GD1042輕型貨車的傳動軸、變速器設計【含CAD圖紙和說明書】
GD1042輕型貨車的傳動軸、變速器設計【含CAD圖紙和說明書】,含CAD圖紙和說明書,gd1042,輕型,貨車,傳動軸,變速器,設計,cad,圖紙,以及,說明書,仿單
任務書
1．本畢業(yè)設計課題應達到的目的：
本題目著重培養(yǎng)學生分析問題、解決問題的能力，學生在掌握汽車結構的基本知識和變速器、傳動軸設計計算的基礎上，完成GD1042輕型貨車的設計任務，具體設計參數參考相應貨車，使其達到本科學生應具備的技術能力水平。
學生通過調查研究、檢索與閱讀中外文獻資料、方案論證，計算機運用、查閱標準和手冊、實驗研究、數據處理與綜合分析，撰寫論文等諸環(huán)節(jié)，考察學生綜合運用所學專業(yè)知識的能力，提高獨立分析和解決實際問題的能力。
2．畢業(yè)設計任務的內容和要求（包括原始數據、技術要求、工作要求等）：
工作任務：
額定裝載質量Kg
最大總質量Kg
最高車速Km/h
比功率Kw/t
比轉矩N.m/t
2000
4000
130
24
40
完成汽車的變速器、傳動軸設計，繪制總和不少于4張零號圖紙的結構設計圖、裝配圖和零件圖
設計內容：
（1）查閱相關資料，完成畢業(yè)設計方案論證報告
（2）結合設計內容，完成外文文獻翻譯
（3）工作計劃
（4）按照設計要求進行計算分析、結構設計
（5）完成設計說明書的撰寫
（6）完成畢業(yè)設計的文檔整理
3．對畢業(yè)設計成果的要求〔包括畢業(yè)設計、圖表、實物樣品等〕：
（1）方案論證報告，不少于3000字；
（2）外文文獻翻譯一份，譯文字數在3000漢字以上；
（3）設計計算說明書，不少于5000字；
（4）圖紙工作量不少于4張A0圖紙。
4．主要參考資料：
1王望予．汽車設計 [M]．第4版．北京：機械工業(yè)出版社，2004.8
2劉惟信．汽車設計 [M]．第1版．北京：清華大學出版社，2001.7
3（美）諾頓（Norton,R.L） . 機械設計：機器和機構綜合與分析. 英文版,第二版 . 北京：機械工業(yè)出版社，2003.2
4陳家瑞．汽車構造 （上冊）[M]．第2版．北京：機械工業(yè)出版社，2005.1
5陳家瑞．汽車構造 （下冊）[M]．第2版．北京：機械工業(yè)出版社，2005.1
6《汽車工程手冊》編輯委員會．汽車工程手冊．基礎篇[M]．北京：人民交通出版社，2001.6
7《汽車工程手冊》編輯委員會．汽車工程手冊．設計篇[M]．北京：人民交通出版社，2001.6
8黃天澤、黃金陵．汽車車身結構與設計 [M]．北京：機械工業(yè)出版社，1992.10
9余志生．汽車理論 . 第三版 . 北京：機械工業(yè)出版社，2000.10
10隗金文、王慧．液壓傳動 [M]．沈陽：東北大學出版社，2001.12
11陳賢康．液壓傳動基礎 [M]．北京：中國農業(yè)機械出版社，1984.12
12其他相關資料
5．畢業(yè)設計工作進度計劃：
起 迄 日 期
工 作 內 容
2月28日～3月5日
下發(fā)畢業(yè)設計任務書，布置收集、查詢相關的資料等
1月16日～3月10日
英文資料翻譯文獻的布置、要求寒假期間完成
3月11日～3月20日
提出畢業(yè)設計的主要工作及完成要點
3月21日～3月31日
畢業(yè)設計方案論證報告的布置、完成
4月1日～4月10日
分析、整理數據資料，構思草圖
4月11日～4月30日
初步確定結構方案，設計計算，進行說明書初稿的構思
5月1日～5月10日
中期檢查
3月11日～5月10日
確定設計方案、進行結構圖繪制、完成設計說明書初稿
5月11日～5月20日
檢查畢業(yè)設計說明書完成情況，提出補充、修改任務
5月21日～5月25日
補充、修改工作，完成畢業(yè)設計正式圖紙及文檔正式稿
5月26日～5月31日
對最終的正式畢業(yè)設計資料審核、準備答辯
6月1日～6月10日
畢業(yè)設計答辯
系審查意見：
負責人：
年 月 日
院學術委員會意見：
負責人：
年 月 日
2
機電工程學院
畢業(yè)設計外文資料翻譯
設計題目:GD1042輕型貨車設計—變速器、傳動軸設計
譯文題目: 對減少老人驅動約束的研究
學生姓名：
學 號：
專業(yè)班級：
指導教師：
