汽车舒适度分析

得十分必要。随着人们对汽车的性能要求越来越高，在获得良好的动力性、经济性、操纵稳定性和行驶平顺性的同时，还要求汽车具有良好的操纵舒适性。目前，国内外学者分别运用运动学、动力学与生物力学等相关知识对汽车操纵舒适性进行研究，主要采用的研究方法有主观定性评价方法，模糊综合评价法等。这些方法主观性比较强，难以客观、准确地反映汽车操纵舒适性。

所以针对汽车操纵装置数量多，操纵力舒适性影响因素多且关系复杂的特点，采用层次分析法，提取对操纵力舒适性影响较大的几个成分因子，并研究汽车操纵舒适性与个操纵器之间的相关关系，建立操纵舒适性分析评价模型，为客观定量综合分析评价汽车多操纵装置操纵力舒适性提供了一条新的解决途径。有利于比较科学、客观地分析汽车操纵装置操纵力舒适性，有利于对汽车操纵装置操纵力舒适性进行多指标综合评价，有利于对操纵装置操纵舒适性的分析评价。同时有助于发现汽车操纵装置舒适性不足的原因，从而为优化设计提供依据。而且，本课题的研究也为其它操纵装置操纵舒适性的多指标综合评价提供借鉴的方法。可以减少汽车企业进行操纵，人力、物力和时间等成本，并提供一个操纵舒适性测评标准。在生活中，有着良好舒适性的操作工具能够有效地减少事故发生的数量,汽车的良好操纵舒适性有助于提高工作效率。

1.2国内外研究现状

当前，对于汽车舒适性的研究，国内外学者进行了大量的工作。下面将对相关国内外文献进行阐述：

1.2.1国外研究发展

其中，国外学者研究内容主要有：

2004年,XuguangWang,BlandineLeBreton等人[2]通过不同人群的反复操作，从生物力学和评估评价的角度对汽车离合器踏板操作舒适性进行评。研究探讨操纵舒适性主观感知度和生物力学参数之间的关系以及离合器(座椅高度、踏板行程、踏板行程倾度，踏板阻力)的四个主要设计参数对操作舒适性的影响，从而为踏板参数的设计提供了重要依据。而后实验不同高度的操纵人群，研究对

总范围在5%-95%之间，它涵盖了90%的人群。具体的数值要通过目标人群身材的测量数据才能得出，中国人的模型元件长度应当介于日本人和欧美人之间。驾驶座椅的布置是轿车总布置的关键之一。驾驶座椅的调整应能够使驾驶员相对方向盘、操纵杆、踏板等操纵机构及前挡风玻璃，在纵向和铅垂方向的位置应能够满足绝大多数驾驶员群体的各类人身体特征。座椅的平行移动及高度调整范围根据人体标准模型的肢体夹角来确定。以人体标准模型的ß角和γ角为例，轿车取60-110度和80-170度，大客车取95-120度和95-135度。今天的汽车设计都采用计算机辅助设计，用专门软件来测定轿车的设计是否符合人体工程学。不管是传统方式还是用计算机，最基本的数据都要通过广泛的目标人群的身材测量才能得出。但由于市场全球化，汽车设计也倾向于大空间。通过加大座椅、方向盘角度的多级调整来平衡各地区的人种身材的差异，从而满足人体各部位的舒适性。总的来说，对于坐姿和立姿、手或脚的位置和用力方向、左与右等不同情况，最舒适的操纵力大小均有所不同。

（3）操纵器的结构型式及其位置

操纵器的不同，人体各个部位的最舒适操纵力也有所不同。一般情况下，脚控制操纵器的最舒适操作力大于手控制操纵器。例如，变速杆的最舒适操作力一般在20-40N范围内，直径为200mm的手轮的的最舒适操纵力不大于100N，手柄的最舒适操纵力不大于80N

