(强烈推荐)基于单片机的公交车平顺性毕业论文设计 - 图文(3)

2019-03-22 11:21

证论文对平顺性影响因素与评价体系的真实客观性,因此本文研究主要基于不晕车人群的公交车平顺性的客观评价,采用的也都是不晕车人群对平顺性判断的客观数值。本文将针对公交车行驶平顺性的影响因素与评价体系一一作出阐述。

2.1平顺性影响因素[已改]

公交车辆行驶平顺性的影响因素,经查阅与研究可分为车辆自身加速度变化因素,以及自身或路况带来的振动因素。现本文将两方面的影响介绍如下。 2.1.1加速度变化的影响

公交车自身的加速度变化是一种可控的影响,因为其是由驾驶员的操作情况而产生的。公交车的加速度变化与列车的冲动情况相比较为相似。列车在行驶过程中存在着因为制动或者上下坡运行中出现突然性的加减速结果造成列车纵向冲击,影响了乘客舒适性以及平顺性,公交车同样如此。公交车的冲动指的是车辆在进出站时启动停止或者突然速度变化导致加速度的变化率较大的过程。公交车大的冲动主要表现在启动、停车以及紧急制动时。通常情况下,公交车在加减速时,乘客要承受不够舒适的冲击,在紧急制动时公交车加速度较大,致使加速度变化率也较大,这容易导致乘客重心不稳,有前倾或后倒的情况发生,容易发生安全事故。站立的乘客,由于惯性的作用力,重心会有偏移,乘客只能依靠加大抓扶力度来平衡身体重心,这会对乘客产生心理上的压力与不适感。公交车冲动通常由驾驶员操作不正确或者紧急制动造成的,有部分驾驶人员因为缺乏足够的驾驶经验,所产生的加速度变化较大,具有一定的危害性。公交车辆的冲动不等同于公交车垂直振动产生的加速度,通过简单运用加权平均的方法来评价舒适性程度显然是不可取的。由于数值较大,单次作用在乘客身上产生的影响是乘客平顺性感觉最直接的表现,因此,应该依据加速度变化的超限次数来做评价。根据以上的表述可知,如果能准确获知公交车在加减速过程中的纵向加速度数据,并且采用一定的量化标准对驾驶人员的驾驶水平高低进行比对,同时建立出公交车冲动对乘客乘坐的平顺度数学模型以及平顺性的评价标准,这对于公交车平

顺性检测装置的研究与建立有着非常重要的意义。 2.1.2车辆振动的影响[已改]

对运动物体来说,振动是一种常见的特性。公交车的振动主要来源于车辆自身以及车辆和路面共同作用的结果,因此公交车的振动不可避免与消除,只能降低或者削弱。公交车的振动时双方面因素,一方面是车辆发动机引起的,另一方面则是由路况不平导致的,又或者有两者的耦合作用因素。其中,发动机引起的振动隶属于较高频率振动范畴,这种振动时自发性的,一般情况下对乘客所感受到的平顺性没有太大影响。但是,路况不佳、路面不平整引起的车体耦合振动属于低频振动范畴,振动幅度往往比较大,对于平顺性与舒适性有着很大的影响,这种振动甚至导致许多乘客患上运动病。

公交车座椅靠背的水平振动同样会影响到平顺感,0.5Hz频率以下的运动会导致各种不良影响,其中就有因为振动而引起的运动病。如果乘客长时间处于这样的振动环境下,乘客的后续工作或活动很多都无法正常完成。其实,在对不同振动量对人体承受的划分,是以实出发,以乘客期盼完成的活动作为参考标准。其中规定,乘客对于不同振动量值的反应程度取决于乘客对旅行持续时间的期望和乘客所期望完成的活动, 例如阅读、书写、进食等)。不同频率的振动,致使人体的感受也有差异,如果振动频率与人体各部位的振动频率接近,就容易引起公交车与身体之间的共振,长时间的共振后,人体也容易有损伤。其中,人体各部位的共振频率也有区别,下面表2.1则是人体各部位的共振频率范围。

表2.1 人体各部位工作频率范围

人体对于上下振动敏感的范围是4-8Hz,对于前后振动的敏感频率是1-2Hz,人体感觉严重振动响应频率为30Hz以下

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。公交车辆的振动对人体的主要影响是由上

述频率的振动产生的。

2.2评价方法[已改]

从上个世纪30年代开始,人们便开始探索有关于人体全身受振的相关研究并总结其评价标准。在工业革命以及汽车普及之后,因为汽车平顺性对驾乘人员而言影响甚大,它不但与人们乘坐汽车是否感觉舒适,乘坐长久后是否感觉疲劳有关,也与汽车在长途行进中的安全问题相关。只是因为汽车的平顺性主要由人体处于全身振动中的感受所决定的,所以怎样既全面又准确地评价汽车平顺性是一个较困难的问题。从汽车再衍伸到公交车,平顺性的评价体系更应该小心归纳,应当满足以下的要求:

