知識文章
座椅量測裝置(HPM)應用簡介
試車場與整車安全處 陳建瑜
還記得汽車駕訓班教練在上路前提醒的準備動作嗎?調整座椅位置以便操作踏板、調整椅背角度以便掌握方向盤,並確保視線涵蓋行駛範圍及儀表資訊。這些開車前的動作不僅關乎駕駛舒適性,更反映出車輛內裝設計與乘員互動的關鍵性。然而,每位乘員的身形高矮胖瘦皆不盡相同,車輛設計者應以誰為標準作為設計依據?這正是座椅量測裝置(H-point machine/manikin, HPM)發展與應用的起點。
1950年代,美國空軍針對4,063名飛行員進行人體各部位的尺寸量測,蒐集超過百項外部生物資訊,包括身高、體重、軀幹長度及四肢尺寸等。這些資料隨後被廣泛應用於人體模型的設計與製作。福特汽車的Geoffrey利用X光透視技術研究關節運動,並將其簡化為單自由度的轉軸模型,發展出類似紙娃娃的2D人形,用於車室內裝設計與佈局分析。而通用汽車的Michael Myal則設計出包含軀幹與腿部的3D模型,並考量重量分布,製作為實體模型放置於座椅上,以評估乘坐舒適性,這套模型成為日後HPM的雛形。

圖1、 General Motors Corporation, Detroit, MI. Oscar car design template. 1950s
HPM為座椅專用的量測裝置,用以定義座椅的關鍵參數H點(髖部基準點)的位置,並可量測軀幹、大腿、小腿與腳踝的角度,搭配頭枕量測裝置(Head Restraint Measuring Device, HRMD)使用時,可模擬人體頭部與身體姿態。

圖2、 H-point Manikin with HRMD
HPM廣泛應用於車輛設計與安全評估規範中,主要功能包括:
• 精準量測H點位置,並與車輛內裝設計值比對。
• 推算乘員眼高,以評估駕駛視野範圍。
• 結合HRMD後,量測頭部與頭枕間距及高度,為NCAP鞭甩試驗中的關鍵評分依據。
HPM的使用方式已在多項國際規範中明確定義,常見參考依據包括ISO 6549及SAE J826等,無論是擺放於座椅上,應施加力道的大小、配重放置順序,甚至是HPM與座椅間的中介布料材質,皆有明確規範,以確保測量結果的重現性與可靠性。HPM亦應用於飛機、軌道車輛等運具的座椅設計,提供量化數據作為驗證設計參考。
車輛中心(ARTC)為服務車輛相關業者,相關法規檢測方法及規範要求皆已具備完整能量,如有相關需求歡迎聯絡: 車輛中心動態安全課 陳建瑜工程師 電話:04-7811222分機2108、e-mail:ccu@artc.org.tw
參考資料:
2次元マネキン, 長谷川武, 人間工学 Vol.3 No.2, 1967
ASPECT program documentation, Matthew P. Reed, 1999
Automania, Museum of Modern Art, Manhattan, 2021