基于心率变异性的高速列车客室噪声舒适度研究
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心 率变 异性 （ Ｈ ｅ ａ ｒ ｔ ｒ ａ ｔ ｅ ｖ ａ ｒ ｉ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ， ＨＲ Ｖ） 是 指 逐次心 搏 问期 的微 小差 异 ． 目前 ， Ｈ Ｒ Ｖ是 国 内外公 认 的反 应人体 应激 水平 的可 靠指标 Ｊ ． 近年 来研
究表 明 ， 心率 变异 性 具 有 无创 性 、 获 取 的广 泛 性及 高信 噪 比等特 性 ， 且与人 体 的 自主神 经系统 活动 有 着密切 关 系 ． 鉴 于上 述 特 点 ， 本 文基 于广 义 舒适 度模 拟实验平 台模 拟 出列 车 行 驶 时 的各 种 噪声 工
Ｖｏ １ ． ３ １ Ｎｏ ． ５ Ｓ ｅ ｐ． ２ ０１ ３
文章编号 ： １ ０ ０ ８—１ ４ ０ ２ （ ２ ０ １ ３） ０ ５－ ０ ６ ７ ３—０ ３
基 于 心率 变 异 性 的高 速 列 车客 室 噪 声舒 适 度研 究①
亓立敏 ， 林建辉
（ 西 南 交 通 大 学 牵 引 动 力 国 家重 点 实 验 室 ， Ｉ ￣ ｌ Ｊ ｌ ｌ 成都 ６ １ ０ ０ ３ １ ）
１ ． ３ 实验 流程
量， 从而研究 Ｈ Ｒ Ｖ与噪声舒适度之间的相关关系．
１ 实验 方案 设 计
１ ． １ 广义舒 适度 模拟 实验 平 台 广 义 舒适 度 模 拟 实验 平 台 是 在高 速 动 车车 体 的基 础上改 进而来 的 ， 主要 是实 现模 拟列 车运行 过 程 中出现 的各种 工况 ． 针对 舒适 度 的各个影 响 因素
车 内噪 声调 节 模 拟通 过 噪 声 调节 模 拟 系统 来 实现 ， 噪声 调节模 拟 系统 集 成 如 图 １所示 ， 使 用 频
率选择软件实现噪声频率的选择 ， 通过控制功率来
① 收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３— ０ ８— ２ ９
个声 压级 ， 每个 声压 级 又包括 线路 实测 噪声 频率结 构、 低 频增 强 （ ０～ ２ ５ ０ ） 、 中频 增 强 （ ２ ５ ０—６ ３ ０ ） 及高
频增 强 （ ６ ３ ０～ ２ ０ ０ ０ ） ４种 频 率 结 构 ， 每 一 实验 工况 均进行 ５ ｍ ｉ ｎ ． 每完 成一个 工况 后实 验人员根 据要求 填写调查 问卷 ， 为减少 不 同工况之 间的相互影 响 ， 每 两次实验 间隔 时 间 为 １ ５ ｍｉ ｎ ， 以减 小相 邻 工况 间的
的不 同 ， 该实验 台可 以模 拟 出列车 运行 过程 中的振 动、 噪声 、 压力 、 温度 、 湿度 、 照度及 运动 场景 的变化 ， 同时还可 以针对个别 因素模拟 出相应 的极端 工况．
利 用广 义 舒适 度 模 拟 实验 平 台模 拟 不 同声压 级及 不 同频率结 构两 类 噪 声 ． 其 中， 不 同声 压级 噪 声实 验 中声 压 级 从 ５ ０ ｄ Ｂ 一８ ６ ｄ Ｂ共 分 为 １ ４个 工 况， 频 率 结构采 用 线 路 实测 噪声 频 率结 构 ； 不 同频 率结 构 噪声 实 验 中声 压 级 从 ６ ０ ． ５ ｄ Ｂ一７ １ ｄ Ｂ共 ４
摘
要： 通过 广义舒 适度 模 拟 实验 平 台进行噪 声舒适 度模 拟 实验 ， 综合被 试 者的主 观评测 结果
及 心 电信 号 ， 研究 Ｈ Ｒ Ｖ相 关指 标 与乘客 的噪 声 舒 适度 等 级 的相 关 关 系． 研 究 结果 表 明 ： Ｅ Ｃ Ｇ信
号 中的 肼 ， 胛 及 １ ／ 胛 指 标 可以在 一定程 度上 反 映乘 客 的噪 声舒 适程 度 ， 随 着噪 声舒 适度 等 级 的降低 ， 相应 的 生理指 标 ￡ Ｆ 平均值￣． Ｌ Ｆ ／ Ｈ Ｆ平均值 大致 递 增 ， Ｆ 平 均值 大致递减 ， 并呈
