专利名称：高速车辆客室广义舒适度模拟试验系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高速车辆的舒适性研究的模拟系统，具体地说，是涉及一种高速车辆客室广义舒适度模拟实验系统。
背景技术：
近年来，随着高铁的迅猛发展，相继高速列车运行速度、服役可靠性、运行安全性研究之后的一个重要的课题，就是关于高速列车在运行过程中乘客的舒适性问题。有关车辆客室舒适度的研究，低速车辆主要考虑振动对乘客舒适性的影响，然而车辆在高速环境下，除了车辆振动加剧以外，高速环境下，车辆存在强气流的作用，客室空间形成瞬态压力波，在强振动和强气流的作用下，必然诱发复杂特性的噪声。同时高速列车运行速度快， 在短时间内运行距离大，不同地方的温湿度变化明显，运动场景变化明显，照度变化明显。 由于速度的效应，使的乘客在同时时间内对温湿度、照度、运动场景的感受相对低速车辆发生了明显变化。为此，需要充实和拓展经典的基于振动因素的舒适度理论和评价方法，充分考虑高速列车客室内部振动、压力波动、噪声、温湿度、照度、运动场景在内的六个因素共同作用下对乘客舒适性的影响，因此提出了“广义舒适度”这一舒适度研究思路，采用多因素共同分析评价车内的舒适度情况。执行这一研究思路的首要条件就是“高速车辆客室广义舒适度模拟试验系统”的构建，以获得支撑研究广义舒适度理论研究的大量的多工况试验数据。其中，高速列车运行过程中的噪声容易让人心烦、胸闷、精神不集中，轻者影响乘客乘坐的舒适性，重者影响乘客的心理和生理健康。现有的噪声模拟技术主要有数值模拟和试验模拟两种。数值模拟主要以模拟空间所处的环境为边界条件，应用声学原理进行数值仿真计算，来预测、分析评价模拟空间的噪声品质，目前主要的模拟方法主要有声线追迹法、虚声源法和声线束追迹法，遗憾的是由于声源波动性导致了声学数值模拟的复杂性，应用任何一种方法都难以准确逼近和预测真实的噪声特性和品质。而实验模拟是选用电子器件来模拟电磁噪声，通常模拟电子器件在不同的屏蔽环境、不同温湿度条件下的噪声特性和抗干扰能力都有所不同，因此，其适应环境受到很大的局限性。照度模拟目前已有所发展，但主要成果均在于人工气候模拟，及体育馆、图书馆、 灯具研制等方面，对于列车客室内等特殊环境中的照度模拟，还存在很多问题，主要在于
(1)照度分布特性不同高速列车的车窗固定，与人工气候的百叶窗相比，对自然采光无法调节，照度分布几乎均勻。因此在照度控制时需要采用同步控制，对照度控制精度、鲁棒性要求高。(2)照度误差不能进行快速、精细调节研究高速列车客室内部照度对乘坐舒适性的影响，除了不同照度对舒适性有影响，特别需要研究照度变化快慢对舒适性的影响关系。 现有的照度调节方法，在控制策略上未考虑快速控制策略与精准性、鲁棒性较高的控制策略的混合控制策略，因而难以满足列车客室内照度模拟的实际需求。现有的温湿度模拟技术已经比较成熟，其模拟手段主要是采用工业空调机组、除湿机、加湿机相结合的技术手段，配合先调温、后调湿的调整策略。但是，在常规的模拟系统中，却并没有涉及到压力的模拟，特别是压力的瞬间波动模拟。而考虑到高速列车的特殊环境，车内压力波动的产生是机车车辆在高速运行环境下的特有产物，低速作用下空气作用十分微小，压力波动主要是出现在高速列车进出隧道、交汇过程，很多都是涉及到压力的瞬间波动，因此，现有的技术难以满足列车温湿度和压力波动的模拟需求。压力波动常造成乘客耳鸣，感觉十分难受，因此舒适性的研究必须突破压力波动的动态模拟。至于高速列车的振动和运动场景模拟，也是高速列车舒适度研究的主要方向之一，它们与其他因素相互配合，能够为高速列车舒适度研究提供一个全方面的模拟平台，具有十分重大的意义。

