汽车转向时的视野特性，本文基于驾驶员眼点、头部转动点，以及光线的直射特性、物体的比例缩放原理等，引入了一种评价车辆转向时视野的新方法。该方法充分考虑A柱、外后视镜、发动机舱盖及三角窗等多个因素对视野的影响，分析结果直观易懂，可以作为对整车视野障碍评价的有效补充。

大量研究表明，导致发生交通事故的原因十分复杂，综合来看，人、车及周边环境是其中的三大环节，而驾驶员在驾驶过程中所感知的车辆和道路信息将直接影响到行驶的安全性。在正常行驶过程中，驾驶员需要通过视觉和听觉来获得信息并进行相应的操作,这其中80%以上的信息是来自视觉系统。正因为如此，驾驶员视野是影响汽车主动安全性能最重要的因素之一，而各国机动车法规和标准中也对驾驶员的视野做出了明确的规定，如EU 77/649/EEC、SAE J941和GBll562-1994等。

汽车转向视野的研究现状

由于汽车的视野情况直接影响着整车的安全性，各大汽车制造商和研究机构都投入大量的人力、物力来研究汽车视野和相关性能。其中，以美国、欧洲和日本的研究比较具有代表性。从现有的资料来看，大部分的研究还主要集中在前方视野及相关性能方面。目前评价汽车视野的指标主要还是依据SAE定义的几个参数，如SAE的A柱障碍角、EEC规定的双目障碍角以及SAE定义的汽车上下前视野等。这些参数都对汽车的转向视野有一定影响。利用上述的几项参数，在对几种不同车型进行对比时，数值的不同有助于判别车辆视野的好坏。但是对于EEC法规规定的双目障碍角而言，其数值并不代表驾驶人员的真实感受。

1.国标规定中A柱障碍角的测量方法

以GB11562以及ECE规定的双目障碍角大小为6°为例，双目障碍角的大小在设计初期达不到法规要求的时候，可以通过增加三角窗的方法来增加A柱障碍角。这主要归结于法规检查方法的局限性，法规规定的双目障碍角做法如下：从Pm点向前作与水平面向上成2°的平面，过此平面与A柱相交的最前点作水平截面，得到A柱S1截面；从Pm点向前作与水平面向下成5°的平面，过此平面与A柱相交的最前点作水平裁面，得到A柱S2截面。将S1、S2截面投影在P点所在的水平面内，双目障碍角在该平面内测量（见图1）。具体测量方法此处不再详细描述，请参考GB11562-1994。

2.用A柱障碍角评价转向视野的局限性

从上述确定A柱障碍角的过程中可以看出，A柱障碍角度大小主要依赖于所切出来的截面的位置以及大小。这几项参数对于汽车的转向视野有一定参考意义，并且对于转向视野特性有一定影响。由于这个评价方法仅提供几个参数的数值大小，并不能直观反映出在实际驾驶过程中的视野情况。本文基于EU 77/649/EEC和SAEJ1050中对驾驶员眼点和头部转动点的定义、光线的直射特性以及比例缩放原理，利用三维CAD软件，生成汽车转向时的视野障碍区域，从而对车辆转向时的视野进行评价。

车辆转向视野的评价方法

可以注意到，汽车在转向的时候，尤其是在高速行驶转向时，驾驶员通常会紧盯着转向时道路的内边缘（即转向侧的路面），而不是一直从前车窗观察前方路况。驾驶员最希望的情况是，可以在转向时的任意时刻都能清楚地观察到路面的情况。但实际上，由于立柱、腰线以及外后视镜的遮挡，导致转向的时候产生盲区，从而迫使驾驶员只能借助前车窗的视野来观察路面情况。汽车在高速行驶中转向时驾驶员的视野情况，由于车身部件的遮挡，在转向过程中无法清楚地看到转向侧的路面情况。一般而言，从汽车研发的开发阶段至第一辆样车下线为止，都无法对整车转向时的驾驶员视野进行评价。在样车制造出来后如果发现该车型设计的转向视野较差，再去做更改，那么势必会产生高昂的成本，也会延长整车的开发周期。为了在整车开发阶段就可以判断设计车辆的转向视野特性，本文将引入一种新式的车辆转向视野评价方法，为缩短整车开发流程及改善汽车视野提供参考。

1.车辆转向视野的测量方法

在整个评价方法中，需要提取影响整车转向视野的几个关键因素及一些相关信息,驾驶员人体模型、发动机舱盖、汽车A柱、外后视镜、后视镜安装罩盖、前车门、地面线以及后轴心位置等。

首先将汽车的后轴中心线以及后轮外表面投影到X、Y平面，然后从后轮轴心位置，向外做一条长12m的直线（这个值就是设定的转向半径，必须注意这里设定的转向半径必须大于车辆的最小转向半径，否则最后结果没有参考意义），轴心处为A点，直线的另外一段为B点。对于这个参数的设置，主要依据汽车的最小转向半径及具体的路面情况而定（见图2）。本文中设定为12m主要是由于一般道路的转角也就在这个数值附近。该数值可以依据不同车型的最小转向半径来调整。

