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基于Sammie的地铁车厢内部人机性能分析
- 1. 组员：凌文兵 邱凯宁 张仰秀 基于SAMMIE的地铁车厢内部 人机性能分析 指导教师：李哲林 gzwoods@qq.com 华南理工大学 设计学院
- 11. 创 建 产 品 模 型 在对地铁车厢进行视野的仿真分析之前，先使用Autodesk Alias 2013对地铁进行1:1等尺寸建模，再利用Autodesk 3ds Max 2012对该模型 进行格式转化（转化为三角形片面格式的OBJ文件），并将其导入SAMMIE 软件中，通过使用数字虚拟人来对用户的操作进行模拟。
- 16. 行 为 仿 真 分 析 —— 线 路 图 组 成 分 析 以地铁四号线为例，把地铁线路图的组成划分为以下几个部分： 部分 名称 组成数 组成项目 第一部分 广州地铁标志 3 “ ”红色地铁符号 “广州地铁”四个汉字 “Guangzhou Metro”两个英文单词 第二部分 温馨提示 2 “温馨提示：7号线尚未开通。”一行汉字 “Attention please, line 7 is under construction.” 一行 英文 第三部分 线路图主体 4 绿色线路条 各站名称（中文名称和英文名称） 换乘信息（可换乘站点和可换乘线路） 指示灯（已经过的站点灯光为绿色，未经过的灯光为红色） 第四部分 开门指示灯 3 “本侧开门”四个汉字 “Door Open at This Side” 一行英文 一组指示灯（本侧开门时灯光为绿色并闪烁，丌开门时灯光 丌亮）
- 17. 行 为 仿 真 分 析 —— 线 路 图 组 成 分 析 结 果 量取每部分具体尺寸，进行人眼视觉性分析。其尺寸和分析结果如下： 部 分 名 称 组成项目 长 宽 字 距 颜色 分析结果 改进方案 第I 部 分 广 州 地 铁 标 识 4 2.7 / 红色 标志图案能够在较远的距离就能被 识别并读懂。中文文字能够在较远 的距离就能被识别并读懂，然而英 文文字却需要在较近的距离才能被 识别并读懂。两种字体的字距都较 窄。 在保证中文行和英文行的 长度相等的情况下，建议 适量增加中文和英文字距， 并适量增大英文字体大小。 “广州地铁” 2.3 1.9 窄 黑色“Guangzhou Metro” 0.5~ 0.6 0.2~ 0.4 窄 第II 部 分 温 馨 提 示 “温馨提示 0.7 0.6 宽 黑色 文字大小适中，排布合理，但是字 体的颜色可能不能很好地起到引起 人们注意的作用。 适当调整一部分字体的颜 色，如把“温馨提示” 这四个字换成黄色系的颜 色，表示“情况有变化” 同时给人温暖的感觉。 “Attention please, line 7 is under construction.” 0.3~ 0.5 0.1~ 0.3 宽 第 III 部 分 线 路 图 主 体 绿色线路条 粗：0.2 / 绿色 线路图的设计较为合理，但普遍字 体过小，丌能满足离线路图距离较 远的乘客的阅读要求。 保持第三部分的合理设计 下，适当调整部分字体的 大小。 各站 名称 中文 0.9 0.6 中 黑色 英文 0.6~ 0.8 0.2~ 0.6 中 换乘 信息 可换乘站点 1.4 1.2 / 红色和绿色 可换乘线路 1.4 1.1 窄 黑色 指示灯 直径：0.3 / 绿色（已经过） 红色（未经过） 第 IV 部 分 开 门 指 示 灯 “本侧开门” 0.7 0.5 中 黑色 这一部分的尺寸总体较小，指示灯 和字体的颜色都偏小，丌易于引起 乘客的注意，也丌易于识别。 适当增加指示灯和字体大 小，从而更加吸引乘客的 视线，并增加可识别和可 辨认性。 “Door Open at This Side 0.2~ 0.4 0.1~ 0.2 窄 一组指示灯 1 1 / 本侧开门时灯光 为绿色并闪烁， 丌开时丌亮
