驾驶员前视野的设计校核方法.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,驾驶员前视野的设计校核方法,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,1,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。,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。,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。,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。,2,视野设计、校核的相关法规,3,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。,4,H,点,指安放在车辆座椅中的,3 DH,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,.,5,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。,6,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,7,大家学习辛苦了，还是要坚持,继续保持安静,8,2.,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,9,3.,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。,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,。,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,）,图,3,：眼椭圆坐标系,10,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。,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。,表,2,：眼椭圆长轴（,mm,）,表,3,：眼椭圆短轴（,mm,）,11,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。,按照画出的眼椭圆,制作眼椭圆样板。,图,4,：眼椭圆画法,12,4.,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：,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。,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。,车身俯视图上的定位：,.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,。,.,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,13,表,4,：眼椭圆自身坐标的偏移量,14,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,254 mm,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。,15,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：,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：,16,图,6,：,V,点的坐标方向,17,表,6,：座椅靠背角变化时,V,点、,P,点坐标的修正值,18,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：,表,7,：,P,点的相对,R,点的坐标,19,图,7,：,P,点的坐标方向,20,座椅水平调节范围超过,108 mm,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。,21,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,l04 mm,，,E2,距,E1,为,65 mm,。,E3,和,E4,距,P2,各为,104 mm,，,E3,距,E4,为,65 mm,。,22,驾驶员眼点：,GB 15084-94,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,635 mm,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,32.5 mm,处,(,总距离为,65 mm),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,：,GB 1508494,中规定驾驶员视点,23,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：,.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。,24,A=68 mm,B=5 mm,C=589 mm,D=665 mm,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。,25,2.,每根,A,柱双目障碍角不得超过,6,。,A,柱,:,指位于,V,点前,68 mm,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。,26,确定,A,柱障碍角的方法（见图,11,）：,.,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,27,3.,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：,直径小于,0.5 mm,的嵌入式天线，或小于,1.0 mm,的印刷式天线，不认为是视野障。,无线电天线的导线一般不得进入,A,区但是导线直径小于,0.5 mm,时，可允许导线进入，此种情况不认为是视野障碍。,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）,成锯齿形或正弦曲线形，可见最大宽度,0.03mm,，导线最大密度,:,垂直导线,8/cm,，水平导线,5/cm,的除霜、除雾导线不认为是视野障碍。（仅,EEC,）,5.,通过,V2,垂直于,Y,基准平面且与方向盘上边缘相切的平面，如该平面相对于水,平面至少后下倾斜,1,时，则方向盘上边缘以下的仪表板所构成的障碍是允许,的。（仅国标）,28,图,12,：,驾驶员前方,180,范围内直接视野障碍评估,29,前风窗玻璃刮扫及除霜面积的确定,1.A,区：是下述从,V,点向前延伸的,4,个平面与风窗玻璃外表面相交的交线所封闭的面积,(,见图,13),。,.,通过,V1,和,V2,点且在,X,轴的左侧与,X,轴成,13,角的铅垂平面；,b.,通过,V1,点，与,X,轴成,3,仰角且与,Y,轴平行的平面：,c.,通过,V2,点，与,X,轴成,1,俯角且与,Y,轴平行的平面；,d.,通过,Vl,和,V2,点且在,X,轴的右侧与,X,轴成,20,角的铅垂平面。,B,区：指由下述,4,个平面所围成的风窗玻璃外表面的面积，且距风窗玻璃透明区的边缘向内至少,25 mm(,见图,14),。,.,通过,V1,点，与,X,轴成,7,仰角且与,Y,轴平行的平面：,b.,通过,V2,点，与,X,轴成,5,俯角且与,Y,轴平行的平面；,c.,通过,V1,与,V2,点且在,X,轴的左侧与,X,轴成,17,角的铅垂平面；,d.,以汽车纵向中间平面为基准面且与上一条中的平面对称的平面。,30,（,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。,图,13,：,视野区域,A,31,图,14,：,视野区域,B,（,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。,32,2.,前风窗玻璃刮扫及除霜面积的要求,33,3.SAE,标准的要求（从,车辆人机工程学,摘录）,.SAE,对小客车的风窗玻璃刮扫要求,(,半小时内,),34,b.SAE,对货车和大客车的风窗玻璃刮扫部位的要求,35,c.SAE,对汽车的风窗玻璃除霜要求,36,前方视野的扩展,1.,前上方视野,为了看清十字路口的交通信号及桥梁、涵洞等标志，应有足,够的前上方视角，但前上方视角过大又会造成入射阳光刺眼，因,此用前上方最小视角（,）评价前上方视野。,2.,动态前方视野,为了扩大前方视野，前风窗玻璃下缘应尽量低，但前风窗玻,璃下缘过低，会导致驾驶员驾驶车辆高速行驶时产生恐慌和发,晕，这是用于视角速度过大的缘故，因此用视角速度（,）评价,动态前方视野。,试验验证：,2rad,/s,为舒适的驾驶视野范围；,2,4,rad,/s,为不舒适的驾驶视野范围；,4rad,/s,为具有恐怖感的,驾驶视野范围。,以上计算方法详见,车辆人机工程学,。,37,