廉振超

摘要：汽車座椅作為汽車重要的組成部分，在安全、舒適和方便等各方面都應(yīng)很好的適應(yīng)不同人的需求。本文通過對汽車座椅國內(nèi)外文獻(xiàn)的研究分析，運(yùn)用人機(jī)工程學(xué)原理，對座椅的振動舒適性評價(jià)方法進(jìn)行了系統(tǒng)分析，并論述了車輛座椅振動舒適性評價(jià)方法存在的問題和發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：汽車座椅；動態(tài)舒適性；發(fā)展方向

前言

隨著人們生活水平的提高，汽車的普及率越來越高，同時(shí)對汽車的要求也隨之提高。汽車座椅是汽車的重要組成部分，安全、舒適和方便是現(xiàn)代汽車座椅設(shè)計(jì)的最優(yōu)目標(biāo)。但是很多汽車座椅生產(chǎn)企業(yè)在進(jìn)行座椅設(shè)計(jì)時(shí)，往往通過調(diào)查來獲取使用者對座椅舒適度的判斷[1]，但這種方法周期長，而且在座椅安全方面的調(diào)查不足。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，對乘員可能造成嚴(yán)重傷害的主要是振動形式，因此大量研究者利用客觀評價(jià)的方法在預(yù)測使用者對座椅振動舒適度的感知方面進(jìn)行了大量的研究。

一、振動舒適性

乘員所受的機(jī)械振動可分為局部振動和全身振動兩大類。其中，局部振動一般不會給乘員造成傷害，只對操作的精度和準(zhǔn)確度有影響。而全身振動是指通過人體支撐面?zhèn)鹘o人體的振動。乘員承受的乘坐振動屬于全身振動，也是對乘員可能造成嚴(yán)重傷害的主要振動形式。人體承受全身振動而引起的舒適性問題，稱為振動舒適性。

通過座椅及車輛等部件，可以隔離、緩和、吸收和衰減行駛及作業(yè)中所產(chǎn)生的各種沖擊和振動，最終使傳給乘員身體的振動強(qiáng)度處于人體所能承受振動的舒適性范圍之內(nèi)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果[2]，4～8Hz是人體敏感區(qū)，此時(shí)身體部分區(qū)域產(chǎn)生共振；另一方面，振動頻率下降，在2Hz以下有強(qiáng)烈的敏感度，頻率再下降直到出現(xiàn)暈車癥狀。而且，人體在振動環(huán)境中會加速疲勞過程。

二、汽車座椅振動舒適性評價(jià)

汽車座椅作為與人體直接相接觸的部位，研究汽車座椅的減振性將直接影響乘客的舒適性。同時(shí)座椅的結(jié)構(gòu)相對汽車整體來說簡單設(shè)計(jì)，改變座椅的動態(tài)參數(shù)能顯著改變?nèi)梭w振動舒適性，對汽車的使用性能沒有影響，而且制造成本低，周期短。

最早的評價(jià)汽車座椅振動舒適性的方法是1948年提出的乘坐舒適性系數(shù)法（RCL），此方法是建立在Janeway建議的基準(zhǔn)容許臨界曲線的基礎(chǔ)上，主要應(yīng)用于車輛及其它交通工具乘坐舒適性評價(jià)。另外還有Pradko等人提出的吸收功率法（AP），此方法采用人體振動系統(tǒng)內(nèi)部所吸收能量的多少即平均功率，來評價(jià)乘坐舒適性。這種方法用瓦特來表示指標(biāo)，而且可以進(jìn)行時(shí)頻分析，對建立非線性系統(tǒng)模型有很重要作用。但是這種方法的舒適性評價(jià)界限指標(biāo)在不同情況下的不同值頗受爭議。