发明内容
本发明的目的在于提供一种高速车辆客室广义舒适度模拟试验系统，通过从影响高速列车舒适度的各个方面进行模拟，来达到搭建列车舒适度模拟平台，为广义舒适度理论研究提供数据支撑，为高速列车舒适度的设计、优化提升与舒适性的评价指标的形成试验数据支撑。为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下
高速车辆客室舒适度模拟试验系统，包括计算机，以及设置于车辆客室内的噪声模拟系统、温湿度和压力波动混合模拟系统、照度模拟系统、运动场景模拟系统和实线振动模拟系统。具体地说，所述噪声模拟系统包括分别与该计算机连接的发音设备和传声器，以及用于固定发音设备的音箱定位机构；该音箱定位机构包括音箱架，和与该计算机相连且用于控制音箱架转动的伺服电机，所述音箱设备安装于音箱架内。进一步地，所述温湿度和压力波动混合模拟系统，包括分别与计算机相连接的检测系统、温湿度调节系统和压力调节系统，且所述温湿度调节系统和压力调节系统还分别与检测系统连接。根据压力控制系统的不同，所述温湿度和压力波动混合模拟系统包括以下两种方案
(一)所述检测系统包括位于车体客室内并分别与计算机连接的温度传感器、湿度传感器和压力传感器；所述温湿度调节系统由依次连接的进口气动碟阀、空调机组、湿度控制设备、进风风道、车内客室、出风风道、出口气动碟阀构成；而所述压力控制系统主要由依次连接的第一压力稳定阀、进口电动比例控制阀、第二手动截止阀、进风风道、车内客室、出风风道、出口电动比例控制阀、第二压力稳定阀构成；且所述空调机组、湿度控制设备分别与计算机连接。(二)所述检测系统包括位于车体客室内并分别与计算机连接的温度传感器、湿度传感器和压力传感器；所述温湿度调节系统由依次连接的进口气动碟阀、空调机组、湿度控制设备、进风风道、车内客室、出风风道、出口气动碟阀构成；而压力控制系统主要由依次连接的第一压力稳定阀、进口电动比例控制阀、空调机组、湿度调节设备、进风风道、车内客室、出风风道、出口电动比例控制阀、第二压力稳定阀构成；且所述空调机组、湿度控制设备分别与计算机连接。
在上述两种方案中，所述第一压力稳定阀前还设有第一手动截止阀，所述第二压力稳定阀后还设有第三手动截止阀；所述计算机还连接有PID控制器，计算机通过该PID控制器分别与进口电动比例控制阀、出口电动比例控制阀相连接。再进一步地，所述照度模拟系统包括分别与计算机连接的IGBT调光器和照度传感器，以及与该IGBT调光器连接的灯组，所述灯组和照度传感器均设置于车辆客室内。再进一步地，所述运动场景模拟系统包括设置在计算机内部的视频播放器、连接到该视频播放器上的投影机、与该投影机配套的投影幕布，和与计算机连接的眼动仪。更进一步地，所述实线振动模拟系统包括支撑装置、设置在该支撑装置上的振动装置以及设置在该振动装置上的连接装置；其中，振动装置包括分别与支撑装置和连接装置相连接的激振梁，和通过该激振梁一端具有的伸缩杆连接在激振梁上的作动器，该作动器与所述计算机连接；所述支撑装置为设置在激振梁两端的支撑架；而连接装置包括设置在激振梁上的连接件。所述述伸缩杆与激振梁连接的一端设有球铰，而动作器上相对于伸缩杆的另一端也设有球铰，所述激振梁上设有T型槽，所述连接件通过与该T型槽相匹配的T型螺栓连接在激振梁上。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果
