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前膏 侧视图中心 图ｌ眼位置的椭圆分布
由于驾驶员眼椭圆代表了一定群体驾驶员在正 常驾驶位置时其眼睛在车身坐标系中的分布，因此， 眼椭圆在乘员舱安全性设计时可用于汽车仪表盘盲 区和汽车风窗遮阳带位置的确定等。 １．３人机系统协调性 人机系统协调性与驾驶疲劳密切相关，是乘员 舱安全性设计要考虑的重要内容。为保证驾驶员的 行车安全，驾驶员在行车中用到的各种操纵件应布 置在驾驶员的手能伸及范围内。一般用驾驶员手伸
动踏板应布置在右脚操纵区域，以满足操纵力大、速 度快和准确性高的操作要求。
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背倾角为１００。～１１５。），可减少二次碰撞。对于不带 头枕的座椅，靠背高度应为６２０ ｍｍ；对于有头枕的 座椅，靠背的设计高度为７８０ ｍｍ；并可以上、下调 节高度，调节范围为６８０～８３０
３５～４５ Ｎ，蹬踏力消除后脚踏板应能自动复位。制
Ｎ。
４）方向员与车身联系在一起的 重要内饰部件，作为安全部件，座椅是在被动保护中 起决定性作用的组成部分。汽车座椅安全性设计必 须符合人机工程学的要求，才能有效预防驾驶员疲 劳，提高驾车安全性。汽车座椅安全性设计包括座 椅靠背设计、坐垫设计、头枕设计及各连接部件安全 性设计等。 １）靠背设计。靠背的设计不但要满足乘坐舒 适性的要求，而且要力求减少发生二次碰撞的可能 性。一般情况下，采用桶式座椅，并适当减小靠背倾 角（驾驶员座椅靠背倾角为９５。～１０５。，乘客座椅靠
ｍｍ。
囊才打开，此时气囊的起爆会给成员产生致命伤害。 因此，确定安全气囊点火时刻对保护乘员安全起到 至关重要的作用。在进行点火时刻设计时，必须考 虑不同百分位人体模型在不同速度下的内部行程， 因为不同百分位的人体模型内部行程是不同的。如 在Ｐｉｎｔｏ—Ｖｅｇａ级超小型轿车中，第５０百分位男子 约需３８１ ｍｍ内部行程，第９５百分位男子约需３０５ ｍｍ内部行程。
２
仪表显示装置安全性设计主要是为了减轻驾驶 员的疲劳，这与人机工程学密切相关。在安全性设 计时，应充分考虑人的视认性和人机系统协调性。 仪表显示装置设计内容主要是仪表板的位置、仪表 板上的仪表排列及最优认读区域的选择等。 仪表板的空间位置最好应使驾驶员不必运动头 部和眼睛就能看清全部仪表，或至少应在头和眼的 自然转动范围内，即距人眼正前方最佳距离为７１０ ｍｍ左右。仪表板的中心点和眼椭圆中心点的连线 与水平线的夹角应在３０。范围内。仪表板平面和方 向盘中心与眼椭圆中心点连线的夹角应在９０。士 １０。，仪表板平面与水平面夹角应在６０。～７５。。仪表 板上边缘的视线与水平视线的夹角不大于１０。，下 边缘的视线与水平视线的夹角为４５。（见图２）。
２．１．１
方向盘
方向盘的位置、大小、形状、操纵力和运动方向 等要素的确定要以人机工程学为依据。 １）方向盘的位置。方向盘应布置在驾驶座前 方最优区域内，即人手活动最灵敏、操作准确度最 高、视野最好的区域。方向盘平面与水平面的夹角 一般为２５。～３０。，方向盘下缘与座椅上表面距离一 般为１７０～２００ ｍｍ。 ２）方向盘的大小和形状。方向盘大小应符合 动作肢体的人体测量学指标，方向盘直径一般为
（如图１所示）。
ｌ乘员舱安全性设计中所需的人机工程学 基本理论
