当你开一辆上岁数的老车的时候,你会发现驾驭它并不是一件容易的事情。
在80年前的汽车上,很多装置的设计并没有现在发展得这么完善,我们这些仅仅考过了C1的人去开一辆老车,可能会觉得有些吃力:尺寸较大的无助力方向盘沉重的手感会让我们怀疑自己的臂力、狭小的后窗和反光镜带来的狭窄的视野使得倒车等操作很不方便。
汽车从出现起到发展到今天的技术水平,经历了一百多年,然而即便如此,汽车依然不是完美无瑕,现在汽车还是在不断地进行优化与改进。
那么,上百万的汽车工程师们研究了上百年,汽车到底改进了一些什么?
改变的有我们一眼看不到的:发动机技术、车身材料及连接技术、电控系统等,也有我们一眼就能看出来的:汽车外形、内饰以及车内部空间的设计优化等。而这些技术的发展,尤其是内部空间的优化,离不开人机工程学这一功臣。
如果说汽车工程师除了汽车的结构、原理等知识外还有什么是必须掌握的基础知识,那一定是人机工程学。
“人机工程学研究的是人与机器相互关系的合理方案,亦即对人的知觉显示、操纵控制、人机系统的设计及其布置和作业系统的组合等进行有效的研究,目的在于获得最高的效率和作业时感到安全和舒适”
——W.E.Woodson
人机工程学使得汽车的设计越来越人性化,在它的指导下,人们在追求汽车舒适性的路上少走了很多弯路。
每一个人在驾驶汽车时都会希望它能读懂我们的想法,能轻松方便地驾驶并能带给我们舒适的感受,而不希望它是一台与我们毫不相干不为我们考虑的冷冰冰的机器。人机工程学在汽车上的运用便使得汽车真正成为人的汽车。
对于一辆汽车来说,汽车内部是乘员的主要活动空间,如何将这一空间设置的操作方便、乘坐舒适和安全可靠,是人机工程学设计的主要内容。
车内人机工程学设计主要涉及到以下几个方面(参考《汽车人机工程学》.任金东):
(1)乘员坐姿和座椅布置满足舒适乘坐要求;
(2)保证车内必须的空间以确保驾驶员操作灵活准确,后排乘员能自如调整身体姿态,以增强舒适性和安全性;
(3)操纵装置的布置位置和作用力大小应符合人体操纵范围和操纵力特点,使驾驶员操纵自然、迅速、准确、轻便,以降低操纵疲劳;
(4)驾驶员视觉信息系统适合人眼视觉特性和驾驶员视野要求,且能及时获得正确的驾驶信息;
(5)具有符合人体运动特点和车内环境的被动安全措施。
在汽车内部的设计中,每一个人部分的存在都有其合理性和作用,每一个细节都是经过了反复设计和修改的结果。
在汽车内部空间的设计上,需要保证驾驶员能舒适便捷的操作,同时其他乘员具有充分的空间,这要求对座椅的位置、角度进行合理设计,依据人体特点对身体各部位与汽车各部分的间距进行反复考量。
汽车车身和内部空间设计的细节很多,比如B柱就不能是一个直的,必须有一定角度的倾斜,否则无论前排还是后排上下车时都会觉得别扭。
人在坐姿下进行双手协同操作时活动范围是一定的,汽车是一个操纵相对复杂的机器,因此必须考虑驾驶员操作的便捷性。
坐姿操作的极端状况之一是战斗机的操纵,战斗机的操纵装置繁多,信息界面复杂,为了让飞行员操作更准确有效率,其座舱的操纵装置都进行了最合理的设计和布置。
汽车上的操纵装置虽然没有如此复杂,但是也需要根据人的特点和习惯进行合理设计,确保所有的操纵装置都能在方便触及的范围之内。因此,现在的汽车驾驶员座舱里,操纵装置往往以一个半圆环绕着驾驶座。
汽车的座舱设计也可以借鉴战斗机,使其变得更有便捷高效和舒适。东风日产西玛便采用了类似的战斗机座舱设计,使得信息的获取和汽车的操纵更为准确简便。其导航界面与驾驶员视角成7°,更符合驾驶员操作的便利性,并且采用了带有位置记忆的D型多功能方向盘,搭配的全景式天窗更是给人一种飞行座舱的感觉。
仪表板的布置也是一个很重要的方面,仪表板是汽车操纵控制与现实的集中部位,其布置必须以驾驶员为中心,满足驾驶员对视野、操纵和空间的要求,保证驾驶员识读的便捷和准确。
显示装置的设计有很多原则,但最重要的便是能使人迅速准确地接收信息,其次才是形象直观、空间布局和环境匹配。
仪表有很多种类型,不同形状和类型的仪表其识读准确度是有差别的,汽车仪表需要根据仪表的作用对其形状和类型进行选择和搭配,并辅以必要的文字信息。现今汽车表多采用组合式仪表,通过组合使得车辆状态能最合理有效的传达给驾驶员。如东风日产西玛上搭载的3D平视信息显示系统,共集成了8种信息显示:油耗信息显示,预警式安全信息系统、多媒体、底盘信息显示、胎压监测、导航信息系统、行车电脑、来电信息显示。采用的3D立体效果,极大提升了信息易读性,缩短了识别时间,令信息易读性提升了50%,识别时间缩短了10%。对于在行驶状态下的驾驶员而言,能够在短时间内迅速清晰地读取需要的信息,保障了行车安全。同时,3D效果可以使眼部疲劳降低50%,大大降低了眼睛的疲劳感。
仪表盘展示的角度而需要进行精心设计,这一点方向盘也是一样的。仪表盘的展示角度需要便于驾驶员读取且不影响驾驶,方向盘有一定角度则是为了操作的便捷、舒适以及有利于在紧急状况下的快速转动。3D平视信息显示系统的显示内容设置在驾驶员的平视范围内,利于驾驶员不分散注意力的情况下随时查看行车信息,同时也让驾驶员的颈部处于舒适的状态,不需大幅度摆动,有效避免了颈部疲劳。
以上只是汽车设计中很小的一部分,汽车人机工程学的应用,真要讲,大概48节课也讲不完。
虽然汽车的基本原理没有变,依旧是动力源通过传动装置驱动轮子转动行进,但人机工程学使得汽车变成了我们自己的一部分,汽车在逐渐普及、变成一种日常代步工具的同时,以一些越来越符合人机关系的设计,变得更加舒适,使得几乎所有人都能够享受驾驶的乐趣。
如果生在80年前,即使买得起车,你也可能不会享受到什么乐趣。在今天,当我们坐在舒适的车内享受各种乐趣时,或许需要感谢所有的工程师和设计师,数百万人上百年的努力,才换来了今天的便捷和舒适。