关键词: 城轨车辆；司机台；人机工程
1 项目背景
随着我国城市轨道交通事业的飞速发展，城轨车辆的速度和性能有了大幅度的提高，这同时也对车辆驾驶运行的安全性提出了更高的要求。在行驶过程中为了保证司机操作的可靠性、操纵作业安全性、降低工作负荷并使人机效能充分发挥，对城轨车辆司机台的设计、研究显得尤为重要。而司机台设计中的重点是人机工程学的应用。
2 概述
城轨车辆司机台人机工程研究主要指人机界面研究，针对不同的驾驶作业任务对操作人员的心理生理机能和驾驶环境界面两者匹配性的研究，以获得一种最优方案。对司机的心理生理技能的分析内容包括人体姿态、肢体可达性、视域的可察觉性和工作负荷等。驾驶界面分析包括对司机台上设备的位置、形状、大小和布局等进行设计。这两者之间的适配性就是使得不同人体测量参数的司机与司机台及驾驶单元的几何尺寸、布局之间的配合达到最佳。
司机台是整个列车的核心部位，列车正常运行都是通过司机在司机台上的操作实现的。在功能上，司机台分为列车牵引控制、制动控制、照明控制（司机室及客室照明）、门控制、广播控制、无线电台控制、空调控制、前照灯控制、刮雨器控置、电热控制、列车故障诊断及紧急对讲等功能。上述这些设备都需要在基于人机工程学应用，在司机台上进行合理的布局，这是司机台设计中的最重点环节。
4 司机台结构特点与材质
4.1 结构特点
司机台结构可分为整体结构、二体结构、三体结构三种。整体结构容易实现，设计相对简单，但灵活性不好，拆装比较困难；二体结构好些；三体结构则更加灵活，但比较难实现，尤其是电气接口这一块。三体结构间电气接口，连接不好，电器件及电线就会产生损伤，影响电气性能，严重时将影响行车安全。所以司机台内部电气接口要采用连接器形式进行连接，连接器要有方向，不能插错，插拔要非常方便。这样既方便了维护与更换，也在电气方面实现了模块化。
司机台与车辆电气接口全部采用接线端子方式，这样接线及调试时都比较灵活，因为接线端子有测试点，不用像连接器那样额外增加测试点，实践证明此种方式非常可靠。
4.2 材质
司机台面一般分为金属台面、聚氨酯发泡台面、玻璃钢覆皮台面及玻璃钢胶衣台面四种。现阶段基本采用玻璃钢胶衣台面，它主要具有三个方面的优点：增加台面的耐磨性，增加台面的强度，增加台面的美观性，通过模具实现现代感造型，造型在满足功能的基础上做到优化，展示公司形象。司机台体一般采用普通碳钢或铝合金喷塑而成。
5 司机台的安装
司机台的安装也是个难题，由于司机台体积很大，一般的司机台由于是整体结构，从车外搬运到车内就是个问题。一般的方法是在司机室屏柜安装前把司机台搬到司机室内，这样司机室空间就非常有限，配线及安装其他设备更加困难。
如果采用分体结构，就可以在司机室其他设备安装完之后，把司机台分体从司机室侧门搬进去，既不影响工序又非常简便，上车后把前端、地脚及分体模块间的相对位置调节好，把电气连接器连接好，再把各个螺栓连接好、拧紧就安装完毕了。实践证明此种方法非常可靠，值得推荐。
6司机台人机工程管理
司机台设备布置要符合UIC651 标准，即常用的开关、按钮和指示灯要放在司机附近，便于操作，而各种主机以及那些不经常操作的转换开关则可以放在离司机稍远一些的地方。
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司机台面一般设有TCC 系统显示屏、广播控制盒、ATP 系统显示器、双针压力表、司机控制器、各种信号指示灯、各种按钮开关等。
司机台下柜内一般设无线电台主机、广播主机、前照灯电源、刮雨器水箱等运行中不用操作的设备。
6.1司机台布局设计