１．１人体测量学 人体测量学是人机工程学研究的基础内容，其 主要工作是测量人体的各种参数，包括形态、活动范 围、生理学及生物力学等参数。由于个体之间存在 差异，必须用统计学方法对人体测量数据进行统计 分析，从而得到有代表性的数据。最常用的人体参 数统计数据是第５、第５０、第９５ ３个百分位。 以人体参数为基础建立的人体模型是描述人体 形态特征和力学特征的有效工具，是研究、分析、评 价人机系统不可缺少的辅助手段。利用人体模型， 可以进行舒适性校核，检验踏板、方向盘和座椅等部 件布置的合理性及汽车内部空间（如头部空间、膝部 空间、肩部空间、肘部空间等）是否满足要求。 按照地区分类，人体模型分为ＳＡＥ人体模型、 欧洲人体模型和中国人体模型。中国人体模型分为 ４个身高等级，分别为女子第５百分位、男子第５百 分位（相当于女子第５０百分位）、男子第５０百分位 （相当于女子第９５百分位）和男子第９５百分位。按 照不同用途分类，分为二维杆系人体模型和二维平 面人体模型、三维人体模型。在应用人体模型时，必 须根据设计对象的结构特点和设计参数选用适当百 分位的人体模型。
３）头枕设计。头枕的设计目的是防止后部碰 撞中由于头部相对胸部过度后仰而引起小颈部内伤 （后碰撞中最容易发生的一种伤害形式）。各国的汽 车技术安全法规都对头枕性能作了强制性规定。 ４）各连接部件强度设计。发生交通事故时座 椅要承受很大的冲击力，因此，座椅强度必须能保证 座椅上的人所受的伤害最小、座椅的寿命足够长、受 冲击载荷时座椅不发生断裂和严重变形等现象。 ２．３．２安全带 安全带是保护乘员舱内人员安全的最有效防护 方法之一，佩戴安全带，可使碰撞事故中的乘员伤亡 率减少１５％～３０％。安全带设计时应兼顾两方面： １）汽车碰撞发生时应马上对人体进行约束，防 止身体部位与车内部件发生直接碰撞而受到伤害。 目前流行的趋势是用大刚度安全带代替小刚度安全 带。国家标准规定安全带的延伸率不得超过３０％， 安全带厂家把该约束条件限制在１５％～１７％，而欧 洲标准只为８％～９％。但是安全带刚度也不宜过 大，其刚度的选择应与乘员舱空间大小相适应，以防 止约束力过大对乘员造成伤害。 ２）解决乘员不愿意佩戴安全带的问题。在满 足安全带刚度的前提下，应尽量减少安全带对人体 造成的压迫感，使安全带与人体能较好地配合在一 起，并解决佩戴方便性问题。目前，被动式安全带结 构佩带方便，正常状况下可调整的特点可减少佩带 安全带给使用者带来的不适及麻烦等问题。
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第４期 ２００－８年７月
基于人机工程学的汽车乘员舱安全性研究
姚占辉，陈春梅
（长安大学汽车学院，陕西西安７１００６２）
摘要：依据人机工程学基本原理，分别概述了汽车乘员舱内操纵装置、仪表显示装置和乘员 约束装置的安全设计方法，并对当前汽车安全性中存在的问题提出了解决办法。 关键词：汽车；乘员舱；人机工程学；安全性
ａｕｔｏⅡｌｏｂｉｌｅ
ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｈｅａｔｉｎｇ ｐｅｒｉｏｄ［Ｊ］．Ａｐｐｌｉｅｄ
ＥｒｇｏｒｌｏＩＩｌｉｃｓ，２００５，３６（３）．
收稿日期：２００８一０３—２４
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１．２人的视认性 驾驶车辆时，８０％以上的信息靠视觉得到，因 此，人的视认性是汽车安全性研究的重要内容。视 认性研究的主要内容是汽车视野。进行汽车视野研 究的主要方法有驾驶员视点、Ｖ点和眼椭圆，其中， 眼椭圆在汽车设计中有着极其重要和广泛的应用。 汽车驾驶员眼椭圆是指大小不同身材的驾驶员 按自己的意愿将座椅调整到适意位置，以正常的驾 驶姿势入坐后，他们的眼睛位置在车身坐标系中的 统计分布图形，因统计分布图形呈椭圆状而得名。 ＳＡＥ眼椭圆分为第９０、第９５、第９９百分位等几种 投影图，分别代表一定百分比的驾驶员眼睛的位置
