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基于RAMSIS仿真的换档操作舒适性设计作者：王甫瑞赵丽芬刘辉来源：《时代汽车》2020年第15期摘要：目前换档大多数利用相对R点的推荐区域进行布置，此方法难以体现车型差异带来的方向盘、三踏板等不同位置对舒适区域的影响。
本文针对具体车型，利用RAMSIS软件，选用中国人体，首先对某车型 MT换档操作舒适性进行了分析，结果表明该车型存在换档操作略微不舒适的问题;通过对布置位置的调整及各位置换档操作舒适性分析，得到基于方向盘及三踏板位置的舒适位置，进而给出了该车型MT换档球头的推荐改进方案。
关键词：姿势舒适性 RAMSIS 人机工程换档舒适性1 引言换档是驾驶过程中频繁操作的动作，换档操作的舒适度直接影响驾驶员的操作感受，是人机布置中重要考虑对象。
目前主流的布置方法是根据相对R点推荐区域进行布置，此方法简单易行，但难以体现不同车型方向盘、三踏板等不同位置对舒适区域的影响。
RAMSIS是一种乘员仿真的软件，可以实现在数模中模拟真人驾驶姿势，并对各种操作姿势进行舒适性分析评价。
本文针对某车型MT车型，利用RAMSIS软件对其换档操作舒适性进行分析，并对布置位置进行调整，得到基于方向盘及三踏板位置的舒适位置，进而给出了该车型MT换档球头的推荐改进方案。
2 某车型MT换档操作舒适性分析人们驾驶习惯通常是上车以后根据方向盘及踏板位置，调节座椅找到舒适驾驶位置，驾驶过程中一般不会再次调节座椅位置，本文中将此驾驶姿态称为初始驾驶姿态，换档各动作在此姿势基础上通过躯干及手臂的活动完成。
因此本分析步骤为：（1）选取不同身高的一组人体;（2）根据方向盘、加速踏板等环境件位置，建立约束条件，确定各人体初始驾驶姿态对应的位置;（3）将人体固定在初始驾驶姿态位置上，变化约束条件，得到各档位的换档姿势;（4）对各姿势进行操作舒适性评价。
2.1 人体模型选择该车型主要面对中国市场，本文选取中国95%男性、50%男性和5%女性，腰围中等，坐高中等，年龄段18-60，根据车型上市后的使用时间选择参考年度为2017年。
Ramsis培训教材-样车人机工程评价体系人机工程评价体系目录第一章样车人机工程校核流程第二章人体模型姿态定义规范第三章人机工程评价汇报样本第四章建议人机工程分析内容概述第五章舒适度评价标准第一章样车人机工程校核流程1.1准备工作同类型样车2台，场地平整，H点测量装置，三维坐标测量仪，数据扫描样车与H点测量用车为同一车辆，该样车不得用于拆解。
1.2数据采集1(采集样车车身数据;2(驾驶员座椅R点测量:将H点测量装置放入驾驶员座位上。
按标准要求调整H点测量装置，用三维坐标测量仪记录R点位置，踵点位置，以及踏点位置。
3(H点行程测量:分别将座椅调节到最后最下，最后最上，最前最下，最前最上，分别在四个位置上布置H点测量装置，测量座椅H点行程。
4(第2，3，步重复三次，取其平均值。
5(后排座椅R点测量:将H点测量装置放入后排乘员座位上。
按法规标准要求调整H点测量装置，用三维坐标测量仪记录R(n,1，2，3)点位置。
6(数据扫描:数据扫描在工程师分别将座椅调整到设计靠背角度和最后最下的位置后进行座椅及座椅上相关部件的数据采集;三踏板分别在三个不同位置时(最高未按下，最低完全踩下，以及任何踩下的位置)进行采集踏板数据。
具体需要的人机工程采集校核数据如见1.3内表。
1.3提取人机工程评价所需数据:编号名称位置描述几何体的命名规则(英文)1. H点行程 H点测量装置分别在座椅最SGRPplane或者高最后;最低最后;最高最前;SGRPline最低最前测到的H点位置所构成的四边形2. 座椅座椅数模的初始状态:包括位置和靠背角角度;该数模为part 文件;3. SgRP H点测量装置按照SAE法规SgRP测量乘坐的位置点4. 加速踏板未踏下位置;正常驾驶时油门未踏下ACCELUN中心曲线踏板的位置(如无，整个行程面，或线和踏板行的踏下1/3处或1/2) 踏下ACCELDE面或程弧线线5. 离合中心未踏下位置;踏最低位置未踏下BRAKEUN曲线，踏板面，或线行程弧线，踏下BRAKEDE面或线6. 制动踏板未踏下位置;踏最低位置未踏下CLUCHUN中心曲线，面，或线踏板行程踏下ClUCHDE面或弧线，线7. 