高速列车座椅靠背的曲面优化设计研究

摘要

高速列车在21世纪已经成了最为高效、便捷、舒适的载客运输交通工具，我国已逐步进入了高速铁路国家的行列。伴随着高铁技术的不断创新发展，乘客在满足了基本的安全和乘坐需求后,对列车乘座舒适度要求越来越高。对高速列车舒适度的评判标准在很大程度上取决于车内座椅的舒适性，所以改善现有座椅不舒服的情况提高旅客对高铁座椅的满意度，满足现代化乘客的多元乘坐需要已经变成很关键的任务。
　　本文主要从优化座椅的靠背曲面入手来研究改善解决高速列车座椅的舒适问题，论文的主要研究内容以及创新点如下：
　　首先是对目标研究群体进行问卷调查和实地追踪记录搜集关于高铁座椅舒适情况的资料和数据，具体的就是选取对京沪线高铁列车乘客进行座椅满意度的问卷调查，根据回收的问卷反馈情况分析旅客乘坐过程中出现的问题以及不满，从旅客的心理特征和行为特点入手，获取现在的高铁座椅设计中存在的不足和缺点以及推理出影响高铁座椅乘坐舒适度的主要因素，在座椅靠背的角度可以在一定范围内调节的前提下，对高铁座椅舒适度影响最大的座椅结构要素是靠背曲面形态，不良的靠背设计使得乘客的脊柱处于不自然非均衡的状态，进而出现腰酸背痛的情况，由此有必要研究高铁座椅的曲面优化。
　　其次，基于有限元分析方法，在相关软件中进行人体体压分布的仿真实验。仿真选取了代表三个百分位的不同身材的人体模型和具有参数化特点的现有高铁座椅模型且构建相应的有限元人体模型与座椅有限元模型。基于已经发布的国内高铁座椅所涉及的有关人体坐姿设计参数数据，本文提出了解决座椅舒适性问题的八个优化设计方案，在优化靠背曲面的基础上再增加座椅靠背的曲线调节机制,以达到不同身材的乘客可根据自身的需要进行曲面的调整的目的。
　　最后，应用建立的有限元体压分布仿真实验对优化的8个设计方案进行仿真，分析得到的体压分布指标数据情况，且用BP神经网络评价模型分别输入变量给予打分，基于人机工程学、生物力学、人体解剖学等科学知识，借助改善人与椅子的接触面的曲面形态使其更符合人的自然生理曲度以达到减低座椅的不舒适性，缓解乘客乘车过程中出现腰酸背痛的情况，让设计的座椅更加满足乘客多元乘坐需求。

目录

声明

第 1 章 绪论

1.1课题研究背景与意义

1.2 舒适度的定义

1.3 国内外研究现状

1.4 本文研究的主要内容

1.5 研究方法和技术路线

第 2 章 分析现有高铁座椅存在的问题

2.1 乘坐满意度问卷调查

2.2影响高铁座椅舒适性的主要因素

2.3 现有座椅存在问题的分析总结

第 3章 乘客-座椅压力分布仿真研究

3.1人体生物力学建模

3.2 乘客和高铁座椅建模

3.3 乘客-座椅压力分布仿真实验研究

3.4 本章小结

第 4 章 影响座椅舒适度的设计因素分析

4.1 影响座椅舒适度的关键设计要素

4.2 座椅压力分布数据分析切平面定义

4.3 海绵厚度对座椅舒适度的影响

4.4 座椅腰部支撑对座椅舒适性的影响

4.5 本章小结

第5章 座椅靠背的优化设计研究

5.1座椅静态舒适性设计的原理

5.2 列车座椅的人体工程学设计准则

5.3 舒适座椅的设计思路

5.4 座椅靠背外形曲线设计

5.5 人-椅接触面的体压分布结果

5.6 腰靠结构优化设计分析

第6章 座椅的舒适性建模研究

6.1座椅理想压力分布模式简介

6.2座椅舒适度模型简介

6.3靠背静态舒适性评价模型

6.4 靠背舒适度模型的应用

6.5 本章小结

第 7章 全文总结与展望

7.1 全文总结

7.2 未来研究展望

附录Ⅰ 调查问卷

参考文献

致谢