交通人因工程（清华大学车辆与运载学院系列教材）

本书面向交通人性化设计和交通安全改善等方面的实际需求，引用人机工程学的理论和设计方法，为交通人机工程的设计研发提供方法论与典型案例，为交通人性化发展提供重要的理论指导和应用参考。从人因工程学的理论与设计方法出发，在当前智能交通系统发展的大背景下，介绍人因工程学的基本概念、基本设计方法，包括人体尺寸、人体生理学、心理学、人机界面、人体作业空间和作业环境，同时侧重人因工程理论方法在交通领域的应用，并介绍交通事故分析和人-车-路系统设计与评价，总体上为读者全方位呈现人因工程学理论及其在交通工程领域的应用。《交通人因工程》拟作为清华大学智能出行研究所、交通研究所等相关院系专业的研究生教学与科研参考书，并力求在国内相关院校专业进行推广。

袁泉,清华大学车辆与运载学院智能出行研究所副所长。担任公安部交通管理局第二届全国道路交通事故深度调查专家，中国汽车工程学会高级会员

　　人因工程的问题广泛蕴含在各种交通运输系统中，包括公路、铁路、航空航天、水路等系统，换句话说，交通系统中人的因素是不可或缺的内容。交通人因工程学应运而生。

　　交通人因工程学是建立在人类科学、交通科学和相关工程科学、社会科学之上的一门综合性交叉学科，交通人因工程学的研究对象是“交通系统中的人-机-环境”，也即交通人-机-环境系统。交通人因工程需要研究交通系统中包含的人、机、环境各因素，更要从系统的角度着重研究人-机-环境系统的总体属性，以及它们之间相互关系的规律。交通人因工程设计的对象是交通系统中的各种人机界面、人机交互和人机关系，涉及人体解剖学、生理学、心理学、生物力学等人的因素，要达到的目标是实现人类出行活动的安全、舒适、便捷、高效等性能。

　　概括起来，交通人因工程是基于人的因素（包括人的几何尺寸、生理和心理特性）研究交通人-机-环境系统的安全性、便捷性和舒适性。人的因素是研究的出发点，也是应用的落脚点。交通人机系统是典型的人-机-环境系统，交通系统中的很多问题都涉及人的因素，交通人因工程目前已成为非常重要的交叉学科，对交通人机系统的研究和改进有助于提升交通系统的安全、便捷和生态等方面性能，未来的“出行即服务”系统也是交通人因工程的发展目标。

　　本书的主题“交通人因工程的理论方法与应用实践”是在车辆与交通智能化发展大潮之下，对人因工程理论与实践带来的更高的挑战和发展。从人机共驾到无人驾驶，从“互联网+”到“万物互联”，从“智能共享”到“出行即服务”，从传统能源到可持续新能源，诸多方面的全新目标将驱动人因工程学科在人工智能、互联网和大数据等新技术的作用下，带来更高水平的交通安全、出行便利与驾乘舒适体验，达到“人-机-环境一体化”理念的更高境界。

　　本书在介绍面向交通领域人因工程的理论、实验与设计方法基础上，结合最新的标准规范，突出呈现人因工程在交通工具、交通设施、交通信号和交通安全等领域的典型应用，力求为新形势下交通人因工程教学与科研的发展提供全新的参考教程与实用资料。

　　本书内容共分10章。第1章“人因工程学概论”介绍人因工程的基本概念、发展历程与主要领域应用方向； 第2章“交通人因工程研究方法”展示交通人因工程学的理论、实验研究与设计的方法，包括数据调查、计算机仿真、驾驶模拟等重要方法； 第3章“人体尺寸与出行空间设计”介绍人体尺寸的标准化数据及对应的作业空间、出行空间设计规范； 第4章“人的感知特性与运动特性”浓缩人的基本感知性能和运动特性基础； 第5章“人的视觉与光环境设计”凝练人的视觉特性及面向交通光环境的设计应用； 第6章“人的听觉与声环境设计”阐述人的听觉特性及其面向交通环境噪声防治的设计应用； 第7章“人的交通行为分析”讨论人的认知、决策和选择等行为的内涵及应用； 第8章“交通人机界面设计”聚焦人机系统的显示装置、操纵装置及具体的交通信息显示和交通工具操纵装置设计，特别关注智能座舱的人机界面设计体系； 第9章“交通事故人因分析”面向交通安全和事故预防，分析挖掘交通事故中包含的人的因素； 第10章“典型交通人因工程设计案例”给出人因工程在交通工具、交通设施、交通信号及交通安全研究领域的具体应用案例，作为全书内容的总结和运用。全书内容丰富，主题新颖，集成汇编了最新的有关交通人因工程的素材资料，充分反映了交通人因工程学的学科交叉体系。

