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《浙江大学》 2005年
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基于生物学反应的驾驶舒适度研究

罗仕鉴  
【摘要】:舒适度在汽车驾驶中起着越来越重要的作用。不舒适的驾驶姿势,不仅会带来严重的身体病变,例如脊柱骨骼、消化和心血管系统疾病,尤其是腰痛,严重时还会引起交通事故。因为司机驾驶的时间较长,尤其是出租车司机,每天驾驶操作8小时以上。舒适的、设计好的汽车室内能够减少笨拙的姿势以及职业病的生成,并能刺激最佳的操作效能。因此,许多国家都积极开展有关驾驶舒适度的研究工作,尤其在西方发达国家,此方面研究更为全面。 舒适度是人的主观感受,它由心理和生理两方面的因素构成。本文通过三个系列的实验,基于人体主观心理感受和客观生物物理测量,在我国首次对出租车驾驶员驾驶舒适度问题进行了系统研究,为人—车系统中人性化设计提供理论依据。 实验一引入意象尺度、口语分析等主观评价方法,通过一系列的调查对驾驶舒适度影响因子进行了研究,结果表明: (1) 影响驾驶舒适度的主观因子包括睡眠、驾驶时间、心情、身体状况和疲劳等,客观因子包括座椅舒适度、座椅的可调节性、振动、噪音、机器外观、驾驶室空间、气候控制、可视域、仪表盘和显示、控制器以及控制方式、疲劳等。 (2) 驾驶操作舒适度与舒适度客观影响因子研究的结果基本吻合,即座椅舒适度、振动、控制器以及控制方式、噪音等仍然是影响驾驶舒适度的主要因素。从总体来看,用户对所驾驶过的汽车舒适度总体感觉为“一般”,略偏差。 (3) 用户对汽车座椅的舒适度总体感觉为“一般”,略偏差。影响座椅舒适度的因子主要包括:靠背形状、靠背下支撑点和靠背上支撑点,其中以靠背下支撑点最为严重。 实验二考察了人在静态驾驶环境下的身体多个关节的舒适度角度。结果表明,在实际静态驾驶环境中,人体各个关节的舒适度角度要小于实验室所测得的角度。 实验三借助sEMG技术对出租车司机进行驾驶试验,通过对颈伸肌、竖脊肌、多裂肌、股二头肌的sEMG测量,对最大背伸肌力和耐力负荷进行了研究,考察了驾驶员在动态驾驶情况下的舒适度。结果表明: (1) 随着驾驶时间的增加,被试的耐力负荷持续时间持续降低;同时,被试的背伸肌力也随着减少。 (2) 从全程的AEMG和MPF来看,差异性不大,这一原因可能是试验中受到被试主观因素(如毅力、耐力)等的影响;通过对肌电信号以及数据的分析,我们发现,被试的前20秒的数据和肌电信号比较好,实验结果比较理想。 (3) 通过对前20秒的AEMG、MPF的均数以及MPF的斜率进行单因素方差分析,左、右侧多裂肌前20秒sEMG信号特征指标MPF的下降斜率受驾驶时间影响显著,而其它肌肉的影响不明显。试验表明,多裂肌可能是引起驾驶员腰痛的主要原因。 (4) 人体主观舒适度感受和客观试验数据分析之间有很大的一致性。 (5) 通过对主观舒适度函数和客观舒适度函数的整合分析,对腰部舒适度指数进行了定义和规定,得到了腰部舒适度指数函数,用以指导和评价实际驾驶时的舒适度。 根据实验结论,本文提出了人机工程评价系统框架,并分析了其中的关键技术。在CAXA基础上构建了基于舒适度的人机工程评价系统,将实验数据运用到系统中,以支持虚拟设计与评价、产品创新以及工作空间的设计与评估。 最后对全文进行了概括性总结,并指出了理论和应用上有待进一步研究的方向。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:U461

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