تاثیر ارگونومی در طراحی خودرو

اگر به محصولات و کالاهایی که در محیط زندگیتان وجود دارد خوب بنگرید، متوجه خواهید شد که بیشتر این محصولات در واقع برای کمک به انسان و راحت تر و سریع تر انجام دادن وظایف روزانه شان پدید آمده اند.

تاثیر ارگونومی در طراحی خودرو

مقدمه

• اگر به محصولات و کالاهایی که در محیط زندگیتان وجود دارد خوب بنگرید، متوجه خواهید شد که بیشتر این محصولات در واقع برای کمک به انسان و راحت تر و سریع تر انجام دادن وظایف روزانه شان پدید آمده اند.
• از آن جایی که در بیشتر این موارد، این انسان است که از این وسایل و ابزارها استفاده می کند بنابراین طراحان و مهندسین باید برای اطمینان یافتن از راحتی، ایمنی، کارایی و سلامت استفاده از این کالاها حتماً توانایی ها و محدودیت های فیزیکی و بدنی انسان را در طراحی و ساخت وسایل در نظر بگیرند.
• طبعاً اتومبیل نیز به عنوان یک وسیله نقلیه از این قاعده مستثنی نیست. اگر به اتومبیل از دیدگاه یک ایستگاه کاری که در آن راننده می بایست برای هدایت و کنترل خودرو، کارها و عملیات مختلفی را همچون خواندن عقربه ها و علائم و درجات هشدار دهنده، فشردن پدال گاز و ترمز و کلاچ، عوض کردن و انتخاب دنده مناسب، پیچاندن فرمان و … انجام دهد، نگاه کنیم آنگاه به خوبی درک خواهیم کرد که برای ایمنی و راحتی راننده و تامین جانی سرنشینان خودرو و سایر افراد دیگری که به نحوی با اتومبیل در ارتباط هستند – همچون عابران پیاده، دوچرخه سواران، موتور سیکلت رانان و … – چه بسیار نکات ظریف و دقیق و حساس ارگونومیکی باید در خودرو رعایت شوند.

►موضوع اصلی علم ارگونومی یا مهندسی فاکتور های انسانی (Human Factors Engineering  ) به بررسی روابط انسان با محیط کارش با هدف بهینه سازی شرایط زندگی و کاری او بر می گردد. یعنی ویژگی ها و توانایی های ارگانیزم انسانی به منظور تطبیق کار با انسان و برعکس مورد بررسی و تحقیق قرار می گیرد.

ارگونومی دو هدف مهم دارد: 

هدف اول افزایش کارایی و بازده انجام کار و فعالیت های دیگر است. افزایش سهولت کاربرد، کاهش خطا و افزایش بهره وری در این مقوله می گنجند.

هدف دوم تقویت بعضی از ارزش های انسانی مطلوب از جمله افزایش ایمنی، کاهش خستگی و تنش، افزایش راحتی، افزایش مقبولیت نزد کاربر، افزایش میزان رضایت شغلی و بهبود کیفیت زندگی است.

►برای اینکه بتوانیم به این اهداف ارگونومی برسیم باید اطلاعاتی  از جامعه مصرف کننده داشته یاشیم.

• مهمترین عاملی که باید مدنظر قرار گیرد :

► سنجش خصوصیات و ویژگی های جسمانی افراد ( Anthropometery )

• با آمارگیری از جمعیت مشتریان بالقوه محصول مورد نظر و تجزیه و تحلیل داده ها یک حالت استاندارد برای محصول استخراج خواهد شد که به تفصیل در مورد آن صحبت خواهیم کرد.

►البته ارائه یک محصول در بازار برای عده ای بالاتر از حد استاندارد و برای عده ای دیگر پایینتر از حد استاندارد قرار می گیرد.

آنتروپومتری Anthropometery کلمه یونانی است که از دو واژه Anthropo به معنی انسان ،گونه انسان و metery به معنی سنجش، تشکیل شده است.

