朱新濤

摘 要：座椅舒適性是汽車使用的重要評價指標之一， 目前國內(nèi)外對座椅舒適性的研究內(nèi)容較多，研究的方法也各種各樣，但國內(nèi)外研究深度的差距較大。本文對汽車座椅舒適性評價方法展開研究，建立人-車-環(huán)境的因素分析模型，指出噪音和座椅系統(tǒng)是影響汽車舒適性的重要因素。其次，對汽車座椅系統(tǒng)的舒適性評價進行分析，總結(jié)汽車座椅舒適性的評價方法，其中包括主觀評價方法和客觀評價方法。

關鍵詞：汽車座椅系統(tǒng) 舒適性評價 評價方法

Brief Analysis of Evaluation Methods for Automobile Seat Comfort

Zhu Xintao

Abstract：Seat comfort is one of the important evaluation indexes of vehicle. At present， there are numerous research contents and various research methods on seat comfort at home and abroad， but there is a big gap between domestic and foreign research depth. This paper studies the evaluation method of automobile seat comfort， establishes the factor analysis model of human vehicle environment， and points out that noise and seat system are important factors affecting automobile comfort. Also， the comfort evaluation of automobile seat system is analyzed， and the evaluation methods of automobile seat comfort are summarized， including subjective evaluation method and objective evaluation method.

Key words：automobile seat system， comfort evaluation， evaluation method

1 前言

汽車座椅舒適性的內(nèi)容主要包括：人機工程（布置）、靜態(tài)舒適性、動態(tài)舒適性這三個方面。人機工程指座椅布置的參數(shù)尺寸，如坐墊長度、坐墊傾角、大腿離去點、靠背高度、靠背上下離去點、座背側(cè)翼、景中型面、腰托的高度、頭枕高度、頭枕造型、座椅調(diào)節(jié)機構的布置范圍等物理特性。靜態(tài)舒適性是指乘坐狀態(tài)時人的感受，包括就坐時的感覺、臀部壓力感覺、大腿下測的壓迫感、靠背腰托支撐感覺、側(cè)翼支撐性能、頭枕支撐等。動態(tài)舒適性是指在汽車駕駛過程中座椅給乘員的感受，除了維持靜態(tài)時的舒適性外，還包括顛簸路面座椅的振動吸能性、過彎時側(cè)翼支撐性以及整椅的支撐剛性等。

座椅舒適性一般有如下要求：

1）能提供良好的人機工程設計：如調(diào)節(jié)方便，軟硬適中，適應不同身高體重的顧客群體。

2）能提供均勻且舒適的支撐力（臀部、腰部、肩部、頭部），并且能夠滿足安全要求。

3）沒有異物感，并且具有良好感覺，如觸感、冷暖、濕度、透氣、摩擦等。

4）行駛過程中在不同路況提供良好的支撐性以及振動過濾，無異響等。

因此，舒適性的評價因人而異，目前沒有統(tǒng)一的判斷標準和量化指標，但最終出發(fā)點是符合人體生理特性的要求，避免對人體造成煩惱和健康等問題。

2 人-車-環(huán)境舒適性系統(tǒng)建立與分析

汽車舒適性判斷主要是通過人的身體感官感受，所以需以人為中點去建立人-車-環(huán)境系統(tǒng)中各因素對人關聯(lián)的模型。

首先，確認人的感知模型：人的感受主要有生理和心理兩種，生理感受的即時感主要通過感知器官如眼、耳、鼻、舌等感知;動作感主要是關節(jié)運動、肌肉運動、骨骼運動、內(nèi)臟感知;疲勞感主要是血液的循環(huán)、神經(jīng)反應、精神狀態(tài)等。心理感受主要為心情狀態(tài)、睡眠情況、敏感度、健康和疲勞等影響，如圖1所示。

