人机工程学在军用车辆设计中的应用

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文|苏胜 王晗宇
人机工程学在军用车辆设计中的应用
摘要:本文阐述了人机工程学对军用车辆设计的重要意义,从人机工程学的角度提出了目前军用车辆设计中应当予以考量的人机工程学要素。关键词:人机工程学;军用车辆;人机工程仿真
一、人机工程学和军用车辆设计的概念高粱红素
对苯树脂1、人机工程学的概念
人机工程学是研究人、机械及其工作环境之间相互作用的学科。常指在研究如何在设计当中将机械设备、人机系统或人机环系统最大限度地符合人体尺寸、生理特征和心理特征,达到安全、舒适、高效生产和工作的目的。在通过系统地运用设计学、心理学和医学等有关科学知识,研究组成人机系统的机器和人的相互关系,以提高整个人-机-环系统的功效。一般人机工程学运用到设计人机系统中时,通常侧重于考虑人的特性和能力,以及人受机器、作业和环境条件的限制。人机工程学还研究人的训练、人机系统设计和开发,以及同人机系统有关的生物学或医学问题。
2、军用车辆设计的概念
军用车辆不同于一般民用车辆,与很多特种工程车辆也不甚相同,从功能来说,民用一般车辆是一种交通工具,驾驶就是它唯一的功能;特种工程车辆则在驾驶的基础上还需满足一些特殊功能,加装了诸如吊臂、铲斗等设备;而军用车辆时常要投入战场,并且要面临高温、高寒和高湿等极端环境的考验,因此不仅要加装武器设备,还要安装装甲等防护设备用以保障成员的安全。
二、人机工程学在军用车辆设计中的运用
从二战时期本学科进入科学人机工程学阶段至今,技术的发展突飞猛进,但是人类的心理和生理特征在使用军用车辆的这一过程中几乎没有发生任何变化。如此一来军用车辆的作战性能随着技术的发展和装备的更新换代越来越高,而与其对应的,能够发挥出的真正作战效能,却由于忽略了整个武器-人系统中“人的因素”而并没有得到应有的提升。人是装备技战术性能的积分器和控制器,正是由于武器系统中不可忽视的人的因素,将人作为军用车辆设计的中心,将整个武器-人系统作为一个整体来进行研究与设计在军用车辆的研发过程中就显得尤为重要。
1、对军用车辆本身的设计
从人机工程学角度提高军用车辆的适用性应该从两个方面入手,一方面是“硬件”,即军用车辆本身的
研制设计,在研制的过程贯彻人机工程学的思想,从人配合、适应装备,向装备符合人的特性转变,综合考虑人在军用车辆中所要
金属防水接头
面对的各种环境,并给出相应的对策。
近几年,越来越多的军用车辆加装了空调,
军用车辆的热环境已经得到了巨大的改善,但是
这仅仅是因为人对热环境的舒适程度较为敏感,
以及对热环境的调节较易实现。除此之外,还应
对军用车辆本身和其搭载的武器设备运转所造成
的振动和噪声导致的车内振动环境和声环境恶化
予以改进。振动可能会导致车内乘员视觉模糊进
而影响对信息的接收,也可能使操作出现误差,衣架钩
带来不良后果;而噪声达到70db之后就会对人
的正常工作产生各种不利影响,诸如影响乘员注
意力、降低工作效率、降低工作质量等,因此应
当在设计时考虑使用各种缓震材料和减小噪声的
措施,以消除不利影响。在对军用车辆其中的设
备进行设计时,在现有技术许可的条件下按照设
备和人的特长进行分工。将重复的、精确但易使
人疲劳的、危险的、劳动强度大的工作交由机器
设备来完成,而将机器难以处理的、复杂的、灵
活的、需要发挥人主观能动性并综合实际情况做
出判断的控制动作留给人来完成。
人机界面按照人的视觉特性对于观察范围