城轨车辆司机台的布局设计主要是指对轨道车辆司机驾驶行为研究的分析后，提出司机台的空间布局设计，司机台布局设计是否合理直接与司机的驾驶行为密切相关。目前来说城轨车辆司机台主要由显示观察区域、台面操作区域、下部柜体区域等构成，集中配置司机使用的操作设备和显示设备，在整体结构上顾及减轻司机的疲劳程度，使司机能够方便舒适地操作各种设备。典型的全台式城轨车辆司机台空间布局效果，全台式城轨车辆司机台，根据人机工程学中成年人的平均人体尺寸，我们选择了台面高度760mm，该司机台面高度能够使司机臂部自然下垂．处于合适的放松状态，小臂接近水平状态或略下斜，不应使小臂上举过久，不应使脊椎过度屈曲。显示观察区域布置各种显示控制屏、指示灯、仪表等。台面操作区域布置司机控制器、各种开关、按钮，下部柜体内配置设备主机。
6.2城轨车司机台高低及下部空间尺寸人机工程管理
车辆行驶中，司机始终是在坐姿下完成工作，因此司机台下部应该有充足的空问供司机的腿部活动使用．司机台面高度及司机台下部空间的设计就需要司机座椅配合人体模型设计。在设计时应该满足空间的最低要求，然后根据空间的使用情况增大桌下的空间。
6.3城轨车辆司机台上操作设备的配置空间尺寸人机工程管理
司机在司机台上的作业区域大体可以分为两大部分：(1)正常(舒适)作业区域：司机应能在小臂正常放置而上臂处于自然悬垂状态下舒适的操作。(2)最大作业区域：应使在臂部伸展状态下能够操作，且这种作业状态不宜持续很久。司机在车辆行驶中需要操作的设备，遵循重要性和使用频率原则，将重要的使用频率高的操作手柄和按钮配置在司机易见易及的部位，如主控制器的速度手柄和制动手柄等必须配置在舒适的作业区域，尤其对于速度手柄和制动手柄这两个最重要的操作手柄，能够满足双手自然放置的条件下可操作。对于一些不常使用的设备可以配置在最大作业区域内部即可。
6.4城轨车辆司机台上显示装置及仪表盘的配置空间尺寸人机工程管理
司机台上的各种显示装置需要根据人的视野按照重要性原则集中配置。必须能够使司机方便准确地读取显示器上的各种信息。视野是指人的头部和眼球固定不动的情况下，眼睛观看正前方物体时所能看得见的空间范围，常以角度来表示。因此，对于显示设备的配置，应该根据显示设备的重要性和使用频率从中央向两侧配置，使运行状态、监视和控制系统部件配置在驾驶室正面，重要显示设备建议配置在司机前方左右各60°以内。
7调试
司机台设计完成后，在交货前要进行自身的电气调试，以验证是否符合设计要求。
在第一列车装配完之后，要进行全列车调试，几乎所有的操作都在司机台上进行。在调试过程中可以发现一些问题，在后续的车辆上进行改进，例如有的开关位置不理想，有些按钮应换成转换开关等。
8 总结
城轨车辆司机台是列车运行过程中最主要的人机界面，通过该界面，司机获取各种信息，根据具体情况作出决策，并对相应的有关系统进行操作和控制，完成驾驶任务和突发状况处理。可见城轨车辆司机台的设计是否科学合理，对司机的安全高效行车有着重大影响。因此，城轨车辆司机台设计中，对人机工程研究越来越受到人们的重视。以上仅是我在设计过程中总结的一些经验，供大家参考。
参考文献
[1] 丁玉兰．人机工程学(修订版)[M].北京：北京理工大学出版社，2005
[2]严允，昊志华，黄光远．工效学在机车司机室规范化设计中的应用[J].机车电传动，2006(4)
作者简介：王大朋，（1985-）男，汉族，工学学士学位，工程师，主要从事轨道车辆研发设计工作。曾参与设计多种车型的车辆设计工作。现担任中车唐山机车车辆有限公司产品研发工程师。
论文作者:王大朋 张晓霞 洪金凤
论文发表刊物:《科学与技术》2019年17期
论文发表时间:2020/1/15
标签：司机论文; 台面论文; 车辆论文; 人机论文; 操作论文; 结构论文; 作业论文; 《科学与技术》2019年17期论文;