人机工程学在乘员舱安全设计中的应用
在汽车乘员舱安全设计中，与人机工程学密切
相关的设施主要有操纵装置、仪表显示装置和乘员 约束装置。
２．１
操纵装置 操纵装置安全性设计中，须充分考虑人的体形、
尺度、生理特点、运动特征、心理特征及体力和能力 限度，才能使驾驶员准确、方便、安全地操纵。汽车 转向和制动系统的操纵装置分别是方向盘、脚踏板。
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２）坐垫设计。坐垫一般不会对乘员造成直接 的冲击伤害，但其结构会影响乘员的运动过程及约 束力加到乘员身体上的方式和外部载荷（加速度、 力）的绝对值大小。因此，坐垫深度、坐垫倾角的选 取会对座椅安全性产生一定影响。一般坐垫倾角选 取４。～８。。对于坐垫深度不可调座椅，坐垫深度设 计为４３０ ｍｍ；对于坐垫深度可调座椅，调节上限为
２．３．３
参考文献：
［１］周一鸣，毛恩荣．车辆人机工程学［Ｍ］．北京：北京理工 大学出版社，１９９９． ［２］葛如海，刘志强，陈晓东．汽车安全工程［Ｍ］．北京：化 学工业出版社，２００５． ［３］钱字彬，胡宁．现代汽车安全技术［Ｍ］．上海：上海交 通大学出版社，２００６． ［４］李佳杰．基于人机工程学的汽车车身内部布置方法研 究［Ｄ］．长春：吉林大学，２００７． ［５］ＧＢｌ５０８３—１９９４，汽车座椅系统强度要求及试验方法 ［Ｓ］． ［６］ＧＢｌ４１６７—２００３，机动车成年乘员用安全带和约束系 统［Ｓ］． ［７］
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总第１２７期
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２．２仪表显示装置
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及界面来检验操纵件在车室中的布置位置合理与 否，当操纵件在手伸及界面的内侧（靠近驾驶员一 侧）时，操纵件的布置可以满足手伸及性的要求。另 外，人机协调性还表现在机器的强度符合人体生物 力学特性、人体对机器操作的灵活性和准确性等。
Ｋａ）ｒｎａｋｌｉ，（）ｒｒｌｅｒ．Ａｎ ｉｎｖｅＳｔｉｇａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅｒｒｍｌ ｃｏｍｆｏｒｔ ｉｎ—
ｓｉｄｅ
ａｎ
安全气囊
安全气囊设计的关键是安全气囊需不需要打 开、何时打开、打开到多大。若安全气囊打开过早， 乘员撞到气囊时气囊已泄气，则起不到保护作用；若 安全气囊打开过迟，成员头部已接近气囊面板时气
２．３．１
指接触的部位应有适合指形的波纹，横截面应为椭 圆形或圆形，以保证操纵舒适、握持牢靠。 ３）方向盘操纵力。操纵力应以人体生物力学 参数为依据，选择便于大多数人操作的中、下限能力 数据。通常方向盘操纵力为４５～１００ 化相协调。 ２．１．２制动脚踏板 踏板设计应以人体下肢尺寸和生物力学参数为 基础。汽车制动踏板一般为脚悬空式，形状多采用 矩形或椭圆形平面板。对轿车来说，踏板与地面的 最优倾角为３０。，操作时脚掌与小腿的舒适角为８７。 ～９５。，大、小腿间夹角以１０５。～１３５。为宜。脚踏板 适宜的操纵力为８０～４００ Ｎ，它的起动阻力一般为