石油测井车作业空间设计.pdf

设 汁研究 汽 实用技术 A【 j TOMOBI} E APPI IED TECf t N0I OGV 2 0 1 5 I - 第2 其 u 20 1 5 NO．2 石油测井车作业空间设计 张亚锋 ，徐剑波 ，徐晓航 ，刘超 1 ． 西安建筑科技大学，陕西 西安 7 1 0 0 5 5 ；2 ． 西安石油大学，陕西 西安 7 1 0 0 6 5 摘 要本文立足于作业空间人机设计原则，结合油田的实际工况，对测井车的显示装置、操作装置、容体空间以 及 区域 布置进行 系统化的研究 ，其后设计 出符合人机舒适 性的作业空间尺寸 。 关键词 石 油测井车 ；作业空间 ；人机设计 ；舒适性 中图分类号U 4 4 2 ． 2 文献标识码A 文章编号1 6 7 1 7 9 8 8 2 0 1 5 0 2 7 6 0 3 Th e De s i g n Of Pe t r o l e u m Lo g g i ng Tr uc k Ope r a t i o n S pa c e Zh a ng Ya n g‘ ，Xu J i a n b o ， Xu Xi a o h a n g ， Li u Ch a o 。 1 ． Xi ’ a n Un i v e r s i t y o f Ar c h i t e c t u r e a n d T e c h n o l o g y , S h a a n x i Xi ’ a n 7 1 0 0 5 5 ； 2 ． Xi ’a n S h i y o u Un i v e r s i t y , S h a a n x i Xi ’ a n 7 1 0 0 6 5 Ab s t r a c t Ba s e d o n t h e wo r k i n g s p a c e e r g o n o mi c d e s i g n p r i n c i p l e s ，c o mb i n e d wi th t h e a c t u a l c o n d i t i o n s o f o i l fie l d ， the s y s t e m a t i c s t u d y o n t h e d i s p l a y d e v i c e ， o p e r a t i o n d e v i c e ， v o l u m e s p a c e a n d r e g i o n a l l a y o u t o f t h l o g g i n g t r u c k i s c a r r i e d o u t ， t h e n t h e wo r k i n g s p a c e s i z e me e t i n g t h e c o mf o r t o f ma n ma c h i n e i s d e s i g n e d ． Ke y wo r d s p e t r o l e u m l o g g i n g t r u c k ； wo r k s pa e e ； m a l l m a c h i n e d e s i g n ； c o mf o r t CL C No． U4 4 2 ． 2 Do c u me n t C o d e A A r t i c l e I D 1 6 7 1 - 7 9 8 8 2 0 1 5 0 2 - 7 6 0 3 引言 测井车是石油领域用于油田测井的专用车辆，作业空间 是测井车人机交互的中心界面，主要由观察窗、操作面板、 储物柜和 电控柜 组成 ， 其设计的优劣直接影响测井作业效率 。 测井车作业空间设计必须在保证视野清晰良好、操作简便快 捷的同时还应具有结构整体性与功能明确性『 1 】 。 人机设计原则是在设计产品时，充分考虑人的生理、心 理特性，确保作业人员操作的安全性、舒适性与高效性。本 文 以人机 设计理论为指导 ，以人体尺寸 作为设计依据，得 出 便于操作的合理空间尺寸，力求保证各个控制器之问的充分 空间，以确保有效的工作，避免给操作者带来不便或伤害， 也避免造成工作上的疏忽[ 2 】 。本文所研究的内容，不仅设计 出符合 人机 工程学的测井车作业空 间，同时也为其他类型的 石油专用车辆作业空间设计提供了理论指导。 作者简介张亚锋，就读于西安建筑科技大学理学院。 基金项目校科研启动基金 N o ．R C 1 3 0 4 1 、设计依据 在作业空间开发过程中，操作的舒适性与高效性成为设 计的中心环节 。作业人员采取坐姿操作姿势 ，通过对滑 轮与 显示器的观察情况作出判断后，利用操纵装置将指令传递给 机器 。在操作过程 中，作业人员肢体在空 间内所 能触及 的活 动范围是立足于人体测量学的基础上。 人体测 量学 数据通 常 以百分 位数 来表 示人体 尺 寸 的等 级，百分位数 是一种位 置指标，一个界限值 ，以 P x 来表示 。 最常用的是 5 、5 0 、9 5三个 百分位数 ，分别代表 小、中等、 大身材的人群。考虑到测井车作业人员一般为男性，可参考 国标 GB 1 0 0 0 0 1 9 8 8 ，取 P 5 、P 5 o 、P 9 5 男性人体尺寸 满足度 为 9 0 ％作为设计依据 如表 1所示 。为了更好的实现安 全、健康 、舒适、高效的设计 目标 ，在人体尺寸 百分位静态 测量数据作为设计界限值的基础上，还应考虑着装、姿势、 心理等修 正量 【3 】 。 