基于高速铁路随机振动环境对人体腰椎影响的人机工程座椅设计

为了设计出更好的高速列车座椅,提高乘客的乘坐舒适度,针对国内高速列车设计标准在生物力学方面缺乏明确规定的问题,建立了人体腰椎L1~L5的有限元模型,并对模型的合理性进行了实验和理论验证。对不同坐姿下的腰椎模型进行了静态和350km/h高速列车运行环境下的动力学分析,计算腰椎静态和外部激励作用下的结构响应情况,为高铁座椅的人机工程设计提供依据。        

高速列车旋转座椅的人机工程改进设计

高速列车座椅在轨道客运中具有较重要的地位,乘客长时间坐在座椅上,乘务员频繁调整座椅方向,均易产生身体机能损伤。改进高速列车座椅设计,可适当改善乘客的舒适性和乘务员操作的便捷性,减少习惯性行为造成的潜在生理伤害。应用人机工程学理论和方法,以JACK软件为工具,根据目标客户群,创建了高速列车乘客和乘务员的虚拟人体模型,对国内某高速列车普通旋转座椅进行了空间舒适性分析和人机功能校核,并依此进行了相应的改进设计,并对改进前和改进后的设计进行人机工效对比。结果表明,改进后的高速列车座椅使车厢布置由3+2式变为2+2式,提高了乘客的舒适性,乘务员调整座椅方向更加便捷,且增加了车厢定员数,提高列车车厢的利用率。     

基于人因工程的廉价航空客舱座椅排距优化研究

座椅排距是衡量乘客舒适度的关键指标。通过统计分析现场采集的真实有效的乘客数据得到座椅排距设计所需的身体各部位尺寸,结合人因工程学设计原理建立乘客在恒力作用下的舒适度模型,计算得到基于廉价航空公司航线结构的座椅排距和椅背倾角。并通过人机工程仿真软件JACK对比不同座椅排距下的工效评价结果来验证优化后的排距的合理性。最后利用该排距尺寸对国内廉价航空公司常用机型的座椅布局进行优化和评价。     

基于ANFIS-IPD的飞行模拟器座椅舒适度评价模型

为提升现有飞行模拟器座椅舒适度,减轻驾驶员长时间训练的疲劳感,基于自适应神经模糊推理系统(Adaptive Network-based Fuzzy Inference System, ANFIS)和理想压力分布(Ideal Pressure Distribution, IPD)构建一种飞行模拟器座椅舒适度评价模型。通过座椅压力分布采集系统获取压力分布数据,采用IPD将所得数据归一化作为模型输入数据,同时收集受试人员主观评分作为模型输出数据。采用非均匀有理B样条曲线(Non-Uniform Rational B-Splines, NURBS)对座椅进行改进设计,将处理后的试验数据通过ANFIS工具训练模型进行验证,并用评价模型评估设计方案及优越性。结果表明：该评价模型对飞行模拟器座椅舒适度有较好的预测能力,为提升飞行模拟器座椅舒适度提供指导和参考。     

基于理想压力的机车座椅优化设计与舒适度试验研究

为了提高某出口型电力机车司机座椅舒适性,结合人机工程仿真软件JACK、主观感知舒适度量表及压力坐垫对司机座椅人机系统进行分析,进而基于人体工程学的座椅靠背设计方法对座椅靠背形态进行优化,对优化后座椅靠背的人机匹配度进行了仿真分析和主客观试验验证,结果表明优化后的靠背设计方案比靠背原型的人机交互匹配度更高,且能对司机背部形成良好的支撑。最后利用MatlabLIBSVM工具箱建立舒适度预测模型对座椅舒适度进行预测分析,得到均方误差MSE=0.003 753 4、相关系数R=93.063 1%,该模型预测精度高,可大幅简化主观评价流程。该座椅靠背设计方法可为轨道交通装备司机座椅的舒适性设计提供理论参考和试验依据。     

高速列车转向架-车体-座椅垂向耦合振动机理及悬挂参数联合优化

针对高速列车中的垂向悬挂系统参数匹配问题,应用系统工程方法,将列车转向架系统、车体及座椅系统纳入一个统一的整体大系统,建立高速列车转向架-车体-座椅耦合系统垂向动力学模型,并探讨各系统间的相互耦合作用关系;在此基础上,以人体振动舒适性最佳为目标,对轨道随机不平顺激励下的高速列车垂向悬挂系统进行多目标、多参数优化,建立高速列车转向架-车体-座椅耦合系统垂向悬挂参数联合优化方法。分析比较优化后的结果可知,悬挂系统参数优化后高速列车的乘坐舒适性显著提高,不同位置处的座椅垂向振动加权加速度方均根值降低了18.52%以上,表明所建立的高速列车转向架-车体-座椅耦合系统垂向悬挂参数联合优化方法是可行的。该研究为高速列车垂向悬挂系统参数的选取提供了有效借鉴。     