在目前車輛動態(tài)舒適性評價(jià)過程中，很多新的方法已經(jīng)被研究并在實(shí)際情況下得到應(yīng)用。其中包括，美國宇航局（NASA）的萊利研究中心提出的單一不舒適性指數(shù)法（NASA），該方法的要點(diǎn)是把5個(gè)方向的振動加速度和車內(nèi)噪聲的物理測量值按照統(tǒng)計(jì)經(jīng)驗(yàn)公式轉(zhuǎn)換成同主觀評價(jià)相關(guān)的不舒適性指數(shù)，然后把各個(gè)不舒適性指數(shù)按一定的關(guān)系式得出單一不舒適性指數(shù)，再根據(jù)單一不舒適性指數(shù)來評價(jià)舒適性。

總體乘坐值法（SEAT值），1976年由英國南安普敦大學(xué)聲振研究所人體工程研究室的M.F.Griffin提出人體在振動環(huán)境中的持久時(shí)間與人體舒適水平相對應(yīng)的方法。1986年Griffin教授在多年試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上又提出了適用于各種實(shí)際場合的“總乘坐值法” [3]。此方法被國際標(biāo)準(zhǔn)化組織采納，并以此為根據(jù)發(fā)表了ISO 263l/CD-1991委員會草案?？梢哉J(rèn)為，“總乘坐值法”是迄今為止較為全面、適用場合較廣的振動不舒適評價(jià)方法。肌電圖測量方法，它是由羅仕鑒等人提出，采用表面肌電（surface electromyography， sEMG）技術(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，將獲取的肌電信號與被試者主觀疲勞感進(jìn)行比對，從而建立動態(tài)舒適性評價(jià)系統(tǒng)[4]。這種方法適用范圍很廣，在其它舒適性研究領(lǐng)域也可應(yīng)用，例如道路的舒適性評價(jià)。

黃義通過研究國際標(biāo)準(zhǔn)ISO2631《關(guān)于全身振動評價(jià)指南》和GB/T4970-1996等國內(nèi)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合出租車實(shí)際行駛過程中有不同車速、不同路段的特點(diǎn)，采用分段分析的方法初步建立了國際國內(nèi)以前沒有的諸如出租車這類職業(yè)車輛實(shí)際工況下的振動舒適性評價(jià)方法，而且基于此評價(jià)方法，開發(fā)出了實(shí)際工況下的出租車振動舒適性評價(jià)系統(tǒng)[7]。蔣祖華等人依據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)，對公交車駕駛員座椅系統(tǒng)的舒適性進(jìn)行了分析。支開印等人利用相關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)中推薦的方法，將振動測試儀器測量出的裝載機(jī)作業(yè)及空載行駛狀態(tài)下座椅的振動加速度數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析，得出傳遞給駕駛員的振動的大小，以此來評價(jià)座椅振動舒適性的優(yōu)劣和座椅減振效果的優(yōu)劣[8]。

雖然國際標(biāo)準(zhǔn)ISO263l應(yīng)用的范圍廣泛，但也存在一些不足。例如缺乏人體耐振實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；3個(gè)界限的定義不夠明確；3個(gè)接線圖的比例尺應(yīng)該統(tǒng)一等。并對標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了改造[9]。利用ISO2631中的規(guī)定和1/3倍頻帶加權(quán)加速度均方根值分別評價(jià)法簡化疲勞線圖，應(yīng)用對數(shù)坐標(biāo)插值法解決加速度均方根找落點(diǎn)的問題。改造后的國際標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用極大方便了車輛動態(tài)性評價(jià)。

三、結(jié)論

相比而言，國際上，座椅振動舒適性評價(jià)方法的發(fā)展相對比較成熟，而我國在這方面的研究還不夠，現(xiàn)有的舒適性評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)都是基于國際標(biāo)準(zhǔn)建立的，所以基于我國人群特點(diǎn)的振動舒適性研究顯得尤為迫切。同時(shí)結(jié)合先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)，根據(jù)消費(fèi)對象的變化和需求進(jìn)行座椅舒適性的設(shè)計(jì)與評價(jià)是座椅今后發(fā)展的方向。

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