1、ICS 17.160 J 04 喧嚣国家标准国不日11: ./、中华人民GB/T 1344 1.4-20 12/ISO 2631-4: 200 1 机械振动与冲击人体暴露于全身振动的评价第4部分:振动和旋转运动对固定导轨运输系统中的乘客及乘务员舒适影晌的评价指南Mechanical vibration and shock一Evaluation of human exposure to whole-body vibration一Part 4 Guidelines for the evaluation of the effects of vibration and rotational motio
2、n on passenger and crew comfort in fixed-guidew.ay transport systems (ISO 2631-4: 2001 , IDT) 2012-11-05发布只知平主攻J主卢饲肪伪/中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会2013-03-01实施发布GB/T 13441.4-2012月SO2631-4: 200 1 目U昌GB/T 13441(机械振动与冲击人体暴露于全身振动的评价分为以下几部分:一一第1部分:一般要求;一一第2部分:建筑物内的振动(1Hz80 Hz); 一一第4部分:振动和旋转运动对固定导轨运输系统中
3、的乘客及乘务员舒适影响的评价指南;第5部分:包含多次冲击的振动的评价方法。本部分为GB/T13441的第4部分。本部分按照GB/T1. 1-2009、GB/T20000.2-2009给出的规则起草。本部分使用翻译法等同采用ISO2631-4: 2001和ISO2631-4: 2001/ Amd. 1: 2010(机械振动与冲击人体暴露于全身振动的评价第4部分z振动和旋转运动对固定导轨运输系统中的乘客及乘务员舒适影响的评价指南。与本部分中规范性引用的国际文件有一致性对应关系的我国文件如下:一-GB/T3241一2010电声学倍频程和分数倍频程滤波器(IEC61260: 1995 ,MOD) 本部
4、分由全国机械振动、冲击与状态监测标准化技术委员会(SAC/TC53)提出并归口。本部分起草单位:中国铁道科学研究院节能环保劳卫研究所、铁道部产品质量监督检验中心机车车辆检验站、北京理工大学、郑州机械研究所、西南交通大学。本部分主要起草人:马缆、孙成龙、彭锋、步青松、高利、韩国明、范荣华、林建辉、焦大化、刘静茹、张洁、张兵。I GB/T 13441 .4-20 12/ISO 2631-4: 200 1 1 范围机械振动与冲击人体暴露于全身振动的评价第4部分:振动和旋转运动对固定导轨运输系统中的乘客及乘务员舒适影晌的评价指南GB/T 13441的本部分是GB/T13441. 1的具体应用，即机械振
5、动对固定导轨运输系统中乘客及乘务员舒适影响的评价指南。旨在供采购、订制技术条件或者应用固定导轨系统的组织使用，以有助于这些组织了解固定导轨运输系统的设计以及系统的其他特性与乘客及乘务员舒适度之间的关系。本指南建立了系统间相对舒适度的评价方法，而不是绝对舒适度级。本部分适用暴露于沿z、y和z轴的直线振动，以及绕人体中心的三个轴的旋转振动的正常健康的人群。旨在采用一个通过沿着和绕着车辆坐标轴产生的人体运动的运动函数为舒适度评估提供指导。本部分既不适用于可能引起损伤的高幅值单次瞬时运动，如车辆事故或纵向列车冲动产生的撞击，也不适用于可能影响健康的高幅值振动。本部分道用固定导轨客运系统包括轨道系统(重
