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青岛四方庞巴迪铁路运输设备有限公司 山东青岛266109
摘要：人-机-交互环境系统是工程学研究的重要领域，在高速动车组司机室设计中，也充分体现了人-机-环境系统工程学的研究成果。本论文通过对CRH380D动车组司机室人机交互设计的简单分析，使人们对高速动车组司机室及其人机交互有一个直观的认识。对此，本文针对动车组司机室等相关内容进行一系列分析。
关键词：动车组；司机室；分析
一、引言
伴随着高速列车技术的发展和速度的提高，从目前的情况来看，高速列车对于动车组的安全性能以及舒适性能都在原有的基础上提出了更高的要求。动车组的控制中心-司机室，其空间狭小，操作显示设备众多，室内环境复杂程度高，是人-机-机关系最为复杂的区域。人机交互设计的研究成果应用于司机室的设计中，不仅可以让驾驶员更加高效、安全、舒适地开展自己的工作，还可以减少人为的失误操作，进而能够提高整个列车运行的可靠性，而这一设计的理念也充分体现出了以人为本，更好地促进这一领域的发展。
二、对CRH380D动车组司机室的论述
CRH380D列车由八节车厢组成，四节动车以及四节拖车，而这八个车厢一共分为了两个相同的动力单元。每一个基本动力单元也有一个主变压器，并且其主要组成部分包括网络系统等都是根据冗余设计的思想来组成。某一设备出现故障后，自动启动冗余设备。因此，由于单一设备故障引起的列车故障不会影响列车基本功能，不会对其他的车辆的牵引系统和制动系统带来影响。在CRH380D动车组的两端都设有一个司机室。司机室由气密隔断门将司乘区域与乘客区域分隔开。两端司机室没配置完全一致，主要设有操纵台、司机座椅、配电柜、空调和照明等设备。操纵台上设置有司控器，用来实施全列车辆的牵引、制动；操纵台设有许多按钮和指示灯，用以进行一些基本操作，如开门关门；设有乘客信息系统的手持机，用以与乘务员的交流、信息沟通。除了能够保证整个正常运行的功能之外，司机室设计还需要保证整个驾驶室都能够达到整洁，美观和舒适。
四、人-机交互在机房设计中的应用
人机交互不仅研究了人的特征和能力，研究了人受到机械、作业和环境条件的限制，还研究了人的培训、人机系统的设计和开发，以及人与人之间的心理、生物学等方面的关系。高速动车组驾驶室人机设计的原则是：为司机提供安全、舒适、整洁、美观、人机工程学良好的工作环境，使司机操作更方便、更环保。以下简述CRH380D动车组司机室人机交互的特点。
（一）司机室视野
在CRH380D动车组驾驶室的内部空间和设备布置上充分考虑到司机的视野，在CRH380D动车组司机室的前窗上安装了一块不会使人眼花缭乱的透明安全玻璃，并配有遮阳帘，防止刺眼的阳光影响司机的视线。雨刷、玻璃加热器安装在前窗上，可有效防止前窗结霜、结冰及雾霾，保证驾驶员视野清澈。CCRH380D动车组车厢视野符合UIC 651-2002标准。
（二）司机室作业空间尺度
室内空间是人-机关系中的重要因素，多因素同时作用，对司机室的运作空间尺度产生制约与协调。它的影响因素主要是司机的生理特征和头车的造型特征。CRH380D动车组司机室安装的设备较多，并且为了能够更快地扩大室内空间，需要将整个司机前罩内部所空余出来的空间作为整体来考虑。除此之外，还需要将司机室空调机组的安装在司机室内。
同时，还需要采用非整体式的配电箱，来保证让整个配电箱内部能够安装更多的设备，以此来帮助增加驾驶员顺利的操作空间，进而能够更好地减轻驾驶员的空间压抑感。而当高铁在行车的过程，司机是采用坐姿作业。所以，对于行车司机来说，主要就是通过运用自己的上肢来完成作业。在行车的过程当中，上肢作业位是指在行车的过程当中，上肢在水平线上面的运用轨迹主要包括的区域，可以分为最大的工作区以及正常工作区。最大工作区指在自然坐姿状态之下，需要保证上肢可以尽可能地向前倾斜，而手可以触碰器件的操作范围；正常工作区是指自然坐姿状态下，上身保持不动，手可以触碰作器件的操作范围。