其次，建立車-環(huán)境的系統(tǒng)圖：汽車在使用過程中與其所處的場景形成一個車-環(huán)境的系統(tǒng)圖，汽車本身的部件運作和其所處的環(huán)境結(jié)合對周邊形成一定的作用和影響，如：驅(qū)動總成（變速器部件、離合器部件、動力源部件等）產(chǎn)生振動、噪音和熱;懸掛系統(tǒng)在不同路況的情況下產(chǎn)生振動和噪音，座椅系統(tǒng)與車身硬連接會傳導車身的振動;車身造型線條的設計會影響行駛風噪，也帶來振動，后視鏡的設計帶來視野的影響;電子電器如燈光、顯示屏等也產(chǎn)生光線的明暗，空調(diào)的制冷制熱帶來振動和噪音，過濾帶來空氣異味等。最終車-環(huán)境形成的影響主要為振動、噪音，其次為視野、冷熱，如圖2所示。

結(jié)合以上的人-車-環(huán)境分析。其中人是指駕駛員和乘員，是直接評判汽車舒適性的主觀體，其生理和心理因素都會影響到其對舒適性的評價效果。整合人-車-環(huán)境系統(tǒng)圖，分析車-環(huán)境產(chǎn)生的因素對人感知評價的影響，從圖2可知車-環(huán)境對車內(nèi)環(huán)境產(chǎn)生的主要影響為振動和噪音，也是汽車NVH中的內(nèi)容之一，如圖3所示：噪音和振動的產(chǎn)生都是環(huán)境對車的傳遞產(chǎn)生或車自身為源而產(chǎn)生的最終響應。噪音影響人的聽覺和心理，振動影響人的膚覺、觸覺、視覺，還有肌肉、內(nèi)臟、關節(jié)以及血液等進而引起神經(jīng)疲勞、精神不佳，最終影響評審人員的主觀評價結(jié)果。

汽車座椅系統(tǒng)是直接與人進行接觸的汽車部件，汽車的振動主要是通過座椅部品傳遞給人，各部品的噪音皆通過各種途徑傳入到車內(nèi)環(huán)境，座椅系統(tǒng)及其周邊的環(huán)境情況直接影響到人對舒適性的判斷。所以，座椅系統(tǒng)是人-車-環(huán)境中影響整車舒適性的關鍵部件總成。

從上述分析，座椅系統(tǒng)及其周邊的環(huán)境是影響整車舒適性的重要因素，其中噪音是通過空氣傳播到人的耳朵，通過對聲音源頭或傳播路徑進行控制可以降低車內(nèi)環(huán)境的噪音值以滿足安靜舒適的車內(nèi)環(huán)境。汽車座椅是直接與人接觸的部件，其舒適性的好壞直接影響人對舒適性的判斷[1]。靜態(tài)舒適性和動態(tài)舒適性是汽車座椅系統(tǒng)的舒適性評價的主要兩方面。

3 汽車座椅舒適性評價方法

主觀和客觀評審是汽車座椅舒適評審的主要手段，主觀評價主要有專家評審、客戶反饋、表格調(diào)查等收集被訪人主觀意見進行分析的主觀評價?？陀^方法主要借助實驗儀器設備收集人體生理指標進行分析的客觀實驗，包括動靜態(tài)的駕駛員姿勢、壓力分布圖、和采用醫(yī)學學科的方法比如CT，磁共振成像技術等。

3.1 主觀評價方法

主觀評價主要采用各種主觀評審的表格或者問卷的形式，通過評審者記錄測評時的主觀感受和心理狀態(tài)，以此來直觀顯示舒適度的等級情況。

整體舒適評價表（Overall Comfort Index），簡稱OCI，是Kolich[2]提出的一種用以評價座椅舒適性的評價方法。此方法是通過采用李克特量表（Likert scale）以獲取測評舒適性，在測試過程中讓評價者依據(jù)身體各部分的感覺程度記錄在調(diào)查表上，通過分析各項指標的評分值與標準值的絕對值之和，以此確定座椅的整體舒適情況。通過眾多調(diào)查和分析表明，整體舒適評價表的方法對主觀評價更加實用和準確。

