驾驶员前视野的设计校核方法

技术研究院2004年12月驾驶员前方视野的设计校核方法车身中心张敏2008年8月目录●概述●视野设计、校核的相关法规●视野设计、校核的相关术语●前方视野的设计校核概述●视野是指人眼所能观察到的空间范围，汽车行驶时80%以上的交通信息是由驾驶员视觉得到的，因此驾驶员在汽车上的视野范围好坏直接影响驾驶员的驾驶安全性及驾驶舒适性。●驾驶员视野分类：1.直接视野：无须借助后视镜而能直接见到的视野区域。①前方视野：是指驾驶员坐在驾驶座椅上，通过前风窗玻璃观察道路交通情况和交通标志、信号的可见范围。②侧方视野：是指驾驶员通过侧门风窗等直接可见的视野范围。③全周视野：主要用于轿车。因为轿车经常要进出停车场地，或在拥挤的街道上行驶，所以驾驶员需要环视前后左右，这就要求轿车的全周视野要好。2.间接视野：借助后视镜才能见到的区域，也就是后视野。●本次主要讨论驾驶员前方视野的设计以及校核方法。视野设计、校核的相关法规类别项目国标EECECESAE南非俄罗斯适用范围备注视野前视野GB11562-199477/649/EECM1内容基本相同GOSTR51266-99M、N除霜／除雾GB11555-199478/317/EECM1内容基本相同GB11556-1994M1SAEJ381-2000（无中文版）载货车，大客车和多用途车刮水／洗涤GB15085-199478/318/EECAIS019(暂无标准)M1内容基本相同GB/T11565-1989适用于轿车和不超过9座的客车后视镜GB15084—19942003/97/ECECER46SAEJ985-2002M、N视野设计、校核的相关术语●H点●R点●设计座椅靠背角●实际座椅靠背角●驾驶员眼椭圆：比较理想的视野设计工具，SAE法规采用。●V点（视原点）：可代替眼椭圆进行视野设计，使作图简单化，国标、EEC法规用。●P点：用于评价A柱视野障碍。●E点：用于评价A柱视野障碍。●驾驶员眼点：用于后视镜视野校核，国标、ECE、EC指令采用。●H点指安放在车辆座椅中的3DH装置的躯干与大腿的铰接中心。“H”点位于该装置两侧“H”点标记钮中心线的中点上。在理论上“H”点与“R”点一致。一旦按“H点确定程序”规定的程序（见GB/T11563）确定，即认为“H”点相对座椅垫结构是固定的，且随座椅的调节而移动。●R点“R点”即“乘坐基准点”,座椅处于正常驾驶和乘座状态时的最后位置H点.●设计座椅靠背角：指过“R”点的铅垂线与车辆制造厂规定的座椅靠背设计位置所对应的躯干线之间的夹角。●实际座椅靠背角：指过“H”点的铅垂线与躯干线之间的夹角，用3DH装置的背部角量角器测量。理论上实际靠背角与设计靠背角相一致。●驾驶员眼椭圆1.概念指不同身材的驾驶员按自己的意愿将座椅调整到适意位置、并且以正常的驾驶姿势入座后，他们眼睛位置在车内坐标系中的统计分布图形。由于图形成椭圆状，因此被称为驾驶员眼椭圆。汽车驾驶员眼椭圆的确立为研究汽车视野性能提供了科学的基准。图1：不同百分位人群的眼椭圆侧视图2.测定方法眼椭圆的测定需在相当大的室或厅内进行。在室或厅的一面墙上设有宽银幕，银幕前方一定距离处停放测定用的汽车，银幕中央安设一架照相机，在汽车驾驶员旁侧一定距离处设置第二架照相机，两照相机等高,并且光轴互相垂直。测试场地的布局如图所示。被测驾驶员在明确了测定要求后，将座椅按自己身材调整到舒适位置，以正常驾驶姿态入坐。当银幕上放映出事先拍摄好的市区街道交通景像时，驾驶员如同在此交通情况下行车，进行相应的观察与操作。此时两架照相机便同步拍摄被测驾驶员眼睛在汽车车身坐标系中位置的照片。由于两照相机的光轴在同一水平面内,且互相垂直，故可根据照片确定眼睛在车身坐标系中的位置。图2：眼椭圆测定方法3.眼椭圆的画法和眼椭圆样板汽车车身设计中，常将各种百分位的眼椭圆事先制作成样板，以便设计或校核之用。⑴画出眼椭圆正视图的坐标轴线XX-ZZ和俯视图的坐标轴线XX-YY，见图3。