Инженеры из компании Unitsky String Technologies Inc. на примере разработки подлокотника для кресла рельсового беспилотника показали, как с математической точки зрения можно рассчитать комфорт пассажиров транспортного средства.
Юникар U4-431. Подвесной бирельсовый пассажирский юнимобиль для эксплуатации в тропическом климате / © Unitsky String Technologies Inc.
Подробное исследование доступно по ссылке. В ходе эксперимента изучалось влияние эргономических факторов, а также использование тех или иных размеров при установке и проектировании объектов салона транспортного средства через зависимость геометрических параметров рукоятки от антропологических данных пассажиров рельсового беспилотника.
Основные требования к инженерам по расположению рукоятки были следующими:
• монтаж рукоятки на элементы, обеспечивающие жесткость кузова;
• возможность ее использования пассажиром при посадке в юнимобиль, во время движения, а также при вставании с места.
Исходя из перечисленных условий, ученым предстояло найти идеальные расположение и размеры для ручки. Первым шагом стало определение относительных параметров пассажиров. Для этого были отобраны 10 человек — белорусов среднего возраста (35 лет), ростом около 185 см.
Ниже представлены основные усредненные соматические параметры исследуемых лиц (потенциальных пассажиров), то есть при L = 185 см – ВС = 38 см, СД = 29,5 см, GF = 51 см, ОЕ = 35 см, ЕА = 67 см, FE = 51 см (двойные обозначения – это расстояния между точками, обозначенными соответствующими буквами на рисунке).
Согласно схеме, представленной на рисунке выше, усилие F, которое должен развить пассажир при вставании с места, определяется по зависимости, где G – это часть веса пассажира, которую при подъеме он преодолевает усилием руки Н.
Следует отметить, что средний вес привлеченных к эксперименту людей составил 800 Н. Учитывая, что рукоятка находится с одной стороны, принимаем допущение – 50 процентов веса может быть «перенесено» при подъеме на рукоятку, то есть G = 400 Н. Подставим полученные значения в формулу, описанную выше, и получим F = 69,0 Н.
Опираясь на полученные данные, инженеры теоретически определили местоположение рукоятки. Затем они приступили к математическому обоснованию геометрии самой рукоятки. Для этого были выделены:
• место захвата рукой при посадке;
• место расположения кисти при движении электромобиля (заштрихованная верхняя зона на рисунке ниже);
• точка опоры при вставании с места (на рисунке ниже);
• зона расположения руки пассажира во время движения.
На основании морфологических параметров руки человека был выделен основной параметр – Ф5 (на рисунке ниже), который в среднем составляет 120 мм. Диаметр нижней части руки определяется умножением на 1,25 ширины кисти руки, то есть 1,25 ∙ 120 = 150 (мм).
Конструкция рукоятки в месте ее захвата при посадке была определена исходя из угла поворота кисти руки λ (10°), а также ширины кисти (120 мм). Затем площадь рукоятки для расположения руки в состоянии покоя была установлена диаметром нижней части руки.
В ходе проведенных исследований инженеры установили закономерность влияния роста пассажира L на расположение рукоятки в салоне городского юнимобиля, а также параметров кисти рук пассажиров на ее основные параметры.
Разработанная инженерами методика позволяет определять оптимальную геометрию элементов пассажирского салона с точки зрения эргономики, без субъективной оценки дизайнера.
Это упрощает требования к дизайну и удешевляет процесс проектирования без ущерба качеству получаемых результатов. Определенная в ходе исследований модель учитывает соматические особенности строения человека того или иного региона и в зависимости от этого определяет место установки рукоятки для конкретных пользователей.
Таким образом, особенности пассажиров региона, где планируется использовать общественный транспорт, влияют на параметры транспортных средств, чему особое внимание уделяют и белорусские ученые.