正文：外文資料譯文 附 件：外文資料原文
指導教師評語：
簽名： 年 月 日
正文：外文資料譯文
文獻出處：加州大學科研周刊
對減少老人驅動約束的研究
蘇珊.沙欣 戴比.尼邁爾
交通研究所，美國加州大學戴維斯分校
土木與環(huán)境工程系，加利福尼亞大學
摘要：隨著老年人的提升，但其中大部分還主要依靠私人汽車增加他們的流動性，很可能是在車輛設計適應未來，會在某些部分被鏈接到經常面對長者的身體軟弱的原因。本文開放式架起教育資源上的老人和汽車設計和駕駛安全性的物理損傷醫(yī)學研究之間的橋梁。根據面對老人駕駛有關的生理和認知障礙最近的調查結果。然后，我們提出了兩個主要的汽車設計和基礎設施適應的類型：（1）私家車的修改，（2）智能化技術和支持服務私家車，它可以幫助減少這些障礙的駕駛有關的影響。例如，我們提出了一系列溫和的車輛設計適應，對于如座椅和門道，把手，旋鈕，以及方向盤，和安全帶。我們發(fā)現，許多的這些改進，許多這些改進可以作出一些額外的設計工作標準的客運車輛，而這些改編增加車輛整體市場競爭力。最后，雖然我們的大部分建議的不是全部的修改，能很大程度上惠及長者，并支持和提高駕駛在所有年齡組。
關鍵詞：交通運輸、人為因素、車輛設計、老年人
1 人為因素和基礎車輛設計的修改依據
據卡普（1988），改進技術可以改善一些與年齡有關的損害。例如，標志可讀性和信號時序為設計元素，可以極大地影響一個人安全地旅行的能力，且其簡單的工藝適應性證明是有用的。特別是，針對老年人而設計的產品越來越多，必須滿足老年女性的需求。越來越多的老年婦女放大了這個群體中的人體和行為研究中的不斷增長的需求。設計師和人為因素專家需要老年人總體的尤其是婦女的附加數據。隨著老年消費者數量的增加和經濟地位的提高，這種不斷增長的人口的集體力量使人相信那些可以彌補感官和身體障礙的公司的產品有市場優(yōu)勢。
在本節(jié)中，我們將介紹幾種可能的車輛設計的修改，包括：座椅，座椅及門的尺寸，手柄，旋鈕和方向盤，防炫目改編，機械傳動控制，以及安全帶，它們都可服務于老年人。作出修改的設計標準可以使用上一節(jié)中介紹的研究來確定。在一個標準車輛上可以作出許多變化，這對于汽車制造商不費吹灰之力。例如，很簡單的跨代的修改可能包括使用香物，它可以在汽車內被釋放，刺激并喚醒疲倦的司機。其他的修改將需要更激進的方法來制定車輛設計的新標準，如門口，大燈高度變化?？梢灶A料，我們探索的許多修改可能是昂貴的。對所有車輛所做的設計（如旋鈕設計）更改將受益于規(guī)模經濟，而其他的更加個性化的設計將保持昂貴。雖然成本在市場需求中發(fā)揮了關鍵作用，但它們不是在強調我們必須評估成本。我們確定的這些建議列在了表4。
1.1座位
車輛座位應該是比較堅硬平坦，因此很容易在座位邊坐下，然后移動到一個舒適的位置。由此，座面不應有太多的摩擦，否則它將難以使乘客在進入和離開汽車的時候旋轉。座椅位置也應該很容易被所有乘客進行調節(jié)
每側單門的車輛，由于提供了廣大門孔因而最容易進入。這可以被90％的殘疾人口接受的門孔和閥座尺寸的最大值和最小值已經由消費者人體工程學研究所確定。增加了前排座椅收縮性或改裝車輛座椅，其向后滑動和向外旋轉，可以給那些身體障礙的人提供很大的幫助。提供了更好的座位設計，也將有助于那些經歷過椎間盤間隙減少脊柱和具有特征圓背成熟的成年人。
門口寬度
最小800毫米和為了舒適至少為900毫米。
座椅位置
座椅右前蓋和前門柱之間的空間應至少為300毫米，而為了舒適性至少為350毫米。座椅的靠背和前門柱之間的距離應至少為840毫米和為了舒適要多達930毫米。座椅應該是可調的，以使座椅靠背的上部是放置在同一水平位置，像后門柱
車門檻高度
最長不超過地板以上90毫米和舒適要求少于50毫米。
門口高度
最低地面以上1330毫米和舒適要求至少1380毫米。
門角
門打開后的角，，大約70毫米（為能行走殘疾人），70毫米（輪椅使用者）;和90毫米（需幫助的輪椅使用者）。
1.2座椅及門的尺寸
在一個實驗研究佩策爾（1995）邀請17個老年人和殘疾參加者進入和退出一個實體模型的車輛，門道的寬度和高度可以改變。研究結果有助于確定要舒適地容納一個行動不便人士所需的最小車輛門口尺寸，這使在進入-退出操作時提高舒適性和安全性。
1.3 安全帶
