[發明專利]基于人機工程的復興號動車組駕駛室分析方法

在審

• 申請號: 201910987643.2
• 申請日: 2019-10-17
• 公開（公告）號: CN110674594A
• 公開（公告）日: 2020-01-10
• 發明（設計）人: 金立生;郭柏蒼;王禹涵;賈素華;華強;孫棟先;閆福剛
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20
• 代理公司: 22201 長春吉大專利代理有限責任公司
• 代理人: 張巖

本發明涉及一種基于人機工程的復興號動車組駕駛室分析方法，為改善列車駕駛員的工作環境并降低駕駛員的疲勞程度，通過對列車駕駛室的布局設計進行人機工程校核與優化，在提高駕駛員的工作效率的同時，保證列車行駛的安全性與可靠性。本發明以復興號某車型的駕駛室為研究對象，利用RAMSIS軟件開發環境建立了具適用于本研究的三維人體模型；依據標準對列車駕駛室的駕駛員伸及性、前方視野性、空間性、儀表盤視野性及坐姿舒適性等方面進行人機工程校核，針對欠缺合理之處進行了優化；在此基礎上，利用G1評價方法對已設計的駕駛室布局進行評價，結果表明本發明對列車駕駛室布局設計方法優于傳統車型的駕駛室設計，對列車駕駛室的布置具有重要的指導意義。

技術領域

本發明屬于三維仿真技術領域，具體涉及一種基于人機工程理論的復興號動車組駕駛室分析方法。

背景技術

高速智能動車組中列車駕駛室是車的中樞，決定著列車運行的安全性與可靠性，將人機工程理論應用于列車設計，是列車設計過程中的開發環節的重要階段。

目前，國內對于駕駛室人機工程的研究主要集中在乘用車與特種車輛方面，關于軌道列車駕駛室人機工程的研究還處于起步階段，進展比較緩慢，缺少具體的人體尺寸標準以及可參考的人機分析規范。并且，由于列車擴展功能的增多，駕駛室內的各種先進裝置不斷增加，進一步增加了人機工程分析的難度。

與此同時，由于列車駕駛員的工作強度大、連續工作時間長，特別容易產生駕駛疲勞。但目前還未有一種較為科學的分析方法通過列車駕駛室的布局設計進行人機工程校核與優化，提高駕駛室舒適性與運行安全性。

發明內容

本發明的目的在于針對上述現有技術的不足，提供一種基于人機工程的復興號動車組駕駛室分析方法，在建立我國列車司機具體人體模型的基礎上，基于RAMSIS軟件對復興號某車型駕駛室的空間布置進行設計與分析，對駕駛員的駕駛員伸及性、前方視野性、空間性、儀表盤視野性、坐姿舒適性等進行人機分析，并使用G1評價方法進行定量校核，從而改善駕駛員的工作環境，提高列車運行的安全性。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種基于人機工程的復興號動車組駕駛室分析方法，包括以下步驟：

A、利用三維建模軟件Rhino對列車外殼、駕駛室內裝、駕駛臺及其附屬部件以及座椅進行三維立體建模，建立駕駛室模型；

B、取P5人體模型為1600mm，P50人體模型為1742mm，P95人體模型為1900mm，在RAMSIS中建立人體模型建立人體模型；

C、人體姿勢計算與約束：以舒適坐姿把人體約束在座位上，給定周邊環境數據以及約束條件，計算出駕駛員最可能的駕駛姿態；

D、空間布置尺寸鏈確定：

D1對列車駕駛室空間布置進行初期設計，在操縱臺高度確定的條件下，座椅與操縱臺的相對位置關系為尺寸鏈閉環，駕駛室座椅為可調座椅，上下可調節范圍為80mm，前后可調節范圍為200mm；

D2、采用極限設計法，設計為P5人體模型在座椅可移動范圍的最前端下端，P50人體模型在座椅可移動范圍的中間位置，P95人體模型在座椅可移動范圍的最后最上端；

D3、進行前方信號燈視野分析，是否可以看到高低處信號燈；

D4、在駕駛員前方低處信號燈視野被嚴重遮擋時，進行人機優化，調節閉環尺寸鏈，使得駕駛室的空間布置滿足駕駛員的駕駛需求，具體為：調節座椅平面到駕駛室地板的垂直距離，以P50人體正常坐姿時為基準進行調整；

D＝f^a-h+m (1)

式中：D為調整后距離，f^a為P50人體正常坐姿時大腿到地面的垂直距離，h為大腿厚度，m為尺寸修正量；