به طور کلی آنتروپومتری شامل اندازه گیری اندازه های مختلفی از طول بدن، وزن و حجم اندام ها، فضای حرکتی و زوایای حرکتی هر یک از این اندازه ها بوده و در نهایت تهیه آمار و اطلاعات منتج از آن در تعیین شکل و اندازه ابزار و وسایلی است که در محیط کار مورد استفاده این افراد قرار می گیرد

• به طور کلی اندازه گیری ابعاد بدن در دو وضعیت صورت می گیرد :

وضعیت ساکن ( ثابت ) و وضعیت متحرک

• در وضعیت ثابت اندازه گیری بدن در حالتی صورت می گیرد که بدن هیچ گونه حرکتی نداشته باشد و این اندازه گیری را اصطلاحاً آنتروپومتری استاتیک می گویند. در وضعیت متحرک اندازه گیری ابعاد بدن در حالتی که بدن در حالت حرکت می باشد، صورت خواهد گرفت. این اندازه گیری آنتروپومتری دینامیک گفته می شود.

به طور کلی آنتروپومتری در دو زمینه کاربرد دارد :

• برای تطبیق و تناسب ماشین با انسان در جهت راحتی و افزایش راندمان کاربر
• جهت استاندارد سازی وسایل و تجهیزات مورد استفاده برای یک فرد یا کل جامعه

در این زمینه علاوه بر ابعاد بدن، نوع وسایل مورد استفاده، جنس، میزان تحمل نیرو و فشار و سایر فاکتورهای مربوط به انسان از قبیل سن، جنس، نژاد، ساختار بدنی ( ورزشکار، چاق، لاغر )، نوع شغل، رژیم غذایی، وضعیت سلامتی، وضعیت بدن یا پوسچر Posture )، زمان ( ابتدای روز، پایان روز)، تغییرات ارادی ( مثل منقبض کردن عضله )، لباس و تجهیزات فردی مورد توجه قرار می گیرد. که البته مهم ترین آنها سن، جنس و تفاوت های نژادی می باشد.

پس از استخراج اطلاعات آنتروپومتریکی جامعه استفاده کنندگان از وسیله مورد تحقیق، بایستی موضوع های مورد استفاده در آن وسیله را فهرست کرده و با استدلال های علمی و منطقی آنها را ارزش گذاری کنیم. برای شناسایی موضوع های مهم مورد استفاده در خودرو به فعالیتهای اجرایی که در داخل خودروی سواری انجام می شود توجه می کنیم.

این فعالیتهای عمدتا شامل مواردی همچون ورود ( خروج ) مناسب به ( از ) وسیله نقلیه, نشستن, هدایت و کنترل مناسب خودرو, دید مناسب به بیرون و درون, رفاه، ایمنی و … می شود .

• در اینجا ویژگی های خودروی سواری را که باید از لحاظ ارگونومیکی بررسی شوند در چهار موضوع تشریح می کنیم:
• صندلی ها
• کنترل ها ( فرمان، سیستم ترمز و … )
• نمایشگرها
• برخی از ویژگی های خاص ( کمربند ایمنی، کیسه هوا و … )

به منظور طراحی یک اتومبیل ابتدا باید مشخص کرد که این وسیله نقلیه برای چه منظور طراحی می شود. به عبارتی دیگر اول باید دید که چه نوع اتومبیلی و برای چه کاری قرار است طراحی شود زیرا پارامترهای طراحی انواع اتومبیل ها با هم تفاوت دارد. مثلاً طراحی یک اتومبیل چهار نفره لوکس سدان با یک وانت، رودستر یا اتومبیل شاسی بلند (مانند پاترول ) فرق می کند و بر حسب مورد مسایل جداگانه ای را برای طراحی هر کدام باید در نظر گرفت .