其次以B点为圆心，12m长为半径，做1/4圆弧，以及弦长。以汽车中心平面，将上两步所做的圆弧以及弦长对称到另一侧，这主要是为了模拟驾驶员右转以及左转的两种情况（见图3）。基于EU 77／649／EEC或SAEJ941-1997生成驾驶员头部转动点Pl和P2，以及驾驶员眼点El、E2、E3和E4（见图4)。El和E2点绕P1点向左水平转动20°成El'和E2'点，分别代表头部向左转动20°后的左、右眼点。E3和E4点绕P2点向右水平转动30°成E3'和E4'点，分别代表头部向右转动30°后的左、右眼点。这样定义的原因是通过对驾驶员统计分析发现，在行驶过程中驾驶员头部从向前直视位置能够比较容易地向左和向右转动45°，而驾驶员头部的左、右转动极限则为60°，而在车辆转向时，由于精神高度集中的原因，驾驶员的头部转动量一般不会太大。然后以P2点旋转后的E3'点为参考点，将第二步所做的圆弧比例缩放，并使原A点的位置移动到为E3'，缩放比例为0.04，之所以设定为这个值，主要是根据大量车型统计所得到的结论。同样道理，将E1'点作为参考点，将左侧的圆弧按比例移动至E1'点（见图5）。再利用软件的曲面功能，分别将左侧以及右侧的两个圆弧面，生成两个关联曲面，并将曲面等分，等分数量依据实际需求可做调整。再将发动机舱盖、汽车A柱、外后视镜、后视镜安装罩盖、前车门、前车窗（包含黑边位置）添加至数学模型内，根据上一步的等分线，找出与发动机舱盖或外后视镜等车身部件最近的那条等分线，并利用该线将上一步所作的曲面分成两个部分，上部为车辆转向时由于车辆自身原因造成的视野障碍区域（见图6），下部为驾驶员转向时没有被遮挡的部分（见图7）。

最后连接B点以及上述等分线在地面的端点，测量该直线与直线AB所成的夹角。从计算结果来看，其角度越小表明驾驶员在转向时刻可以看到的路面状况越多，车辆自身造成的转向时的视野障碍越小。

2.该方法的实际应用

从实际应用效果来看，上述方法作为整车前期开发视野校核或者后期视野状态分析的辅助工具是十分有效的。以某在售车型为例，顾客反馈该车型上市的第二代车型在转向时视野要比第一代车型的视野差，因此对客户的反馈进行分析，希望在新车型上进行优化。

可以发现两车型的总布置假人位置相同，因此两车所用的眼点位置相同，这为分析提供了有利条件。运用上文所述的分析方法，分别作出前后两代车型左转向时的视野障碍区域。如图8所示，第一代车型转向时的视野要明显优于后一代车型。在左转向时，前者障碍角度在45.5°，而后者达到了72.7°。经计算得出，此车身结构产生的地面盲区为27.25°，A柱产生的盲区为16.32°，由于外后视镜总成造成的盲区为29.13°。在右转向时，上一代车型为44.5°，后者为49.3°（这里还不包括三角窗的遮挡）。

再进一步分析，就发现第二代车型转向时视野障碍大的原因主要是由于第二代车型在开发过程中，为了追求动感的造型，Cowl点前移，加大了风窗倾角及A柱倾角。由于结构需要，同时为了满足法规要求，三角窗部分被做的很大，但是实际效果却没有达到预期。

此外由于行人保护法规的需要，发动机舱盖高度被抬高。同时由于造型需要，腰线也被进一步提高，但是为了保证各百分位人体可以看到后方情况，后视镜位置也被提高。所有这些因素导致车辆在右转向时视野较差。从而可以得知所有造成车辆转向视野差的原因是为造型原因，目前无法更改，但是该分析结果为第三代车型的开发提供了参考依据。在第三代车型的开发中可以按照目前的分析结果，改善其转向时候的视野。

总结

综上所述，本文针对驾驶员眼点和头部转动点，利用光线的直射特性和比例缩放原理，分析了在真实道路环境下车辆转向时驾驶员的视野障碍区域，从而引入了一种全新形式的评价方法。该方法不仅可以对车辆转向时驾驶员的视野障碍区域进行分析，同时也能定量地对不同车辆的情况进行比较，分析结果准确且直观易懂。

本文同时通过对某前后两代车型的转向视野分析，找出了新车型转向视野差的主要原因，为下一代车型开发提供了参考依据。此外，该方法实施简便，利用任何一种三维CAD软件均可以实现，是对汽车视野特性检查的一个重要补充。