况， 同时对 实 验 人 员 进 行 问 卷 调 查 和 生 理 指标 测
找不同类型的人． 为保证实验 的合理准确性 ， 避免 由于年龄和性别对心 电信号 （ Ｅ Ｃ Ｇ ） 的影响 Ｊ ， 实 验人员 选择 青 年 人 （ １ ８—３ Ｏ岁 ） 、 中年人 （ ３ １— ４ ５ 岁） 及 老年人 （ ４ ５～６ Ｏ岁 ） 各 １ Ｏ名 ， 并 且 每 组人 员 中男女 各 ５名． 所 有实 验人 员 应 身 体健 康 ， 心态 正 常 无 睡眠 障碍 ， 有较 理性 的认 知辨 别能力 ． 在 实 验前 ７ ２ ｈ内 未食 用含有 酒 精 的饮 品 和食 物 ， １ ２ ｈ 内未食 用 含 咖啡 因饮 品和食 物． 在 实验 期 间休 息充 足 ， 而且 实 验前 １ ｈ内没有 进行 任何 剧烈 运动 ．
第３ １卷 第 ５期
２ ０ １ ３ 年 Ｏ ９月
佳 木 斯 大 学 学 报 （ 自 然 科 学 版 ） Ｊ ｏ ｕ ｎａ ｒ ｌ ｏ ｆ Ｊ ｉ ａ ｍｕ ｓ ｉ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ（ Ｎ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｅ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ）
现 出较好 的线性 规律 ．
关键 词 ： 高速 列车 ； 舒适 度 ； 心 率变异性 ； 噪 声
中图分类 号 ： Ｕ ２ ７ １ ． ９ １ 文献标 识 码 ： Ａ
高速列 车车 内噪声 是影 响乘 客乘 坐舒 适 度 的
一
实现噪 声声 强 的控 制 ．
１ ． ２ 被试者
Biblioteka Baidu
个 主要 因素 ， 尤其 是低 频 和超低 频 噪声非 常容易
与人体 器官产 生共 振 ， 对 舒 适 度 的影 响非 常大 ． 目前乘 坐舒适 度 的评 价 方 法 主 要通 过 主观 问卷调
本 次实 验研 究不 同人 群噪声 舒适性 ， 因此需要
查来评 定舒适 度等 级 ， 并 且 主要是 对物 理 因素 的研 究， 对 于舒适 度客 观检测 的研 究还 比较 少见 ．
究表 明 ， 心率 变异 性 具 有 无创 性 、 获 取 的广 泛 性及 高信 噪 比等特 性 ， 且与人 体 的 自主神 经系统 活动 有 着密切 关 系 ． 鉴 于上 述 特 点 ， 本 文基 于广 义 舒适 度模 拟实验平 台模 拟 出列 车 行 驶 时 的各 种 噪声 工
Ｖｏ １ ． ３ １ Ｎｏ ． ５ Ｓ ｅ ｐ． ２ ０１ ３
文章编号 ： １ ０ ０ ８—１ ４ ０ ２ （ ２ ０ １ ３） ０ ５－ ０ ６ ７ ３—０ ３
基 于 心率 变 异 性 的高 速 列 车客 室 噪 声舒 适 度研 究①
亓立敏 ， 林建辉
（ 西 南 交 通 大 学 牵 引 动 力 国 家重 点 实 验 室 ， Ｉ ￣ ｌ Ｊ ｌ ｌ 成都 ６ １ ０ ０ ３ １ ）
１ ． ３ 实验 流程
量， 从而研究 Ｈ Ｒ Ｖ与噪声舒适度之间的相关关系．
１ 实验 方案 设 计
１ ． １ 广义舒 适度 模拟 实验 平 台 广 义 舒适 度 模 拟 实验 平 台 是 在高 速 动 车车 体 的基 础上改 进而来 的 ， 主要 是实 现模 拟列 车运行 过 程 中出现 的各种 工况 ． 针对 舒适 度 的各个影 响 因素
车 内噪 声调 节 模 拟通 过 噪 声 调节 模 拟 系统 来 实现 ， 噪声 调节模 拟 系统 集 成 如 图 １所示 ， 使 用 频
率选择软件实现噪声频率的选择 ， 通过控制功率来
① 收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３— ０ ８— ２ ９
个声 压级 ， 每个 声压 级 又包括 线路 实测 噪声 频率结 构、 低 频增 强 （ ０～ ２ ５ ０ ） 、 中频 增 强 （ ２ ５ ０—６ ３ ０ ） 及高
