2023年10月17日上午，湖南大学设计艺术学院举办了“新工科新设计”系列第61期讲座，特邀中车株机李鹏飞老师主讲，讲座以《智能装备的人因设计》为题，在湖南大学四合院教学区105顺利进行，智能装备模块余从刚老师担任学术主持。
主讲嘉宾李鹏飞老师为正高级工程师，中车株机工业设计研究所所长，获得光华龙腾奖“中国设计业十大杰出青年”称号，福布斯“中国智能工业设计师top10”称号，在轨道交通领域工作多年，对智能装备的人因设计研究有着深入的了解，积累了丰富的相关行业和业务经验。本次讲座，李鹏飞老师对中车株机轨道交通智能装备的人因设计、工程案例以及发展趋势三个方面进行了分享。
（一）智能装备中的人因工程
李鹏飞老师认为轨道交通装备是智能装备的典型产品，具有高度复杂性。智能交通装备人因工程包括道路交通与人因工程、铁路安全与人因工程、水路交通与人因工程以及航空安全与人因工程等方面的研究。其中，交通与人因工程包括道路交通人因事故机理、人—车—环交互作用风险特征及识别控制研究，以及创建事故人因“三道防线”防治理论。铁路安全与人因工程包括机车车辆、动车驾驶舱人机工效设计及人因安全设计，以提高作业安全性和舒适性。水路交通与人因工程包括探究船员状态与人因失误的关联、解析船员情绪等心理状态对绩效的影响机制，研究船员与界面设计及操作作业关系，并实时监测船员状态并进行识别预警。航空安全与人因工程包括研究飞行操作量化与风险识别、人为因素风险特征及形成机理，开发飞行安全人为因素风险监测预警以及验证系统。
李鹏飞老师认为轨道交通系统是一个复杂的“人—机—环”交互系统，人因工程学是分析和解决人因因素问题的科学方法，已经渗透到轨道交通车辆设计、客流组织、车站及控制中心建设、安全运营管理、人力资源优化以及人员培训等各个方面。随着人因工程研究的广泛开展和不断进步，它将在轨道交通领域发挥更大的作用，使大家能够享受到更安全、更高效、更舒适的轨道交通服务。全寿命周期中的人因工程需要利用生态思维将智能装备设计纳入“人—机—环境”系统，既考虑智能装备全寿命周期的需求，又以注重生态环境的保护与可持续发展为原则，既实现社会价值，又保护自然环境，促进人与装备、环境的共同繁荣。
（二）智能装备中的人因工程案例
不同类型的装备在关注重点上存在差异。机车车辆人因工程的重点在于研究驾驶人员与驾驶设备的操纵关系，例如车辆外观的人因设计、司机座椅的乘坐舒适性，以及各种设备操作的可达性和显示可视性。大流量通勤的城轨车辆人因工程的重点则关注乘客的站立抓握、流动、乘坐舒适度以及车内信息交互，例如车内的空间设计、抓握空间、车内信息交互和座椅乘坐等。长途通勤动车组车辆人因工程的重点则是研究乘坐舒适体验以及对特殊人群的关怀，例如车辆外观的人因设计、司机台及交互界面、司机座椅、各类座椅以及通过空间/特殊人群的关注（PRM）等。
李鹏飞老师在介绍驾驶室操纵台和客室空间的人因设计案例时，强调了以下几个关键点。首先，对于驾驶室操纵台的人因设计，需要考虑到坐姿人体操作的舒适性、有效性和操作区的扩展性。这意味着设备布置应该使得驾驶员在操作时感到舒适，并且可以方便地进行各种操作。操作台上的按键和控制装置应该位于驾驶员的舒适区域内，以便其能够轻松地操作。其次，驾驶室操纵台设备的可视性人因设计，设计师需要全面考虑操作台设备的可视性，以及对外部视野的影响。驾驶员需要清晰地看到操作台上的各种指示和显示，同时还需要保持对道路和交通状况的良好视野。设计中应该确保操作台设备的位置和布局不会阻碍驾驶员的视线，同时也要考虑到水平和垂直视野的需求。在客室空间的人因设计方面，首先要考虑的是客车车门作为乘客上下车的出入口，对于乘客流通的程度起着决定性作用。在设计时需要合理规划车门的位置和数量，以确保乘客能够方便地进出车辆。此外，车内的贯通道和区域是乘客流动的主要区域，因此也需要进行人因设计。这些区域应该能够容纳乘客的流动，并且在布局上要合理，以避免拥堵和碰撞。客座区域也需要考虑到乘客的移动需求，以提供足够的空间和舒适度。最后，在客室台阶的人因设计方面，内部台阶的高度和深度需要符合人体工程学的原则。台阶的高度不应超过200mm，以便乘客能够轻松上下台阶。同时，第一级和最后一级台阶应配备对比带提示台阶起止，以提醒乘客注意。对于三级以上的楼梯，应在两侧配备高低两级扶手，以提供支撑和保障乘客的安全。扶手的高度也需要根据人体工程学原则确定，较高扶手距离地面应在850-1000mm之间，较低扶手距离地面应在500mm至750mm之间。通过考虑以上的人因设计要点，可以提高驾驶室操纵台和客室空间的设计质量，增加操作的舒适性和安全性，提升乘客的使用体验。
（三）智能装备人因趋势
智能装备人因趋势涵盖了数字化和虚拟现实、人工智能和自动化、多模态交互及高度可访问性、可持续性和环保、用户体验设计以及个性化定制。这些趋势在轨道交通系统中得到广泛应用，以优化用户交互和提升用户体验。首先，随着数字技术的迅速发展，虚拟现实和增强现实等技术成为人因工程的重要组成部分。通过虚拟原型、用户界面设计和沉浸式体验，可以优化用户与智能装备的交互。其次，人工智能和自动化系统的应用日益广泛，例如自动驾驶列车、智能信号系统以及远程监控和维护等。在设计这些系统时，需要考虑人类与系统的互操作性，以确保操作人员和乘客能够有效地应对自动化系统中的异常情况。第三，多模态交互和高度可访问性也是智能装备人因工程中的重要考虑因素。不同年龄和能力的乘客需要不同的交互方式，如触摸、手势、语音和视觉。为了满足所有人的需求，轨道交通系统需要提供高度可访问性，包括无障碍设施、盲人导航系统和轮椅友好车辆等。第四，可持续性和环保是现代轨道交通的重要关注点。人因工程需要考虑如何降低能源消耗、减少废弃物和排放，并采用环保材料，以符合可持续发展目标。第五，用户体验设计在智能装备人因工程中扮演着重要角色。除了关注产品功能，还需要注重情感和情感因素，以提升用户对智能装备的整体感受。第六，个性化定制也是人因工程的重要方面。了解用户的偏好、历史和习惯，为他们提供个性化和定制化的体验，是智能装备人因工程的目标之一。智能装备人因趋势在轨道交通系统中得到广泛应用，通过多方面的综合性发展，优化了用户与智能装备的交互，提升了用户体验。
讲座分享后的讨论环节，老师和同学们就轨道交通装备产品的复杂性、研究的深入性进行提问，对未来智能装备的领域职业规划进行咨询，李鹏飞老师从多个角度一一给予回答。余从刚老师结合《智能装备模块专题设计》课程进行讲座总结，人因设计是智能装备开发的重要内容，是智能装备之魂，通过典型案例学习，提高设计质量，在新技术、新场景中指导智能装备设计，使人机关系更加科学、更加宜人。
与智能装备模块师生合影
撰文：赵伟
校审：余从刚
