T∕CCTAS 298-2026 高速列车乘客座椅振动实验室测试方法

高速列车乘客座椅振动实验室测试方法 I1范围 2规范性引用文件 4试验原理 25试验条件 26试验座椅和乘坐者 26.1试验座 26.2乘坐者 27测试设备 8试验方法 8.1坐标系的确定 8.2测量位置 8.3振动激励计算和生成方法 49试验步骤 69.1试验准备 69.2随机激励试验 9.3正弦激励试验 79.4复现激励试验 10数据处理 10.1随机激励和复现激励 8 11.2乘坐者 11.3测量链 附录A(资料性)随机激励产生过程示例及试验流程 1附录B(资料性)生成复现激励的补充方法 附录D(资料性)正弦激励下的测试结果示例 本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中国交通运输协会新技术促进分会提出。本文件由中国交通运输协会标准化技术委员会归口。本文件起草单位：国家高速列车青岛技术创新中心、浙江大学、中车青岛四方机车车辆股份有限公司、山东鑫隆晟轨道交通有限公司、中车长春轨道客车股份有限公司、中车唐山机车车辆有限公司、上海沿浦金属制品股份有限公司、青岛美莱轨道股份有限公司。本文件主要起草人：刘韶庆、黄珊、邱毅、孙林峰、刘迟、姜良奎、张蝉娟、李图跃、尹玮淡、郑旭、贾旭、董涛涛、赵新利、张文敏、彭垒、王强、韩鹏。1本文件规定了高速列车乘客座椅振动实验室测试的试验原理、试验条件、试验座椅和乘坐者、测试设备、试验方法、试验步骤、数据处理、试验报告等内容。本文件适用于高速列车乘客座椅振动的实验室测试。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。GB/T2298机械振动、冲击与状态监测词汇GB/T2423.56环境试验第2部分：试验方法试验Fh:宽带随机振动和导则GB/T10000中国成年人人体尺寸GB/T15619机械振动与冲击人体暴露词汇GB/T18707.1机械振动评价车辆座椅振动的实验室方法第1部分：基本要求GB/T23716人体对振动的响应测量仪器GB/T29120H点和R点确定程序GB37488公共场所卫生指标及限值要求3术语和定义GB/T2298、GB/T2423.56、GB/T15619和GB/T23716界定的以及下列术语和定义适用于本文件。座椅振动传递率seattransmissibility座椅和人体接触面处振动加速度与座椅底部振动加速度之间的传递函数。座椅有效隔振系数seateffectiveamplitudetransmissibility在人体与座椅接触面处测量的计权均方根加速度值与在座椅安装点处测量的计权均方根加速度值之比。2界处在x、y、z三个方向上的加速度，以计算表征振动沿x、y、z方向从座椅底部到人体与座椅交界处5.1实验室室内温度、相对湿度、风速、采光照明和噪声应满足GB37488的要求。6.1.1座椅在振动台上的安装方式，应与车辆上的安装方式相同。6.1.2座椅应进行初始磨合，将(75±7.5)kg的质量块置于座椅坐垫上，对座椅施加1.5Hz和10Hz的垂向正弦信号正弦激励，时长分别为1h,调整振动台的位移以保证座椅上质量块的振动加速度均方根值为3m/s²。测试由两名成年乘坐者参加，两名乘坐者的体重与身高应分别符合GB/T10000中对P5百分位数和P95百分位数的规定。7.3坐垫式加速度传感器的外壳硬度为80～90度(邵氏A型硬度),其尺寸应如图1所示。单位为毫米2标引序号说明：1——粘贴加速度传感器的薄金属盘2——空腔3——加速度传感器8.1.1坐标系如图2所示。标引序号说明：1——坐垫式加速度传感器；2——座椅坐垫；3——试验平台；Xs——以S点为原点的坐标系的x轴；Ys——以S点为原点的坐标系的y轴；Zs——以S点为原点的坐标系的z轴；XB——以B点为原点的坐标系的x轴；YB——以B点为原点的坐标系的y轴；ZB——以B点为原点的坐标系的z轴；X——以P点为原点的坐标系的x轴；Y——以P点为原点的坐标系的y轴；Z——以P点为原点的坐标系的z轴.