據默里 .萊斯利（1991）說，對于大多數有關節(jié)炎的人來說，操作并佩戴安全帶的不適是可以克服或改善。調整安全帶固定點和系統松弛就可以做到這一點。然而，要實現這樣的改變可能會影響安全帶的安全運行，只能由專科醫(yī)生進行。
1.4手柄，旋鈕，以及方向盤
手柄，旋鈕，和方向盤可以調整，以滿足老年人（例如，關節(jié)炎和強度降低）的手功能的需求。控制旋鈕和杠桿的工作量和扭矩的要求反映在體力和靈巧隨著時間的推移逐漸下降（湯普森，1995）。 佩策爾（1995）建議，安裝合適的手柄以適應個別司機的需要。建議的位置包括儀表板，前門柱的上部，在門框的上部內側的屋頂上，并且在門窗口的下方。進入時，策略性地放置手柄可以幫助乘客進出車廂的。
如前所述，關節(jié)炎的研究表明，駕駛的最大障礙是關節(jié)疼痛，而不是僵硬和虛弱或關節(jié)變形。這種疼痛可能與關節(jié)運動或壓力保持在一個特定的姿勢的肢體有關。為了盡量減少這種痛苦，車輛控制和座椅的位置應優(yōu)化，以減少所需的操作控制的力和壓力。此外，控制動作，如齒輪變化，應該被淘汰（默里 - 萊斯利，1991）。
依據人體工程學實地調研（黑格，1993）的審查，下面的指導建議，以幫助汽車司機和乘客與手部功能下降，尤其是那些關節(jié)炎引起的：
（1）擴大車輛旋鈕，手柄和方向盤;
（2）旋鈕的形狀應該是易于握持，以便它適合手;
（3）紋理應該是很容易抓緊和握住;
（4）停止和啟動應位于彼此分開;
（5）如果可能的話應便于單手任務。
1.5防眩光適應
減少眩光的車輛改裝，可幫助老年駕駛者，包括無眩光面板和
晝/夜后視鏡和側視鏡。其他可視性增強功能可通過改善前大燈的設計來實現，例如中等光束前大燈增加從迎面而來的汽車的距離的知名度，但不刺眼（示拿和希伯，1991）。此外，可以添加一個大燈清洗和擦拭系統，以確保清潔，增強亮度（莫蒂默，1989）。黑格（1993）提出了以下設計準則，以提高車輛的控制面板和表盤的可視性（巴比奇，1988）：
（1）確保文字和控制項光線充足;
（2）選擇合適的顏色，大小和色強度型符號;
（3）隔離背景雜波和眩光優(yōu)先級信息;
（4）消除不相關的信息和裝飾;
（5）使用適當類型面積和重量，字母，單詞和行間距;
（6）最大限度地類型和背景之間的對比度;
（7）使用非反射表面;
（8）使用對比色;
（9）細心使用藍紫綠組合。
1.6機械驅動控制
駕駛控制的改善，如機械手控制或機電式接觸開關，現在要求即使是最嚴重受損也能操作車輛。然而，這些機械的功能通常只對主控件，如轉向，制動，和加速，這限制了司機的操作輔助控件，如喇叭，轉向燈，點火的能力，和前大燈等定向。
最顯著的進步是，幫助殘疾人駕駛時適應車輛控制，這是有效的，簡單，便宜。這些技術包括利用簡單的長桿齒輪杠桿和杠桿釋放機制的手制動。其他項目，如電動調節(jié)汽車座椅，紅外線系統，車輛控制操作，以及真空輔助制動通常在[2000美元]成本。當關節(jié)炎嚴重并伴有肢體畸形和短縮或神經衰弱，更昂貴和特殊車輛的控制可能是必要的。
1.7聽覺信息系統
為了改善老年人和殘疾人群體的聽覺障礙，黑格（1993）提出了以下音頻設計指南，以支持這些需求（巴比奇，1988）：
（1）提供完善的控制，以確保聲量可以滿足所有的用戶，無論聽力如何。
（2）當通信的影響是至關重要的，與音量的提示緊迫性，并提供視覺和聲音提示。
（3）最大限度地減少由產品或環(huán)境產生的環(huán)境聲音，這樣混亂的音頻信號被淘汰。
（4）避免不相關的信息：如果老年人要處理大量的信息，他們很可能需要更長的時間來執(zhí)行任務。
（5）較低的頻率用于報警和緊急消息。
在由斯匹林和菲斯克（1991）先進的線索化條件的研究，103個青年（平均年齡37歲）和老年司機在路口模擬方式與不提示方式進行了測試。結果表明，通過符號元素的一種先進的和冗余的數據流提供決策規(guī)則嵌入，將提高年輕和老司機決策的準確性和延遲。
2 人為因素和智能交通技術和支持服務
先進的技術可以大大增強或擴展私人機動車輛的老人的能力。改進可能包括專門的駕駛輔助設備，如聽覺信息系統，視覺增強設備和智能卡，以及車載信息和支持系統，如規(guī)劃和航路信息系統，車輛運營和維護設備，應急救援網絡，和安全性增強功能。關于智能交通系統（ITS ）技術和身體障礙的任何討論，許多技術可能不容易被接受的第一個原因是與年齡有關的厭惡新技術。對于后續(xù)的幾代人，這將是不再是一個問題，因為他們將在較早的年齡熟悉智能技術。還值得一提的是，它的許多適應最初可能是昂貴的落實。不過，這是合理的，技術成本將隨時間而降低，許多基本功能（例如，車載導航）在不久的將來將成為不可或缺的整車設計。
