高速列车司机座椅静态舒适性评价与设计方法研究

摘要

随着我国高速铁路的建设，我国已经逐步进入了高速铁路国家的行列。伴随着高铁技术的提高，高速铁路运行环境对司机座椅舒适性的要求也越来越高。司机座椅的舒适与否是司机能否保持长时间正常行车操作的重要环节。因此，如何设计出符合我国国情的、提高我国司机舒适性的高速列车司机座椅并且对其建立有效的评价机制成为了一个十分重要的课题。
　　论文从座椅静态舒适性的角度出发，对我国高速列车司机座椅静态舒适性进行了研究，论文主要研究内容如下:
　　首先，通过京津、沪宁、武广线高铁司机对“高速列车司机座椅满意度调查问卷”的作答，初步得到座椅调节参数、座椅表面轮廓以及座椅材料分别是影响高速列车司机座椅舒适性的主要因素。从座椅表面轮廓的角度出发，利用20名被试者对两种不同型号高速列车司机座椅经行了体压分布试验，并以主观问卷调查的形式对座椅静态舒适性进行了评分，对司机座椅静态舒适性的影响因素进行了进一步研究，得到了坐垫前缘形状、靠背腰部弧度等是影响高速列车司机座椅静态舒适性的主要因素。
　　其次，为了得到体压分布试验数据与舒适性主观评价之间的关系，基于BP神经网络算法建立了高速列车司机座椅静态舒适性评价模型。将12项体压分布指标与2项人体指标作为评价模型的输入量，输出量为静态舒适性评分。取32个样本作为模型的训练样本，利用剩余的8个样本对模型进行验证，结果表明模型可以达到预测评价座椅静态舒适性的要求。为了在司机座椅的前期设计中，能够初步预测其体压分布情况，基于有限元分析的方法，在Madymo软件中建立了人体坐姿体压分布预测模型。仿真选用第50％分位的有限元假人进行。并且将仿真结果与试验结果进行了对比，证明了该方法的可行性。
　　最后，结合本文研究成果，提出了8种椅面轮廓设计方案，通过基于有限元方法的体压分布预测模型预测其体压分布情况，利用高速列车司机座椅静态舒适性评价模型对其进行舒适性评分，结果证明了通过体压分布仿真结合基于BP神经网络法的舒适性预测评价模型来对座椅椅面轮廓设计方法的可行性，可以为座椅设计初期预测其舒适性提供有效办法。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 论文研究背景及意义

1．2 舒适的定义

1．3 影响司机座椅舒适性的几个因素

1．4 司机座椅静态舒适性研究现状

1．4．1 国外研究现状

1．4．2 国内研究现状

1．5 论文研究主要内容与结构

1．6 本章小结

2 高速列车司机座椅舒适性评价指标研究

2．1 问卷评价指标的确定

2．2 总体舒适满意度分析

2．3 身高、体重对座椅满意度的影响分析

2．3．1 身高与座椅满意度的关联性分析

2．3．2 体重与座椅满意度的关联性分析

2．4 不同身高司机群体对座椅的满意度分析

2．5 本章小结

3 基于体压分布的高速列车司机座椅静态舒适性试验研究

3．1 人体坐姿体压分布一般原则

3．2 体压分布评价指标

3．3 静止与行车状态体压分布一致性研究

3．4 实验室环境下坐姿体压分布试验设计

3．4．1 被试者与被试座椅的选择

3．4．2 试验设备的选用

3．4．3 主观问卷设计

3．4．4 试验任务

3．5 试验过程

3．6 数据处理及分析

3．6．1 客观试验数据分析

3．6．2 主观问卷数据分析

3．7 本章小结

4 基于BP神经网络法的静态舒适性评价模型研究

4．1 BP神经网络及研究方法

4．1．1 BP神经网络简介

4．1．2 BP神经网络的数学模型

4．2 输入变量的选择

4．3 基于BP神经网络法的静态舒适性评价模型

4．3．1 网络结构及参数的选择

4．3．2 数据处理

4．3．3 模型验证

4．4 本章小结

5 基于有限元方法的体压分布预测模型研究

5．1 引言

5．2 有限元仿真

5．2．1 有限元模型

5．2．2 材料性能

5．2．3 边界条件及载荷施加

5．2．4 结果分析

5．3 试验结果与仿真结果对比

5．4 本章小结

6 椅面轮廓设计方法研究

6．1 高速列车司机座椅表面轮廓设计方案

6．1．1 座椅表面轮廓设计原则

6．1．2 座椅表面轮廓设计原理及方案

6．1．3 座椅表面轮廓的体压分布预测结果

6．2 椅面轮廓设计方案的静态舒适性初期预测

6．3 本章小结

7 总结与展望

7．1 论文工作的总结

7．2 论文工作的展望

参考文献

作者简历

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