6、轨和轻轨)、磁悬浮轨道(MAGLEV)系统和橡胶轮胎式地铁系统以及上述依靠侧倾性能来抵消通过曲线时的横向加速度的各种运输系统。本部分提供受垂向力产生的超低频加速度(0.1 HzO. 5 Hz)可能导致运动病影响的指导。这些垂向力可能是在曲线缓和、超高和车体倾斜技术的共同作用下产生的。然而，本部分并不提供横向力或纵向力产生的超低频加速度(低于0.5Hz)对舒适影响的指导。此类超低频加速度是由导轨的几何形状(水平排列和倾斜)产生的。本部分仅给出基于运动环境的乘坐舒适的评价指导。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注目期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引
7、用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。IEC 61260 电声学倍频程和分数倍频程滤波器(Electroacoustics-Octave-band and fractional-octave-band filters) GB/T 13441. 1一2007机械振动与冲击人体暴露于全身振动的评价第1部分:一般要求(ISO 2631-1:1997 ,IDT) 3 固定导轨运输系统需要特殊考虑的事项固定导轨系统能产生影响乘客舒适的显著的重复运动和/或振动。在这些运动中，关注的是沿着和围绕车辆三个相互正交坐标轴中任意一个坐标轴的直线运动和旋转运动。已经证实垂向、横向和侧滚运动对轨道车辆内
8、乘客的舒适度也具有重要的影响。横向和纵向运动可能对立姿的乘客或乘务员影响最大。1 GB/T 1344 1.4-2012/ISO 2631-4 :2001 在影响乘客的舒适感觉方面，包括噪声级、视觉剌激、温度和湿度在内的有关因素与振动相互作用，当采用车辆运动测试结果来评估舒适度时，应当考虑这些非运动因素的影响。比如已经发现噪声与轨道车辆内乘客的乘坐舒适度评价存在相互关系。人体中心坐标系并不能完全表现固定导轨系统的舒适度与运动之间的关系。乘客可能站、可能坐或者可能躺在相对于车体的不同方位。实际上，通过测量座椅与人体接触面，可以更全面地认识车辆(乘车)运动产生的舒适度环境。在人体与座椅接触面处进行测
9、量时，应当使用GB/T13441. 1-2007 中图l所示的人体基本中心坐标系的指南。通常认为轨道车辆内明显影响乘车舒适的运动频率范围包括:缓和曲线(侧滚)处为0.1Hz2 Hz、横向和纵向为o.5 Hz 10 Hz，垂向为o.5 Hz20 Hz。对于超高速车辆(250km/h及以上)和摆式列车，在o.1 HzO. 5 Hz频率范围内产生垂直加速度。如此低频的垂直加速度会诱发运动病。GB/T13441. 1-2007附录D给出了基于该频率范围加速度计算运动病剂量值的方法指南。可能会发生两种侧滚运动z一一当进入或离开曲线轨道或导轨的超高区段时引发的相对高幅值、超低频率的侧滚运动;一一因悬挂/导
10、轨的相互作用产生的重复横向摇摆运动。对于导轨超高量较大和(或)摆式悬挂装置的系统，在评估运动对舒适的影响时，宜考虑侧滚(侧摆)角度和侧滚速度(滚转速率)。GB/T 13441 .4-2012/ISO 2631-4:2001 若使用缓和曲线(进入并返回过搜段的曲线)会产生大于24。的持续倾角，此类持续倾角在航空旅行中常碰到。当这种倾角逐渐产生而且持续不变时，就不会引起乘客不舒适。然而，快速达到这种侧滚角并很快又恢复到正常位置的高侧滚速率的重复暴露会引起运动病。使用缓和曲线(进入并返回过渡段的曲线)时会发生这种高侧滚速率。因此，当列车以非常高的速度行驶时，有一定长度的缓和曲线是导致乘客不舒适和运动