2.1視覺增強設備
伊（1985）進行的老年駕駛者的綜合研究表明，被調查的35％的問題，關節(jié)炎，20％聲稱這使他們很難在駕車時把他們的頭看向后面。以用戶為中心的方法及其預防這種損害可能包括這樣的功能如后近地警告系統，以防止風險進入另一輛車（歐文等人，1993）或激光/雷達系統設計產品來發(fā)出聲音警告的路徑當駕駛者啟動一個危險的車道變換。紅外（IR）視頻系統為改善照亮黑暗的環(huán)境中駕駛條件下的另一種可能的技術手段。這些系統是類似于用于軍事的夜視系統。從以用戶為中心的角度來看，這種技術提供了前所未有的可能性，以提高夜間行車環(huán)境可視化的訪問。
創(chuàng)新的汽車設計也可以考慮新的可能性，如更好的顯示位置和使用抬頭顯示器。這些修改將簡化個人的可視化搜索。此功能對于認知（例如，響應時間限制）和視覺障礙的個體將是非常有用的（示拿和希伯，1991）。
2.2智能卡
智能卡是一種先進的技術，特別適用于各種應用，包括自動付款。智能卡是大致相同的大小作為一個傳統的信用卡。它們包含兩個微處理器和存儲器元件，使他們能夠執(zhí)行計算和處理數據的獨立的智能卡讀卡器。個人認知，行動不便，或敏捷障礙可以智能卡召回座位，鏡子，或轉向的調整。人與敏捷性損傷也可以從智能卡的使用，避免貨幣處理在收費站，停車場等受益。目前，智能卡，可以讀取和以非接觸方式寫數據鏈路是已經可用。他們可以提供數據處理和信息可移植性的穩(wěn)健和安全的方法。
2.3 車載信息和支持系統
這是以解決在感知，認知和物理性能跌幅而開發(fā)幾種車載信息和支持系統：
（1）碰撞風險測定系統：根據機載實時風險評估情報，給司機特定的交通場景的建議或警告
（2）動態(tài)路徑導航系統：提供驅動程序有明確的常規(guī)信息指定的車次。同樣， 西克史密斯和 西克史密斯（1993）建議的無線電數據系統，聲控電臺，根據年駕駛者的要求可以提供老當地道路和天氣條件下的廣播。
（3）車輛狀態(tài)監(jiān)控：提供給司機有關汽車維修的信息，包括剎車片磨損，洗滌液液位，等
（4）駕駛員狀態(tài)監(jiān)測：提供司機信息，以幫助保持足夠的行駛性能。這種系統將在輕載和滿載時監(jiān)測與藥物，嗜睡和認知的效果相關的關鍵駕駛因素的波動。
（5）道路和路線信息系統：使駕駛員能夠規(guī)劃自己的路線，最短，最快，最優(yōu)美的路線等
（6）車位引導系統：提供有關停車位的位置和可用性的信息，它可以幫助所有司機。
（7）便攜式移動數據終端：提供給駕駛員或乘客關于交通路況狀態(tài)信息
2.4 操作和維護系統
旅行前，司機往往需要車輛運行和維護信息，如剎車，輪胎，發(fā)動機和流體條件。此外，之前的長途旅行緊急維修和信息服務對于老人將是特別有用。這種信息的需求可以通過其技術，如車輛診斷系統，車載通信，車輛定位裝置，和路邊和應急設備庫的組合來滿足。
此外，全國研討會探討了需要開發(fā)的以協助個人駕駛改裝的車輛（TRB，1991）國家應急救援網絡。這項服務將有助于滯留個人和保證維修服務的專業(yè)車輛，其中典型的是汽車維修商必須救援。這個急救網絡將采用自動車輛定位，先進的出行者信息系統，以及先進的出行管理系統技術。
2.5 安全系統
對于視力或認知障礙，看到和認出是非常困難的，如在停車標志列出的交通和路牌的限制，不能從遠處看。車載標牌可以提供一個潛在的解決很多這樣的問題。同樣的一群人也可以受益于否定系統。拒絕系統防止個人在一定條件下駕駛，例如，光線不好下有視覺障礙（菲利普斯，1994年）的人。
2.6 移動性支持服務
移動性支持服務中心，可以提供與身體和認知障礙相關的汽車方面的流動性的專家咨詢和評估。這樣的評價在重要的旅游行為的調整（例如，只在白天行駛）給司機提供幫助。此外，支持中心可能包括專家的技術設計服務，這對于連接障礙，以適應車輛與智能系統（如視覺增強設備）提供建議和咨詢意見。在不久的將來，進行更復雜的駕駛員培訓存在的，尤其適合老年人，這很有必要。根據駕駛需求隨時獲得質量好，客觀的建議仍然是老年人和殘障人士的一大難題。但是在英國（UK），駕駛評估中心的網絡，使個人可以取得行駛能力和建議的實際評估，以供駕駛調整（默里 - 萊斯利，1991）。