- 22. 行 为 仿 真 分 析 —— 线 路 图 视 觉 性 分 析 结 果 特 殊 点 位 置 平视 转动部分 视锥完全覆盖线路图所需转过的角度 把站牌看清所需 要转过/抬起的角 度 字识别（10°） 颜色识别 （20°） 双眼视区 （30°） 双眼界限 （104°） 特 殊 点 1 双眼视区能 大致覆盖整 个线路图。 颈部 无需转动颈部，但需抬起19°。 颈部小幅度扭转， 无需抬起 舒适度 非常舒适 身体 丌需转动身体 舒适度 舒适 特 殊 点 2 但双眼视区 只能勉强覆 盖线路图的 边缘。 颈部 转动48° 颈部抬起14° 转动39° 颈部抬起16° 转动31° 颈部抬起17° / 颈部转过31～48° 颈部抬起14～17° 舒适度 较为难受 一般至略微难 受 一般 / 身体 转动48° 颈部抬起10° 转动39° 转动32° 颈部抬起15° / 颈部抬起10～15° 舒适度 舒适 / 特 殊 点 3 但双眼视区 边缘无法触 及线路图。 颈部 转动59° 转动51° 转动41° / 颈部转过41～59° 舒适度 超过极限，十 分难受 较为难受 较为难受 / 身体 转动60° 转动50° 转动41° / 身体转过41～60° 舒适度 舒适，但视距较远 / 特 殊 点 4 无法感知到 线路图的存 在。 颈部 转动66° 转动57° 转动49° / 颈部转过49～66° 舒适度 超过极限，十 分难受 超过极限，十 分难受 较为难受 / 身体 转动66° 转动57° 转动46° / 身体转过46～66° 舒适度 舒适，但视距较远 / 以使用者A为人体模型，利用SAMMIE进行视锥的仿真分析。分析结果如下：
- 23. 行 为 仿 真 分 析 特殊 点位 置 平视 转动部分 视锥完全覆盖线路图所需转过的角度 总结字识别 （10°） 眼球最大 转动（25°） 颜色辨别界 限（30°） 视野界限 （50°） 特殊 点5 （看 头顶 上的 线路 图） 无法 感知 到线 路图 的存 在。 颈部 抬起48° 抬起36° 抬起33° / 颈部抬起33～48°。 舒适度 没有超过 极限，但 十分难受 没有超过 极限，但 十分难受 没有超过极 限，但十分 难受 / 特殊 点5 （对 面车 门上 的线 路图） 双眼 视区 能大 致覆 盖整 个线 路图。 颈 部 垂直 视野 字识别 （10°） 眼球最大 转动（25°） 颜色辨别界 限（30°） 视野界限 （50°） 颈部小幅度扭转，无需抬起 需要小幅 度扭转 无需扭转和抬起 舒适 度 很舒适 颈 部 水平 视野 字识别 （10°） 颜色识别 （20°） 双眼视区 （30°） 双眼界限 （104°） 需要小幅 度扭转 无需扭转和抬起 舒适 度 很舒适
