基于乘務員特性的機車駕駛界面優(yōu)化設計研究.pdf

1、機車司機室是乘務員獲取列車運行信息并進行駕駛操作的特定場所，司機室駕駛界面的設計對列車的安全運行具有特別意義，是列車設計技術的重要組成部分。作為一個典型的人機系統(tǒng)，司機室的設計思想經(jīng)歷了一個從“以機器為本”到“以人為本”的轉變，目前已出現(xiàn)基于乘務員本身的生理、心理需求的司機室設計實踐和以提高駕駛舒適度為目的的研究，同時對乘務員的駕駛疲勞、認知負荷、情境意識等研究也開始引起人們的注意，因此本文嘗試從乘務員特性出發(fā)進行司機室駕駛界面的優(yōu)化設

2、計。
　　乘務員特性由人體測量生理特性、駕駛作業(yè)中的認知特性與行為特性等內容組成，與此對應的駕駛界面優(yōu)化設計問題包括人機匹配關系、人機信息關系及人機操作關系的設計等。
　　乘務員生理特性主要是人體立姿與坐姿時的靜態(tài)尺寸、動態(tài)幅度、人體力量測試數(shù)據(jù)及人的視覺與聽覺一般特性等。通過文獻調研的方法對以上人體生理數(shù)據(jù)進行了匯總、歸納與整理，并以圖表的形式呈現(xiàn)，為駕駛界面的人機匹配關系分析與設備尺度的優(yōu)化設計打下了基礎。
　　采

3、用設計調查與實驗研究相結合的方法對乘務員的認知與行為特性進行了研究。嚴格遵守設計調查的程序，在正式問卷調查前經(jīng)過了多次訪談與兩次試調查，并根據(jù)調查對象的特點設計了抽樣方法，保證了調查效度。數(shù)據(jù)分析顯示α信度系數(shù)為0.92，調查信度較高。結果說明，乘務員的年齡、駕齡、受教育程度與左右手習慣與司機室控制器的可操作性沒有相關性，乘務員能熟練掌握控制器的操作，但對操作舒適性的評價不高；各種儀表的認讀性無顯著差異，但開窗式儀表的認讀性與駕齡顯著正

4、相關，表明其認讀需要學習與鍛煉；在速度顯示方式方面，速度表與運行監(jiān)控顯示屏上的速度曲線兩者顯著相關，但沒有明顯差異，表明兩者都是乘務員獲取速度信息的主要方式，需同時存在。
　　采用SMI HED頭盔式眼動儀對乘務員的駕駛作業(yè)進行了視線追蹤實驗，對注視點的位置與跳躍順序、注視時間等指標進行了記錄，并總結了典型駕駛任務中乘務員的視覺策略。實驗結果說明，駕駛作業(yè)中乘務員的主要視覺任務是對前方線路和信號燈的嘹望，對駕駛界面上儀表及顯示屏的

5、觀察是快速和短暫的，操縱臺的布局不應影響乘務員的正常嘹望。
　　在設計調查和實驗的基礎上，建立了基于駕駛任務的描述性乘務員模型，該模型由駕駛任務、行為模型、認知模型和設計指南四部分組成。建立了乘務員的綜合認知模型和行為動態(tài)模型，分析發(fā)現(xiàn)乘務員駕駛作業(yè)的顯著特點是信息前饋認知方式，基于直覺或規(guī)則，對系統(tǒng)下一步的狀態(tài)有明確預測；其行為特點是基于規(guī)則的，按照業(yè)已存在的行為模板進行操作。視覺信息的設計應盡量簡單明確，避免復雜的含義，作為信

6、號或符號激發(fā)一套既定的規(guī)則行為。
　　在分析乘務員特性的基礎上，提出了司機室駕駛界面優(yōu)化設計在適度性、一致性、確定性、結構性和指導性上的要求，并在此要求下進行了駕駛界面優(yōu)化設計的實踐工作。在人機工程學分析軟件Jack中建立了司機室人機關系分析仿真模型，分析了現(xiàn)有設計的不足之處，對駕駛界面視覺信息的重要度、觀察頻度和人機工學鏈值進行了調查與計算，并對目前顯示屏的常用圖標進行了認讀性調查，提出了駕駛界面布局、司機室設備尺度及顯示屏軟件