冬季轻轨交通列车气流组织舒适度研究

针对冬季轻轨交通列车的气流组织舒适度,以长春市轻轨交通4号线为例,通过对车厢内空气进行温湿度和风速实测,及乘客对气流组织舒适度的评价进行研究;利用计算流体力学(CFD),通过增加热空气幕的方式改善车厢内气流组织形式,以期车厢内达到更优的舒适度。研究结果表明:受站台冷空气影响,车厢内空气温度明显下降,空气湿度和风速则符合舒适度要求;地下站台进站乘客的热舒适度较高,湿感觉较差;候车时的热舒适度随候车时长的增加而降低;列车进出站会导致乘客短时间内的热舒适度略有下降;乘客着装及所处位置会影响乘车时的舒适感;在车门上方增加热空气幕并在不同时段合理调整热空气幕的风速,可以有效改善车厢内气流组织舒适度。     

人-车-桥耦合系统振动分析及乘客舒适度评价

基于8自由度人椅动力学模型和31自由度车辆模型建立人-车-桥耦合系统,车辆与轨道桥梁通过轮轨接触力及位移协调条件耦合,建立人-车-桥耦合振动方程,采用Newmark-β法对方程组进行求解。对国产300 km/h动力分散式列车的过桥行走过程进行分析,采用乘坐舒适度指标对人体振动舒适性进行评价,并讨论了轨道不平顺等级、车速、乘客数量以及乘客位置对人体舒适程度的影响。     

基于位置服务模型的高速列车二等车厢布置改进设计

高速列车市场效益除采用更高的平均速度和更多的运营次数,提高空间利用率也是较为有效的手段,以此降低高速列车运营成本。位置服务能为高速列车二等车厢的座椅布置网络提供一种新的布置方法,不仅能提高高速列车二等车厢的座位数或平均负载系数,还能生成一个节省空间的车厢布置模型,设计人员可依据高速列车二等车厢布置的尺寸范围和实际情况,利用布置模型生成基于位置服务(LBS)的车厢布置设计方案。针对高速列车二等车厢采用位置服务模型的布置策略,提出了新的布置方法。结果表明:新的车厢布置可降低运营成本,提高运营效率。     

高速列车乘客行为与车内平面布局研究

通过分析高速列车乘客的行为特征,对人因工程在高速列车车厢内平面布局设计中的应用进行了探讨.应用其中的原理研究了乘客行为与车内空间的关系,总结了不同时间段乘客的行为特征,提出了高速列车内饰平面布局建议,为高速列车车厢内平面布局设计提供依据.     

我国地铁列车工业设计研究进展

地铁列车是我国轨道交通装备继高速列车之后的又一研究热点。为满足日益增大的地铁市场需求,提高列车的设计质量,对近年来地铁列车工业设计研究取得的成果进行了梳理。归纳了我国地铁列车的主要规格及车体特征,将地铁列车工业设计划分为列车造型与涂装设计、司机室人因适配设计与评价、客室内装设计3个方面进行文献综述和分析。总结了文献中存在的不足,提出司机认知任务和乘客乘车行为、列车综合评价指标体系、虚拟仿真评价技术等方面将是进一步研究的重点,为城市轨道交通装备的设计研究提供参考。     

高速列车内室的情感化设计

分析了高速列车内室与乘客情感的关系,指出情感化设计在列车内室设计中的重要性,并分析了中国传统文化与设计哲学对情感化设计的影响;分析了情感化设计理论的内涵,结合该理论对高速列车的内室设计要素进行了分类。在此基础上,研究了中国高速列车内室情感化设计的策略,从本能层面、行为层面和反思层面分别进行了详细的分析,尤其对乘客的安全感、私密感和领域感等心理感受进行了讨论。     