• پس از مشخص شدن نوع اتومبیل باید ببینیم :
• اتومبیل برای چه بازار، کشور و مردمی و با چه خصوصیات و ویژگی هایی در نظر گرفته شده است.
• چه رقبایی و با چه مشخصاتی در بازار وجود دارند .
• و از این قبیل مسایل.

پس از تعیین خط مشی های موجود و بررسی و تجزیه و تحلیل عوامل موثر در طراحی و سنجش شرایط و امکانات موجود طراحی صورت می گیرد.

مثلاً اگر بخواهیم برای مردم کشورمان یک اتومبیل کاملاً ملی و میهنی طراحی کنیم باید عواملی نظیر

• متوسط تعداد افراد خانواده
• متوسط درآمد خانواده
• نوع نیاز و استفاده از اتومبیل
• تعداد مسافرت های در طول سال
• اندازه های بدنی افراد جامعه
• عادت ها و ویژگی های سنتی و اخلاقی جامعه
• وضعیت ترافیکی خیابان ها و جاده ها

را حتماً در نظر بگیریم و سپس اقدام به طراحی کنیم.

اکنون تاثیرات ارگونومی در طراحی بعضی از اجزای خودرو را بررسی می کنیم.

صندلی

• جایگاه راننده حتماً از محل نشستن سایر سرنشینان جدا باشدو طوری طراحی گردد که اشخاصی که به عنوان راننده در خودرو حضور پیدا می کنند و دارای ابعاد و اندازه های فیزیکی متفاوتی هستند، براحتی بتوانند صندلی خودشان را جهت دسترسی مناسب و مؤثر روی کنترل ها و دیدن نمایشگر ها تنظیم کنند.
• صندلی عقب را معمولا به طور یکپارچه و غیر قابل تنظیم (با ابعاد و مشخصاتی که درصد رفاه بیشتری از استفاده کنندگان را تامین کند )در نظر می گیرند
• دو صندلی جلو (صندلی راننده و صندلی بغل دست راننده)را به طور مستقل و با فاصله افقی و زاویه پشتی قابل تنظیم طراحی می کنند .

پشتی صندلی

• پشت سری در صندلی باعث کاهش خطر شکستگی گردن در تصادفات می شود .
• سطح تماس پشتی صندلی با پشت راننده باید کامل شود (انحناهای پشتی متناظر با انحناهای کمر راننده باشد ) تا با ایجاد اصطکاک مناسب، در موقع چرخش ماشین مشکلی برای راننده پیش نیاید و همچنین خستگی کمر او نیز به علت عدم انجام کار استاتیکی کمتر شود.
• در مورد پشتی صندلی، عرض و ارتفاع و شیب و نیز عرض و ارتفاع و شعاع انحنای برآمدگی آن شش عامل مهم هستند.

تکنولوژی ساخت صندلی اتومبیل

► ASCT از پیشرفته ترین تکنولوژی های ارائه شده در زمینه ساخت صندلی اتومبیل می باشد

► تکنولوژی ASCT این امکان را به صندلی می دهد که همانند قالبی بدن شما را احاطه کند و در حقیقت در نقاطی از بدن شما ارتباط و اتصال ایجاد کند که توسط صندلی های معمولی غیر قابل دسترسی می باشد

► از دیگر موارد اصلاحی که می توان برای این سیستم پیش بینی کرد در نظر گرفتن برنامه بیدار باش  WAKE UP PROGRAM برای هنگامی است که سیستم تشخیص می دهد راننده مدت زمان نسبتاً طولانی در حال رانندگی بوده است.
تکنولوژی ساخت صندلی اتومبیل

برای صندلی های اسپرتی می توان مدل خاصی از این سیستم را طراحی کرد که راننده بتواند اقدام به پیمودن مسافت طولانی با سرعت زیاد بکند و حتی در هنگام پیاده شدن از اتومبیل بعد از مدت زمان طولانی بخش وسطی صندلی متورم شده و امکان پیاده شدن راحت راننده را فراهم می کند

از دیگر جنبه هایی که می توان در آینده برای این تکنولوژی در نظر گرفت افزودن قابلیت ماساژ دادن تحت نام WOW CYCLE که می توان بخش های مختلفی از بدن راننده را در حین رانندگی ماساژ بدهد و این امر می تواند خستگی ناشی از انجام یک رانندگی طولانی را تا حدودی کاهش دهد. .