- 24. 行 为 仿 真 分 析 特殊 点位 置 平视 转动部 分 视锥完全覆盖线路图所需转过的角度 把站牌看清所需要转 过/抬起的角度 字识别 （10°） 颜色识别 （20°） 双眼视区 （30°） 双眼界 限 （104°） 特殊 点6 只能用余 光感受到 或者根本 无法感知 到它的存 在。 颈部 转动49° 转动39° 转动30° / 颈部转过30～49° 舒适度 没有超过 极限，但 较为难受。 一般舒适 一般舒适 特殊 点7 只能用余 光感受到 或者根本 无法感知 到它的存 在。 颈部 转动42° 抬起15° 转动34° 转动25° / 颈部转过25～42°颈 部抬起0～15 舒适度 没有超过 极限，但 较为难受。 一般舒适 一般舒适 由以上表格，可以总结出： 当使用者A位于特殊点1、特殊点2和特殊点5看对面车门的路线图时视 野最佳，要看清并看懂线路图的身体姿态较为舒适，特殊点3其次，而特殊 点4和特殊点5看头顶上的线路图时视野最差，看清并看懂线路图时的身体 姿态最不舒适，而且视距较远。 使用者A位于特殊点7的视野比特殊点6的视野要好一些，特殊点7的身 体姿态也比特殊点6的舒适一些，但总体来说两点的视野都不佳，姿态都不 舒适。
- 41. 视野视锥仿真图 使用者情况 人体模型视野图 结论 当使用者坐于 每节车厢中的 某排座椅中间 位置 其自然视线范围内能见 该标志，即该标志的位 置恰当。 当使用者坐于 其他位置（选 用最极端位置 即最边缘位置） 最佳眼睛转动范围内能 见到该标志，调整颈部 扭转9.5个单位在许可 范围内，在自然视线范 围内可见。该标志的位 置较恰当。 当使用者站于 车厢中间位置 其自然视线范围内能见 该标志，即该标志的位 置恰当。 行 为 仿 真 分 析 —— 灭 火 器 标 志 视 野 分 析 ⑴.据数据测量可得，灭火器标志（该灭火器标志于每排座椅后的窗户中间之上） 距离地面高度约为168cm（仿真人体模型高度为175.8cm），仿真分析如下： 综上，灭火器标志的可视度对于车厢中的大多数位置均是恰当的。
- 44. 视野视锥仿真图 使用者情况 人体模型视野图 结论 当使用者坐于 每节车厢中的 某排座椅中间 位置 因座椅边缘阻挡，当 颈部向下转动到极限位 置时，依旧无法在自然 视线范围内发现该灭火 器,该灭火器的位置不 恰当。 当使用者坐于 其他位置（选 用最极端位置 即最边缘位置） 因座椅边缘阻挡，当 颈部向下转动到极限位 置时，依旧无法在自然 视线范围内发现该灭火 器,该灭火器的位置不 恰当。 当使用者站于 车厢中间位置 理论上要看清该灭火器， 需要较大范围地转动颈 部与头部(转动头部到极 限位置并同时接着转动 颈部到22.5个单位)。实 际上，当使用者站于该 位置时，仅能看清放置 灭火器区域的边缘。 行 为 仿 真 分 析 —— 灭 火 器 视 野 分 析 与 结 果 ⑴.据测量可得，灭火器（该灭火器于每排座椅中间位置的下方）距离地面高度 大约为38.5cm（仿真人体模型高度为175.8cm），仿真分析如下： 综上，灭火器的可视度对车厢座位位置体现良好偏下的可视度，而对于车厢中大多 数站立位置可视度几乎为零。
- 48. 视野视锥仿真图 使用者情况 人体模型视野图 结论 站于该紧急开 门装置的正前 方 最大眼睛转动范围内能 见整个紧急开门装置面 板。调整头部转动两个 单位时，使用者大致能 看到面板的重要部分， 此时头部转动依旧在合 适范围，所以对于该使 用者而言该紧急开门装 置位置较恰当。 站于紧急开门 装置前120cm 处 其自然视线范围内能 见整个紧急开门装置面 板。所以对于该使用者 而言该紧急开门装置位 置较恰当。 行 为 仿 真 分 析 —— 紧 急 开 门 装 置 视 野 分 析 ⑴.据测量得，紧急开门装置（每个车门旁边）最高处距离地面高度大约为 180cm，最低处距离地面高度大约为160cm，使用者A仿真分析如下： 综上，使用者A对于该紧急开门装置位置的视野情况优良，该装置位置较恰当。
