基于人机工程学的轿车车室环境塑造的方法与途径探讨

【摘 要】本文以轿车车室环境为研究对象，运用人机工程学的相关理论对车室微气候环境、空气环境、色彩环境、噪声与振动环境的塑造方法与途径提出一些简单的建议，力求使车室环境更加安全、舒适，希望本文的建议能为轿车设计相关部门和驾乘人员提供一定的参考。

【关键词】车室环境塑造；人机工程学；安全性；舒适性

0 前言

轿车车室是轿车驾乘人员在旅途过程中的生活空间，车室环境的优劣直接影响着驾乘人员的安全性与舒适性，因此，对轿车车室环境的塑造显得尤为重要。人机工程学是一门研究人机系统的科学，而轿车车室从本质上来说就是一个人机系统，因而可采用人机工程学的相关理论对车室环境进行综合塑造。轿车车室环境主要包括车室微气候环境、空气环境、照明环境、色彩环境、噪声与振动环境。由于轿车车室较小，照明环境塑造只需满足驾乘人员在夜晚或阴天的认读要求和视觉舒适性即可，塑造相对简单，因此，本文仅针对车室微气候环境、空气环境、色彩环境、噪声与振动环境，运用人机工程学的相关理论进行简单塑造，力求使行车更加安全，车室驾乘环境更加舒适。

1 车室微气候环境设计

车室微气候环境主要包括车室空气温度、湿度、空气流速、热辐射四大因素，这四大类因素的综合作用直接影响着车室微气候环境的舒适性，也影响着驾驶的安全性，因此，需要对车内的微气候环境进行塑造，塑造的前提是确定车室内各微气候环境要素的舒适值。许多专家对汽车车室热舒适性环境参数做了大量研究，得出的汽车车室热舒适性环境参数如表1所示。

表1 汽车车室热舒适性环境参数[1]

车室微气候环境的塑造必须以各环境参数为基础，而气温、湿度、热辐射和空气流速对人体的影响可以相互替代，某一参数的变化对人体的影响，可以由其它参数的相互变化所补偿，因此，在车室微气候环境塑造时，应该对各要素进行综合设计。车室微气候环境的塑造采取的措施较多，最常见的有三种，一种是通过空调将经过处理的空气以一定的方式送入车室内，从而使车室内空气的温度、湿度、空气流速及洁净度保持在一定范围内。由于空调送入的空气经过了相应的处理，因此，空气能很好的满足驾乘人员的舒适性要求[1]。在考虑轿车空调的热舒适性要求时，如果人员从很热的外界环境中直接进入温度很低的轿车车室内，过大的温差将会形成较大的热冲击，人的体温调节机能在短时间内无法作出适当的反应，很可能使人感到不舒适，因此，当确定轿车车室内的温度参数时，应当考虑轿车车室内、外的温差，温差可按下列公式[1]计算

t=0.5（tH-20）

式中，tH为车外温度（℃）。虽然空调送风能够较好的满足车内微气候环境的舒适性要求，但是空调的开放增加了燃料的消耗和相关的费用。为了降低空调开放的成本，第二种方法便是采用轿车贴膜的方式进行隔热，在夏天时能够减少车外热量进入车室，冬天时能减少车室热量的散失，起到一定的保温效果。防爆太阳膜隔热率可达50%～70%，起到隔热和保持车厢凉爽的效果，并有效的降低轿车空调的使用，可节省因开空调耗费约25%的汽油[2]。三是车身的各种材料采用具有隔热功能的金属、金属合金、隔热玻璃，阻挡外界热量进入车室，从而有效的保证了车室微气候环境的舒适性。

2 空气环境

车室环境的好坏直接影响着驾乘人员的身心健康，其主要的污染物来源于以下几个方面：一是新车内装饰材料中含有的苯、甲醛、丙酮、二甲苯等有毒气体；二是轿车发动机产生的一氧化碳、汽油挥发成分；三是车用空调蒸发器若长时间不进行清洗护理，就会在其内部附着大量的污垢，所产生的胺、烟碱、细菌等有害物质弥漫在车内狭小的空间里，导致车内空气质量差甚至缺氧；四是由于行车时开窗不多导致人体呼出的二氧化碳增多、氧气减少，驾乘人员出现头痛、头晕等不适感[3]；五是车室内的粉尘及油污；六是车内的一些用电设备产生的电磁辐射。

针对车室空气污染，必须采取相应的措施进行有效防治：第一，行车过程中，在空调没有开启并且车、内外温度差别不大的情况下，应保持窗户的适当开启，增加空气的流通，排除车内的有毒有害气体，增加车内的氧气的含量；第二，经常对座椅、车室地板和内壁、各种布类或皮类饰物、仪器仪表、空调蒸发器等进行擦洗，保证车室内的环境卫生；第三，采用一些专用的车内空气净化产品对车室的空气环境进行净化；第四，选用电磁辐射小的用电设备；第五，新车买回后，需放置一段时间，等待装饰材料中的有毒物质大部分散尽之后方可驾驶，放置过程中必须保持车窗和车门的开启。