11、病的一个潜在因素。5 测量导轨、车轮、悬挂、车体结构和内部配置(座椅和卧铺)均影响乘客和乘务员对振动的感觉。当座椅或卧铺对舒适的影响成为首要关注对象时，在座椅/人体或卧铺/人体的接触面进行测量就非常重要。这些接触面是车体结构和人体间的直接接触点，具有支撑及引导人体并将身体重量传递到车体本身的作用(见表1)。对立姿、坐姿、卧姿人体的振动总值的评价，宜在表1中给出的人体界面上进行测量。注:在某些情况下，在头枕/颈部界面和扶手/前臂界面对坐姿的乘客进行测量是实用的;类似地在卧铺/腿的界面对卧姿的乘客进行测量也是实用的。表1人体界面姿势界面立姿地板/脚座椅椅盘坐姿座椅靠背地板/脚卧姿骨盆、后背和头部的
12、支撑面在车辆和导轨的使用年限内，固定设备(座椅和卧铺)通常需数次更换。在车辆结构上进行的测量比在这些界面上进行测量更有意义，因此，在车辆的刚性部分进行测量可能更合适，如GB/T13441. 1 2007中5.3.1的注1所述。在车辆结构的点上进行的测量宜使用如下参考坐标系:一一-z轴:垂直，与地板正交，向上(正)/向下(负); 一-x轴z纵向，沿运行方向，向前(正)/向后(负); 一-y轴:横向，垂直于运行方向的横向;侧滚z绕z轴的转动。将车辆视为刚体并不完全正确。所以，宜在车辆的两端和中间位置进行测量(沿z轴运动的单个测量已足够的除外)。对于双层车辆，宜在低层车辆的两端、中部和上层车辆的中部
13、进行测量。因车辆设计变化多样，所以宜详细记录和报告测量位置。只有安装了摆式装置或者曲线超高较大的区间给出较大侧滚(侧倾)角度的导轨的车辆，才需要进行侧滚运动特性的测量。通过一个在地板上安装的速率陀螺仪可以测量侧滚度(侧滚速率)，而后可通过侧滚速度对时间求导计算出侧滚加速度。需要低频滤波并宜报告相应滤波器的特性。虽然使用速率陀螺仪是上述推荐的方法，但侧滚加速度的测量，可以由安装在地板上的车辆相同纵向位置、但横向间距为d(单位为m)的2个垂直加速度计进行测量。通过公式(Zleft一主可t)/d给出侧滚加速度(单位为rad/s勺，式中乏是加速度计输出值(单位为m/s2)。3 GB/T 1344 1.
14、4-20 12/ISO 2631-4: 200 1 6 固定导轨车辆运动分析关于垂向振动，在GB/T13441. 1-2007的表1中给出了适用于多种条件下计权曲线选择的通用指南。该表建议对垂直加速度使用计权曲线Wk。尽管如此，在GB/T13441. 1-2007附录c.2. 2.1的注释中指出，对于轨道车辆的舒适评价，指定的计权曲线Wb可作为一般曲线Wk可容许的近似。目前，很多欧洲国家和一些非欧洲国家的铁路公司使用特定值Wb来评价轨道车辆的舒适性。尽管计权曲线Wk和Wb有时会给出相似的结果，但在某些情况下，这两种计权曲线会得出完全不少应考虑四个这样的周期。对于固定导轨系统，超高和车辆摆式装置
15、是用来补偿横向加速度的。然而，这种补偿会使人产生低频垂向加速度的感觉。长时间暴露于低频垂直加速度可导致运动病。在GB/T13441. 1-2007附录D中给出长期暴露于低频运动的评估指南，该指南给出了计算运动病剂量值(MSDVz)的剂量方法。注1:已有横向和侧滚加速度可引起运动病的有关报导。除应用垂向加速度以外，在GB/T13441. 1-2007附录D中定义的运动病剂量值的计算方法可用于表示横向和侧滚加速度的严酷程度。这并不意味着使用横向和侧滚加速度计算的运动病剂量值可用于预测呕吐症状的流行，而是鼓励和协助数据报告。瞬时横向加速度是传统轨道系统运行的特性。这些运动具有间断性，一般发生在列车通