在未來，這些中心也可以用于適應車輛與智能系統提供專業(yè)的技術設計服務。國家依賴于私人汽車的移動性，如美國，應該考慮支持移動性服務中心，認知和身體殘疾類似于在英國。這些中心可以首先通過公共-私營伙伴關系進行操作。醫(yī)療服務提供者和汽車制造商可能有興趣，共同拓展這樣的企業(yè)。
移動服務中心提供的對策，如物理療法，可以幫助改善并維持老年人和殘疾人司機的技能。毫不奇怪，康復策略已經被證明有助于個人直接或通過開發(fā)其他解決問題的能力克服損失（菲斯克，1993）。最近，阿什曼等（1994）進行了為期一年的關于105個老司機的問題研究。本研究的目的是開發(fā)和評估用于提高老年人司機駕駛能力的安全對策。在第一年，對老司機的問題進行了探討和對對策進行了鑒定，其中包括：（1）物理治療，（2）感知治療，（3）司機的教育，和（4）基礎設施設計。參與者的駕駛性能是用駕駛表現進行測量（DPM）這是密歇根州立大學開發(fā)的測量方法。每位受試者前后進行了測試的每一個措施。第二年，對這些司機措施的效果進行了評價。結果表明，所有的措施提高了老年人的駕駛性能。
阿什曼等觀察到，該研究報告的康復措施（基于DPM得分的變化）每項措施提供了7.9％的駕駛性能改善。此外，與身體或視覺治療相關的司機教育趨于改善駕駛性能。然而，沒有一個上升是顯著的（P<0.02）。最后，阿什曼等發(fā)現基礎設施的改進將是最具性價比的高容量的有效方法，以及其他措施（如物理和視覺療法）是最符合成本效益的低容量的方法。
這項研究還包括三個全國性突出的駕駛人教育課程的評估：（1）國家安全局執(zhí)教成熟的司機，（2）退休人員的美國協會55活著/成熟的駕車，以及（3）美國汽車協會（AAA）安全駕駛的成熟運營商。阿什曼等。結論是，所有三個項目提供充足的。
2.7 測試和許可證
雖然老年駕駛者的許可是一個激烈爭論的問題。在許多國家，它可能是未來調控的駕駛權利的重要工具。也有證據表明，駕駛知識測試也與老司機更少的致命車禍有關。在不能施加續(xù)領牌照的測試的狀態(tài)下，流動性中心可提供有價值的咨詢和評估服務，尤其是對那些可能不知道他們的身體和認知障礙的老年駕駛者。
約翰遜和凱爾特納（1983）發(fā)現，大多數被診斷為異常視野（57.6％）的研究對象，，沒有意識到任何視覺困難。本特松和克拉考（1979）在自動視野檢查研究中發(fā)現了類似的結果。在這個實驗中，被診斷為視野喪失的受試者48％以前沒有意識到這個問題?？傊@些結果表明，自動視野測試可以給司機的篩選提供有價值的評估工具。
目前，儀器評估動態(tài)視覺感知技能的可用性仍然是相當有限的。在多倫公司提供了一個精密的系統驅動器分析儀，該工具可以提供精確和動態(tài)的測量，以評估一個司機感知能力，反應時間和威脅識別能力。該系統的目視評價方面在評估其客戶的視覺掃描和注意力的能力時特別有用。目視評價工具，例如駕駛員分析器中，可以使用在移動性服務中心來評估老人的駕駛能力。這些評估的結果可以用來司機障礙聯系，以適應車輛和智能系統設備。
3 結論
越來越多的老年人流動性的話題表面如福祉擴大人口老齡化的關鍵因素。最近，一些老年人相關的生活方式的問題已經引起了相當的關注，其中包括：健康相關看法，老年人住房，并在老年人中兩個流動性和幸福的結合下降。事實上，一些研究表明，低自尊和因行動不便而感到無用，不快樂，抑郁癥的老人。雖然在流動性下降和幸福之間的因果關系的影響難以確定，但這種巧合值得進一步研究。
雖然與衰老有關的許多限制在每天的日?；顒涌赡懿缓苊黠@，限制有可能因一個復雜的因素出現更加明顯，如不熟悉技術。因此，許多老年人可能有把ITS技術納入自己的駕駛任務的消極態(tài)度。目前，一些研究已經用了了用戶可接受的為老人服務的新的移動技術（黑格，1993）。
本文從運輸，設計，和醫(yī)學專家描述一系列與駕駛以及有關的身體與認知障礙，并通過一個大范圍的設計修改（例如，座椅及門的標準）減少其影響。我們倡導一種新的設計方法，但具有足夠的靈活性，以服務于眾多用戶的移動需求，從年輕人到最年長的老人。這種做法會鼓勵廣泛采用支持個人在整個一生中不斷變化的身體和認知需要的很多的產品和服務。因此，許多這些產品就會少專門為特定的障礙，更實惠，并廣泛提供給來自不同社會經濟背景的人。