(1)本发明在一个总体构思下的设计方案下，分别对列车客室内的噪声、照度、振动、运动场景、温湿度和压力波动等因素进行了模拟再现，且所有模拟测试采用同一个计算机控制，从而有效地简化了模拟系统的控制单元，提高了模拟效率和准确性；
(2)本发明应用高品质隔音、音箱特定定位对噪声的标定修正，分次分时播放噪声的方法来实现高速列车客室内任意座椅处人耳朵位置噪声的播放再现，最终实现噪声声场的动态模拟，从而满足了不同噪声对舒适性影响的研究需要；同时，利用噪声标定修正方法，实现了噪声传递过程衰减、增强等失真的修正补偿，提高了噪声再现的精度，保证了噪声模拟的准确性；
(3)本发明采用的高频音箱定位机构解决了高频噪声的方向性问题，同时利用高密闭性模拟车体隔离了模拟车体以外的可听频段的不确定性噪声干扰，进一步提高了噪声标定的准确度和噪声再现的精度；
(4)本发明通过动作器结合其他部件巧妙地组合成了一套结构简单、操作方便的实线振动模拟系统，实现了列车的实线振动模拟，使列车运行过程中可能出现的振动状态得到了真实再现，为列车降低振动对舒适度的影响提供了可靠的依据；
(5)本发明充分考虑了空气压力、温度、湿度三个物理参数之间关联关系温度变化对湿度变化影响大，湿度变化对温度变化影响小，温湿度变化对压力波动影响作用时间短，压力波动变化对温湿度变化作用时间长的根本特点，利用车体客室自身的进风风道和出风风道，采用混合模拟的方法，按照先调温度、再调节湿度、最后调节压力波动的顺序，同时实现了车体客室内的在温湿度及压力波动模拟。与单因素模拟方法相比较，系统的试验环境更接近车体客室内的真实环境，并充分利用了高速列车风道分风的均勻性，保证了模拟系统的经济性与模拟效果，从而为列车客室舒适性的提升优化设计、材料的选定等提供指导；
(6)本发明采用bang-bang控制(又叫最速控制)和模糊控制相结合的控制算法，对并联灯组进行分组采集车体客室内部的照度信号，同时进行大照度误差快速调节、小照度误差精细调节的系统模拟，从而从各个方面模拟出照度变化对车体客室内舒适度的影响；并保证了模拟系统的精确控制，提高了照度模拟系统的鲁棒性；
(7)本发明将经典视频播放模拟现场的技术同眼动仪进行有机结合，从而模拟出不同运动场景模式下乘客眼睛的行为特征，为深入研究涉及运动场景的广义舒适性的研究提供试验手段和内涵丰富、相互关联的试验数据。


图1为本发明的总体系统框图。
图2为本发明中噪声模拟系统的系统框图。
图3为本发明中音箱定位机构的结构示意图。
图4为本发明中噪声模拟的流程示意图。
图5为本发明中温湿度和压力波动混合模拟系统的一种系统框图。
图6为本发明中温湿度和压力波动混合模拟系统的另一种系统框图。
图7为本发明中温湿度和压力波动混合模拟的流程示意图。
图8为本发明中照度模拟系统的系统示意图。
图9为本发明中照度模拟系统的控制原理图。
图10为本发明中照度模拟的流程示意图。
图11为本发明中运动场景模拟系统的系统框图。
图12为本发明中运动场景模拟系统的结构示意图。
图13为本发明中实线振动模拟系统的结构示意图。
图14为本发明中球铰连接在作动器上的整体结构示意图。
上述附图中，附图标记对应的部件名称如下
1-音箱架，2-伺服电机，3-投影机，4-投影幕布，5-眼动仪，6-激振梁，7-伸缩杆，8-作动器，9-支撑架，10-连接件，11-球铰。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
实施例如图1所示，高速车辆客室舒适度模拟试验系统，主要包括控制中心，即计算机，另外，分别设置有与该计算机连接的噪声模拟系统、温湿度和压力波动混合模拟系统、照度模拟系统、运动场景模拟系统和实线振动模拟系统。下面分别对上述几个系统进行详细描述。(一)噪声模拟系统