16、过道岔尖轨或当车辆横向运动导致其到达悬挂装置限位的时候。这些瞬态运动尤其对站立的乘客造成干扰。GB/T 13441. 1-2007中的6.3给出了一些瞬态运动的评价指南。4 注2:当车辆以高于(或低于)轨道超高或组合超高限定的速度通过水平曲线而补偿车体倾斜时，会产生持续横向加速度。这种加速度对车厢内乘客和乘务员的行走带来特殊影响。GB/T 1344 1.4-20 12/ISO 2631-4:2001 7 乘客舒适度的直接测试当需要对车辆乘坐舒适进行全面评估时，不仅需考虑运动环境，还需考虑诸如噪声、温度和湿度等因素。考虑车辆内乘客和乘务员的预期活动也同样重要。采取的一种方法是直接记录人的反应。如
17、果具备典型的试验车辆和典型的试验导轨区段，或有合适的运动模拟器，可以使用这种方法。这试验具有很多困难。舒适度的评估可以给出整个乘车环境的有用信息，但可能不提供清晰的识别乘坐特性的影响程度。暴露于同一乘车区段的受试者对舒适的评定会有所不同，甚至对于日复一日在同一试验区段的同一受试者而言，对舒适的评定也会有所变化。通过合理的统计设计，可以减少由于这些变化在对度的使受试者于不同乘的展示顺关的能产如果置参加大宜使用受试者容易理解的相对简单量表，收集受试者的反应由于研究的重点通常是确定新的或已改造的设备是否提供与原配设备一样好的乘坐舒适性，因此需要使用两极量表。此外，通过设计有满意:戚本。例如，为确定边
18、际成本是否合理，系统分类人员也许需要划定非常舒适 的系统和介于舒适和不舒适之间的系统。下列两极量表使用了本质上由对振动环境的舒适反应的单极表而来二:气J一介于部追问舒适之间;j / / / / 一不舒适父儿/少一一非常不舒、/ 试验开始之前，、主给受试者提供设定点的乘坐典型样例会提受试煮及应的一致性。通过对受二，飞，-气/-试者进行严密地简要讲解i在评价的服务类型会减少一致性贾期值的影响。如果期望正在评价系统内的乘客进对每一独立个体的研究，需额外考虑的一些与目前和于段有密切关系的情况，包括受试者和试验状态的数量，为提供足够的满意率所必要的对每一状态重复暴露的次数，以及暴露于每一状态的顺序和持续
19、时间。这些问题的指南宜在试验设计的逐条详述中找到。5 GB/T 1344 1.4-20 12/ISO 2631-4: 2001 附录A(规范性附录)频率计权Wb的定义A.1 传递函数的参数传递函数的参数如表A.1所示。表A.1频率计权Wb的传递函数参数A.2 传递函数频带界限(带通滤波器)给定如下zp2 42n HbC)=-:、，、I 2 I 2甲fl I A _2 r2 I 2 I 21( f2 I A _2 r2 l2+石土+4fi)(p2 +石主+4Z只)Wb的纯频率计权如下所示:I c? , 21( f5 .,.? r? ( p+21(f3) (p2 +ti.十42f 1 HwC)=-
20、:、二5，、I .? , 21( f4 .,.? r? I .? , 21(f一l( p2十石土p+时只1(2+可.p十时f) ( A.1 ) 26-IJ一-25 -IJ Z4- 町-p192 . .( A. 2 ) 式中zfn -一一共振频率，n=16;Qn 一一选择度(共振品质因数)，n=l、4、5、hk 一一增益常数;H()一一滤波器的传递函数，=j2fo表A.2给出了包括频带界限在内的1/3倍频程下频率计权Wb的值。表A.2包括频带界限在内的1/3倍频程下的频率计权值Wb频带数aWb 频率flHzz 因数X1000 dB -10 0.1 25.0 -32.04 9 O. 125 38.