高速列车座椅主动悬架的多模态控制研究

建立了基于主动悬架的高速列车悬架-座椅-人体的四自由度动力学模型,并对该列车模型稳定性的优化控制进行了研究。针对该座椅主动悬架模型设计了模糊控制器和复合P-模糊-PID的多模态控制器,应用Matlab/Simulink软件在相同的工况下进行仿真实验,并将两种控制方法下的仿真结果与被动悬架车辆模型的仿真结果进行对比分析。结果表明,相较于被动悬架车辆模型,上述两种控制方法下的主动模型座椅处的振动特性均得到了改善,达到了预期的控制效果,且多模态控制下的改善程度最佳;对高速列车乘坐舒适性的提高有着一定的理论参考意义。     

基于感性工学的高速列车内环境设计

为探讨旅客对高速列车内室美学设计风格的感性需求与设计元素之间的关系,根据车内设施的特征提出模块化的研究观点,将高速列车内环境设计分为内壁、端门、座椅、基础服务设施、导示系统五大模块。以高速列车二等座椅设计为例,运用感性工学技术,将座椅设计元素归类为分模线型、色彩及图案纹样,通过数量化理论Ⅰ数学分析方法,得出设计元素与设计风格之间的量化关系,以指导高速列车座椅设计定位,使其更加符合旅客的情感诉求。     

基于JACK的高速列车司机室人机工程仿真

为验证高速列车司机室布置方案的合理性,在JACK软件中建立了第5百分位、50百分位和95百分位中国人体模型,对司机进出座椅行为、司机座椅高度及操纵台下部空间、司机操作可达域、高低信号可视性进行了仿真分析,为高速列车司机室内部设计提供了技术依据。     

汽车零重力座椅的设计分析和发展趋势

零重力座椅不仅是提高乘客舒适度的关键,也是开发高品质汽车座椅、形成汽车座椅市场竞争力的关键技术。从身体与行为两个方面探索了零重力座椅设计的科学标准,并分析了零重力座椅设计的主要原理。通过探索零重力座椅的人性化性能特点,阐述其结构与形态特征。以座位安排和座椅设计为主要标准介绍了汽车零重力座椅的形状尺寸设计。最后针对零重力座椅未来的发展趋势进行了展望,并提出了必须加强汽车零重力座椅驾驶舒适性、生理性、神经网络、人体工程学、人性化等方面的设计。     

城市轨道交通列车舒适度评价系统研究与开发

设计了一套接入列车车载网络的轨道交通列车舒适度评价系统,能够实现对列车相关数据的监测,对舒适度进行量化评价,从而为列车舒适度评价提供依据和数据支持。开发了列车舒适度评价系统仿真软件,并进行了测试实验。     

高速列车座椅半主动悬架系统研究

综合考虑悬架、车体、座椅及人体对系统振动特性的影响,建立高速列车座椅半主动悬架系统的四自由度数学模型,并提出了基于加速度阻尼的半主动控制策略,运用MATLAB/Simulink软件对建立的数学模型进行仿真研究。仿真结果表明:相比被动悬架座椅,采用基于加速度阻尼的半主动控制策略,可以明显降低座椅和人体的最大加速度值。     

车内噪声预测及平稳舒适性研究

以高速列车为研究对象,分别建立高速列车的车身结构和车室声腔有限元模型,最终得到高速列车声固耦合模型。在ANSYS中计算出车身结构的振动位移响应,并以其作为声学仿真的边界条件。使用Virtual.Lab声学仿真软件对声固耦合模型进行仿真,得到所取观测场点的声压级频谱。为了验证所建立的高速列车声固耦合模型的准确性,在运行的高速列车上测试了车速在240 km/h和260 km/h下观测点处的A计权声压级频谱。经分析得出,车内噪声随着速度的增加而增大,计算得到的声压级频谱与实测结果的变化趋势基本一致。为了了解乘客乘坐高速列车的舒适程度,使用SIMPACK软件对其平稳舒适性进行动力学仿真。得出列车运行时平稳舒适性为优。     

数控机床布局设计方案的灰色模糊综合评价

分析了影响数控机床布局的因素和指标,并构建了数控机床布局方案评价指标体系。综合灰色关联分析与模糊综合评价的各自优点建立灰色模糊综合评价模型,该模型运用梯形模糊数对方案中的定性指标进行规范化处理;通过灰色关联分析计算出设计方案的灰色系数;通过层次分析法确定各指标的权重,能够使评价结果更加有效、准确。运用该模型对数控机床布局的设计方案进行评价,评价结果基本符合实际情况,说明灰色模糊综合评价能够客观地反映各数控机床布局设计方案的优劣。