如图2和图3所示，噪声模拟系统包括分别与该计算机连接的发音设备和传声器，以及用于固定发音设备的音箱定位机构；该音箱定位机构包括音箱架，和与该计算机相连且用于控制音箱架转动的伺服电机，所述音箱设备安装于音箱架内。
所述发音设备为高频音箱和低频音箱，其中，低频音箱与计算机相连接，用于提供小于300HZ的超低频声波，该高频音箱与低频音箱相连接。因低频音箱1发声没有方向性，所以低频音箱1不需要旋转，而高频音箱的发声具有方向性，因此在模拟不同座椅人耳位置的噪声时，需要旋转高频音箱的方向，使两个音箱指向人耳位置处，箱定位机构即是在支撑发音设备的同时，实现发音设备的旋转与定位。在该音箱定位机构中，伺服电机的数量为两个，其中一个通过支架与音箱架相连接，控制音箱架的上下摆动，另一个通过支架固定于使用者想安装该音箱定位机构的位置处，并通过该支架控制音箱架的左右摆动。该音箱定位机构的上下偏转角度为90度，左右偏转角度为180度。以上所有设备中，传声器、音箱和音箱定位机构设置于车体客室的内部。该车体客室为一个密闭空间，具有良好的隔音效果，能够隔离0 120dB、20 20000Hz的密闭空间以外的噪声。因在试验过程中，常常会出现其他声音的干扰，造成模拟出噪声与实际噪声存在很大差异，因此对其他声音进行隔绝是非常必要的。在试验过程中，此车体客室可很好的杜绝密闭空间以外的不确定噪声对噪声模拟试验再现的影响。为了能实现对噪声声强的标定，所述传声器设置于车体内座位上方，其设置的具体位置在人坐于座位上时的人耳处，而且其位置可调，这样方便测量测定不同座椅处的声压值和声音频率。鉴于低频的指向性很弱，因此在本实施例中，低频音箱只需要通过低频音箱架固定在模拟车体的端墙上，高频音箱设置于音箱架内，该音箱定位机构则安装在悬顶支架上，通过音箱定位机构上的伺服电机的作用使音箱架可做上下左右转动，从而调节高频音箱的偏转或旋转角度，模拟出比较准确的噪声结像感，该高频音箱的数量为两个。如图4所示，上述噪声模拟系统的模拟流程如下
(1)确定各个座椅处需要模拟再现的噪声信号并对该噪声信号进行编号，建立噪声数据库；即在车厢的各个座椅人耳处，实线测试需要模拟再现的噪声信号，假设人坐在座椅上，耳朵距离座椅位置高度为80mm，则就在距离座椅位置高度为80mm处进行实线测试。需要模拟再现的噪声信号还可以通过人工合成的方式进行确定。确定好各个噪声信号后就对该噪声信号按照座椅的空间位置进行编号，并将确定好的需要模拟再现的噪声信号转化为可播放的WAV或APE格式；
(2)确定音箱定位机构对准各个座椅处需要的旋转角度并对该角度进行编号，建立音箱定位机构旋转角度数据库；根据各个座椅的空间位置从而确定音箱定位机构的旋转角度并进行编号，该编号与需要模拟再现的噪声信号的编号相对应，即同一座椅位置处的模拟噪声信号的编号与音箱的旋转角度的编号相同；
(3)计算机根据音箱定位机构旋转角度数据库来控制伺服电机旋转，实现高频音箱的旋转定位；即根据音箱定位机构旋转角度数据库用计算机控制伺服电机旋转改变音箱定位机构的角度，从而实现音箱的定位；如总的编号有五个，分别为一、二、三、四、五；当音箱定位为编号为一时的音箱定位机构的旋转角度时，计算机就控制该音箱定位机构上的伺服电机旋转到编号一所记录的角度；
(4)确定高频音箱旋转定位处的需要模拟再现的噪声信号，采用发音设备播放该噪声；即将与该编号一相对应的需要模拟再现的噪声信号导入计算机，通过发音设备将该噪声播放出来；(5)在对应座椅人耳位置处测试实际噪声信号；应用设置在各个座椅人耳处的传声器测试出该处的实际噪声信号；