频增 强 （ ６ ３ ０～ ２ ０ ０ ０ ） ４种 频 率 结 构 ， 每 一 实验 工况 均进行 ５ ｍ ｉ ｎ ． 每完 成一个 工况 后实 验人员根 据要求 填写调查 问卷 ， 为减少 不 同工况之 间的相互影 响 ， 每 两次实验 间隔 时 间 为 １ ５ ｍｉ ｎ ， 以减 小相 邻 工况 间的
的不 同 ， 该实验 台可 以模 拟 出列车 运行 过程 中的振 动、 噪声 、 压力 、 温度 、 湿度 、 照度及 运动 场景 的变化 ， 同时还可 以针对个别 因素模拟 出相应 的极端 工况．
利 用广 义 舒适 度 模 拟 实验 平 台模 拟 不 同声压 级及 不 同频率结 构两 类 噪 声 ． 其 中， 不 同声 压级 噪 声实 验 中声 压 级 从 ５ ０ ｄ Ｂ 一８ ６ ｄ Ｂ共 分 为 １ ４个 工 况， 频 率 结构采 用 线 路 实测 噪声 频 率结 构 ； 不 同频 率结 构 噪声 实 验 中声 压 级 从 ６ ０ ． ５ ｄ Ｂ一７ １ ｄ Ｂ共 ４
摘
要： 通过 广义舒 适度 模 拟 实验 平 台进行噪 声舒适 度模 拟 实验 ， 综合被 试 者的主 观评测 结果
及 心 电信 号 ， 研究 Ｈ Ｒ Ｖ相 关指 标 与乘客 的噪 声 舒 适度 等 级 的相 关 关 系． 研 究 结果 表 明 ： Ｅ Ｃ Ｇ信
号 中的 肼 ， 胛 及 １ ／ 胛 指 标 可以在 一定程 度上 反 映乘 客 的噪 声舒 适程 度 ， 随 着噪 声舒 适度 等 级 的降低 ， 相应 的 生理指 标 ￡ Ｆ 平均值￣． Ｌ Ｆ ／ Ｈ Ｆ平均值 大致 递 增 ， Ｆ 平 均值 大致递减 ， 并呈
况， 同时对 实 验 人 员 进 行 问 卷 调 查 和 生 理 指标 测
找不同类型的人． 为保证实验 的合理准确性 ， 避免 由于年龄和性别对心 电信号 （ Ｅ Ｃ Ｇ ） 的影响 Ｊ ， 实 验人员 选择 青 年 人 （ １ ８—３ Ｏ岁 ） 、 中年人 （ ３ １— ４ ５ 岁） 及 老年人 （ ４ ５～６ Ｏ岁 ） 各 １ Ｏ名 ， 并 且 每 组人 员 中男女 各 ５名． 所 有实 验人 员 应 身 体健 康 ， 心态 正 常 无 睡眠 障碍 ， 有较 理性 的认 知辨 别能力 ． 在 实 验前 ７ ２ ｈ内 未食 用含有 酒 精 的饮 品 和食 物 ， １ ２ ｈ 内未食 用 含 咖啡 因饮 品和食 物． 在 实验 期 间休 息充 足 ， 而且 实 验前 １ ｈ内没有 进行 任何 剧烈 运动 ．
第３ １卷 第 ５期
２ ０ １ ３ 年 Ｏ ９月
佳 木 斯 大 学 学 报 （ 自 然 科 学 版 ） Ｊ ｏ ｕ ｎａ ｒ ｌ ｏ ｆ Ｊ ｉ ａ ｍｕ ｓ ｉ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ（ Ｎ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｅ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ）
现 出较好 的线性 规律 ．
关键 词 ： 高速 列车 ； 舒适 度 ； 心 率变异性 ； 噪 声
中图分类 号 ： Ｕ ２ ７ １ ． ９ １ 文献标 识 码 ： Ａ
高速列 车车 内噪声 是影 响乘 客乘 坐舒 适 度 的
一
实现噪 声声 强 的控 制 ．
１ ． ２ 被试者
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个 主要 因素 ， 尤其 是低 频 和超低 频 噪声非 常容易
与人体 器官产 生共 振 ， 对 舒 适 度 的影 响非 常大 ． 目前乘 坐舒适 度 的评 价 方 法 主 要通 过 主观 问卷调
本 次实 验研 究不 同人 群噪声 舒适性 ， 因此需要
查来评 定舒适 度等 级 ， 并 且 主要是 对物 理 因素 的研 究， 对 于舒适 度客 观检测 的研 究还 比较 少见 ．