摘要：社会经济的快速发展，对火车交通运输事业带来了新的机遇与挑战，有必要对其乘坐舒适度问题展开深入研究与探讨，并采取最优化的实施措施，达到事半功倍的乘坐效果。本文首先概述了相关内容，分析了乘坐舒适性评价问题，并就横向乘坐舒适度展开了研究，望该课题的研究，对后续相关工作的实践能够起到借鉴与参考作用。
关键词：火车；乘坐舒适度；提升；措施
1前言
在火车乘坐过程中，乘坐舒适度的提升是一项综合性较强的系统性工作，如何取得最为理想的效果，保证顺利进行，备受业内人士关注。本文从实际出发，结合相关先进理念，对该课题进行了深入研究，阐述了个人的几点认识。
2概述
在提高新干线速度时，保证车辆的基本运行性能，如高速时的减速性能和制动性能是极为重要的。但除此之外，改善舒适度—运行速度高但不恶化乘坐舒适度—也是很重要的。减振对保证车辆的乘坐舒适度是至关重要的。提高车辆乘坐舒适度的措施包括:对转向架技术参数(悬挂参数)进行改进，采用主动控制，对车体弹性振动和线路采取措施等，上述措施都已经运用到既有车辆中。但是，随着运行速度的提高，乘客对乘坐舒适度的要求也会更高，故需要进一步改善车辆乘坐舒适度水平。所以，在改善下一代新干线高速车辆的乘坐舒适度过程中，FASTECH360高速试验列车(E954系和E955系)应用了一系列措施，如转向架具有满意的被动性能、采用振动控制系统和车体倾摆控制系统等。可以在运行试验中检验上述措施所起的作用。根据以上研发成果，现在正对下一代新干线车辆的基本技术参数进行确认。
3乘坐舒适性评价
3.1功能定义合理性
在功能上，客室设计内涵主要表现在人性化方面，即产品适合人，而不是让人去适应产品，一切以人为本，从人们所需的不同而着手，对产品不断的改革更新，一方面使应有的功能充分发挥，另一方面经过采用新技术、新方法扩展产品的使用功能，使产品的各项功能不断得到完善。
3.2生理舒适性
在生理上，主要体现在产品能够满足大多数人生理上的需要，以求得满足大多数人感觉、知觉、心理等方面的需要。主要倡导的是以人为主体的人本主义设计，产品不仅仅适宜乘客的需求而且与车内环境相协调，从旅客的角度出发在车内环境下充分提高产品的舒适性，更好的体现以人为本的设计理念，可以从以下几方面审视产品对乘客舒适度的影响。（1）设计产品时充分考虑人机工程学。（2）以人在使用产品时的舒适性、安全、健康、高效、环保为出发点，在充分考虑人机关系的同时，充分考虑相关环境要素。（3）最大可能减少人精神上负担和压力，设计产品时必须全面考虑到人的因素，使之与人的生理、心理特征想适应，降低人的精神负担。
3.3色彩感觉舒适性
在色彩感觉上，主要表现在心理与视觉心理方面，期待色彩给乘客一种特定的感觉，使产品色彩让更多的乘客能接受，一方面美化产品，另一方面作为一个重要的构成要素用来传达产品功能的某些信息。产品的色彩要把形、色、质与人、机、环境的本质内容有机地结合起来，才能取得完美的造型效果，这样才能赢得人们的心里考验。人们的心里会随着颜色的变化而改变。通过色彩感觉来传达设计思想，看到产品的功能品质，体味到产品的文化内涵。根据乘客的心理与生理作用，创造宜人的色彩环境，给产品的使用者带来亲切、愉快的心理感受。分析车内环境，使产品的色彩与车内环境能很好的搭配，创造一种和谐的氛围。
4横向乘坐舒适度
4.1转向架技术条件的改善
关于获得更适宜的转向架技术参数以降低横向振动，开展了以下几个方面的研究工作:
(1)改善轴箱的定位刚度;(2)改善抗蛇行减振器的特性;(3)改善横向减振器的特性。
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研究目的是在保证车辆高速运行稳定性的同时，改善车辆的横向乘坐舒适度。利用特征值法进行研究，确定转向架的技术参数时，其前提条件都是保证车辆能够稳定运行。仿真模型考虑了横向减振器安装节点和抗蛇行减振器安装节点的建模，以及空气弹簧的建模等，它们都会影响到车辆在高速运行时的稳定性。