⑵根据选定或给定的汽车驾驶座椅H点前后方向水平调节量的大小,由表1查得眼椭圆中心在其自身坐标系中的坐标位置值,然后分别在侧视图和俯视图上标出椭圆中心的位置。表1：眼椭圆中心在自身坐标中的位置（mm）H点水平调节量XZY左眼Y右眼1021.8-5.6-6.458.0114-4.6-6.4-5.658.9127-10.7-7.1-5.159.0140-17.0-7.6-4.359.7152-20.3-8.4-4.160.2165-22.9-8.4-4.160.5图3：眼椭圆坐标系⑶确定眼椭圆的长轴和短轴的方向。在眼椭圆正视图上,椭圆长轴XX的方向与坐标轴线XX-ZZ成-6.4°(长轴前方向下倾斜)夹角；在眼椭圆俯视图上,椭圆长轴的方向与坐标轴线XX成5.4°(长轴前方向外倾斜)夹角。⑷根据选定或给定的汽车驾驶座椅H点水平调节量的大小及选定的人群百分位数,由表2、表3查得眼椭圆长轴和短轴的长度。然后分别在正视图和俯视图上画出椭圆的长轴和短轴。椭圆长轴在两个视图上的投影可认为等长;而椭圆短轴在两个视图上的投影不等。H点水平调节量眼椭圆百分比H点水平调节量眼椭圆百分比90%95%99%90%95%99%102109147216140147185254114122160229152155193262127135173241165160198267表2：眼椭圆长轴（mm）短轴眼椭圆百分比90%95%99%侧视图7786122俯视图82105149表3：眼椭圆短轴（mm）⑸根据椭圆中心的位置及椭圆长、短轴的位置和长度,按几何作图法,分别在正视图和俯视图上画出眼椭圆,如图4所示。⑹按照画出的眼椭圆,制作眼椭圆样板。图4：眼椭圆画法4.眼椭圆样板在车身视图上的定位眼椭圆样板在车身视图上的定位步骤如下：⑴根据设计已确定的H点水平调节量及眼椭圆百分位，在样板组选取相应的样板。⑵车身侧视图上的定位：由最后H点向上作垂直工作线，并量取635mm，在该处再作水平工作线。根据驾驶员座椅靠背角的选定值，由表4查得眼椭圆样板自身坐标系相对于垂直工作线与水平工作线的偏移量，即确定出眼椭圆在车身侧视图上的坐标原点。座椅靠背角为25°时眼椭圆自身坐标原点相对于垂直工作线和水平工作线的偏移量为0，图5所示即为此种情形。⑶车身俯视图上的定位：А.轿车：按汽车纵向中心线与眼椭圆样板的XX轴之间的距离为0.85W7+0.075W3。В.货车、大客车和轿车的变形车：如驾驶员座椅为长条型，则按A法则定位；如为单人椅或斗形椅则按：将左右眼椭圆中心连线的中点置于H点上，且保持X-X轴与汽车纵向中心线相平行即可。图5：确定眼椭圆的位置表4：眼椭圆自身坐标的偏移量眼椭圆样板在车身视图上的标注符号说明如下:L17：H点的前后方向的水平调节量；L40：座椅靠背角；L33：H点至加速踏板踵点的水平距离；H30：H点至加速踏板踵点的垂直距离；H50：H点的垂直调节量；W3：H点向上254mm处的驾驶室最小宽度；W7：方向盘中心离汽车纵向对称平面的距离。●V点（视原点）：“V点”是表征驾驶员眼睛位置的点，它与通过驾驶员乘坐位置中心线的纵向铅垂平面、R点及设计座椅椅背角有关。此点用于检查汽车视野是否符合要求。通常用V1、V2两点表示V点不同的位置。表5是设计靠背角为25°时的V点相对R点的坐标：V点XYZV168mm-5mm665mmV268mm-5mm589mm表5：V1、V2点的位置坐标的正方向如图6所示，若设计座椅靠背角不是25°时，则按表6对X、Z坐标进行修正：图6：V点的坐标方向表6：座椅靠背角变化时V点、P点坐标的修正值●P点：“P点”是驾驶员眼睛高度上的头部中心点，通常以P1、P2两点表示驾驶员水平观察物体时P点的不同位置。Pm点是指通过R点的纵向铅锤面与P1、P2连线的交点。