(6)对噪声信号进行修正标定
虽然模拟车体密闭性好，能隔离模拟车体以外人可听频段的噪声，但音箱发出的噪声需要经过密闭空间通过不同传递特性的传递途径和不同吸声特性的材料最后才能到达不同座椅位置的人耳处，因此音箱声源到人耳位置噪声传递特性具有多样性，存在不同频率的噪声衰减和加强。为此，需要针对不同座椅位置的噪声模拟，进行噪声信号的修正标定，从而修正噪声在传递路径上的损失。又因为只要音箱位置一定以及需要标定的人耳噪声点位置一定，在车内其他结构不变的情况下，同一噪声在模拟车体内的传递特性及其规律是一致的。因此使本发明的噪声信号的修正标定可实现。噪声信号的修正标定，为本发明的设计要点，因为此噪声修正信号标定方法才使本发明能成功实现，该噪声信号的修正标定即对期望模拟的噪声信号进行傅里叶变换，其傅里叶频域表示为GO)；对对应座椅位置人耳位置处实测的噪声信号进行
傅里叶变换，其傅里叶频域表示为；计算出噪声发声位置到座椅人耳位置噪声
在客室的传递特性σ )=^^ ；根据噪声传递特性对期望噪声进行修正，即
Τ(ω) = Gimy^Qim)；再对Γζ劝进行反傅里叶变换得到修正后的噪声信号即修正标定后的噪声信号#) = IFFr(r( 》)；
(7)确定各个座椅处的噪声信号是否都修正完成；如对编号一进行了修正，没有对编号二、三、四、五进行修正，就要返回步骤(3)对以下编号进行修正，直到编号一至五都进行了修正，此时才进行下面的步骤；
(8)建立标定修正后的噪声数据库；即把分时修正后的噪声数据进行整合建立标定修
正后的噪声数据库，该标定修正后的噪声数据库应该与音箱定位机构旋转角度数据库相统
(9)再次根据音箱定位机构旋转角度数据库以及标定修正后的噪声数据库实现标定修正后噪声的播放
具体地说，步骤(9)的过程如下
a.根据音箱定位机构旋转角度数据库实现高频音箱的定位；即根据音箱定位机构旋转角度数据库的数据旋转该高频音箱并对该高频音箱进行定位，如数据库的编号总共为一至五，调节音箱定位机构旋转角度达到其中一个编号的角度，从而使固定于该音箱定位机构上的高频音箱定位。b.播放数据库中修正后的噪声；即当调节音箱定位机构旋转角度达到编号一的角度时播放与该编号一相对应的修正后的噪声。c.确定各个座椅处修正后的噪声信号是否播放完全；即确定是否编号为一至五的修正后的噪声都播放完全，如果没有播放完全，则返回继续步骤a和步骤b，如果播放完全则试验结束。(二)温湿度和压力波动混合模拟系统如图5所示，所述温湿度和压力波动混合模拟系统，包括检测系统、温湿度调节系统和压力调节系统。其中，检测系统包括位于车体客室内并分别与计算机连接的温度传感器、湿度传感器和压力传感器；所述温湿度调节系统由依次连接的进口气动碟阀、空调机组、湿度控制设备、进风风道、车内客室、出风风道、出口气动碟阀构成；而所述压力控制系统主要由依次连接的第一压力稳定阀、进口电动比例控制阀、第二手动截止阀、进风风道、车内客室、出风风道、出口电动比例控制阀、第二压力稳定阀构成；且所述空调机组、湿度控制设备分别与计算机连接。如图6所示，作为温湿度和压力波动混合模拟系统的另一种实施方式，所述检测系统包括位于车体客室内并分别与计算机连接的温度传感器、湿度传感器和压力传感器;所述温湿度调节系统由依次连接的进口气动碟阀、空调机组、湿度控制设备、进风风道、车内客室、出风风道、出口气动碟阀构成；而压力控制系统主要由依次连接的第一压力稳定阀、进口电动比例控制阀、空调机组、湿度调节设备、进风风道、车内客室、出风风道、出口电动比例控制阀、第二压力稳定阀构成；且所述空调机组、湿度控制设备分别与计算机连接。在上述两种实施方式中，所述第一压力稳定阀前还设有第一手动截止阀，所述第二压力稳定阀后还设有第三手动截止阀；所述计算机还连接有PID控制器，计算机通过该PID控制器分别与进口电动比例控制阀、出口电动比例控制阀相连接。如图7所示，上述温湿度和压力波动混合模拟的过程如下