4.1.1改善轴箱定位刚度
由于抗蛇行减振器在车辆实际运行速度范围内对失稳区的轴箱悬挂刚度没有什么影响，所以，在对转向架进行特征值分析过程中没有考虑抗蛇行减振器。故利用轴箱纵向和横向定位刚度作为待优化参数以获得最优值。在参数优化过程中，建立了可以考虑定位刚度作用点因轴箱定位方式不同而不同的计算模型，并探讨了轴箱水平定位刚度对运行稳定性的影响。最终确定转向架的技术参数时，考虑了抗蛇行减振器的影响。
4.1.2改善抗蛇行减振器的特性
为了获得更好的抗蛇行减振器阻尼特性，利用特征值分析方法研究了抗蛇行减振器对车辆运行速度的影响，从而对车辆实际运行速度范围内的阻尼比进行了优化。在特征值分析过程中发现，阻尼比对车辆运行稳定性影响很大。阻尼比越大车辆的运行稳定性越好，阻尼比为零时所对应的车辆运行速度即是蛇行临界速度。
将抗蛇行减振器和横向减振器阻尼比绘制在1张图中，便可以在最大范围内考虑阻尼比的取值问题，但在优化过程中，将实际阻尼系数作为待优化值。最终确定抗蛇行减振器阻尼比时，其前提条件是，当2个抗蛇行减振器其中之一发生故障时，仍然能够确保车辆的运行稳定性。此外，还根据根轨迹图法确定了减振器节点橡胶的刚度最优值。
4.1.3横向减振器特性的确认
为了确认横向减振器的减振特性，以轴箱纵向和横向定位刚度以及横向减振器的阻尼系数作为基本参数，在没有抗蛇行减振器的情况下进行特征值分析，从而获得最优值。在随后进行的抗蛇行减振器分析过程中，根据阻尼系数的可能取值范围，以对速度不敏感的阻尼系数作为确定阻尼系数值的依据。
4.2振动控制系统
当车辆运行速度超过300km/h时，仅依靠改善转向架的技术参数，对横向振动来说尚无法获得满意的乘坐舒适度，有必要考虑控制车辆横向振动的振动控制系统。新干线E2系和E3系列车上配置的振动系统采用了气动作动器。这些系统确实能够改善乘坐舒适度，但仍存在一些弊端，如气动作动器固有的振动控制时滞，以及增加空气消耗等。由于速度提高会使上述问题更加凸显，所以，开发了使用其他作动器而非气动作动器的新型振动控制系统。
4.3混编运行中横向振动的控制
在东日本铁路的新干线铁路网内，新干线(E2系)列车和在既有线与新干线运行的联运车(E3系)混编使用是非常普遍的。当一列车以新干线车辆编组在前面而联运车辆编组在后面的方式运行时，联运车辆中的前部车辆在穿越长隧道时，会发生很严重的横向振动。很显然，车辆在隧道内运行时的空气压力变化导致了这种横向振动，这会明显降低车辆的乘坐舒适度。车辆在隧道内发生横向振动的峰值频率(2.5Hz)，比车辆在明线上运行时的峰值频率(2Hz)稍高一点，在隧道内的振动力也会大一些。为控制在隧道内发生的上述横向振动，在一系列试验中，尝试了以下几种减振措施，如改变车体的摇头频率，通过改变列车头部和连接区域的形状以控制空气压力变化，以及采用振动控制系统等。根据减振效果，最终决定增加振动控制系统的输出，并改善控制方法。
5结束语
总之，在当前各种条件下，乘坐舒适度的提升工作实践中依旧存在着多方面的问题，我们应该从这些问题的实际情况出发，深刻分析其产生的多方面原因，统筹并进，多措并举，克服该项工作中的诸多难点问题，进而获得最为优化可行的实施策略与效果。
参考文献：
[1]胡用生.现代轨道车辆动力学[M].北京：中国铁道出版社，2009.
[2]铁道车辆动力学评定和试验鉴定规范（GB5599-85）[S].北京：中国标准出版社，1985.
[3]王铭.乘坐舒适度探讨[J].价值工程.2016（21）：88-89.
论文作者:李金瑶,刘亚宁,石家栋,杨国权,佟子昂
论文发表刊物:《基层建设》2018年第16期
论文发表时间:2018/7/19
标签：车辆论文; 横向论文; 阻尼论文; 舒适度论文; 减振器论文; 转向架论文; 轴箱论文; 《基层建设》2018年第16期论文;