注：箭头指示正方向。48.1.2座椅S点定义为坐垫上与座椅H点重合的点；如图2所示。8.1.3座椅B点定义为靠背中心线上、与靠背与坐垫交界线的中点距离为340mm(对于P5百分位数乘坐者)或410mm(对于P95百分位数乘坐者)处。8.1.4P点定义为振动台上与S点在该台上的垂直投影之间的距离小于100mm的圆形区域中不影响8.1.5应以座椅S点为原点，以及以座椅B点为原点的两个坐标系评估座椅传递至人体的振动。以S点为原点的坐标系的y轴(Ys)平行于车辆坐标系的横轴，z轴(轴(Xs)向前垂直于Ys、Zs轴平8.1.6应在振动台上P点为原点定义座椅输入振y轴(Zp)平行于车辆坐标系的横轴，z轴(Zp)向上垂直于x、y轴平面。根据图2坐标系图测量九个加速度：位于S点和B点，并用胶带粘贴到坐垫和靠背上，测量S点和B点处的振动加速度。8.3.1.1应使用特定幅值的宽带随机振动激励或应为三个分别包含x、y、z三个方向的单轴振动或一个同时包含x、y、z三个方向的三轴振动。8.3.1.2使用特定幅值的宽带随机振动时，应附加正弦振动激励监测座椅可能存在的非线性特8.3.1.3使用真实振动激励的复现时，振动激励应反映试验座椅未来安装环境真实激励8.3.1.4测试频率范围为0.5至50Hz。8.3.2.1.1加速度功率谱密度G。(f)由公式(1)计算得出：5单位为米每平方秒的平方每赫兹((m/sT——信号测量时间，单位为秒(s);f——频率，单位为赫兹(Hz);a(t,B,f)——频率在(f-B/2)～(f+B。/2)范围内被滤波的加速度时间历程a(t)的瞬时值，单位为米每平方秒(m/s²)。t——时间，单位为秒(s);8.3.2.1.2在0.5至50Hz的频率范围，x、y和z方向上产生激励的加速度功率谱密度见公式(2)。Gf——产生激励的加速度功率谱密度函数，单位为米每平方秒的平方每赫兹((m/s²)²/Hz);频8.3.2.2.1加速度均方根值arms由公式(3)计算得出：a(t)——加速度时间历程的瞬时值，单位为米每平方秒(m/s²);T——信号测量时间，单位为秒(s); 8.3.2.3激励信号的生成8.3.2.3.1振动台提供的激励信号为随机振动激励时，应使用随机数生成器的简化方法或者8.3.2.3.2激励信号应由18个连续的等长序列构成，每个序列时长应等于需求的最小频率间隔的倒数且至少为5s。8.3.2.3.3激励信号中每个序列的时间历程应由正弦分量作和构成。每个分量的幅值应遵循公式(2)和(3)给出的功率谱密度。每个分量的相位应是一个随机变量，在0和2π之间，且具有均匀密度概率。6d)功率谱密度各频率的容许误差为规定值的±20%。8.3.3.1使用特定幅值的随机激励进行座椅测试后，应在正弦激励条件下进一步测试。8.3.3.2正弦激励使用的频率由随机激励试验中获得频响函数的峰值频率确定。如果未能确定座椅频8.3.3.4正弦激励振动控制信号产生的9.1.2每次测试只由一名乘坐者坐于一个座位上。对于多座位型座椅，乘坐者应依次坐在每个座位上9.1.3乘坐者双脚应平放在试验平台上或与平台相连的刚性装置上。当座椅有靠背和扶手时，乘坐者9.1.4试验开始前，乘坐者应先坐在座椅上静坐，时间不低于10min,以保证座椅坐垫材料变形基本79.2.2.2重复进行上述测试，直到连续三次测得的测试频率范围内的频响函数幅值的算术平均值与每次测量值的差别在±5%以内。试验以三次测试的座椅振动传递率和相干函数的算术平均值为最终结果，分别以H₅f)aik和9.3.2.2重复进行上述测试，直到连续三次测得的测试频率范围内的峰值频率处频响函数幅值的算术平均值与每次测量值的差别在±5%以内。