a.向计算机输入期望模拟的温度、湿度和压力波；
b.打开进口气动碟阀和出口气动碟阀；
c.调节空调机组，由计算机判断传感器检测到的车体客室内的温度是否与期望值相同，若相同则进入下一步，若不同则重复执行本步骤；
d.调节湿度控制设备，由计算机判断传感器检测到的车体客室内的湿度、温度是否与期望值相同，若相同则进入下一步，若不同则重复执行步骤C和d ；
e.通过控制器控制进口电动比例控制阀、出口电动比例控制阀、进口气动碟阀和出口气动碟阀，由计算机判断传感器检测到的车体客室内的压力值是否为期望压力值，若相同则结束试验，若不同则重复执行步骤e。(三)照度模拟系统
如图8和图9所示，所述照度模拟系统包括分别与计算机连接的IGBT调光器和照度传感器，以及与该IGBT调光器连接的灯组，所述灯组和照度传感器均设置于车辆客室内。本实施例中，灯组包括12个均勻分布于车辆客室内的白炽灯，且所有白炽灯相互并联，每四个相邻的白炽灯成矩形分布，而五个照度传感器则分别对应地设置于每个矩形的中心。如图10所示，上述照度模拟系统的实现方法如下
(1)向计算机导入期望照度变化曲线；
(2)灯组开始工作，照度传感器采集灯组的实际照度，并将该实际照度反馈至计算机
中；
(3)计算机根据灯组的实际照度与期望照度变化曲线，通过控制策略控制IGBT调光器的控制信号电压U，改变灯组的实际功率和实际照度，直到模拟出期望照度变化曲线所示的照度，实现期望照度曲线的动态跟踪模拟。
U是计算机控制IGBT调光器控制信号电压的控制信号电压，为0-5V的电压，当u=0时，输出0V;当u=5时，输出220V。由p=U2/R (ρ表示功率，U表示电压，R表示电阻)，因此功率又电压决定，在灯的光效一定条件下，照度由功率决定。本例的控制策略如下
在计算机中设定bang-bang控制和模糊控制的切换门限值Siast，若 Itm ，采用模
糊控制策略；反之，则进行bang-bang控制策略。bang-bang控制的步骤如下
若e，则直接得到控制IGBT调光器的控制信号电压U=5 ；若e >民■，则直接
得到控制IGBT调光器的控制信号电压U=O。模糊控制的步骤如下Cl.照度误差模糊化
设定照度误差模糊域E为 A , MMrNS, O,PS, PM, PB、,照度误差变化率模糊域DE为{風 NM, Μ, O, PS, PM, PB) ■
C2.根据Cl中设定的照度误差模糊域E和照度误差变化率模糊域DE，按照模糊控制规则推理出控制信号电压的模糊域 NM風NO,POrPS,PM,PB、；
C3.建立模糊控制规则，具体见表一；
C4.采用重心法对控制信号电压U的模糊域进行模糊化；
C5.得到控制IGBT调光器的控制信号电压U=0 5。本例的模糊控制，先计算出实际照度与期望照度之间误差δ及其误差变化率·^，
di
再进行步骤C1、C2、C3、C4、C5。其中模糊控制规则如下表
控ΦΙ 脅电压￡/醒S误羞更化_儀《1)￡NEMMNSOPS PMPB照魔 -'-a ι天檟 _ ENBPBPBPMPMPM PSPONMPBPMPMPSPS POPONSPMPM PM^PS ^^NO HONS .......I...... NS MS NSNO _^^PSPOMONONSNM I NMNMPM PBMO NONS NSNS NMNS 剛NM T I-W NM NBNB NB
