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原文传递商用车驾驶舒适性人机布置优化设计研究

论文题名：	商用车驾驶舒适性人机布置优化设计研究
关键词：	商用车;优化设计;驾驶舒适性;人机布置
摘要：	驾驶室内各操纵机构的布置位置与驾驶员的人体尺寸共同决定驾驶员的驾驶姿势。不舒适的驾驶姿势会增加人体的生理负荷，直接影响驾乘人员的主观舒适感受，造成驾驶员疲劳疼痛甚至增加行车风险。　　商用车是我国汽车产业中产值体量庞大的一环，其驾驶员的作业时间更长，因此对于驾驶舒适性的要求也更高。然而，目前我国商用车驾驶室的布局标准主要参考美国汽车工程师协会（SAE）的相关文件，这些标准主要依照欧美人体尺寸起草，未考虑我国本土驾驶员的人体体征。这种差异和不匹配带来了很多布置不当问题，严重制约了我国商用车驾驶员的驾乘舒适体验。因此，在汽车人机工程学知识的指导下，设计更加符合现阶段中国驾驶员人体体征的商用车驾驶室人机布置方案，对于改善驾驶员的驾乘环境，提升驾驶员的舒适性有着重大意义。　　本研究基于人机工程学和生物力学理论，综合运用静态台架实验、动态实车测试和软件模拟仿真方法，旨在寻找更加符合现阶段中国驾驶员人体体征的商用车驾驶室人机布置方案，统计分析不同百分位驾驶员舒适驾驶姿态下人机校核关键指标的范围，最终建立能够评价驾驶室人机布置参数的预测模型。本文主要进行的研究具体如下所述：　　（1）利用AnyBody软件建立了商用车驾驶员静态驾驶姿势仿真模型，该模型实现了人体骨肌模型和驾驶环境模型的连接耦合。其中，人体模型的身材尺寸参数以及环境模型中各操纵机构的位置均可根据实际情况调整变化。最终搭建的仿真模型可模拟计算对应台架实验人机布置下，驾驶员相关操纵肌群的最大激活程度等生物力学指标，借助该模型对本文主要研究的肌肉进行了初步筛选。　　（2）选取商用车驾驶室内的主要人机布置研究因子和参数范围，结合仿真分析，通过预实验最终确定驾驶员在保持静态驾姿状态下的8块主要工作肌肉，在此基础上设计了7因子5水平的正交试验方案。基于最新完善的中国商用车人体体征数据库，选取来自3个百分位的9名驾驶员在人机实验台架平台上进行了台架实验，实验过程中采集了驾驶员相关肌肉的表面肌电信号以及对每一组实验布置位置的主观评价。　　（3）对台架实验过程中采集的原始肌电信号进行处理得到肌肉的最大激活度，验证了仿真与实测肌肉激活程度之间的一致性关系。将实验中采集的驾驶员对于局部和整体的舒适打分综合为一个主观舒适综合评价，定量分析其与各肌肉激活程度之间的关系，验证了主客观数据之间的一致性规律。在此基础上探究各百分位驾驶员的舒适人机因子参数范围以及相关操纵肌肉激活程度的舒适区间，总结舒适人机位置的分布规律，为驾驶室的合理布局提供建议。　　（4）基于深度神经网络，建立了以驾驶员的身高（百分位）、驾驶室内的关键人机布置因子为输入，以驾驶员的主观舒适综合评价为输出的商用车驾驶员驾驶舒适性预测模型。开展动态实车测试，采集实验过程中的驾驶员生理信号、舒适人机布置参数以及驾驶员的主观评价进行处理分析，验证了台架实验和商用车驾驶员操作舒适性预测模型的可靠性。
作者：	丁淳
专业：	(机械工程)车身工程
导师：	宋学伟
授予学位：	硕士
授予学位单位：	吉林大学
学位年度：	2022