我国驾驶员生理特点。此外,设置一定的操纵台台面倾斜度有利于驾驶员更好的作业,台面与水平之间的倾角在5°-18°之间为宜。
  三、驾驶室作业空间设计
  驾驶室的作业空间是驾驶员操纵机器时所需的活动空间以及机器、被加工对象等所占有的空间总和。驾驶室作业空间设计应当以“以人为中心”思想进行的设计。轨道交通工具驾驶室的作业空间设计应当以其中设备、设施的合理匹配作为最首要的设计依据。在驾驶员处于舒适、正确的驾驶姿势时,驾驶室内的空间设计要达到以下标准:驾驶室内的空间尺寸设计要协调,达到对空间的最有效利用、操纵台容膝空间设计合理。驾驶室的高度至少应为2000mm,前窗玻璃到驾驶座椅身后最近的物体之间在驾驶室纵向上的最小距离为1500mm。同时,为了更好地对人体进行支撑以及使坐姿舒适,轨道交通驾驶室的脚踏板要设计有15°~25°的倾角。
  参考文献:
  [1]毛恩荣,张红,宋正河.车辆人机工程学[M].北京:北京理工大学出版社,2007.
  [2]阮宝湘,等.工业设计人机工程[M].北京:机械工业出版社,2010.
  [3]马江彬.人机工程学及其应用[M].北京:机械工业出版社,2001.
  [4]张峻霞,王新亭.人机工程学与设计应用[M].北京:国防工业出版社,2010.01.

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