左脚歇脚 footrest板8. 踵点只是SAE模板踵点位置 AHP(AHP)9. 踏点(PRP) 只是SAE模板踏点位置 PRP10. 地板面前排带地毯压缩后地面 floorfront 11. 仪表盘中 IPCenterP心点12. 方向盘上方向盘面向人最高圆线一周STEERWHEELLeft握把点上取点;手握位置点通常为3STEERWHEELRight点9点位置13. 换档手柄档位在1，空，5 ，4 SHIFT1, Shift5最高点Shift4…. 14. 手制动前拉紧手制动和放下手制动位Brakeup端顶点，置;拉紧和放下时手制动的与Brakelower水平面角度15. 扶手位置取扶手上平面 Armrestplan 16. 内外后视镜面几何体;转动铰点;镜面镜绕铰点各个自由度的转动限定度数。
ＲＡＭＳＩＳ在汽车人机工程学中的应用朱炜昱 陈昌明 沈浩 同济大学汽车学院 ２０１８０４１． 引言随着我国加入ＷＴＯ和经济全球化，我国汽车企业面临着巨大的挑战。
其竞争的焦点是怎样充分满足顾客的需要，因而汽车设计是否符合人机工程的要求成为关系到企业生死的一个重要因素。
近几年来，由德国各大汽车制造厂家及其它公司共同研制开发的ＲＡＭＳＩＳ三维人机工程分析系统得到了广泛应用，我国一些企业也开始采用该软件在早期开发过程中进行人机工程评价。
而作为ＣＡＤ工具的ＲＡＭＳＩＳ是德文首字母缩写词，含义是“用来模拟乘员实际状况的计算机辅助人体数学模型”。
本文将着重介绍ＲＡＭＳＩＳ的工作环境和主要功能。
２． 人机工程学的重要评价标准汽车人机工程设计涉及到汽车设计理论、人机工程学和美学等多门学科。
在理论研究和实际调查的基础上，我们建立了汽车设计人机工程综合评价的指标体系，如图１所示。
从图中可以看出人机工程学评价指标包括视野校核、姿势评价、仪表和操纵杆件评价、舒适性评价、座椅评价以及安全性评价。
ＲＡＭＳＩＳ软件针对其中的视野校核、姿势评价、仪表和操纵杆件评价、舒适性评价、座椅评价制定了相对应的功能，使得工程师可以在设计初期就直观地了解到设计车型的人机工程指标的好坏，有助于明确后期设计的改进方向，提高设计工作的工作效率［２］。
３． ＲＡＭＳＩＳ主要功能ＲＡＭＳＩＳ系统可以作为单独软件使用，也可移植到现有的开发软件内（如ＣＡＴＩＡ等）。
在这套系统中，用户可以定义人体模型的性别、国籍、年龄、时代、身材和百分位，系统将会根据ＳＡＥ标准自行计算出相应的人体模型（ＲＡＭＳＩＳ中称为ｍａｎｉｋｉｎ）。
在ＲＡＭＳＩＳ中还可以创建车体模型（车体模型可以在软件内创建，也可以通过ＩＧＳ或ＶＡＤ格式从外部输入）。
人体模型与车体模型通过任务定义建立联系，通过软件计算可使人体模型处于用户需要的姿态。
将人体模型正确安置在车体内以后，就可以在ＲＡＭＳＩＳ上进行各图１ 人机工程综合评价指标体系［１］种各样相关的人机工程分析。
10.16638/ki.1671-7988.2017.02.004基于Ramsis的乘用车驾驶员周边操作件布置康程鹏，王隆宇，祝铂，王东升，邵智，赵丹（华晨汽车工程研究院，辽宁沈阳110141）摘要：根据SAE相关布置标准，针对某A级乘用车，应用Ramsis模拟驾驶员驾驶状态。
通过Ramsis舒适性评价功能，对驾驶员周边的关键操作件，包括换挡、手刹进行了布置位置优化。
关键词：Ramsis；乘用车；操作件；换挡；手刹；舒适性中图分类号：U467.5 文献标识码：A 文章编号：1671-7988 (2017)02-10-04The layout of driver’s surrounding operating parts based on Ramsis Kang Chengpeng, Wang Longyu, Zhu Bo, Wang Dongsheng, Shao Zhi, Zhao Dan（Brilliance Automotive Engineering Research Institute, Liaoning Shenyang 110141）Abstract: Based on the vehicles’ layout standard published by SAE, using Ramsis to simulate drivers’ driving