局部不舒適性評價表（Body Part Discomfort hating），簡稱BPD，是Corlett和Bishop[3]提出的身體局部不舒適的評價方法。此方法是按身體的不同部位進行分類，如肩部、手臂、臀部等，評價者根據(jù)不舒適的部位感覺記錄到5點Likert scale表，最后根據(jù)數(shù)值的大小把身體不同的部位進行順序分析，形成全部部位的局部不舒適性評價指標。

一般舒適性評價表（General Comfort Rating），簡稱GCR，是由Shacklel[4]提出的一種把主觀感受分為11級別來評價座椅舒適性程度的方法，這11個級別分別是難以承受的、痛楚難堪的、麻痹的、生硬的、痛楚的、焦躁的、不舒服的、剛好舒適的、非常舒適的、完全舒適和非常放松的，通過這種調(diào)查去確認舒適性的程度。

座椅評價確認表（ chair evaluation check list），簡稱CEC，是Zhang[5]等提出的座椅舒適性評價方法，是一種9點Likert scale表，里面包含了從16個問題的多方面考慮。經(jīng)過對BPD、GCR等表的研究分析后，Zhang提出了一種簡化為12個問題的CEC調(diào)整表。

另外還有采用問卷方式進行主觀評價的方法，Smith[6]采用不舒適性取代舒適性作為評價方式并建立了不舒適性調(diào)查問卷（automotive seating discomfort questionnaire， ASDQ），問卷綜合歸納了20個影響座椅舒適性的因素。

3.2 客觀評價方法

客觀評價方法就是利用檢測的儀器設備客觀測量的方法，比如駕駛姿態(tài)、體壓分布、工作績效觀察，以及基于生理學及生物力學的方法如誤差反向傳播BP神經(jīng)網(wǎng)絡、醫(yī)學有限元分析等數(shù)值計算作為評價手段。

駕駛姿勢：是指能夠保證駕駛員舒適的駕駛姿勢，并滿足良好的視野和足夠的操作空間要求。陳景輝[7]通過對駕駛狀態(tài)時各身體關節(jié)的負荷情況來評定姿勢的舒適情況，并建立了一種基于人機工程學布置的主觀不舒適評估模型。王漫[8]通過人機工程學分析舒適的駕駛姿勢與駕駛室布置參數(shù)之間的關聯(lián)性，并采用矢量運算分析中國人在靜態(tài)的舒適駕駛狀態(tài)時各人體關節(jié)的角度，得到中國各種不同群體的舒適駕駛姿勢和行為習慣。

體壓分布：壓力分布是指人與座椅接觸時，由于力的作用使得在坐墊、靠背處的型面發(fā)生變形而產(chǎn)生力及力分布情況，各部位的壓力及梯度分布主要是通過壓力墊上的壓力傳感器獲取。

生理學及生物學：馬佳等[9]建立了一種基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡學的座椅舒適性評價方法，方法采用Back Propagation神經(jīng)網(wǎng)絡模型進行研究分析。Kolich[10]采用神經(jīng)網(wǎng)絡模型分析舒適性評審的主觀評價的有效性，把座椅的外觀評價、乘坐壓力分布圖、人體測量數(shù)據(jù)等作為輸入?yún)?shù)，確認以整體舒適評價表（overall comfort index）作為輸出量的變化情況，并基于此分析構建一種線性模型和一種神經(jīng)網(wǎng)絡模型，以此用于評價座椅舒適性。

4 結(jié)論

本文通過對人-車以及所處的環(huán)境進行系統(tǒng)的分析并確定影響舒適性的關鍵部品和因素，對舒適性的分析進行說明，并描述座椅舒適性的評價方法。通過建立人-車-環(huán)境的因素分析模型，對模型分析說明噪音和座椅系統(tǒng)是對汽車舒適性影響的主要內(nèi)容。座椅舒適性的評價方法主要有主觀評價方法和客觀評價方法。主觀評價方法包括評價表或問卷，如整體舒適調(diào)查表（OCI）、局部不舒適性評價表（BPD）、一般舒適性評價表（GCR）、座椅評價確認表（CEC）以及問卷ASDQ等?？陀^評價方法包括：駕駛姿態(tài)、體壓分布以及基于生理學及生物力學的方法等評價手段。

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