文档介绍：劣妻京堙乞和博士学位论文一夕高速列车驾驶界面人因适配性设计理论与方法研究逥北京交通大学—作者:郭北苑导师:方卫宁教授年月
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与这㈨『簂『删『驤删学位论文作者签名:狎彬乳,学位论文版权使用授权书‘本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,提供阅览服务,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。C艿难宦畚脑诮饷芎笫视帽臼谌ㄋ得导师签名:签字日期:钞年月’签字日期:驤矿年拢救驴一工如●’、
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北京交通大学博士学位论文∥高速列车驾驶界面人因适配性设计理论与方法研究导师姓名:方卫宁学科专业:载运工具运用工程籇巧作者姓名:郭北苑学位类别:工学学号:职称:教授学位级别:博士研究方向:载运工具运行安全理论与技术年月学校代码:—中图分类号:;.密级:公开.’辜
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致谢一本论文的工作是在我的导师方卫宁教授的悉心指导下完成的,方老师在研究方向确定、论文选题、调研工作与论文撰写的各个环节均给子我极大的支持与细致的关怀,导师的精心指导与热情鼓励,是我完成论文研究工作的有力支持,方老师严谨的治学态度、科学的工作方法、儒雅的处事风度给了我极大的帮助和影响。在此衷心感谢一直以来方卫宁老师对我的关心和指导。.在我的学习与论文工作过程中,戴明森教授、查建中教授给予了热情的帮助,提出了具有建设性的指导意见,谨在此表示衷心的谢意。感谢实验室的谢凯、罗玲、苗冲冲、薛霏、甘伟德、张海丽等同学在资料收集、实验组织等工作中对我的支持与帮助。感谢我的父母,感谢我的家人,他们的殷切期望是我不懈追求的最高目标,他们的支持与鼓励是我勇往直前的不竭动力,他们的理解和支持使我能够专心完成我的学业。,,
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中文摘要∥摘要:高速列车驾驶界面是司机获取信息、做出决策并对相关系统进行指令控制、驾驶列车完成各项任务的作业空间。司机驾驶界面操纵与显示器件的设置与布置是否科学合理,对司机能否全面、准确地完成驾驶职能具有重大影响,针对列车司机驾驶界面人因设计理论与方法展开研究具有重要的理论与实际应用价值。本论文从分析高速列车驾驶作业任务出发,研究列车驾驶操纵模式,构建驾驶界面适配性模型,提出列车驾驶界面人因适配性动态评估方法,为高速列车驾驶界面人因适配性设计提供理论基础与方法支持。论文首先给出了列车驾驶操纵的定义,然后运用综合层次分析法和认知任务分析法,在人的信息处理模型基础上,提出并建立了高速列车司机驾驶任务分析模型,并以此为工具,针对高速列车正常行车驾驶任务,完成了驾驶任务分类模型的构建,将驾驶任务分为监视任务、思考任务、调整任务和通信任务,并进一步分解到功能层及界面层。论文针对任务模型对应的界面层与司机间的操作匹配关系进行分析,基于通用运动程序,提出列车驾驶操纵模式模型,定义了操纵资源映射规则、操纵任务的过滤与转义规则、操纵形式规则、操纵时间规则和操纵空间规则。在此基础上,论文通过设计柔性构架驾驶人因实验平台、研制驾驶坐姿上身运动捕捉实验标记系统,完成了操纵模式测试实验的设计与实施、实验数据的处理与分析等工作,验证了驾驶操纵环境下左右手操作的操作一致性,得到了操纵模式操作时间规则、速度分布规则和操作轨迹规则,并给出了各自的定义公式。论文建立了高速列车驾驶界面适配性模型,模型由三个部分有机组成:高速列车司机人体模型、高速列车驾驶界面产品模型以及基于反向运动学的适配性预测模型。该模型可以对司机利用驾驶界面完成操纵任务时的位姿状态进行预测,从而为驾驶界面适配性评估分析打下基础。在适配性预测模型反向运动学求解研究中,通过对高速列车驾驶环境中人体运动特点的分析,提出了一种全新的基于二面角变动最小化的辞蠼馑惴ǎ⒔渫乒阌糜谥獠抗亟凇⒓绮抗亟凇⒁领关节及颈部关节的位姿关系求解。论文总结并提出了高速列车驾驶座椅的三个基本要求即几何适配性要求、安全性要求以及劳动保护的要求,并以此提出基于列车司机适意驾驶惴植挤段的驾驶座椅适配性设计评估方法。提出了驾驶界面几何适配性动态评估方法。该方法基于驾驶操纵任务模型及操纵模式模型,通过导出驾驶操纵模式序列、利用高速列车驾驶界面适配性模型完成操纵姿势的预测,并在快速上肢评价方法夕●一
的基础上,利用其评价标准,通过对姿势的角度投影,完成动态的司机操纵几何适配性评价。最后,论文完成了癈透咚倭谐导菔唤缑娴氖道治觯τ驾驶界面人因适配性理论与方法对其驾驶座椅几何适配性、操纵界面几何适配性进行了评估与对比分析;针对己商业化运行的敌驮擞霉鄄旆ń辛讼嗤条件下的姿势评估,分析结果验证了驾驶界面入因适配性预测评估方法的正确性和有效性。关键词:高速列车;驾驶界面;适配性设计;操