（三）单柄司控器
CRH380D司控器为单手柄操作模式，有16个操作档位；是列车司机操作主接口。司机利用司控器实现列车的启动，加速，减速，匀速，制动和紧急制动。司控器位于驾驶台右侧，方便驾驶者操作。并且在整个司控器的顶端可以发现一个锁定的按钮； 当司机在按下按钮的时候，司控器才可以进行牵引级位的操作。自匀位向前推即为加速，向后拉即为减速。与此同时，未按下按钮的时候，可以将司控器从0位一直向后拉至制动7位来实施常规制动；需要紧急制动时，向后面拉至紧急制动位。而通过人机工程学的原理可以得出，在设计过程中所研究出来的控制手柄的形状以及司控器在操纵台上安装位置，是可以让驾驶员在操作过程当中，感受到舒适和方便感。
（四）司机脚踏
驾驶员脚踏开关是用来监督驾驶员是否能胜任工作的安全装置(DSD)的一部分。在行车过程中，司机需要在规定时间内踩下脚踏。DSD收到信号后传给其他系统，车辆正常运行。如果在规定时间内未收到来自司机脚踏的信号，如司机疲劳驾驶或司机出现意外，则启动紧急制动，并封锁牵引。也是确保了行车的安全性。司机脚踏的设计就需要考虑到司机的身高，因此脚踏设计为高度可以调节，通过机械装置，司机可以很方便的进行调节到适合的高度。同时踩下脚踏到指定位置所需要的力，也是通过计算，使司机室不会轻易误碰也不会需要太大的力量才能踩下脚踏。
（五）操纵台的人机分析
对于操纵台来说，它是在人机界面当中，司机以及动车组之间的互相交互，而这一交互也及时地反应出来动车组以及运行环境。与此同时，操纵台的设置装备，是必须要符合工效学的原理，只有这样，才能够保证司机在工作中时时保持适当的紧张状态，但不能妨碍司机在操纵台的运行范围内的活动，更不能造成司机过度疲劳。操纵台的设置是否科学、合理，对司机能否充分、准确地完成驾驶功能有重要影响。GB/T6179-2000规定，正常运转时所用的设备必须与司机近距离接触，尽量集中在操纵台上，并在司机双手所能触碰的理想的操纵的范围内；正常运转时所用的设备必须处于司机清晰的视野内，并尽量集中在操纵台上。高铁列车一般由单一司机驾驶，因此，所有设备配置必须满足单一司机驾驶的要求。经人体工学实验验证，需要保证头部需要静止，并且眼睛还需要处于正常活动的状态之下，并且根据人眼对信号的观察结果可以发现，可以把视野分成好视、好视、差视三个区域，坐立姿势时自然视线偏离水平视线15度、10度。最重要且需要经常观察的传输线路状态、监视和控制系统信号通常被放置在良好的视区中。CRH380D操纵台设计最大限度满足了司机简单、方便实用的要求，开门按钮左右分隔，司机操作方便，双层 TCMS显示器相互冗余。只有这样，才能够让整个操控室达到其标准。
结语：以上就是针对动车组司机室等相关内容进行一系列的论述。简而言之，人-机交互式设计技术是未来设计的前沿技术，相信将有更多的交互式设计成果应用于高速动车组的设计。文中所提及的人机交互案例，有几个在动车组司机室中得到实践检验的交互设计案例。坚信随着技术的进步，以及人们需求的变化，会有更好、更适合的设计方案出现。并且，只有找出更多新的科学的设计方案，才能够更好地促进这一行业发展。
参考文献：
[1]韩冰, 李海洋, 李作鑫. CRH380D动车组充电机设计研究[C]// 第三届轨道交通电气与信息技术国际学术会议(EITRT 2017). 0.
[2]姚辉沛. CRH380D型动车组紧急制动无法缓解故障分析及改进方案[J]. 上海铁道科技, 2016, 000(003):68-69.