سیستم تهویه فعال

سیستم تهویه فعال تضمین می کند که صندلی در اثر تعرق چسبناک نشود و در عین حال از سرما خوردگی و کوفتگی کمر راننده در اثر سرمای شدید جلوگیری کند. پیکربندی این سیستم بر اساس آرایش تعدادی بادبزن ( Fan ) مینیاتوری و کانال های مربوطه است که در داخل تشک های صندلی قرار گرفته و با ایجاد جریان هوای مستمر در سطح صندلی و پشتی آن هرگونه رطوبتی را از روی آن از بین می برد

مزایای سیستم تهویه فعال

• سیستم تهویه فعال دمای بسیار دلپذیری را برای صندلی ایجاد می کند حتی اگر اتومبیل برای مدت زیاد در آفتاب مانده باشد دمای سطح صندلی ها در مدت بسیار کوتاهی قابل تحمل خواهد شد.
• حتی اگر شخص عرق کرده باشد لباس ها خشک خواهد ماند.
• در زمستان این سیستم تهویه به همراه گرمکن ها صندلی های مطبوعی را برای صبح های سرد ایجاد می کند.
• تنش بروی دیسک ها و عضلات پشت به شکل چشمگیری کاهش می یابد.
• بدلیل کاهش خستگی در عضلات پشتی هوشیاری راننده برای تمرکز بروی رانندگی بیشتر می شود.

سیستم چند منظوره پشتی صندلی

►سیستم چند منظوره پشتی صندلی به ستون فقرات کمک می کند که در طول مدت زمان زیاد حرکت آهسته و نرمی در طول آن به وجود آید و از سکون و ماندن در یک حالت برای مدت زیاد جلوگیری کند. این حرکت موجی شکل از طریق سه بالشتک هوا که آن هم درون بالشتک های صندلی قرار گرفته است که باد درون آنها را به آرامی پر و خالی می شود. حرکت آرام و مداومی که این صندلی در اثر پر و خالی شدن تشک ها پیدا می کند اثر بسیاری در کاهش صدمات به دیسک کمر و عضلات پشت است.

کنترل ها

در طراحی کنترل ها علاوه بر ملاحظات فنی مانند جنس و استحکام، عموماً عوامل زیر که از نظر ارگونومیکی مهم هستند در نظر گرفته می شوند :

شکل: از نظر امکان دید و یا لمس مناسب کنترل جهت شناسایی، داشتن درجه بندی یا شاخص جهت سهولت یادگیری طرز کار و …

حالت: از نظر صاف بودن، شیار دار بودن، آج دار بودن و …

اندازه: از نظر قابل تشخیص بودن و رعایت فاصله استقرار کنترل ها و…

موقعیت: از نظر سهولت دید و شناسایی و دسترسی به کنترل و…

نحوه عملکرد: از نظر نیاز به کشش، فشار، چرخش و…

رنگ: از نظر معنی دار بودن رنگ، تشخیص و تمایز بهتر، انتقال سریع و دقیق و مناسب اطلاعات.

بر چسب: از نظر محل چسباندن، نوع شکل و علایم و نوشته ها و …(وجود برچسب جهت عمومی کردن شناسایی کنترل ها مفید است.)

نسبت پاسخ یا واکنش: نسبت میزان حرکت و تغییر مکان وسیله کنترلی به میزان پاسخ و حرکت سیستم است و با  C/R نشان داده می شود.

مقاومت: یک واکنش اطلاعاتی است که باعث احساس راننده از عملکرد وسیله کنترلی می شود.