state for one A-class passenger vehicle. According to comfort evaluation function of Ramsis, this paper optimize the layout of important driver’s surrounding operating parts including shift gears, hand brake, etc. Keywords: Ramsis; passenger vehicles; operating parts; shift gears; hand brake; comfortCLC NO.: U467.5 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)02-10-04前言RAMSIS是德语“Rechnergestütztes Anthropologisch- Mathematisches System zur Insassen-Simulation”的缩写，意思是“用于乘员仿真的计算机辅助人体数字系统”[1]。
RAMSIS软件在某车型门板布置阶段的应用贯生静【摘要】本文内容为某车型门板布置阶段RAMSIS软件的应用.文章中详细介绍使用RAMSIS软件对门板上主要操作部件位置的舒适度校核,以解决造型与舒适范围的矛盾.同时与早期校核方法进行对比,可以直观的体现RAMSIS软件的优势所在.通过RAMSIS软件的校核以实现造型原创性与使用者的操作舒适性平衡、协调.使车门内板这一使用率极高的车门部位成为某车型的一大亮点.本文最终目的使汽车工程师掌握RAMSIS使用方法及在布置阶段的使用切入点与具体操作方法.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2015(000)002【总页数】4页(P112-115)【关键词】RAMSIS;门板;布置;舒适性【作者】贯生静【作者单位】江淮汽车股份有限公司,安徽合肥230601【正文语种】中文【中图分类】U463.8CLC NO.: U463.8 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)02-112-04 1.1 RAMSIS软件原理简介RAMSIS是德语“Rechnerges tütztes Athr opologisch-Msth-ematisches System zur Insassen-Simulation”的缩写，意思是“用于乘员仿真的计算机辅助人体数字系统”。
是一种用于乘员仿真和车身人机工程设计的高效CAD工具。
该软件为工程师提供了一个详细的数字人体模型，来模拟仿真驾驶员的驾驶行为。
设计者在产品开发过程的初期，在只有少量CAD数据的情况下就可以进行大量的人机工程分析，从而避免在后续产品开发过程的较晚阶段进行昂贵的修改。
1.2 RAMSIS在汽车行业的应用目前RAMSIS软件已经在各大主机厂使用。
但在国内使用还处于一个比较初级的阶段，目前我公司乘用车总布置校核还主要使用二维人体进行校核与检查，对于人体舒适性还无法作出具体的评价。
10.16638/ki.1671-7988.2019.07.044基于RAMSIS的乘用车方向盘中心点研究罗兴来，王隆宇，刘殿科，祝铂，何法，康程鹏，张超（华晨汽车工程研究院，辽宁沈阳110141）摘要：以某些车型的歇脚板、地毯和加速踏板为基础数据，针对不同坐姿高度的A类车型，采用RAMSIS软件自动摆放95%的中国人群，获得不同的方向盘中心点位置，以此为研究对象，推导出方向盘中心点相对座椅参考点（SgRP）的X和Z向位置与座椅高度（H30）的关系式，对方向盘中心点的位置确定提供了一种有效方式，为汽车总布置的假人摆放和逆向工程提供了有力的工具。