（4）操纵器的性质和使用要求

对于只求动作快而对操纵精度要求不高的操纵器，其最舒适操作力应当是越小越好[20]。要求操纵精度越高的操纵器，则必须要有一定的操纵力，以便取得操纵量的反馈信息。

（5）操纵器的用力梯度

由于希望从手或脚的用力大小取得有关操纵量以及操纵感觉大小的信息，所以操纵用力的大小应与操纵量大小成一定比例关系，这就称为操纵器的用力梯度或用力极差。一般来说，操纵器的动作量较小的情况下，用力梯度的相对值宜取偏大一些。反之，在操纵器的动作量较大的情况下，用力梯度不宜太大。用力梯度可以保证人体在操纵动作时，能获得较大的心理感知强度，这样能有效地防止误操作的出现。

4.4 利用层次分析法对实例进行试验

4.4.1层次分析法基本理论

4.4.1.1 层次分析法原理

AHP(Analytic Hierarchy Process)方法是美国著名运筹学家、匹兹堡大学萨蒂(T.L.Saaty)教授，在20世纪70年代初为美国国家科学基金会和美国电力科学研究所研究如何根据各工业部门对国家福利的贡献大小进行电力分配时提出来的。

层次分析法能够处理复杂的多准则决策问题，能够有效分析目标准则体系层次间的非序列关系，有效地综合测度决策者的判断和比较。

层次分析法将思维过程数学化、系统化，以便使决策依据易于被人接受。该方法对定量信息的需求不多，但决策人员对决策问题的本质、所包含的系统要素及其相互之间的逻辑关系必须掌握地十分透彻。同时AHP方法对无结构化地系统评价及多目标决策问题更为适用。

4.4.1.2 层次分析法基本思路

层次分析法解决问题的基本思路是把系统各因素之间的隶属关系由高到低排成若干层次，建立不同层次元素之间的相互关系，根据对一定客观现实的判断，就每一层次相对重要性给予确定，利用数学方法，确定表达每一层次的全部元素的相对重要性次序的权值，通过排序结果，对问题进行分析和决策。

这种方法既不单纯地追求高深数学知识，又不片面地注重定性行为的逻辑推理，而是把定性方法与定量方法有机地结合起来，使复杂的系统分解清晰，把多目标、多准则的决策问题化为多层次单目标的两两对比问题，然后辅之以简单的数学运算。

4.4.1.3 层次分析法步骤

层次分析法充分利用人的分析、判断和综合能力，将复杂的问题分解为多个组成因素并形成一个多层次的模型，通过两两比较的方式确定层次中诸因素

的相对重要性，然后综合评价主体的判断以确定因素的相对重要性排序。在运用AHP方法进行评价或决策时，大体可以分为如下四个步骤：

（1）建立递阶层次结构模型

对决策对象调查研究，分析目标体系所涉及因素的关联、隶属关系，进而划分为不同层次，构建有序的阶梯层次结构模型。

层次可以包含目标、准则和指标三种类型，其中目标层是对问题最终要达到的目的进行概括，一般只有一个元素；准则层是对目标的相应评价标准，可以有多个元素；指标层是对准则层各要素的具体细化指标，也可以由多个因素组成。

（2）构造判断矩阵

按照层次结构模型，从上到下逐层构造判断矩阵。每一层元素都以相邻上一层次各元素为准则，按1-9 标度方法两两比较构造判断矩阵。在实际操作中，通常是向研究领域的专家反复询问来对各判断矩阵赋值。

具体的标度含义如下表所示：

标度定义含义

1 同样重要两元素对某准则同样重要

3 稍微重要两元素对某准则，前者比后者稍微重要

5 明显重要两元素对某准则，前者比后者明显重要

7 强烈重要两元素对某准则，前者比后者强烈重要

9 极端重要两元素对某准则，前者比后者极端重要

2,4,6,8 相邻标度中值表示相邻两标度之间折中时的标度

(3)层次单排序及一致性检验

求解判断矩阵最大特征值和对应的特征向量，经过归一化处理，即得层次单排序权重向量。由于判断矩阵的结果具有一定的客观性，因此需要进行一致性检验分析，检验不合格的要修正判断矩阵，直到符合满意的一致性标准。

(4)层次总排序

从上到下逐层计算指标层因素相对于系统总目标的合成权重，最后得出各因素对总体目标影响值的排序结果。AHP 方法采用优先权重作为区分指标影响