运输车辆振动环境与人体响应的监测研究

　　0 引 言

　　作为陆上交通工具的汽车,振动是困扰驾驶者及乘员舒适性的重要指标,尤其是对于行驶在不平路段的运输货车,振动环境对人身的健康是至关重要的。以内地通往拉萨的大动脉)))青藏公路为例,长年行驶的运输车辆是物资交流的主要工具,驾驶员多为解放军战士,他们不怕艰苦,努力克服高原缺氧的困难。奔驰在海拔数千公尺的高原上,绝大多数人患有不同程度的职业性疾病)))腰痛。显然,作为体重支撑结构的脊柱,在较强振动的持续作用下,长期承受的垂直方向的动载很可能是导致病痛的原因之一。为此,本文对行驶于青藏公路的运输车座椅及驾驶员腰部的振动状况进行了现场实际监测。并对结果作了分析研究。

　　1 测量方案

　　1.1测点的确定

　　为了对驾驶员所感受的振动环境作出评估,我们的研究是从测试人体臀部所承受的垂直振动着手;由于人体是和座垫直接接触的,所以振动的测点设在人的臀部和坐垫之间。为此,我们设计了一个木制圆盘,在盘的中心沿垂直盘面方向安装加速度传感器,并且将圆盘平放在臀部和座椅之间。于是由传感器测得的振动即代表行车过程中驾驶员臀部所承受的振动。与此同时为了确知座椅本身的振动,又将另外一只传感器装在座椅的框架上,两个传感器的测试方向均为垂直,其分布形式如图1所示。

　　设车体质量为M,整个车体通过由轮胎及板簧串连的弹簧-阻尼系统与地面相接,当车行进时,振动自地面输入。

　　另外,为了估计人的腰部的振动,我们还在驾驶员束紧的腰带上装了传感器,以测量水平和垂直方向的振动。

　　1.2测量工况的选定原则

　　测试所用车型为五十铃八吨载重汽车,测量工作涉及到各种工况。其选定原则为不同车速与不同路况(即不同路面谱)的组合,重点放在运输车辆行驶在各种路段的常用车速,以使所测结果具有代表性。

　　1.3测试仪器系统的配置

　　振动测量所用的仪器组合系统可表示为图2所示之框图。

　　图中所用加速度传感器为B&K公司生产的4375型压电式敏感元件,前置放大器为B&K2635型,低通滤波器上限选为100Hz,以滤去与被测信号无关的高频杂散噪声。A/D采集卡为12位字长,使用的采集软件为北京大学力学系研制的VIBDSP信号采集与分析系统。测量仪器用电由不间断电源UPS供给。

　　2 测试结果及分析

　　测试工作是按照确定的车速并针对不同路段而进行的。测点分布于座椅底部、坐垫上部,以及束紧于驾驶员腰部之护带的垂直方向和水平向前方向。振动的计算以加速度表示,单位m/s²(米/秒2)。