关键词：RAMSIS；乘用车；方向盘中心；总布置；座椅参考点；舒适性中图分类号：U463.4 文献标识码：B 文章编号：1671-7988(2019)07-131-03Research on the definition of steering wheel center point of passengercar based on RAMSISLuo Xinglai, Wang Longyu, Liu Dianke, Zhu Bo, He Fa, Kang Chengpeng, Zhang Chao （Brilliance Automotive Engineering Research Institute, Liaoning Shenyang 110141）Abstract:Based on the foot rest, carpet and accelerator pedal of a certain model, for A class models with different sitting heights, the RAMSIS software was used to automatically place 95% of the Chinese drivers, and different steering wheel center points were obtained, which was taken as the research object. The relationship between the X and Z directions of the steering wheel center point relative to the seat reference point (SgRP) and the seat height (H30) is derived, which provides an effective way to determine the position of the center point of the steering wheel and a powerful tool for dummy placement and reverse engineering of the general layout of the car.Keywords: RAMSIS; passenger vehicles; steering wheel center point; package layout; SgRP; comfortCLC NO.: U463.4 Document Code: B Article ID: 1671-7988(2019)07-131-03前言影响驾驶姿势的主要部件包括方向盘、座椅、踏板等，其中方向盘的位置驾驶员的驾驶姿势调整较为重要[1]。
在总布置根据基础数据摆放驾驶员人体模型并确定其人体姿态的过程中，确定方向盘中心位置变得至关重要。
由于方向盘中心的Y向位置与座椅参考点Y向位置相近，若能确定驾驶员方向盘中心与座椅参考点的X和Z向位置关系，即可确定方向盘中心的位置。
1 方向盘中心和座椅参考点1.1 方向盘中心汽车方向盘一般是通过花键与转向轴相连，其作用是将驾驶员作用到转向盘边缘上的力转变为转矩后传递给转向轴[2]。
传统意义的方向盘主要由骨架、发泡组成，高级些的乘用车会有外表缝皮、主驾驶气囊DAB、多功能开关等。
而方向盘中心（SWC）是指向管柱轴线与方向盘上轮缘平面的交点，如图1所示。
作者简介：罗兴来，工程师，本科，就职于华晨汽车工程研究院，从事整车设计开发研究工作。
131汽车实用技术132图1 方向盘中心示意图1.2 座椅参考点（SgRP）座椅参考点（SgRP）是由制造商建立的特定的、唯一的H点，作为给定的座椅设计参考点指定座位位置，模拟人体大腿和躯干的位置。
虽然可调座椅在其设计H点移动路线中有许多设计H点，但仅有一个H点定义为任意座椅位置的SgRP点[3]，如图2所示。
图2 座椅参考点（SgRP）位置示意图2 基于RAMSIS寻求方向盘中心点根据车型投放的目标市场、地域差异及潜在客户人群年龄段，建立合适的人体模型。
应用RAMSIS建立95%群体的18-60岁中国最新人体模型[4]。
以H30为265mm为例，通过RAMSIS软件摆放人体模型，通过歇脚板、加速踏板和H30约束人体模型，获得人体舒适性较高时双手的虎口点坐标如图3所示，并依次摆放表1中20款车型。
图3 RAMSIS摆放假人示意图表1 某些车型的L’和H’值在手握方向盘的侧视图中，可以近似地认为方向盘中心点的X、Z坐标与双手的虎口点的X、Z坐标相同，进而获得人体舒适性较高时的方向盘中心点的参数，如表1所示，其中L’为方向盘中心点到SgRP的X向距离，H’为方向盘中心点到SgRP的Z向距离。