表7是设计靠背角为25°时的P点相对R点的坐标：P点XYZP135mm-20mm627mmP263mm47mm627mmPm43.36mm0mm627mm表7：P点的相对R点的坐标图7：P点的坐标方向座椅水平调节范围△X108至120mm-13mm121至132mm-22mm133至145mm-32mm146至158mm-42mm大于158mm-48mm座椅水平调节范围超过108mm时P1、P2点的X轴坐标按表8修正：表8：P点X轴坐标的修正值若设计座椅靠背角不是25°时，P点还要按表5对X、Z坐标进行修正。图8：E点和P点相对位置尺寸图●E点：“E点”指驾驶员眼睛的中心（简称眼点），通常以E1、E2(E3、E4)四点表示头部中心点P在P1（P2）位置时的左右两只眼点。E点和P点在同一水平面内。它们用于评价A柱视野障碍。E1和E2距P1各为l04mm，E2距E1为65mm。E3和E4距P2各为104mm，E3距E4为65mm。●驾驶员眼点：GB15084-94中规定驾驶员的眼点为:通过汽车制造厂确定的驾驶员设计乘坐位置中心,作一个平行于汽车纵向基准面的纵向垂直平面,从该平面内的驾驶员“座椅基准点”(“R”点)向上635mm,作垂直于该平面的一条直线段,在此直线段与该平面的交点的两侧各32.5mm处(总距离为65mm)作两个点,即为驾驶员的眼点,也称驾驶员视点。用于后视镜视野校核。图9：GB15084–94中规定驾驶员视点前方视野的设计校核●设计要求(5条)1.风窗玻璃透明区至少应包括风窗玻璃基准点连线所包围的面。透明区指汽车风窗玻璃或其它透明表面的透光率(当光线与表面成直角测量时)不小于70%的区域。风窗玻璃基准点指从V点向前的射线与风窗玻璃外表面的交点。分别为：ａ.V1点水平向前偏左17°的基准点.b.V1点向前沿铅垂面偏上7°的基准点.c.V2点向前沿铅垂面偏下5°的基准点.d.在汽车纵向对称平面另一侧，还有3个与上述三点对称的基准点。•A=68mm•B=5mm•C=589mm•D=665mm图10：风窗玻璃基准点（1）汽车纵向中间平面的迹线。（2）通过R点的纵向铅垂平面的迹线。（3）通过V1及V2点的纵向铅垂平面的迹线。2.每根A柱双目障碍角不得超过6°。A柱:指位于V点前68mm处横向铅垂平面以前的任何车顶支撑(不透明的零件)，如门框、风窗玻璃镶条、支撑附件等。若两A柱相对汽车纵向铅垂面是对称的，则乘员侧A柱障碍角无需测量。确定A柱障碍角的方法（见图11）：ａ.从Pm点向前作与水平面向上呈2°的平面，过此平面与A柱相交的最前点作水平截面S1。b.从Pm点向前作与水平面向下呈5°的平面，过此平面与A柱相交的最前点作水平截面S2。c.将S1、S2两截面投影在P点所在水平面内。d.将E1和E2的连接线绕P1旋转，使E1点至左A柱的S2截面外侧的切线与E1、E2连线成直角，从E1向S2截面外侧作切线，从E2向S1截面内侧作切线，从E2点作前一切线平行线，与后切线所成的平面视野角度即为驾驶员侧的A柱双目障碍角。e.将E3和E4的连接线绕P2旋转，使E4点至右A柱的S2截面外侧的切线与E3、E4连线成直角，从E4向S2截面外侧作切线，从E3向S1截面内侧作切线，从E3点作前一切线平行线，与后切线所成的平面视野角度即为乘员侧的A柱双目障碍角。乘员侧A柱双目障碍角驾驶员侧A柱双目障碍角图11：A柱障碍角3.汽车不得有两根以上的A柱。4.在驾驶员前视野180°范围内，在通过V1的水平面下方和通过V2的三个平面(三个平面都和水平面向下成4°夹角，其中一个平面垂直于Y基准平面，另两个平面垂直于X基准平面)上方的范围内（见图10），除了A柱、三角窗分隔条、车外无线电天线、后视镜和风窗玻璃刮水器等造成的障碍外，不得有其它障碍。以下情况除外：①直径小于0.5mm的嵌入式天线，或小于1.0mm的印刷式天线，不认为是视野障。②无线电天线的导线一般不得进入A区但是导线直径小于0.5mm时，可允许导线进入，此种情况不认为是视野障碍。③竖直导线最大直径为0.03mm,最小间距1.25mm，水平导线最小间距2.0mm的除霜除雾导线不认为是视野障碍。（仅国标）④成锯齿形或正弦曲线形，可见最大