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车辆设计中使用的人机工程问题未来车辆人机工程学面临的新课题人机系统功能分配丰富的人体模型库安全装置术语车辆设计中使用的人机工程问题一、车辆设计中使用的人机工程问题机动车辆驾驶操纵系统人机界面的优化匹配机动车辆的行车安全性及车内乘员的人体保护技术机动车辆乘员的乘坐舒适性机动车辆的噪声控制机动车辆的车内小气候环境的宜人化控制机动车辆驾驶员的驾驶适宜性机动车辆的道路交通适应性人-车-路系统的综合优化二、未来车辆人机工程学面临的新课题人机系统功能分配人机系统特性协调人机界面优化1，智能化2，能源于环境问题3，轿车的功能通勤交通工具---休闲娱乐人与机器在功能上各有长短，分析系统中各个环节的要求和作用，确定最适合于由人或由机器做的工作，是人机系统设计中的一项重要内容。一般来说，强度大、速度快、精度高、单调的、操作条件恶劣的工作应安排机器去做；拟定方案、编制程序、应付不测、故障维修等工作适合由人去做。随着计算机和自动控制技术的发展，人机功能分配也会有所变化。但是不管技术如何发展，系统不能没有人的参与。人将始终主宰技术的发展；技术的发展又将使人的功能得到更充分的发挥。三、人机系统功能分配人机界面也叫人机接口，显示器和控制器是人机之间的两个界面。机器通过显示器将信息传送给人，人通过控制器将决策和指令信息输送给机器。人机信息交换的效率，很大程度上取决于显示器和控制器与人的感知器官、运动反应器官特性的匹配程度。为使两方面匹配得好，就要研究显示器和控制器的物理特性与人的感知、记忆、思维、运动反应等身心特点的关系。人机界面优化1.物理模型：多种假人模型，适合正碰、侧碰等不同类型的研究。四、丰富的人体模型库1.物理模型2.有限元假人模型2.有限元假人模型：有限元假人模型均依照相关法律法规建立，并经过了充分的试验验证，其在模拟计算中的表现与实际情况基本吻合。HybridIII标准前部碰撞人体模型1)胸部可变形、带关节的多刚体人体模型：5百分位(50.3kg),50百分位(77.3kg),95百分位(102.3kg)2)整体可变形人体模型：50百分位，260个实体元素，4216个壳元素3)HybridIII三岁儿童人体模型，HybridIII六岁儿童人体模型4)整体可变形的侧碰人体模型：DOT-SID,EUROSID-I,BIO-SID1.物理模型2.有限元假人模型假人在碰撞的瞬间记录下了一系列珍贵数据，下面将假人的各个部位一一介绍头部：头部由铝制成，并覆以橡胶制成的“肉体”。在内部，三个加速计成直角分布，每一装置在碰撞时记录下这一点的受力情况和加速度。假人都知道什么?颈部（如图右侧）：这一装置在碰撞过程中记录了作用于颈部向前及向后的拉应力、压应力以及剪切应力。胸部（正面碰撞）：HybridIII假人胸腔上的传感器记录了可能导致受伤的结果，如安全带过紧。胸部（侧面碰撞）：EuroSIDII假人胸部的三根肋骨记录了胸腔所受到的压力及其速率。此外，假人还在腹部、盆骨、上肢、下肢、脚部及脚踝处设有传感器。世界上第一个试验假人的制造者是美国人弗里克.巴斯蒂安博士，他在20世纪60年代中期研制的。经过几十年的发展。现在的试验假人有各种仿真人模型，能够满足不同的测试要求，仅从外型上看，就有男人、女人和小孩，甚至还有孕妇的模型。试验假人仅用于运动物体的碰撞试验，需求量并不大，通常只有汽车制造公司才会用它。全世界只有美国的两家公司才生产上述的试验假人。专家认为，汽车碰撞试验可以利用计算机进行数字化模拟试验，例如车身的变形情况。但是试验假人的作用是计算机永远无法取代的，因为对一些部件（例如正面安全气囊或侧面安全气囊等）的可靠性和对人体的保护程度，计算机的虚拟计算根本不可能取代试验假人的作用，只能通过实打实的试验才能取得准确的数据。随着汽车上的安全装置越来越多，对试验假人要求也越来越高。制造试验假人的专家通常会到现实的车祸现场去收集数据，以使设计出来的假人在碰撞试验的时候更加接近于真人。这两种假人能够测量膝盖和胸腔所受到的来自侧面冲击力的伤害。一种最新型的假人的名字叫做Thor，它有一个灵活的髋关节，能够仿造真人的各种姿态坐在座椅上，它从头到脚都布满了各种传感器，尤其是可以精确测试到头部和颈部在车祸试验中移动的距离和力度。1.城市轿车(Citycars)Mini很好得承受住了前部和侧面碰撞测试，仅仅有中等程度的变形。侧面碰撞的防护很理想，但是撞击力对驾驶员的胸部仍有一定的损伤。对儿童约束的防护并不稳定，同时对缺乏对行人防护。所以过马路时看到Mini驶近可要格外小心哦！2.小型迷你车(Superminis)雪铁龙C3C3的座舱仅仅发生了很小的变形，安全带和安全气囊很好的保护了前座乘客的胸部撞击。在侧面撞击测试中，C3的结果在可以接受的范围内。然而对儿童的约束防护差强人意。C3对行人的防护比大部分的同级车要好。3.