附件：外文資料原文
Integrating vehicle design and human factors: minimizing elderly driving constraints
Susan A. Shaheen *a, Debbie A. Niemeier * b,
*a Institute of Transportation Studies, University of California, Davis, CA, USA,
*b Department of Civil and Environmental Engineering, University of California Davis, CA 95616-5924, USA Received 27 June 1997; accepted 3 December 1999
Abstract:
With a projected rise in the number of elderly, most of whom have also relied primarily on the private automobile for their mobility, it is likely that
future adaptations in vehicle design will be linked in some part to the physicalinfirmities often faced by the eld-erly. This paper o.ers a bridge between medi-cal research on the physical impairments of the elderly and automobile design and drivingsafety. We describe recent findings on the driving-related physical and cognitive impairments faced by the elderly. We then propose two major
types of vehicle design and infrastructure adaptations: (1) modifications for private vehicles, and (2) intelligent technology and support services for private vehicles, which can help to minimize the drivingrelated effects of these impair-ments. For example, we present a range of modest vehicle design adaptations
for components such as seats and doorways, handles, knobs, and steering whee-ls, and seat belts. We find that many of these improvements can be made to standard passenger vehicles with little additional design effort, and that the ada-ptations should also increase overall vehicle marketability. Finally, we argue
that while most, if not all, of our proposed adaptations would be made to larg-ely benefit the elderly, they will nevertheless support and improve driving across all age groups. 2001 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.