　　感谢参与内容编撰的人员： 赵俊玮、黄周策、司响、于国栋、程瑞、陈丽洁、刘浩、韩亚希、盘烨、朱蒋琪、高毅巍等。

　　本书获得国家自然科学基金项目(No.52072214)、（No.52262047）的资助。

　　由于作者的水平有限，对于书中可能出现的问题和纰漏，敬请读者指正。

作者

2023年4月于清华园

第1章人因工程学概论

1.1定义和内涵

1.1.1命名和定义

1.1.2研究内容与目标

1.2基本概念

1.2.1人的因素

1.2.2人机系统与人机关系

1.2.3人机界面与人机交互

1.3发展历程

1.3.1国际人因工程学发展

1.3.2中国人因工程学发展

1.3.3人因工程的未来展望

1.4交通人因工程学

1.4.1交通中的人因工程问题

1.4.2道路交通人因工程

1.4.3轨道交通人因工程

1.4.4航空运输人因工程

1.4.5水路运输人因工程

1.4.6航天运载人因工程

1.5本章小结

第2章交通人因工程研究方法

2.1研究方法概述

2.1.1交通人因工程研究方法定义

2.1.2交通人因工程研究方法分类

2.1.3交通人因工程主要研究方法

2.2研究步骤与原则

2.2.1机具研究步骤

2.2.2作业研究步骤

2.2.3环境研究步骤

2.2.4实验设计

2.2.5研究原则

2.3数据调查方法

2.3.1数据调查方法定义

2.3.2访谈法

2.3.3问卷调查法

2.3.4观察法

2.3.5鼠标追踪法

2.4计算机仿真方法

2.4.1交通人因工程中的计算机仿真方法应用

2.4.2基于JACK软件的计算机仿真方法

2.4.3基于CATIA软件的计算机仿真方法

2.5驾驶模拟方法

2.5.1交通人因工程中驾驶模拟方法的应用

2.5.2车辆驾驶模拟器的构成及应用

2.5.3国内外车辆驾驶模拟器的发展

2.6本章小结

第3章人体尺寸与出行空间设计

3.1人体尺寸数据的测量

3.1.1人体测量的分类

3.1.2人体测量的参照系

3.1.3人体测量的项目和方法

3.1.4人体尺寸的间接计算方法

3.1.5人体尺寸的相关性

3.2人体尺寸

3.2.1中国成年人的人体结构尺寸

3.2.2中国成年人的人体功能尺寸

3.2.3中国未成年人的人体尺寸

3.3人体尺寸的特点

3.3.1人体尺寸的地域特点

3.3.2人体尺寸的时代特点

3.3.3人体尺寸的统计特征

3.4人体尺寸的应用通则

3.4.1产品尺寸设计的分类

3.4.2满足度

3.4.3设计界限值的选择

3.4.4人体尺寸测量数据的修正

3.4.5产品功能尺寸的确定

3.5作业空间设计

3.5.1基本设计原则

3.5.2人体尺寸应用

3.5.3作业空间范围

3.5.4作业空间布置设计

3.5.5受限空间设计

3.6出行空间设计

3.6.1出行空间分类

3.6.2行人出行空间设计

3.6.3非机动车出行空间设计

3.6.4混行弱势道路使用者出行空间设计

3.6.5出行辅助活动空间设计

3.7本章小结

第4章人的感知特性与运动特性

4.1人的神经系统

4.1.1神经系统组成

4.1.2脑的机能

4.1.3反射活动规律

4.2人的信息传递

4.2.1信息与信息量

4.2.2人的信息处理系统模型

4.2.3信息输入显示器

4.2.4信息流模型

4.2.5影响信息传递的主要因素

4.3人的感知特性

4.3.1人的感知觉

4.3.2感觉基本特性

4.3.3知觉基本特性

4.4人的运动特性

4.4.1人体运动系统

4.4.2骨骼肌的特性

4.4.3人体的出力

4.4.4人体动作的灵活性与准确性

4.5本章小结

第5章人的视觉与光环境设计

