基于工效学负荷理论的民机客舱乘坐舒适度评价方法

发布时间：2020-06-17 23:11

【摘要】：在科学技术和社会经济不断发展的背景下,人们对民用飞机设计的安全性、舒适性、经济性和环保性提出了越来越高的要求。随着航空行业的竞争的激烈和乘客需求的提升,乘坐舒适性成为影响经济效益和用户体验的重要组成部分,如何在设计阶段提升乘客的乘坐舒适度体验显得愈来愈重要。目前,国内相关研究领域对民机客舱乘坐舒适度的研究主要集中于对客舱内物理环境、基础设施等方面的研究,对舒适度感知主体“人”的因素的考量和研究较少。在大力发展民用航空工业的背景下,如何运用人机工效学学科中的工效学负荷理论对“人”的乘坐舒适度进行量化和评价成为舒适研究的一个新方向。因此,本文依托工信部民用飞机专项科研项目(MJ-2015-F-018),基于工效学负荷相关理论和研究方法,构建了民机客舱乘坐舒适度评价方法和评价系统,论文的主要内容和创新点如下:(1)基于工效学负荷理论,结合乘客心理和生理负荷的形成机制,确定了心理舒适度和生理舒适度相结合的民机客舱乘坐舒适度评价框架;从乘客舒适度感知角度出发,借鉴情境感知理论中的情境感知因素,从乘客因素、环境因素和活动因素三个方面入手,对影响乘客乘坐舒适度的关键设计因素进行总结和剖析,并分析了关键设计特征之间的相互关系;同时,结合活动理论和乘客活动类型的文献调研,构建了时间维度上登机-入座-乘坐三个阶段的乘客舒适度感知流程。(2)心理舒适度感知机制方面,建立了“面向民机客舱设计的乘客心理舒适度自评量表”,并分析了乘客人体测量因素、客舱环境因素、客舱社会因素对乘客心理舒适度的影响,建立了关键设计特征与总体舒适度之间的多元线性回归模型;通过实验室实验,采集被试的身体局部主观感知舒适度水平,通过统计分析方法探讨乘客人体测量尺寸因素、乘坐姿势以及活动类型等关键设计特征对身体主观感知舒适度的影响规律,并建立了关键设计特征与身体局部主观感知舒适度之间的多元线性回归模型。(3)生理舒适度感知机制方面,通过现场实验,分析了乘客人体测量尺寸、乘坐姿势、舱位级别等关键设计特征与人体压力分布舒适度之间的关系,并建立了多元线性回归预测模型;通过实验室实验,记录了被试颈部竖脊肌、上斜方肌和腰部多裂肌的肌电信号数据,通过方差分析研究了乘客人体测量尺寸因素、乘坐姿势以及座椅、活动类型等关键设计特征对乘客神经肌肉感知舒适度的影响规律,并基于GA-BP神经网络算法建立了肌电信号预测模型。(4)乘坐舒适度评价方法研究方面,针对舒适度评价的主观性较强等特点,基于模糊集理论和心理、生理舒适度感知机制研究,构建乘坐舒适度评价指标体系、评语集,建立多层次综合舒适度评价模型,运用梯形隶属函数进行模糊隶属度运算,采用熵权法、因子分析法等主客观相结合的指标赋权方法,最终,运用加权平均算子法进行舒适度综合评价。(5)实例验证及评价系统构建方面,经过评价实验设计和评价结果比较,从综合舒适度评价和生理信号舒适度评价两个方面对论文提出的民机客舱乘坐舒适度评价方法进行实例应用和验证;构建了评价系统的技术体系与功能模块,开发了人体尺寸测量参数、活动参数、民机及客舱参数作为输入量的综合舒适度评价子模块,以及人体压力分布信号和肌电信号作为输入量的生理乘坐舒适度评价子模块。通过上述研究工作,最终完成了民机客舱乘坐舒适度评价方法及实例验证,开发了舒适度评价系统,为客观的评价民机客舱中乘客的乘坐舒适度提供参考,同时丰富了民机客舱评价和优化理论体系,对于提高民机客舱乘坐舒适度具有一定实际意义。
【学位授予单位】：西北工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：V223.2
【图文】：

（a） 前苏联图波列夫设计风格 （b） 现代波音 B777 的客舱设计风格图 1-1 不同风格的客舱设计（图片来源:[12]）1.1.2 研究意义根据不同的设计准则及专家意见得出的评价结果往往是迥异的，如何综合并客观地对设计方案进行评价和意见选取是民用飞机设计的重点之一[13]。近年来，我国对军用飞行器设计评价的研究较多，针对民用飞行器设计评价问题的研究较为欠缺。从这一方面来看，并结合我国民用飞机的发展需求，有必要进行民机设计评价技术和方法方面的研究。根据前人研究可知，民用飞行器设计评估模型研究可分为舒适性分析模型研究、客舱内的乘客或工作人员的舒适性分析模型研究等方面[13]，本文从舒适性入手，建立民机客舱乘坐舒适度评价方法和评价系统，用以分析和验证乘客的乘坐舒适度，以期研究成果能够为提高民机客舱中乘客的舒适性体验提供理论和方法借鉴。国内外专家对客机的乘坐舒适度评价方法进行了较广泛研究。如前文所述，对民机客舱乘坐舒适度的研究主要集中于对客舱内物理环境、基础设施等方面的研究，缺乏对舒适度感受主体——“人”的工效学负荷的研究；此外，将“人”的因素运用于对物的

-2 Kroemer 等人研究中座椅的形状（图片来源：文献[63]）综合现有舒适度评价量表和客观测量方法的不足及一特定微环境，在乘客的活动和行为受空间限制，高人口密度的特点，提出一种基于工效学负荷与人价方法，建立心理舒适度模型和生理舒适度模型，综合舒适度。同时，将工效学负荷的定量计算用于的客舱优化设计提升乘客乘坐舒适度水平。型研究尔夫特理工大学的 De Looze 等人[53]对 21 篇独立的行系统的研究，分析了人-产品-环境相互作用对舒模型的理论框架（图 1-3）。isi 和 Jacobson[65]通过神经网络方法研究乘客对飞机行了乘客对飞机客舱内环境舒适度评价的模拟实验网络的方法进行数学建模。这两种模型使用物理环出模式，以真实飞行条件指数和客舱环境舒适度

本文编号：2718298