小型车(Smallcars)雷诺MeganeMegane的车身十分坚固，对乘客起到了很好的防护作用。在前部碰撞测试中Megane得到了满分，在侧面碰撞测试中仅丢掉了2分。安全带的预紧装置限制了驾驶员膝部向前移动的距离，起到了很好的保护作用。Megane对儿童的防护相当不错，但是对行人的安全防护只是平均水平。4.家庭用车(Familycars)丰田Avensis第一辆在测试中得到5颗星的日本车。它的车身在侧面碰撞中提供了最大程度的防护，在前部碰撞中仅失去了两分。前部气囊是为驾驶员量身订做的。Avensis装备了膝部气囊，当汽车碰撞时速率超过25千米/小时的情况下打开。Avensis提供了ISOFIX儿童座椅固定装置，但是表现一般。仍然缺乏对行人的安全防护。5.小型豪华车(Smallexecutives)萨伯9-3的设计为乘客提供了很好的防护。它的座舱很好的承受住了撞击，限制了所有可能的伤害，尽管驾驶员的胸部仍然会受到比较大的冲击力。萨伯9-3在侧面碰撞和柱碰撞(poletests)测试中表现完美。但是对行人的保护一般。6.豪华车(Executives)奔驰E级车奔驰E级对乘客的防护很好。但是撞击力对前座乘客的胸部伤害仍然有很大危险，尽管此车的安全带装备了两阶段的限制装置。奔驰E级车对儿童的防护很好，几乎每一个约束指标都达到了EuroNCAP的标准。但是奔驰E级车缺乏对行人的防护。7.4×4富豪XC90富豪的第一款越野车就成为最安全的型号并不让人意外，仅仅有宝马改进型的X5能与之匹敌。刚性和挤压变形都是所有测试车中最小的。撞击时安全带可能会对乘客的胸部造成轻微的伤害。儿童座椅约束装置表现良好，对行人也提供了较好的防护。8.MPV雷诺Scenic毫无疑问，雷诺在汽车安全防护方面做了大量的工作，表现出色。他们的Laguna，Espace，Megane，和这款Scenic都得到了5颗星的佳绩。Scenic表现相当出色，是第一款获得满分的小型MPV。在前部撞击测试中获得了最高分，仅仅在侧面碰撞测试中失了一分。对行人的防护是平均水平。9.敞篷跑车(Open)奥迪TT在对这款车进行前部撞击测试时，活动顶篷是处于放下状态的，以此希望得到最坏情况下的撞击结果。而在侧面的碰撞测试时，活动顶篷处于升起状态，这样用来测试顶篷的支撑杆是否有可能会给乘客头部造成伤害。但是值得注意的是，这款车对行人的安全防护措施非常糟糕--未能得到一颗星。五、安全装置术语ABC--ActiveBodyControl，主动车身控制。装备于奔驰CL和S级上。在汽车转弯时主动悬架控制车身保持水平，从而使轮胎与地面的接触面积最大。ABS--Anti-lockBrakingSystem，防抱死制动系统。当传感器探测到急刹车时，每秒钟对车轮进行高达上百次的刹车、放松动作，避免汽车在急刹车的情况下失控。ACC--AdaptiveCruiseControl，自适应性巡航控制。Nissan公司叫做ICC--IntelligentCruiseControl，智能巡航控制。奔驰公司叫做Distronic。在交通状况许可的条件下，利用雷达或激光来测量距离，自动保持与前后车的距离，保持预先设定的速度。ASR--AntiSlipRegulation，防滑控制系统。也叫做TCS：TractionControlSystem，牵引力控制系统。汽车加速时，若轮胎打滑，系统自动降低发动机转速，从而减小牵引力。CBC和CSV--CorneringBrakeControl(Mini)，转弯制动控制和雷诺公司的ControlSousVirage。通过控制刹车，防止在汽车转向的时候发生转向不足的现象。DSTC--DynamicStabilityandTractionControl，动力稳定性和牵引力控制(Volvo公司)。也叫做DSC--DynamicStabilityControl动力稳定性控制(BMW公司)。或者是ESP--ElectronicStabilityProgramme电子稳定程序(大众、奔驰、福特)。当传感器探测到轮胎打滑的时候，系统控制发动机延迟点火，或控制刹车来保持汽车的稳定。EBA--EmergencyBrakeAssist，紧急制动助力。当传感器探测到紧急刹车的时候，系统将增加制动力。EBD--ElectronicBrakeforceDistribution，电子制动力分配系统。调整前后轮的制动力，以达到最大的制动效果。EDL--ElectronicDifferentialLock，电子差速器锁(大众公司)。在汽车转弯时对差速器进行控制，可以停止一个车轮的转动。HillDescentSystem--下坡控制系统，装备了LandRover(陆虎)和BMWX5等越野车。利用ABS刹车系统，增强汽车行驶在大坡度的情况下的操控性。PDC--ParkingDistanceControl，驻车车距探测系统，也叫做Parktronic(奔驰公司)。停车时，利用雷达或光学探测器告知驾驶员附近障碍的距离。安装在汽车前部和后部，避免发生低速碰撞。