及距离、背景、闪烁、彩、亮度、眩光、符号
大小、运动、显示形式的敏感程度、人的反应时
间等;人耳对于声音的强度、频率、信号或语音
的识别、耐受噪音的能力等;人的躯干和四肢的
骨骼、肌肉的能力及工作耐受力、能量的输出等
:人体的尺寸、体重,工作时的姿态,作业空间大
小、状态和工作面等来配置操作台或驾驶舱的大
小、形式、彩、气温、气压、供氧、过载、照
明、隔音、缓冲、防振、操作仪表的型式、操纵
手柄需要的力、操纵装置的间距、按钮的样式、
座椅的形态及可调范围、安全及救生装置等来提
高人工作的可靠性。军用车辆机械化、自动化在
减轻人的工作强度、体力消耗方面有助于减轻人
的劳动强度和降低工作的差错率。军用车辆外界
的战场环境是客观的,复杂多变的,也是不以人
的主观意志为转移的。但军用车辆研制者可以在
乘员周围的工作空间内,形成一个安全、舒适的
小环境,从而提高车辆乘员的工作可靠度。
2、对军用车辆人员的培养
对人员的重视是“软件”。以履带型军用
车辆为例,车组乘员必须每天对车辆的机油、变
速箱油、刹车油进行更换加注;对电子系统进行
保修;并且定期进行履带调整和车况检查、全车
武器系统(如主炮与机等)进行清洁。由此可
以看出,对军用车辆乘员的技术水平要求是较高
的,所以,必须注重人员的培训与选拔,挖掘人
的潜能,对于军用车辆乘员这样技术含量较高的
兵种,提高其职业化的程度,有必要通过长期训
练保证乘员的技战术水平。
仿照飞行员使用飞行模拟器进行训练,可
以研发军用车辆训练用模拟器,在技术水平允许
的情况下尽可能真实的模拟训练或实战中军用车
辆的周围环境、车内的气温、气压、光环境、振
动环境、噪声环境等,此举不仅能够提高乘员的
车辆操作技术水平,有效降低部队在训练中军用
车辆的小时消耗,还能够对使用人员进行人机测
试,研究人与车辆的有机联系,测量人员在军用
车辆中时的各项生理指标,为下一步的人机工程
改进和新装备的研制提供人机依据。
3、对军用车辆的人机性能进行测试
通过使用人机仿真软件如JACK或RAMSIS
等对已研制的方案进行人机工程仿真可以将软件
与硬件结合起来,一方面通过将国家标准规定的
人体尺寸数据导入软件,可以建立起符合中国人
体尺寸的仿真人模型数据库,另一方面,将军用
紫砂电饭锅车辆的模型导入后配合仿真人模型,设定对应参
数和载荷后,就可以通过虚拟仿真的方式对舒适
度、疲劳度、可视域、可达域等一系列人机参数
进行测试,这一研究方法可以在军用车辆正式定
型投产之前对车辆的人机性能进行检验,提前发
现问题并帮助设计人员提出改进建议,避免投产
之后需要修改导致的资源浪费。
三、结语
军用车辆作为一种高度特殊化的车辆,运
用人机工程学的原理进行设计是我国武器发展的
必然趋势。只有符合人机工程原理的军用车辆才
能发挥出应有的作战效能,并不断推进我国军事
装备的创新。
(作者单位:西安工业大学)
作者简介:王晗宇(1990~),男,西安工
业大学艺术与传媒学院,研究方向为兵器美学与
复杂产品设计。
苏胜,副教授,西安工业大学艺术与传媒
学院,研究方向兵器美学与复杂产品设计。
参考文献
[1]丁玉兰.人机工程学(第四版).北京:
弹跳高跷
北京理工大学出版社,2011.01
[2]袁修干,庄达民.人-机-环境系统工
程计算机仿真.北京:北京航空航天大学出版社
,2001.
[3]GJB1835-1993.装甲车辆人-机-环境
系统总体设计要求

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