فضای مرده: مقدار فضای خالی و بی مصرف مانند فضای خالی بین کنترل ها است .

لقی: حداکثر میزان حرکتی است که هرگاه وسیله کنترلی در آن دامنه حرکت کند، هیچ تغییری در سیستم کنترلی بوجود نمی آید (شبیه به خلاصی ماشه در تفنگ)

میدان های دسترسی : میدان های دسترسی دست ها و پاها و میدان دید چشم انسان است.

فرمان

عواملی که در طراحی فرمان خودرو باید در نظر گرفت

• شکل
• جنس
• قطر طوقه یا غربیلک
• محل اتصال اجزا
• بخش هایی که روی آن نصب می شوند
• امکان حرکت های تنظیمی ( در طول محور ) فرمان
• قطر قطع غربیلک فرمان
• شکل سطح مقطع
• l حالت رویه خارجی غربیلک
• l زاویه صفحه ای که فرمان در آن قرار می گیرد

lپدال ها در خودرو

• کار با پدال ها ماهیچه های عضلانی زیادی را درگیر می کند و صرف انرژی زیادی را موجب می شود؛ لذا باید تعداد آنها در حداقل نگه داشته شود و در طراحی و ساختشان نیز در نظر داشت که میزان نیرو و انرژی لازم برای کار کردن مناسب با آنها، با انسان تطابق داشته باشد.

نمایشگرها

•  نمایشگرها باید به گونه ای باشند که به سریع ترین، آسان ترین و مطمئن ترین شیوه ممکن اطلاعات را به راننده برسانند.
• نکاتی که باید در طراحی نمایشگرها در نظر گرفت:
• رنگ
•  اندازه
•  محل نصب
•  ارتباط با کنترل ها
• و …

چراغ ها

• چراغ های جلو
• فاصله مناسبی از جلوی خودرو را روشن کند تا فرصت عکس العمل مناسب به راننده بدهد
• قابلیت تنظیم نور بالا یا نور پایین را  هم به صورت دستی و هم اتومات داشته باشد تا مانع از خیرگی چشم راننده مقابل شود
• اتومات بودن این سیستم مانع از خستگی دست می شود
• چراغ های عقب(ترمز و دنده عقب)
• این چراغ ها به سایر راننده ها در مورد عقب آمدن خودرو و یا کاهش سرعت خودرو هشدار می دهد
• البته چراغ ترمزی که در شیشه عقب خودروقرار دارد در ترافیک بهتر به سایر راننده ها در مورد کاهش سرعت خودرو هشدارمی دهد

کیسه های هوا

کیسه های هوا (Airbag )

هنگام برخورد شدید خودرو، کیسه هایی در قسمت جلوی خودرو تعبیه شده اند که به سرعت از گاز پر شده و از برخورد سرنشینان به شیشه و قسمت جلویی اتاقک جلوگیری می کنند.

کارایی این سیستم به تولید گاز کافی در کم ترین زمان ممکن بستگی دارد.

نکاتی که باید در مورد کیسه های هوا در نظر گرفت:

حداقل فاصله راننده از فرمان باید 25 سانتی متر باشد.برای رانندگان کوتاه قد، که نمی توانند این فاصله را حفظ کنند نسل جدید کیسه های هوا که ( هوشمند ) هستند، به تازگی به بازار آمده است. سرعت باز شدن این کیسه ها بر حسب شدت تصادف، قد و وزن راننده و فاصله سر راننده تا فرمان خودرو تغییر می کند.

هنگام باز شدن کیسه هوا تا لحظاتی بعد از آن سوزش محسوسی در چشمان و گلو رخ میدهد که علت آن همان گازهای کیسه هوا است

نکات مهم باقی مانده :

• آینه ها
• شیشه ها
• حالت آیرو دینامیک
• شاسی اتومبیل
• بارگیری اتومبیل
• درها