[发明专利]一种确定高速列车旅客舒适度的方法

权利要求书

1.一种确定高速列车旅客舒适度的方法，其特征在于：首先，建立高速列车振动模型和人体垂向振动模型，并进行人体垂向振动参数辨识得到人体垂向振动模型参数；然后，以轨道不平顺信号作为输入激励加载到列车振动模型，得到测点处的振动加速度响应；再将振动加速度响应信号作为输入激励输入人体垂向振动模型，进行仿真模拟，得到测点处人体的振动加速度响应和振动程度响应；最后，分析仿真结果，评定旅客舒适度。

2.如权利要求1所述的一种确定高速列车旅客舒适度的方法，其特征在于：所述高速列车振动模型为27自由度模型，为其中，M_c为列车质量矩阵；C_c为列车阻尼矩阵；K_c为列车刚度矩阵；G为轨道输入分布矩阵；q为轨道不平顺输入矩阵；X为列车振动位移矩阵；27自由度包括车体沉浮、点头、侧滚、横移和摇头；两个转向构架沉浮、点头、侧滚、横移和摇头以及四组车轮对的横移、沉浮和摇头。

3.如权利要求1所述的一种确定高速列车旅客舒适度的方法，其特征在于：在设定人体双手及下臂平平放于座椅扶手上，双脚置于地面，并且不考虑座椅靠背对人体垂向振动的影响下，所述人体垂直模型为9自由度模型，包括9大质量块，分别为人体头颈部质量块、上躯干质量块、内脏质量块、下躯干质量块、臀部含大腿质量块、左下肢质量块、右下肢质量块、左上肢质量块和右上肢质量块；各质量块的质量为m_i(i＝1,2,…,9)，单位Kg；各质量块均取垂向自由度，且与相邻质量块间利用弹簧阻尼连接，各质量块间弹簧连接的刚度系数为k_i(i＝1,2,…,14),单位为N/m；阻尼系数为c_i(i＝1,2,…,14)，单位为Ns/m；座椅与车地面之间弹簧刚度系数为k_s，阻尼系数为c_s；

所述人体9自由度模型为其中，Z为人体各部位质心的垂向位移向量；M_r为人体各部位质量矩阵；C_r为人体各部位间阻尼矩阵；K_r为人体各部为间刚度矩阵；B为系数矩阵；Q_S为激励矩阵。

4.如权利要求3所述的一种确定高速列车旅客舒适度的方法，其特征在于：

其中δ为座椅振动位移，m_s为座椅质量。

5.如权利要求3或4所述的一种确定高速列车旅客舒适度的方法，其特征在于：人体垂直振动模型参数辨识的方法为：首先，对进行傅立叶变换，得到人体各部位响应传递函数表达式；接着，选取传递函数实验数据、建立目标函数；最后，给定待标识参数的数值并赋予约束条件，进行辨识，待满足精度要求后，给定的待标识参数对应的模型参数是最终得到的模型参数。

6.如权利要求5所述的一种确定高速列车旅客舒适度的方法，其特征在于：进行傅立叶变换时，设定所述左上肢质量块与右上肢质量块的质量、刚度和阻尼分别相等，所述左下肢质量块与右下肢质量块的质量、刚度和阻尼分别相等。

7.如权利要求5所述的一种确定高速列车旅客舒适度的方法，其特征在于：所述目标函数为min F＝∑_i(|S_r(w_i)|-|S_E(w_i)|)²，其中，w_i＝2πf_i为激励角频率，f_i为频率；S_r为各个模型的传递函数计算值，S_E为传递函数实验值。

8.如权利要求5所述的一种确定高速列车旅客舒适度的方法，其特征在于：所述给定待标识参数包括人体各部分质量参数m_i的约束及初值；人体各部分质量参数m_i的约束及初值根据国标GB/T 17245-2004成年人人体惯性参数给定，刚度和阻尼参数的约束为：