试验以三次测试的峰值频率处频响函数幅值的算术平均值为最终结果，以H₅(f,);表9.4.2.2重复进行上述测试，直到连续三次测得的测试频率范围内的频响函数幅值的算术平均值与每次测量值的差别在±5%以内。8试验以三次测试的座椅振动传递率和相干函数的算术平均值为最终结果，分别以H₅(f)aik和其中，Gab(f)的实部Cbf)和虚部Q₅(f)分别通过公式(5)和(6)计算得出：Ga₅(f)的幅值|Ga(f|和相位θ(J)分别通过公式(7)和(8)计算得出： (8)9b(t,B,f)——频率在(f-B/2)~(f+B/2)π/2,单位为米每平方秒(m/s²)。10.1.1.2座椅振动传递率H(f)是频率f的无量纲复函数。由公式(9)计算得出：Hf)=Gf/Gaf)……(9)密度，单位为米每平方秒的平方每赫兹(m/s²)²/Hz);10.1.1.3三次测试的座椅振动传递率平均值H(f)a;k以幅值和相位的形式给出，频率范围0.5Hz~10.1.2相干函数10.1.2.1相干函数γ²₅(f)是频率f的无量纲实函数。由公式(10)计算得出：G(f).时间历程a(t)的加速度功率谱密度函数，以加速度单位的平方每单位频率带宽来表示，单位为米每平方秒的平方每赫兹((m/s密度，单位为米每平方秒的平方每赫兹((m/s²)²/Hz)。函数低于0.6时，该频率处的座椅振动传递率的幅值应当计0,但计算得到的幅值、相位仍需在测试报座椅有效隔振系数TRm是一个无量纲量，由公式(11)计算得出：频率计权方法应符合GB/T23716的规定。10.2正弦激励计算在两种幅值的正弦激励下获得的两个频响函数幅值之差与其中较高者的比值Taik,以百分数形式表示，由公式(12)计算得出：H(f)₁——是两种幅值的正弦激励下获得的频响函数幅值中的较高者；H(f,)₂——是两种幅值的正弦激励下获得的该百分数大于30%时，可认为座椅响应在测试涉及的频率与方向上存在明显的非线性行为。11.1.2当使用多座位座椅时，应注明每次测试所使用的11.2乘坐者11.4.1随机激励和复现激励下的测试结果应以数字和图表的形11.4.2正弦激励下的测试结果，示例见附录D。(资料性)A.1.1该激励应是相位随机的纯正弦激励的和。如果频率分辨率B为0.2Hz,则激励的频率范围为0.4Hz～50Hz。因此，激励谱由(50Hz-0.4A.1.2激励信号通过加速度功率谱密度Ga(f)定义，位移信号通常用于控制振动台。如果该位移的振幅谱(频率分辨率B)中，频率f处的位移振幅为d,则相应的加速度功率谱密度G₄(f)如式(A.1)所d——单一频率下的振幅，单位为米(m);f——频率，单位为赫兹(Hz);B——频率分析的分辨率，单位为赫兹(Hz);f——频率，单位为赫兹(Hz);数模转换(控制信号)采集振动信号(振动台)计算振动加速度PSD(振动台)所需PSD否是图A.1随机激励试验程序流程A.2正弦激励每次测试可以根据图A.2所示的流程图进行。数模转换(控制信号)否是图A.2正弦激励试验程序流程图(资料性)生成复现激励的补充方法本附录提供一种不直接使用测量或仿真获得的列车在x、y和z三方向上地板加速度作为座椅动力学测试所需要的复现激励，而是通过这些加速度设计滤波器，对随机信号进行滤波而生成复现激励的方B.2设计滤波器B.2.1通过测量或仿真得到列车在x、y和z三个方向上的加速度，根据加速度频谱设计滤波器。生成随机信号并通过设计的滤波器进行滤波，从而使测试或仿真获得的加速度信号与滤波后的随机信号具有相同的频谱。B.2.2设计符合实测加速度信号的滤波器，首先应获取实测加速度的谱，使用Matlab中的pwelch函数计算。B.2.3使用自回归移动平均的ARMA模型，使滤波后的随机信号与测量激励具有相似频率成分。其频率响应幅值与f和m中给出的值相匹配。B.3生成复