RAMSIS模拟完成后，按照模拟结果数据调整对应车型方向盘中心，组织专业主观评价团队进行评价后，模拟结果为舒适合理位置。
3 拟合方向盘中心点坐标公式3.1 二次函数拟合已知数据点为，用二次函数作为近似的拟合曲线，其均方误差为最小。
由求极值的方法能够得到方程：（1）由公式（1）可计算出系的值，进而获得拟合曲线公式[5]：（2）3.2 方向盘中心坐标拟合根据表1中车型的H30、L’和H’的参数值，并采用3.1二次函数拟合公式，应用matlab软件拟合出SWC到SgRP的X向距离图像，如图4所示，并计算得出方向盘中心（SWC）到座椅参考点（SgRP）的X向距离与座椅高度（H30）的关系式，如式（3）所示。
（3）应用matlab软件拟合出SWC与SgRP的Z向距离图像，如图5所示，并计算得出方向盘中心（SWC）到座椅参考点（SgRP）的Z向距离与座椅高度（H30）的关系式，如式（4）所示。
（4）图4 SWC到SgRP的X向距离在汽车研发过程中，常常通过摆人机假人的形式来确定已有数据车型的驾驶员坐姿，在操作过程中难免会有误差，因此，本文确定SWC到SgRP的X向距离L’和SWC到SgRP的Z向距离H’的误差均为±5mm。
即式（3）可以改写成式L’的上限形式L’U和下限形式L’L，如式（5）所示。
式（4）可以改写成式H’的上限形式H’U和下限形式H’L，如式（6）所示。
罗兴来 等：基于RAMSIS 的乘用车方向盘中心点研究133（5）（6）图5 SWC 到SgRP 的Z 向距离图6 SWC 到SgRP 的X 向距离的上下限图7 SWC 到SgRP 的Z 向距离的上下限在MA TLAB 中绘制式（5）和式（6），得到如图（6）和图（7）所示的图像。
4 结束语本文以某些车型的歇脚板、地毯和加速踏板为基础数据，应用RAMSIS 软件摆放最新95%的中国人的人体模型，并获得方向盘中心点位置，应用matlab 软件推导出方向盘中心点相对座椅参考点（SgRP ）的X 和Z 向位置与座椅高度（H30）的关系式，并确定其误差，为总布置在摆放人体假人的过程中提供了较有力的参考价值。
参考文献[1] 赵以恒,黄锟,孔祥任,等.基于磁流变液的线控转向力反馈装置探究[J].电子制作,2018(9):71-73.[2] 于杰.汽车方向盘发展趋势及新技术的研究[J].汽车零部件,2017(10):84-85.[3] Chen H K, Zhao X G , Sun S Y , et al. PLS-CCA heterogeneousfeatures fusion-based low-resolution human detection method for outdoor video surveillance[J]. International Journal of Automation & Computing,2017,14(2):1-11.[4] 赵斌.基于RAMSIS 的A 级车人机工程优化设计[D].吉林大学,2016.[5] 万梦华,柳俊,范玲玲,等.基于MA TLAB 工程实验数据拟合与分析[J].安徽建筑, 2018(1).（上接第117页）振后加速度小于0.1g ，同时参考汽车行业各大主流动力总成及整车厂对动力总成悬置系统隔振性能的要求，此款动力总成悬置系统最大传递率和最大振后加速度性能均处于优秀水平。
5 结论结合运用动力学仿真软件ADAMS 对动力总成悬置系统振型模态和解耦率的计算验证，以及有限元分析软件对悬置支架结构刚度进行优化，使此款汽车动力总成悬置系统的减振性能顺利达成当初设定的指标，有效提升了整车的NVH性能和驾乘舒适性。
参考文献[1] 庞剑,谌刚,何华.汽车噪声与振动—理论与应用.北京:北京理工大学出版社,2006.[2] 胡倩,陈剑,沈忠亮等.计及隔振率的动力总成悬置系统文件优化设计[J].噪声与振动控制,2015,35（4）:78-84.[3] 徐石安.汽车动力总成弹性支撑隔振的解耦方法[J].汽车工程,1995,17（4）:198-204.[4] 赵艳青,刘本元,上官文斌.汽车动力总成悬置支架的优化设计.汽车科技,2007（3）:10-12.。
