列车人机交互系统的设计与实现

HMI列车监控系统界面设计解决方案

2013年,为加拿大庞巴迪(Bombardier)设计列车监控系统界面设计。
2015-至今,为中车集团旗下若干公司提供HMI列车监控系统界面设计,综合考虑中车特点、城轨车、动车组的不同需求以及HMI硬键屏和触摸 屏的不同操作方式,重构框架设计、交互设计、设计通用的、具有显著特色的、美观友好的HMI界面,并分别使用 fltk 、Codesys、Qt 三种开发语言搭建技术框架、留出接口,实现图形界面。(资料保密)

项目背景:

       国际方面,高铁强国间的博弈和竞争。世界高铁强国主要有日本、法国、德国、加拿大、西班牙等传统铁路强国,这些国家也是中国高铁“走出去”的主要竞争对手。日本是世界上最早发展高速铁路的国家,新干线高速铁路拥有世界上最为成熟的商业运行经验和高安全标准,运行50年来从未发生重大安全事故。法国是欧洲最早拥有高铁的国家,TGV高铁以高速度著称。德国在ICE高速铁路技术方面有着很高的国际声誉,特别是高铁上所用的所有东西它都能自己内部解决,能做到这点的全世界只此一国,德国和法国高铁技术标准在国际市场特别是欧洲市场均有强大影响力。加拿大的庞巴迪是世界级的航空和列车制造商,很早介入高铁行业,也是顶尖高铁的设计者。

       国内方面,随着列车网络控制技术的发展,列车显示屏技术也在不断向前发展。目前,国内外列车显示屏研发部门都已构建适应自身发展的显示屏HMI软件开发平台,以适应技术的不断发展。另外,国内外主要的显示屏供应商也在不断有新型的显示屏推出。

       为适应显示屏技术的发展,缩短开发周期,提高开发效率。项目通过在调研不同厂家显示屏的技术特点、研究常用的嵌入式操作系统、研究HMI软件开发框架搭建技术的基础上,构建具有自主知识产权的、开放的、可扩充的、适应显示屏技术不断发展的显示屏HMI软件开发平台。与蓝蓝设计合作,综合考虑中车特点、城轨车、动车组的不同需求以及HMI硬键屏和触摸屏的不同操作方式,设计通用的、具有显著特色的、美观友好的HMI界面。

使用场景:

触屏/按键:800*600 1024*768 触屏居多    使用者:动车和城轨车驾驶员
使用环境:高速行驶的动车,驾驶员精神高度集中,实时关注路况及列车行驶情况,不容半点失误。驾驶员通过监控系统实时查看列车各个设备的使用状态,通过有无告警,设备状态 了解列车行驶过程设备的使用情况,以便做出相应的反馈。

竞品分析:

这些高铁强国各自都有自己的比较优势,如日本川崎重工的低阻力、轻量化和减灾防灾,德国西门子的主动安全、模块化车体、质量管理体系和可靠性,法国阿尔斯通的生态设计,加拿大庞巴迪的能源—效率—经济—生态(ECO4)。

界面普遍存在的问题:
表现方式老旧,整体设计不够美观。有一些,显示区的各部分层次不清晰,功能区域杂乱,逻辑关系不明确。有些菜单按键区选中和未选择有的没有区分。某些按钮位置不合理图标风格不统一.

我们从以往的汽车项目经验中深入洞察与思考,我们选取了3个具有代表性的HMI:代表传统中控的奥迪MMI系统(A8L),基于传统结合科技的奔驰COMMAND系统(S400L)和当下互联网特质的特斯拉OTA7.1系统(ModelS)。

用户体验优秀的HMI的评价维度:

易用性是一个产品用户体验是否良好的核心评判标准。然而由于列车固有的属性,驾驶是其亘古不变的主任务(PrimaryTask),HMI的操作仅仅是次任务(SecondaryTask)。HMI用户体验远远超过可用性评估的范畴,一款用户体验优秀的HMI除了便捷准确地完成各种任务之外,更应尽可能地减少视线离开路面的时间,降低对驾驶安全的干扰。

控件开发及基于界面的程序开发:

开发出基于fltk/codesys/qt/wpf的故障列表控件、柱状图、曲线图、按钮、tab签、灯光警示按键、仪表盘等多种控件,以便开发中复用。 (资料保密,以下图型为类似)


图标设计:

设计机车、动车、城轨车等符合交通轨道行业标准、美观、易用1000个左右的图标库。

交互及视觉设计:

设计出机车、动车、城轨车等符合交通轨道行业标准、美观、易用200个左右的界面及不同的交互框架设计。

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