- 49. 视野视锥仿真图 使用者情况 人体模型视野图 结论 站于该紧急开 门装置的正前 方 仅在视野界限范围内能 见部分紧急开门装置面 板（大约1/3)。 转动头部到极限位置并 同时接着转动颈部到 14.5个单位能在自然视 线范围内基本看到完整 面板。对该使用者而言 该紧急开门装置位置较 高。 站于紧急开门 装置前120cm 处 最大眼睛转动范围内能 见整个紧急开门装置面 板。调整头部转动八个 单位时，使用者能在自 然视线范围内看到整个 面板，此时头部转动依 旧在合适范围，所以对 于该使用者而言该紧急 开门装置位置较恰当。 行 为 仿 真 分 析 —— 紧 急 开 门 装 置 视 野 分 析 ⑵. 使用者B仿真分析如下： 综上，使用者B对于该紧急开门装置位置的视野情况大多都不够理想，普遍偏 高，使得常常需要抬头，由此有可能造成不适。 整体而言，该紧急开门装置对于不同乘客而言的视野情况不同。但对于部分较 矮小的乘客而言，使用该装置也是一个难题，所以总的来说其的高度不够恰当。
- 50. 视野视锥仿真图 使用者 身体受损部分受损程度 结论 使用者 A 左手小臂虽未转动到极 限位置，但并无最适范 围； 左手掌倾斜与扭动都接 近极限位置 紧急开门装置的位置虽较 合适且可触碰，但因受力 与施力方向不当，对使用 者A的手臂关节与肌肉的 损伤较大。通过实际体验 发现，此使用方式基本无 法将手指放入该突起处， 较难施力。 使用者 B / 由上述人体可触及范围线 可知，该紧急开门装置所 在位置不属于该使用者B 的人体舒适度和可触及范 围内，即当该使用者B伸 直手时刚好碰到开门突起 处最低点或刚好无法触碰 到开门出突出处最低点,该 紧急开门装置位置过高。 行 为 仿 真 分 析 —— 紧 急 开 门 装 置 使 用 分 析 据测量可得，该紧急开门装置扳手部分尺寸大概为1.5cm*3.5cm*0.5cm（最大突 起处），仿真分析如下： 整体而言，该紧急开门装置的位置对于使用者A虽使用高度合适，但受力与施力方 向不当，无法很好地打开；对使用者B来说，根本无法触碰到该地方。若要打开， 需踮起脚尖，对人体损伤大，也易造成其他不确定事件发生，安全性能低。
- 52. 视野视锥仿真图 使用者 身体受损部分受 损程度 人体模型视野图 结论 使用者A 右肩在合适范围的最 边缘处； 左右手小臂转动到接 近极限位置，扭转到 极限位置； 右手掌倾斜与扭动都 到极限位置； 开门车厢握持物的 位置虽较合适，但 因受力与施力方向 不当，对使用者A 的手臂关节与肌肉 的损伤依旧较大。 通过实际体验发现， 此使用方式较难施 力。 使用者B 左右肩各数据多在合 适范围的最边缘处; 右手小臂扭动到最合 适范围边缘处; 右手上臂转动到最合 适范围的边缘处; 左手小臂扭转到极限 位置 开门车厢握持物的 位置对使用者B来 说高度合适，但因 女性力气较小，因 受力与施力方向不 当，对使用者B的 手臂关节与肌肉的 损伤也较大，但与 前面使用者A相比， 损伤相对较小. 行 为 仿 真 分 析 —— 门 把 手 使 用 分 析 与 结 果 据测量可得，门上的开门把手最高处距离地方大概136cm，把手自身尺寸大概为 11cm*3.5cm*1.8cm（槽深），仿真分析如下： 整体而言，该开门把手对于使用者A来说高度合适，但施力方向存在不足，从而使得对 人体损伤不小；对使用者B来说，高度合适，但施力方向略微不足，但总体来说对其损 伤相对较小。所以总的来说该开门车厢握持物对使用者而言体验良好。
- 58. Thanks!