坐姿人体垂向振动特性及其三自由度模型参数

侯之超，高江华，何乐

(清华大学 汽车安全与节能国家重点实验室，北京 100084)

理解坐姿人体对振动的响应特性可用于载运工具动态舒适性的评价与优化.对坐姿人体垂向振动特性的研究可追溯到1960年前后Coermann和Von Gierke等的工作［1-2］，有关研究随着技术进步一直持续至今［3-5］.根据大量实验观察，通常采用集中参数模型描述坐姿人体垂向振动特性，典型的有Coremann的单自由度模型、Suggs的二自由度模型，以及依据身体结构特征而建立的多自由度模型.国际标准化组织(ISO)发布的系列标准［6-9］中，先后给出过二自由度［6］、七自由度［7］以及三自由度［9］模型.模型的适用性一直是重要的研究内容［4-5］.

上述研究以及相关标准均基于欧美人群.因为人种、生活方式、饮食习惯等方面存在的差异，这些成果难以直接用于东亚人群.韩国学者自20世纪90年代后期开始针对本国人群开展坐姿人体垂向振动特性研究［10］.2005 年，Maeda与 Mansfield 发表了对12名日本男性志愿者进行的坐姿人体垂向振动试验，指出日本人体坐姿垂向视在质量与ISO5982-2001基于欧美人体给出的数据存在明显的差异［11］.

1988年，冯焕玉以驱动点机械阻抗为响应函数，采用正弦激励对10名志愿者进行了坐姿振动实验，得到了一种二自由度模型的全部参数［12］.1993年，房立新等基于随机激励与视在质量的幅频特性研究了坐姿人体垂向振动特性，比较了若干单自由度、二自由度系统模型的适用性［13］.颁布于1996年并沿用至今的国家标准GB/T 16440，以中国人体坐姿驱动点机械……