Keywords: Human factors; Transportation; Elderly; Vehicle design
1. Human factors and basic vehicle design adaptations
According to Carp (1988), technological adaptations can ameliorate some age-related impairments. For instance, sign readability and signal timing are design elements that can greatly affect an individual’s ability to travel safely, and
for which simple technological adaptations can prove useful. In particular, products designed for an older population must increasingly meet the needs of older females (Pirkl, 1994). The increasing number of older women ``amplifles the
growing needs for anthropometric and behavior research among this group. Designers and human factors specialists need additional data for the older population in general and women in particular'' (Pirkl, 1994, p. 17). As the number and economic status of older consumers increases, the collective strength of this growing population may convince many companies that products and environments that compensate for sensory and physical impairments have a market advantage (Thompson, 1995; Pirkl, 1994).
In this section, we describe several kinds of possible vehicle design adaptations, including: seating; seat and doorway dimensions; handles, knobs, and steering wheels; anti-glare adaptations, mechanical driving controls, and seat belts, that can serve the older population. The design standards for these adaptations can be ascertained using the research presented in the previous section. Many changes could be made to a standard vehicle with little effort on the part ofautomobile manufacturers. For instance, very simple transgenerational adaptations might include the use of aromatherapies, which could be released inside an automobile to stimulate and awaken tired drivers. Other adaptations will require a more radical approach to developing new standards for vehicle design, such as doorway and headlight height alterations. As might be expected, many
of the adaptations we explore may be costly. Design changes that are made onall vehicles (e.g., knob design) would benefit from economies of scale, while other, more customized designs would remain costly. Although costs play a key
role in market demand, they are not emphasized in our evaluation. The recommendations we identify are included in Table 4.
1.1. Seating
Vehicle seating should be relatively hard and flat, making it easy to sit down on the edge of a seat and then move into a comfortable position. Consequently, a seat surface should not have too much friction, which makes it moredifficult for passengers to swivel when getting into and out of an automobile. The seat position should also be easy to adjust by all passengers (佩策爾, 1995).
Vehicles with a single door on each side provide the easiest access due toa wide door aperture.The maxima and minima for door aperture and seat dimensions, which would be acceptable to90% of the disabled population,have beendetermined by the Institute of Consumer Ergonomics (Murray-Leslie, 1991) Increased front seat retractability or adapted vehicle seats, which slide back and
swivel outward, can provide great assistance to the physically impaired. Providing better seating designs and relocating primary vehicle controls closer to drivers will also aid mature adults, who have experienced a decrease in intervertebral disk spacing in the spine and possess a characteristic round back (Thompson, 1995).
Table 4
Seat and doorway dimensions
Doorway *A minimum of 800 mm and for comfort reasons at least 900 mm.
width
Seat position *Space between the seat front right cover and the front door-post should be a minimum of 300 mm, and for comfort reasons at least 350 mm. Distance between the backrest of the seat and the front door-post should be a minimum of 840 mm and for comfort reasons up to 930 mm. The seat should be adjustable to a position where the upper portion of the seat backrest is placed at the same horizontal position as the back door-post.
Door-sill *A maximum of 90 mm above the floor and for comfort r height easons less than 50 mm.
Doorway *A minimum of 1330 mm and for comfort reasons at leastheight 1380 mm above the ground.
Door angle *Angle to which the door opens, approximately 70 mm (for ambulant disabled persons); 70 mm for wheelchair use
rs; and 90 mm (for wheelchair users with an assistant)
1.2. Seat and doorway dimensions
In an experimental study 佩策爾 (1995) asked 17 elderly and disabled participants to enter and exit a mock-up vehicle that had a doorway whose width and height could be altered. The results helped to define the minimum vehicledoorway dimensions required to comfortably accommodate individuals with a mobility impairment, enhancing comfort and safety during entry-exit operations.
Dimensions are provided in Table 4.
1.3. Seat belts
According to Murray-Leslie (1991), for most individuals the arthritic discomfort associated with operating and wearing seat belts can be overcome or ameliorated. Adjusting the belt anchorage points and system slack will accomplishthis. Nevertheless, it is important to realize that such alterations could a.ect thesafe functioning of the belt and should only be undertaken by a specialist.