21、9 一28.20-8 0.16 63.2 -23.90 一70.2 97.3 -20.23 一60.25 146 一16.71-5 O. 315 211 一13.516 G/T 13441.4-2012月SO2631-4: 200 1 表A.2(续)频带数a1二频率flHz-4 -3 0.4 -2 0.5 -1 0.63 。0.8 1 1 6.3 8 H 10 / 12 / 12.5/ / / / 13 16 H 20 2飞 / 40 50 6:1 22 23 Wb dB 因数X1000dqphdp口。，。，内，起鸟飞飞-川川/jur mm山川W夕阳/JZ;阶刊注;:;二60。/ /492 3
22、93 313 2.56 一10.98-9.53 -8.71 -8.38 -8.29 -8.27 -8.07 一7.60-6.13 -3.58 -l. 02 一口.85-1.83 -3.00 一扎44一l自.16一34.03一39.69-45.65 x为IEC61260中的频带数。一51.84 7 GB/T 13441 .4-20 12/ISO 2631-4: 200 1 B.1 符号和缩略语附录B(规范性附录)统计分析方法aw: 计权加速度均方根值(r.m. s. )，单位为米每二次方秒(m/s2); b. 级的宽度，单位为米每二次方秒(m/s2); h: 计权加速度均方根的概率;hc: 加速
23、度均方根的累计概率;z. 下脚标，代表基本数据块的数量;m. 表征观察级的变量;n(m): m级观察序列的数量;ntot: 观察序列总数。B.2 统计分析方法根据特定统计参数确定舒适度指数的数据:r.m. s.值的平均值和较高r.m. s.值的特征参数(如第95和第99个百分点)。采用计权加速度信号均方根值(aw)的直方图进行评估。8 绘制某一概率h(m)的直方图和累积概率hc(m)的直方图(见图B.l和图B.2):式中:(m) h(m) =一一-ntot hc(m) =三m一-aw(m)/b四舍五入后取最接近的整数值。图B.l和图B.2给出了某一概率直方图和相应累积概率直方图。hc(m) =
24、Pawaw(m) 式中zP一一概率。.( B.l ) .( B.2 ) . ( B.3 ) GB/T 13441 .4-2012/ISO 2631-4:2001 h 0.33 h(m) aw(m) aw 说明:aw 一一计权均方根加速度值;aw(m) -一-m级计权均方根加速度值;h 概率Eh(m)一一-m级的概率。图B.1概率直方图h, 0.58 h, (m) 0.25 aw(m) aw 说明:aw 计权均方根加速度值;aw(m)一一切级计权均方根加速度值Eh, 一一累积概率;hc(m)-m级累积概率。圄B.2累积概率直方圄9 GB/T 13441.4-2012月SO2631-4: 200
25、1 参考文献lJ ISO 2631号，Mechanicalvibration and shock-Evaluation of human exosure to whole bod y vibratio-P art 5: Method for evaluation 0 f vibration containing m ultile shocks 2J ISO 8727. Mechanical vibration and shock-Human exposure-Biodynamic coordinate sys-te口1S3J ISO 10326-2. Mechanical vibration-
26、Laboratory method for evaluating vehicle seat vibra tion-Part 2: Application to railway vehicles 4J ENV 12299. Railway applications-Ride comfort for passengers-Measurement and evalua t lOn 5J CLEON, L. M. and Lauriks, G. . Evaluation of passengers Comfort in Railway Vehicles. J. Low Frequency Vibrat
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33、ecord, 894 ,1982 , PP 9-17 16J WICHANSKY, A. M. The effects of the ride environment on intercity train passenger activities. Transportation Research Board Meeting, Washington. DC, 1979 10 FOONJEZacm同NFON|叮.F叮叮的-H白。华人民共和国家标准机械振动与冲击人体暴露于全身振动的评价第4部分:振动和旋转运动对固定导轨运输系统中的乘客及乘务员舒适影响的评价指南GB/T 13441. 4-2012/1
34、S0 2631-4 ,2001 国中特中国标准出版社出版发行北京市朝阳区和平里西街甲2号(100013)北京市西城区三里河北街16号(100045)网址总编室，(010)64275323发行中心，(010)51780235读者服务部，(010)68523946中国标准出版社秦皇岛印刷厂印刷各地新华书店经销当&开本880X 1230 1/16 印张1字数21千字2012年12月第一版2012年12月第一次印刷导书号，155066. 1-45925定价18.00元如有印装差错由本社发行中心调换版权专有侵权必究举报电话:(010)68510107GB/T 13441.4-2012 打印日期:2012年12月28日F002
