新能源重卡驾驶室人机界面优化设计

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随着物流业的不断发展,重卡作为物流的重要运输工具也迅速发展,而能源与环保问题的加剧也推动着新能源汽车的不断发展,因此研究发展新能源重卡意义重大;同时,重卡由于其载货量大、路程长的特殊性质,驾驶员在驾驶室内的时间较长,且驾驶工作强度大,重卡的驾驶体验显得尤为重要,消费者对驾驶室的舒适性、人性化等也提出了更高的要求,因此对重卡驾驶室人机工程的研究有着重大意义。随着研究深入,现阶段依据人机工程理论对驾驶室布置的研究已取得很大进步,但针对驾驶室人机界面的研究稍有欠缺,而驾驶室人机界面作为驾驶员通过直接接触以操控车辆行驶的主要载体,其性能的提升对用户体验与驾驶安全有着重要影响,同时,随着新能源车辆的发展,驾驶室人机界面与空间布局甚至造型设计也在发生着转变,轿车化、人性化、信息化已成为现今驾驶室设计的发展趋势,因此,对于驾驶室人机界面的人机性能的优化设计与研究是极其重要与必要的。本文主要以我国新能源重卡驾驶室设计现状为背景,以提高驾驶室设计的人性化、向轿车化迈进为目标,基于人机工程理论,以大运新N8E重卡驾驶室为研究对象,提出了适用于重卡驾驶室人机界面布局设计的研究方法及设计方案,对人机界面的元件布局、驾驶室的空间布局及造型设计进行深入分析和研究,旨在优化驾驶室的人机性能,进而提升新能源重卡驾驶员的用户体验及工作效率。本文主要研究工作和成果如下:(1)通过实地调研,对驾驶室的内部布局、人机界面组成模块及元件等现状进行了分析,利用实地观察、用户访谈、问卷调查以及网络文献搜集等方式,基于人机工程学对现有驾驶室使用情况及痛点进行分析,确定用户需求,为新能源重卡驾驶室人机界面及空间布局的设计明确了设计目标,并为后续设计的开展做了充分准备。(2)提出了一种基于AHP-TOPSIS的人机界面元件重要程度权重求解方法,并结合操作链分析法和模块重要程度分析法,得到了人机界面布局优化方案。首先基于AHP构建人机界面元件的层次结构,确定人机界面元件重要程度的评价指标,基于AHP对准则层权重进行分析进一步确定功能模块权重,后运用TOPSIS求解各个元件的重要程度权重,并对元件重要程度进行排序;其次,基于操作链分析法确定元件间的联系情况,求解联系链值,对元件的相对位置进行分析;最后,基于视觉注意程度和操作难易程度运用模块重要程度分析方法确定显控界面面板各模块重要程度,基于元件重要程度、元件联系情况以及面板模块重要程度将元件与面板模块进行匹配,结合人机界面布局原则得到了较为客观的人机界面布局设计初步方案。(3)基于语义差异法对驾驶室造型进行设计并结合主客观方法对驾驶室设计结果进行评价,对布局及设计方法进行验证。首先,基于汽车人机工程布置理论对驾驶室的空间布局进行设计;其次,基于语义差异法对驾驶室造型设计进行研究,确定新能源重卡驾驶室造型意向,并利用语义差异问卷得到与驾驶室意向词汇相匹配的造型特征,得到驾驶室造型设计的需求和目标,运用造型设计方法对驾驶室人机界面及空间布局的造型进行设计,得到驾驶室造型设计方案;最后,基于CATIA软件对驾驶室人机界面可视性、可及性、舒适性等进行客观分析,验证了驾驶室人机界面及空间布局的人机性能,同时利用量表问卷,邀请专家打分对优化前后的驾驶室进行主观对比评价,得到了本文设计方案在人机性能、布局合理性以及造型美观等方面更优的结论。本文对现有新能源重卡驾驶室人机界面布局进行了改进,提供了驾驶室人机界面、空间布局及造型设计方案,提升了驾驶室整体的人机性能、舒适程度及美观性,更靠近轿车化和人性化的目标;本文对驾驶室的人机界面布局优化研究理论及方法的探讨及运用为其后续的研究提供了理论及方法参考,为推动整个行业人机设计的发展做出了微薄贡献。
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