2 、视野域 设计分析 视野范围是指作业人员在工作过程中眼睛固定注视一定 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 汽车实用 技术 2 0 1 5年第 2 期 目标 时，所 能见到 的空 间范 围。视野范 围是 以眼球的位置为 中心 ，眼睛位 置不仅会对视野产生影响 ，还会影响作业人员 的操作姿势。测井车作业人员采取的操作姿势为坐姿，眼睛 要通过 窗户观 察井 口及滑轮状况 ，所 以操作人员 的坐姿眼高 是必须首先考虑的。坐姿眼高采用的人体尺寸基础数据为 P 男性人体尺寸，小百分位 数的人群 能看 到的，大 百分位数 人 群肯定可 以l 4 J 。 表 1 设计相关 的三种百分位数的坐姿人体主要尺寸 mm 项 目 P f P q 上臂长 2 8 9 3 1 3 3 3 8 前 臂长 2 1 6 2 3 7 2 5 8 坐高 8 5 8 9 0 8 9 5 8 坐姿眼高 7 4 9 7 9 8 8 4 7 坐姿肩高 5 5 7 5 9 8 6 4 1 坐姿肘高 2 2 8 2 6 3 2 9 8 坐姿大腿厚 l l 2 l 3 O l 5 1 小腿加足高 3 8 3 4 l 3 4 4 8 坐深 4 2 1 4 5 7 4 9 4 臀膝距 5 l 5 5 5 4 5 9 5 胸宽 2 5 3 2 8 O 3 1 5 胸厚 1 8 6 2 l 2 2 4 5 肩宽 3 2 0 3 5 1 3 3 7 最 大肩 宽 3 9 8 4 3 l 4 6 9 坐姿臀 宽 2 9 5 3 2 1 3 5 5 坐姿两肘 间宽 3 7 1 4 2 2 4 8 9 手长 l 7 0 l 8 3 1 9 6 根据视野的角度划分，以水平视野向上为正，向下为负， l 0 。 至 4 5 。 为次要的观察区域 ，一 3 0 。 至 1 O 。 为主要观察 区，． 5 O 。 至． 3 0 。 为控 制观察区域 。结合 所设计产品的工作特性 ，作业 人员在T作中视野主要集中滑轮与仪表盘指示区域，其次为 操 作区域 。因而根据 作业观测特 性， 在． 5 O 。 至． 3 O 。 的范围内布 置操 纵装 置，在． 3 0 。 至一 2 0 。 的范 围内布置显示装置 ， 一 2 0 。 至 0 。 视野 范围观测井 口工况 ，0至 4 5 。 范 围内观测滑轮运行状况 如图 l 所示 。 人坐在椅子上眼睛的高度 座椅高 坐姿眼高 穿着修正 量 姿势修正龟 。 座椅最低高度 以 P 的坐深 4 2 l mm 为基础数据 ，鞋底厚 度修正为 3 0 mm， 取 4 5 l mm。最高高度以 P 9 5 的坐深 4 9 4 mm 为依据，加 卜 鞋底厚度为 5 2 8 mm。扩 充余量后 ，所 设计 的座 椅需在 4 5 0 ～ 5 3 0 mm 范 围内可 以调节高度 ，而在一般使用过 程中， 司 定设置座椅高度为 P s 。 的坐深 与鞋底 厚度，约为 49 0mm 。 眼睛高度 的汁算为下限值的计算 ，姿势修正量一般 是将 高度 尺寸减少 4 0 mm， 坐姿 眼高取 P 的基础数据 7 4 9 mm，因 而坐 姿眼高为 1 2 4 0 mm。 操作面板最大高度不能超过 P 5 人群的肩 高， 因而观察窗 的下边沿高度应为坐姿肩 高 座椅高度 1 0 4 7 mm。观 察窗的 上 边 沿 高 度 应 为 坐 姿 眼 高 次 要 观 察 区 域 范 围 1 2 4 0 1 2 4 0 1 0 4 7 t a n 4 5 。 ／ t a n 2 0 。 1 7 7 0 mm。 图 1 垂直面 内视野域与操作域主要尺寸 3 、操作域分 析设计 测井 过程 中，上肢是作业 的主体 ，其作业范围是 以肩关 节为圆心、手臂长 为半径 的圆弧 。作业范 围属于下 限设计 ， 因而我们采用 P 5 男性人体尺寸作为设计依据 。如 图 2是 P 男性作业 范围，图中所示 范围由近至远依次为舒适操作区 、 有效操作区与扩展操作 区。 当前臂与上臂自然 曲折成整体臂长的 3 ／ 5时，所处操作 姿势处于最舒适操作，其作业范围称为舒适操作区，整体臂 长上 臂长前 臂长手 长手 套厚度 2 8 9 2 1 6 1 7 0 5 6 8 0 mm，则舒适操作区为4 0 8 mm。有效操作区即是指手可触 及范围，相当于臂长为 6 8 0 mm。坐姿情况下 ，人躯干前倾 ， 肩关节中线前移 1 0 0 ～ 2 0 0 mm， 手功能作业 范围前移所成 区域 为扩展操作区， 此处取前倾 1 5 0 mm， 则扩展操作区为8 3 0 mm。 在设计过程中 ，一般都要求人体躯干不做移动 ，因而操 纵装 置不应超 出有效操作区。 根据图 1中所划分的视野区域，用三角函数可计算出仪 表指示装置应布置在竖直高度 9 3 2 ～ 1 0 4 7 mm范围内，操 纵装置布置在 7 0 7 9 3 2 mm范围内。操作面板最下沿 高度 不应低于 P 9 5 人群的坐姿大腿高度 6 8 l mm，因而操 作区域范 围下 限值取 7 0 7 mm 属于合理范围。 一 一 一 ㈠ 。 ～ ⋯ f I 2 l l i 1 1 3 6 i } 1 6 8 0 { 1 9 8 0 图 2 水平面 内操作域主要尺寸 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m