5.1人的视觉特性

5.1.1视觉器官

5.1.2视觉特性

5.2光环境设计

5.2.1光环境的重要性

5.2.2光环境的主要参数

5.2.3光环境设计标准

5.2.4航天器光环境设计

5.3色彩环境设计

5.3.1色彩基本概念

5.3.2色彩原理

5.3.3颜色视觉

5.3.4色彩设计交通应用

5.4道路交通光环境设计

5.4.1道路照明概述

5.4.2道路照明设计与评价

5.4.3道路防眩光设施设计

5.4.4公路隧道光环境设计

5.5本章小结

第6章人的听觉与声环境设计

6.1人的听觉特性

6.1.1听觉器官

6.1.2听觉特性

6.2听觉信息传递设计

6.2.1听觉信息传递装置

6.2.2言语传递装置

6.2.3听觉传递装置的选择

6.2.4交通听觉信息设计

6.3声环境设计

6.3.1噪声的影响

6.3.2声环境标准

6.3.3声环境的改善

6.3.4音乐与作业

6.4道路交通噪声环境评价

6.4.1道路交通噪声

6.4.2交通噪声控制

6.4.3交通噪声监测评价方法

6.5本章小结

第7章人的交通行为分析

7.1人的认知行为

7.1.1认知行为的定义及原理

7.1.2认知系统的主观体验——风险认知

7.1.3认知系统的指向与集中——注意

7.1.4认知系统的信息储存——记忆

7.1.5认知系统的条件推测——预期

7.2人的决策行为

7.2.1思维与推理

7.2.2决策行为的定义

7.2.3决策理论

7.3人的选择行为

7.3.1反应时间

7.3.2运动时间

7.3.3驾驶员的反应时间

7.4本章小结

第8章交通人机界面设计

8.1显示装置设计

8.1.1显示装置

8.1.2显示面板设计

8.1.3汽车仪表板设计

8.2交通显示设计

8.2.1交通信号灯设计

8.2.2交通标志设计

8.2.3交通标线设计

8.3操纵装置设计

8.3.1操纵装置

8.3.2一般操纵装置设计

8.3.3交通设施操纵装置设计

8.4交通工具操纵装置设计

8.4.1手控操纵装置设计

8.4.2脚控操纵装置设计

8.5智能座舱人机界面设计

8.5.1智能座舱概述

8.5.2智能座舱子系统

8.5.3抬头显示界面设计

8.5.4新型人机交互模式

8.5.5多通道融合交互

8.6本章小结

第9章交通事故人因分析

9.1交通事故概述

9.1.1交通事故定义

9.1.2交通事故分类

9.2交通事故影响因素

9.2.1道路交通事故影响因素

9.2.2轨道交通事故影响因素

9.2.3航空交通事故影响因素

9.2.4水路交通事故影响因素

9.3交通事故致因分析

9.3.1贝叶斯网络分析理论

9.3.2事故树分析理论

9.3.3关联规则分析理论

9.3.4人因可靠性分析理论

9.4交通事故重建

9.4.1碰撞过程重建

9.4.2碰撞位置重建

9.4.3交通事故重建分析方法

9.5本章小结

第10章典型交通人因工程设计案例

10.1交通工具人因设计

10.1.1汽车人因工程设计

10.1.2公交车人因工程设计

10.1.3自行车人因工程设计

10.2交通设施人因设计

10.2.1道路设施人性化设计

10.2.2道路交通安全设施人性化设计

10.2.3隧道路段交通设施人性化设计

10.3交通信号人因设计

10.3.1交通信号灯人因工程设计

10.3.2交通标志人因工程设计

10.3.3交通标线人因工程设计

10.4交通安全人因设计

10.4.1城市道路交通安全设计规范优化案例

10.4.2铁路安全人因工程应用管理体系架构研究

10.4.3航空安全人因工程设计

10.5本章小结

参考文献

参考标准