表一
其中N表示负，P表示正，B表示大，M表示中，S表示小，0表示零。如NB表示负大，NO表示负零，如此类推。本发明通过照度模拟系统来控制实际照度快速跟踪期望照度，控制策略切换门限取为Lk =1201x，用bang-bang控制来控制照度快速变化，控制方法的快速性很好，实现了
小照度到大照度的快速切换控制，但是照度控制的超调大；模糊控制来控制照度超调值，使得超调快速减少，实现照度的精确控制，提高照度控制系统的快速跟踪精细控制。满足研究高速列车照度对舒适性影响关系的试验要求。(四)运动场景模拟系统
如图11和图12所示，运动场景模拟系统，包括设置在计算机内部的视频播放器、连接到该视频播放器上的投影机、与该投影机配套的投影幕布，和与计算机连接的眼动仪。使用时，把制造和录制好的视频文件通过计算机导入视频播放器，同时控制该视频文件的播放速度，将一定速度的视频信息通过投影机投影到投影幕布上，形成视场图像。运动场景信息传入到观测者的眼中，通过眼动仪观察观测者眼睛在不同场景下的行为模式，并将该行为模式传输到计算机，通过不断的试验，计算机统计出运动场景与行为模式的关联关系。其运动场景包括视场运动速度、场景元素及其元素的切换关系。(五)实线振动模拟系统
如图13和图14所示，所述实线振动模拟系统包括支撑装置、设置在该支撑装置上的振动装置以及设置在该振动装置上的连接装置；其中，振动装置包括分别与支撑装置和连接装置相连接的激振梁，和通过该激振梁一端具有的伸缩杆连接在激振梁上的作动器；支撑装置为设置在激振梁两端的支撑架；而连接装置包括设置在激振梁上的连接件。所述作动器与计算机连接，其作动时间与方式受计算机控制。所述述伸缩杆与激振梁连接的一端设有球铰，而动作器上相对于伸缩杆的另一端也设有球铰，所述激振梁上设有T型槽，所述连接件通过与该T型槽相匹配的T型螺栓连接在激振梁上。使用时，将上述两套实线振动模拟系统分别设置在车体的头部和尾部。车体则通过与螺纹孔相匹配的螺钉连接在连接件上，拧紧螺钉后将车体固定在连接件上。根据振动需要启动设置在激振梁的各表面上的作动器，使该作动器对激振梁施加控制力，从而使激振梁发生振动，进而对车体进行振动。完成模拟实验后拆下车体，以便下次使用。通过上述各个系统对相关参数的模拟，可以全面、可靠地实现列车的广义舒适度模拟测试，进而为列车的设计、生产提供依据，从而促进列车舒适度的升级、优化，具有十分重大的意义。
权利要求
1.高速车辆客室广义舒适度模拟试验系统，其特征在于，包括计算机，以及设置于车辆客室内与该计算机连接的噪声模拟系统、温湿度和压力波动混合模拟系统、照度模拟系统、 运动场景模拟系统和实线振动模拟系统。
2.根据权利要求1所述的高速车辆客室广义舒适度模拟试验系统，其特征在于，所述噪声模拟系统包括分别与计算机连接的发音设备和传声器，以及用于固定发音设备的音箱定位机构；该音箱定位机构包括音箱架(1)，和与该计算机相连且用于控制音箱架转动的伺服电机(2 )，所述发音设备安装于音箱架内。
3.根据权利要求2所述的高速车辆客室广义舒适度模拟试验系统，其特征在于，所述温湿度和压力波动混合模拟系统，包括分别与计算机相连接的检测系统、温湿度调节系统和压力调节系统，且所述温湿度调节系统和压力调节系统还分别与检测系统连接。