1.评价方法各项指标应该有科学依据,即在理论上或者实验上,指标与受振量二者之间的关系都应当被证明;

2.各项指标的精确度应当与实验要求满足,即可以表示受振量同指标数量之间有着高度的相关度。此外,在相同的实验条件下,重复实验的结果应当基本保持一致,误差控制在一定范围内;

3.指标的灵敏程度要满足要求,也就是随着振动量的变化,指标数量应该尽量参照比例进行相应地增加或减少;

4.指标系统应包含表征规定类型公交车处于不同环境下的行驶条件的行进平顺性评价。

2.2.1加速度变化率的评价方法[已改]

加速度对于公交车舒适性的影响是通过加速度的变化率来体现的,并且不同车辆平顺性被变化率影响是有一定差异的,甚至在不同的国家,不同的行业,采用值也各有不同。

介于公交车的加速度变化与列车的冲动情况相比较为相似,可以借鉴列车纵向冲动的评定方法。根据1995年《旅客列车纵向冲动评定方法》中的相关规定,以列车冲动时加速度的变化率为标准考核评定列车司机的平稳操纵性能

[17]

。此加速度的变化

率可以通过J来测量,J=dadt(m·s,式中a表示加速度)

3[17]

。而后铁道部在过去

的基础上得到创新,提出新一代的评分体系,新一代的评分标准体系具体如下表2.2所示。

表2.2 列车冲动的评价标准

尽管说列车冲动与公交车加速度有一定相似,但上述的评分标准体系与数值划分,用于公交车加速度变化对平顺性感觉评价并不足够合适。相比较而言,公交车运行没有列车平顺,振动也更大,没有人体处于列车中安全,因此人体需要承受的加速度变化也会更大一点。所以,公交车产生的纵向冲动并没有上文表格数值大,而且公交车驾乘人员也无法承受住这么大的加速度变化。

日本对于线性电动车的实验则表明通常情况下的制动减速度处于1.1ms之下,如果冲动达到1.0 ms地步,则大多数乘客都能够接受。一般情况下认为减速度为1.0 ms时,变化率为2.0ms;减速度为1.2 ms,变化率为1.0ms。当法向加速度an≤1.8 ms时,车内的普通乘客会感受不明显;当an达到3.6 ms时,车内乘客能感受加速度,但在人体承受范围内;当an≥5.0 ms时,乘客则难以忍受了。不但如此,若加速度值变化比较快,会形成冲击力,由此得出,人体对加速度有一定的承受能力,根据相关数据,对于车内人体可以承受的最大横向加速度大概处在0.4-1.0 ms范围内,而在铁路设计中,通常则采用法向加速度an≤0.305 ms。铁路上采用的是离心加速度as≤0.3 ms,公路则是参考这一规定采用as≤0.6 ms,高速公路会根据规定采用

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as=0.35 ms,,最大时为as=0. 5 ms。关于一般情况下道路的取值原则为:高速路要小一些,低速路大一些;平原区应该小一些,山岭区应该大一些;路段上应该小一些,交叉口处应该大一些

[18]

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根据上文的研究,并综合考虑到公交车的实际运行状况,论文中平顺性评价选取的加速度变化指标的限值为as≤0.6 ms。当公交车的加速度变化率超出了此值时,则对每次公交车纵向冲动作扣分的评价处理。 2.2.2 公交车振动的评价方法

关于车辆的振动评价,研究人员展开过的研究很多,得到的评价方法例如有加权加速度均方根法、K系数法、吸收功率法与总乘坐值法等等。以下对振动的评价方法进行比较与分析,以便最后得出适用于公交车的振动评价方法。 (1)Janeway指标

Janeway指标主要根据车辆垂直方向的振动为基础而提出的,主要在日本等国家使用,相较而言更适用于坐着乘客,对于站着的乘客,这种加速度的敏感性相较更差一些。Janeway指标可以用公式表示:

低频范围的表现为:加速度变化慢,可视作常数1.24g;中频范围的表现为加速度不变,其极限是0.033g;高频范围的表现是:速度不变,为2.66mmms(2)加权加速度均方根

国际标准化组织(ISO)目前公布了国际评价标准ISODIS2631-1,这个标准规定,振动量值的大小情况,用加权加速度的均方根来表示。其中,加权加速度均方根的定义表达式表示为:

式1

在本表达式中,a(t)代表某时刻t加速度值,单位ms;T代表振动测量的时

2

[19]

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