ГЛАВА I - СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА В ОБЛАСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ САЛОНОВ АВТОМОБИЛЕЙ 

В мире эксплуатируется многомиллионный парк автомобилей многочисленных моделей, который ежегодно увеличивается на 10-20 млн. Каждая модель автомобиля - это опыт проектно-конструкторских работ различных компаний, заводов и школ автомобилестроения.

На современном этапе развития теоретических основ проектирования транспортных средств главными характеристиками в исследовании их эргономических свойств и безопасности конструкции становятся антропометрические характеристики водителя и пассажира, учет которых повышает эффективность конструктивных мероприятий, обеспечивающих водителю быстрое получение информации, снижение его физической и психической утомляемости, а пассажиру - удобство и комфорт пребывания в автомобиле.

Среди таких мероприятий важное место отводится улучшении параметров обзорности и связанному с этим уточнении и однозначному определении параметров посадки.

1.  Зарубежные исследования компоновки салона.

Изучение зарубежных работ, охватывающих почти сорокалетний период и в той или иной степени касающихся компоновки или оценки салона автомобиля, показало, что существуют два направления в исследованиях - анализ внутреннего функционального пространства в целом и поэлементный, независимый друг от друга.

Примером первого является работа "Комфортабельность и эффективность рабочего места водителя", в которой содержится результат обследования 37 моделей автомобилей европейских производителей, выпускающихся серийно. Сводя итоги обследования в таблице 1, проанализируем ее.

Таблица 1

Отрицательные оценки в %, посадки водителей и пассажиров разного роста при выборочном обследовании 37 легковых автомобилей европейских производителей.

Примечание: в скобках указано количество автомобилей от общего числа.

Для человека высокого роста (181 см) автомобили практически неудобны. Для человека среднего роста (172 см) неудобна посадка на заднем сиденье. Водитель низкого роста (<154 см) имеет неудовлетворительную переднюю обзорность из автомобиля и неудобное расположение органов управления. Из анализа таблицы следует, что компоновки салонов автомобилей различных производителей имеют существенные расхождения.

Таблица 2. Характерные параметры посадки водителя по данным зарубежных авторов

Объединяя данные исследований разных авторов в другую таблицу 2 и анализируя ее, приходим к такому же выводу. Более того, разные авторы придают разным параметрам наибольшее значение при рассмотрении посадки. Многие считают второстепенными такие параметры, как углы: "шея - корпус", "предплечье — корпус", "наклон подушки сиденья к горизонтали", о чем свидетельствуют незаполненные клеточки таблицы.

Большинство параметров посадки водителя имеют чрезвычайно широкий диапазон изменения, например, основные характерные углы рабочей позы: "корпус - бедро" от 85° до 120°, "бедро - голень" от 45° до 150°, "предплечье - локоть" от 80° до 120°.

Рис.1 - Рекомендуемые различными авторами посадки человека в автомобиле:

а) посадка водителя по работе /2/;

б) посадка водителя по Wisner, Rebiffe /1/;

в) посадка водителей разного роста по данным /1/;

г) посадка водителя высокого роста /1/;

д) посадка человека в грузовой машине по Мак-Кормику /10/.

Сопоставляя рекомендации различных зарубежных авторов по посадкам водителей разного роста (рис. 1) , обнаруживаем наряду со значительными "разбросам" углов в тазобедренном, коленном и локтевом суставах, что, во-первых, зарубежные исследователи стремятся совместить положения посадок водителей разного роста на графиках по координатам крайних точек конечностей, т.е. принимают положения педалей и руля нерегулируемые и, во-вторых, не считают первостепенным положения в пространстве головы, иными словами глаз водителя /2/ (рис.2)

Рис.2 - Посадка водителей разного роста в автомобиле по /3/

Поэлементный анализ характерен для работ, оценивающих, в основном, уже готовые автомобили. В них отмечается стесненность автомобилей типа "мини" /3/, важность последовательной зависимости: положение сиденья - угол обзора - органы управления (4), неопределенность выбора внешней формы "рационального" автомобиля, отсутствие международных норм, определяющих пространство, необходимое для размещения одного пассажира, зависимость положения глаз водителя от различных посадок /5/ и др.

Рост требований по безопасности автомобиля, рациональности и экологичности используемых материалов, снижению металлоемкости конструкции, уменьшению утомляемости водителя и удобству управления автомобилем вынуждает ученых зарубежных стран уделять все большее внимание эргономическим характеристикам при организации рабочего места водителя: Вудсон и Кановер (США) находят зависимость величины усилия развиваемого рукой от угла сгибания в локтевом суставе (рис. 3 ) /6/;  

Рис.3 - Максимальная сила руки при различных углах сгибания в локтевом суставе, кгс. /8/

Мелдран (США) определяет поле "разброса" положения глаз водителей разного роста для конкретного типа посадки в легковом автомобиле (рис-4) /7/; Гринджан (Швейцария) устанавливает частоту смены поз при сидении в функции времени (рис.5) /8/; Кремер (Германия) определяет величину усилия развиваемого ногами при толкании в зависимости от угла в коленном суставе, величины хода педали и уровня взаимоположения "педаль – сиденье" (табл.3) /9/; Блэк и Мак Ферланд (Англия) рекомендуют регулировку сиденья по высоте в пределах 100-130мм и его удаление от педалей на 176-204мм (табл.4).

Рис.4 - Рассеивание положений глаз водителей в проекции на вертикальную плоскость автомобиля (сиденье с продольной наклонной регулировкой) /9/

Схема установки для регистрации числа смен положений тела при сидении. Условные обозначения: Т — датчики; Р — пружины; Z - счетчики (по Э. Гринджан, А. Ринер)

Графики зависимости от времени числа смен положений при двух типах стульев. Слева — данные, полученные при изучении неудобного деревянного стула; справа — данные, полученные при изучении мягкого стула. Число смен поз суммировано за каждые 30 мин. (по Э. Гринджан, М. Жецрп, А. Ринер)

Рис.5 - Зависимость смены позы при сидении от времени и типа стула /29/

Однако, комплексного решения взаимосвязей "человек - автомобиль" в работах зарубежных авторов еще не встречается.

Таблица 3

Зависимость развиваемого усилия ногой от взаимоположения сиденья и педалей

Таблица 4

Основные посадочные параметры сидений водителя

Таблица 4 (Продолжение)

Краткий обзор зарубежной информации показывает, что не существует единого метода компоновки автомобиля и в зависимости от важности, какую придает тот или иной производитель какому-либо параметру, решается общая концепция автомобиля при проектировании. В целом достаточно четко выявляется "неудобство" автомобиля для человека (массового потребителя), точнее, недостаточное внимание "человеческому фактору", который становится важным исходным пунктом начальной компоновки и выбора общей концепции перед его проектированием.