4.根据权利要求3所述的高速车辆客室广义舒适度模拟试验系统，其特征在于，所述检测系统包括位于车体客室内并分别与计算机连接的温度传感器、湿度传感器和压力传感器；所述温湿度调节系统由依次连接的进口气动碟阀、空调机组、湿度控制设备、进风风道、 车内客室、出风风道、出口气动碟阀构成；而所述压力控制系统主要由依次连接的第一压力稳定阀、进口电动比例控制阀、第二手动截止阀、进风风道、车内客室、出风风道、出口电动比例控制阀、第二压力稳定阀构成；且所述空调机组、湿度控制设备分别与计算机连接。
5.根据权利要求3所述的高速车辆客室广义舒适度模拟试验系统，其特征在于，所述检测系统包括位于车体客室内并分别与计算机连接的温度传感器、湿度传感器和压力传感器；所述温湿度调节系统由依次连接的进口气动碟阀、空调机组、湿度控制设备、进风风道、 车内客室、出风风道、出口气动碟阀构成；而压力控制系统主要由依次连接的第一压力稳定阀、进口电动比例控制阀、空调机组、湿度调节设备、进风风道、车内客室、出风风道、出口电动比例控制阀、第二压力稳定阀构成；且所述空调机组、湿度控制设备分别与计算机连接。
6.根据权利要求4或5所述的高速车辆客室广义舒适度模拟试验系统，其特征在于， 所述第一压力稳定阀前还设有第一手动截止阀，所述第二压力稳定阀后还设有第三手动截止阀；所述计算机还连接有PID控制器，计算机通过该PID控制器分别与进口电动比例控制阀、出口电动比例控制阀相连接。
7.根据权利要求6所述的高速车辆客室广义舒适度模拟试验系统，其特征在于，所述照度模拟系统包括分别与计算机连接的IGBT调光器和照度传感器，以及与该IGBT调光器连接的灯组，所述灯组和照度传感器均设置于车辆客室内。
8.根据权利要求7所述的高速车辆客室广义舒适度模拟试验系统，其特征在于，所述运动场景模拟系统包括设置在计算机内部的视频播放器、连接到该视频播放器上的投影机 (3)、与该投影机(3)配套的投影幕布(4)，和与计算机连接的眼动仪(5)。
9.根据权利要求8所述的高速车辆客室广义舒适度模拟试验系统，其特征在于，所述实线振动模拟系统包括支撑装置、设置在该支撑装置上的振动装置以及设置在该振动装置上的连接装置；其中，振动装置包括分别与支撑装置和连接装置相连接的激振梁(6)，和通过该激振梁(6)—端具有的伸缩杆(7)连接在激振梁上的作动器(8)，该作动器与所述计算机连接；所述支撑装置为设置在激振梁(6)两端的支撑架(9)；而连接装置包括设置在激振梁(6)上的连接件(10)。
10.根据权利要求9所述的高速车辆客室舒适度模拟试验系统，其特征在于，所述述伸缩杆(7 )与激振梁(6 )连接的一端设有球绞(11)，而动作器(8 )上相对于伸缩杆(7 )的另一端也设有球铰(11)，所述激振梁(6)上设有T型槽，所述连接件(10)通过与该T型槽相匹配的T型螺栓连接在激振梁(6)上。
全文摘要
本发明公开了一种高速车辆客室舒适度模拟试验系统，属于高速列车的广义舒适度模拟技术，主要解决了现有技术中缺乏列车广义舒适度模拟技术以至于列车舒适度升级与优化缺乏技术引导的问题。该高速车辆客室舒适度模拟试验系统，包括设置于车辆客室内的噪声模拟系统、温湿度和压力波动混合模拟系统、照度模拟系统、运动场景模拟系统和实线振动模拟系统。本发明分别对列车的噪声、振动、照度、运动场景、温湿度和压力波动等影响列车舒适度的参数进行了模拟测试，从而为列车广义舒适度的升级、优化提供了可靠的技术指导，具有十分重大的意义。
文档编号G01M17/08GK102393310SQ20111029845
公开日2012年3月28日 申请日期2011年9月29日 优先权日2011年9月29日
发明者丁建明, 刘璐, 张兵, 林建辉 申请人:林建辉