北美双层铁路客车司机台设计优化研究

北美双层铁路客车司机台设计优化研究

李小军,宋立群

（中车唐山机车车辆有限公司 河北 唐山 063035）

摘要：司机室作为车辆的驾驶区域，集成了各系统的控制功能及人机接口，在车辆安全运营中起着特殊重要的作用，因此司机驾驶的安全性、舒适度、操作的便捷性设计就变得尤为重要。结合北美铁路客车项目执行美国及联邦标准，特殊的司机室要求及特点，本文介绍司机控制台布置，同时对设计过程中的失误及应注意事项进行了总结，对了解国际化轨道装备技术及其它项目司机台设计都具有指导借鉴意义。

关键词：司机台 布置 北美标准

0 引言

北美传统的铁路客车与我国一样均为机车牵引客车，且只有机车是动力车，其它车辆均为拖车，与国内大铁路客车不同的是，北美客运列车除了机车可以控车外，另一尾端的车辆带小型司机室及信号系统，同样可以作为头车(Leading car)控制机车（push-pull)推动着整列车运行，且该带司机室的控制车(Cab Car)在不激活主控钥匙时也可以编入中间车，作为拖车使用，最大限度地利用空间，实现编组灵活、增加载客量的目的,列车编组如图1所示。

图1 北美双层轨道客车编组示意图

控制车的司机室只占用车辆右侧前端的一块独立区域（约1m2），有些类似于我国某些带隔离墙的公交汽车司机封闭区域，俯视司机区域如图1所示。

图2 司机室区域示意图（俯视图）

1 司机控制台介绍

控制车的司机室空间紧凑，由于司机操控台不足以布置所有设备及显示单元，因此部分设备需分布在司机室左右侧垂向控制面板、顶部面板以及下部柜体区域，在整体结构上顾及减轻司机的疲劳程度，使司机能够方便舒适地操作各种设备【2】。司机台整体设计如图3所示。

图3 司机台整体布置图

司机台控制设备按功能分主要包括牵引制动装置、控制按钮及开关指示灯、列车无线电、列车信号及网络显示屏、列车照明、显示仪表及安全警报装置等，控制设备均布置在图2所示的区域便于司机操作,图3中设备编码所对应的设备见该文2.2部分表1。除此之外，司机台的所有设备均在其附近面板上进行了刻蚀等永久性标记。

2 司机台设备布置

司机台的设备布置主要参照并依据美标DOT-FRA-ORD-98/03机车司机室指导规范（Human Factors Guidelines for Locomotive Cabs）进行设计，但由于该项目司机室相对于机车全尺寸司机室有一定差异，因此在司机台设计时需根据具体情况作出适当性调整，但总体原则与标准要求一致。

2.1布置原则

司机台操作设备的布置优先考虑行车安全及司机使用的频率，根据人体操作习惯及特点，司机台的操作区域共分为无需移动身体即可操作司机常用操作区，定义为I操作区；可无需移动身体需伸手臂可触及紧急控制及精准调整的区域，定义为II操作区，需移动身体伸展手臂可触及的区域，定义为III操作区，司机台除了无需操作的指示灯或显示器外，其它设备应尽量布置在I或II操作区内。

参考标准DOT-FRA-ORD-98/03的2.3部分要求，司机台控制设备的布置主要遵循以下原则及要求[1]：

1）牵引制动操作手柄等使用频率高的设备需位于司机正前方的司机台上，位于第I操作区。

2）切除牵引、撒沙、喇叭、头灯及无线电等涉及运行安全的装置应置于司机伸手可触及的第I或第II操作。

3）无线电通信及广播置于司机左侧，以便司机右手可以同时操作牵引制动相关的动作。

4）为实现同一个控制目的，设备布置应尽量减少司机身体不同部位的动作。。

5) 按钮应按照一定的司机实际操作顺序进行排布。

6) 控制设备的操作方向应与操作结果的运行方向保持一致，比如牵引手柄动作应相对于司机向前而制动手柄动作则向后。

7）相似功能或目的的控制设备应按类别放在同一个区域或面板。

针对司机台控制设备的不同功能，按照控制区域可分为司机室内部、结合部分以及司机室外部。具体分类如图3所示。

图3 司机台控制装置分类

2.2 司机台控制布置方案

根据2.1部分图3的分类以及指导原则，司机前操纵台主要放置带方向开关的牵引制动手柄；控制按钮及开关均布置在了司机左右垂直侧墙上，共分为10块独立面板便于检修及维护；由于网络系统在本项目中只监视不控车，故显示屏放置在了头顶部的面板上，且均在司机的视野范围内，易于观察。针对该项目系统特点，不同区域设备分布具体布置说明【1】结合图2见表1。

表1 司机台布置介绍

3 设计过程中出现的问题及解决方案

由于北美控制车司机室的特点与国内项目差异较大，加之开始对北美标准体系并不熟悉，司机台在设计及制造过程中也出一些问题，解决方案如表2所示。

表2 问题及措施

4 结束语

司机台的设计是否合理对司机安全有效行车有着重大影响，除操控台之外，司机视野的分析、照度对司机行车的影响、振动噪声的优化等都是很有价值的研究优化方向。

[1] DOT-VNTSC-FRA-98-8 Human Factors Guidelines for Locomotive Cabs

[2] 刘英，秦永贞. 城轨车辆司机台布置与人机工程管理. 沿海企业与科技2012,第07期.

[3] 付春风.浅谈城铁车辆司机台设计. 技术与应用.