1.4. Handles, knobs, and steering wheels
Handles, knobs, and steering wheels can be adapted to meet the hand functioning needs of the elderly (e.g., arthritis and reduced strength). The effort and torque requirements for control knobs and levers should reflect the gradualdecline in physical strength and dexterity over time (Thompson, 1995). 佩策爾 (1995)recommends that suitable handles be mounted to accommodate the needsof individual drivers. Suggested locations include the dashboard, the upper partof the front door-post, the roof inside the upper part of the door frame, and on the door just beneath the window. Strategically placed handles can aid passengers when getting into and out of a car.
As noted earlier, arthritis research suggests that joint pain rather than stiffand weak or deformed joints present the biggest obstacle to driving. This painmay be related to joint movement or pressure from maintaining a limb in a particular posture. To minimize this pain, the position of the vehicle controls andseating should be optimally placed to reduce the forces and pressures required for operating controls. Additionally, control maneuvers, such as gear changing, should be eliminated (Murray-Leslie, 1991).
Based on a review of ergonomic field research (Haigh, 1993), the following guidelines were suggested to help automobile drivers and passengers with declining hand function, especially those caused by arthritis:
*enlarged vehicle knobs, handles, and steering wheels;
*knob shapes should be easy to hold, so that it fits the hand;
*texture should be easy to grip and hold;
*stop and start should be located apart from one another; and
*facilitate single-handed tasks if possible.
1.5. Anti-glare adaptations
Glare reducing vehicle modifications that should help elderly drivers includenon-glare panels and day/night rearview and side mirrors. Other visibility enhancements may be achieved through improved headlight designs, for instance mid-beam headlights that increase distance visibility but not the glare from oncoming cars (Shinar and Schieber, 1991). Furthermore, a headlight washing and wiping system could be added to ensure cleanliness and enhance luminance (Mortimer and Fell, 1989). Haigh (1993) suggested the following design guidelines toimprove the visibility of vehicle control panels and dials (based on Pirkl and Babic, 1988):
*ensure adequate light level on text and controls;
* select appropriate color, size, and chromatic intensity for type symbols;
* isolate priority information from background clutter and glare;
*eliminate irrelevant information and decoration;
* use appropriate type size and weight and letter, word, and line spacing;
*maximize contrast between type and background;
*use non-reflective surfaces;
* use contrasting colors; and
* use blue-violet green combinations with care.
1.6. Mechanical driving controls
Adaptive driving controls, such as mechanical hand controls or electromechanical contact switches,now allow even the most severely impaired to operate a vehicle. However, these mechanical functions are usually directed toward primarycontrols only, such as steering, braking, and accelerating, which limits the ability of drivers to operate secondary controls such as the horn, turn signals, ignition, and headlights, etc. (Quintin et al., 1991).
The most significant progress to aid disabled drivers has been made with vehicle control adaptations, which can be effective, simple, and inexpensive. These include the use of simple extension bars to gear levers and lever release mechanisms for hand braking. ``Other items such as electrically adjusted car seats, infra-red systems for the operation of vehicle controls, and vacuum assisted braking usually cost well under [$2,000]'' (Murray-Leslie, 1991, p. 55). Occasionally, when arthritis is severe and accompanied by limb deformity and shortening or neurological weakness, more expensive and specialized vehicle controls may be necessary (Murray-Leslie, 1991).
1.7. Auditory information systems
To enhance, the auditory impairments of the elderly and disabled populations, Haigh (1993) has suggested the following audio design guidelines to support these needs (based upon Pirkl and Babic, 1988): *Provide a control for sound to ensure that the loudness level can accommodate all users regardless of sensitivity.
*When communication impact is critical, relate the sound volume to the cueurgency and provide both visual and audio cueing.
*Minimize the ambient sound produced by the product or environment so that confusing audio signals are eliminated.
*Avoid irrelevant information: if older people have to process a lot of information they are likely to take longer to perform a task.
*Use lower frequencies for alarms and urgent messages. In the research onadvanced cueing by Staplin and Fisk (1991), 103 young (average age of 37) and older drivers were tested in intersection approach simulations with and without cueing. The results indicate that decision rule cueing provided by an advanced and redundant stream of sign elements, will improve the accuracy and latency of both younger and older drivers’s decisions.
2. Human factors and intelligent transport t
收藏