3 色彩环境

车室色彩环境是由车室的各种内饰颜色构成，色彩环境的优劣与否直接影响着驾乘人员的情绪，并影响乘坐的舒适性，甚至影响行车的安全性。因此，车室色彩环境设计显得十分重要。色彩能给人的心理造成一定的影响，具体表现为色彩的冷暖感、轻重感、软硬感、距离感、胀缩感、情绪感和疲劳感等。本文以人们对各种色彩的一般感受规律以及轿车色彩的协调性与美观性为基础进行简单的设计。第一，车室色彩设计要服从轿车整体的主色调，这样才能使整个轿车的色彩设计格调协调一致，浑然一体，满足设计系统性的要求；第二，轿车内饰应采用轻快明亮的配色，给人以宽敞、宁静和舒适的感觉，如沙发采用米黄色、灰色、白色和咖啡色等，并且内饰的颜色尽量不要太多，不要出现多种色彩搭配的图案；第三，轿车的仪表板应采用反射率低的材料和颜色，并且最好在仪表板上增加凹凸的图样，以减少反射眩光，使驾驶员对仪表板的认读准确，并且认读效率高，防止驾驶员观看仪表板前后眼睛出现明显的明适应或暗适应，保证行车安全；第四，车室色彩在垂直方向上的明度应有所差别，人眼视觉接触频率越低的区域明度越高，以增加光线反射率，使整个车室更加明亮，人眼视觉接触频率越高的区域明度越低，以减少反射光线对人眼的刺激，从而起到减少视觉疲劳、保护视力的作用，如顶棚明度最高，地毯最低，而门内护板和座椅的明度适中；第五，车室内不能采用暖色系的颜色，如红色、橙色等，特别是驾驶员视觉经常接触的区域，因为暖色系的颜色十分鲜艳，容易使人迅速兴奋，兴奋之后便出现了视觉疲劳，从而影响行车的安全性；第六，玻璃或者轿车车膜的色调、明度和纯度组合必须保证驾驶员能够清晰、迅速的看清车外的情况，不得采用一些（下转第161页）（上接第75页）阻挡视线或者减慢驾驶员视觉反应速度的颜色。

4 噪声与振动环境

车室内的噪声直接影响驾乘人员的交谈，分散驾驶员的注意力，降低工作效率，影响乘车的舒适性和行车的安全性，长期处于噪声环境中还会出现听力疲劳、听力降低甚至暂时性耳聋现象，也使人心烦意乱。车室噪声主要有发动机噪声（燃烧噪声）、底盘噪声（传动系统噪声、各部件的连接配合引起的噪声）、电器设备噪声（散热风扇噪声、轿车发电机噪声）、车身噪声（车身结构、造型及附件的安装不合理引起的噪声）[1]。对车室噪声的防治途径一般有三种：声源控制、噪声的传播途径控制和个人防护，声源控制涉及的环节十分复杂，并且噪声源有时也很难控制。因此，本文仅从传播途径控制和个人防护两个方面提出一些简单的控制措施。第一，在车窗玻璃和车身金属、橡胶等材料中融入一些隔声或吸声材料，以避免或减弱传入车室的噪声；第二，在顶棚及车身内蒙皮间使用吸声材料；第三，对一些令人心烦意乱的噪声，可以利用声音的掩蔽效应，如播放一些优美的音乐将噪声掩蔽；第四，在正常行车过程内，乘客偶尔也可用耳塞堵住耳朵，减少噪声的影响，但发现紧急情况时，应立即拔除耳塞，以便接收一些重要信息，但驾驶员耳朵上不得佩戴任何阻塞听力的物品，以防出现安全事故。

轿车振动也是影响乘坐舒适性和行车安全性的一个重要因素，剧烈的振动会对驾乘人员的生理和心理造成一些负面影响，同时也会使驾乘人员的工作效率与准确性受到影响，因此，必须采取相应措施控制轿车的振动。本文简单例举一些轿车的防振措施：第一，轮胎材料采用更富有弹性且柔软度高的橡胶；第二，调整轿车悬架的阻尼和弹性系数，或采用国外先进的主动控制、半主动控制方法进行控制，减缓由于路面不平顺等产生的振动向车身的传递；第三，将轿车各零部件的连接部位由刚性连接转变成柔性连接，如在连接处增加一些橡胶垫等柔性材料，以减小各零部件之间由于刚性碰撞产生的振动；第四，在轿车零部件接触处加适当的油，使连接部位平稳、顺畅；第五，严格控制零部件的精度，使零部件间的接触紧密，减少零部件间由于松动或错位等产生的振动；第六，控制发动机的燃烧过程，使其燃烧过程柔和、平稳，提高机体的结构刚度，采用严密的配合间隙；第七，在振动剧烈的关键位置，采取隔振、吸振、阻尼等措施来消除或减小振动，阻止振动的传播；第八，采用减振座椅，减小车体的振动向驾乘人员的传播；第九，在路况不好的地段，注意控制速度，防止速度过快导致的剧烈振动。

5 结论

本文以改善驾乘人员的安全性和舒适性为出发点，运用人机工程学的相关理论，对车室的微气候环境、空气环境、色彩环境、噪声与振动环境进行了简单的塑造，提出了一些塑造方法与途径，能在一定程度上帮助轿车设计人员和驾乘人员改善车室环境，使驾乘人员在旅途过程中更加安全、舒适。

【参考文献】

[1]杜子学.汽车人机工程学[M].北京：机械工业出版社，2011，10.

[2]覃维献.汽车美容[M].北京：北京理工大学出版社，2009，02.

[3]郭伏，钱省三.人因工程学[M].北京：机械工业出版社，2011，10.