路桥过渡段人体舒适性测量方法研究

    摘要：本文介绍了加速度传感器的测量原理，通过在车内安装加速度传感器测得车辆通
过路桥过渡段时由于振动而产生的竖向加速度，对数据通过

matlab 软件处理，得出车辆通

过路桥过渡段时的加速度最大值和加权加速度均方根值，从而作为判断乘客通过路桥过渡
段时的舒适性依据。

 

　　关键词：路桥过渡段

 人体舒适性 加速度传感器 

　　近年来，各地高速公路在长期环境荷载和交通荷载的综合作用下，部分路桥过渡段出
现了差异沉降，有的沉降量甚至达到

5cm 以上，当车辆经过该路桥过渡段时，车和人都会

因为竖向振动而产生向上的加速度，从而使人体产生不舒适感觉。

 

　　

1 加速度传感器的安装应用 

　　

1.1 量测原理 加速度传感器是利用石英晶体等一些物质的压电效应，当加速度计受到

振动时，压电元件上所承受的质量块的力也随之变化，因此又称压电式加速度计。当被测物
体的振动频率远远低于该加速度计的固有频率时，则加速度与力成正比。

 

　　

1.2 安装应用 在安装应用过程中，将加速度传感器安装在指定测试位置，从而接收到

车辆经过路桥过渡段时此处所产生的加速度信号，经过电荷放大器将该信号转变为电压信
号，再通过采集卡进行

A/D 转换，最后通过 PC 中的软件存储该数据。由于加速度传感器对

振动具有很高的灵敏性，因此本文在测试中，将加速度传感器的磁铁底座固定在一块专门
供测试用的铁板上，避免其由于车辆振动发生移动而脱离测试位置，然后用

300W 的逆变

器与电瓶相连接，把

12V 直流电转换为 220V 交流电，另一端与电荷放大器连接。一个电荷

放大器可与两个加速度传感器连接，本次测试中一个传感器放置在前排座椅，另一个放置
在测试车的底盘，电脑与电荷放大器连接，在终端输出数据。

 

　　

1.3 信号转换 在测试过程中，电脑终端所输出的是时域信号形式的数据（如图 1）。加

速度传感器在安装使用前要在室内进行定标标注，将时域信号转换成加速度随时间变化的
曲线。定标标注是在激振器上利用球振法，输入不同频率的信号，得到加速度为

1g 时测定

系统输出的信号大小，最后得出该测定系统的加速度标定曲线。

 

　　在

MATLAB 中编写程序，对该数据进行计算和图形可视化，得到车辆经过路桥过渡段

时竖向振动的加速度最大值和加权加速度均方根值，并画出

a(t)-t 曲线图（如图 2）。 

　　

2 人体舒适性评价方法 

　　本文在测试中，考虑到车辆通过路桥过渡段时所产生振动是

“瞬时性”的，因此，要计

算出车辆以不同速度经过路桥过渡段时人体

“瞬间内”的加权加速度均方根值，然后结合

ISO 2631-1-1997 中加权加速度均方根值与行驶舒适性的关系，从而判断出人体通过路桥过
渡段时的舒适程度。

 

　　由于乘客在乘车过程中是坐在座椅上的，所以本文根据加速度传感器所测得的车辆通
过路桥过渡段处座椅处的加权加速度均方根值与

ISO 2631-1：1997 中的人体舒适性对应，

从而可以测得乘客通过路桥过渡段时的舒适性。

 　　 

　　

3 结论 

　　

3.1 利用加速度传感器测得车辆通过路桥过渡段时振动的时域信号，通过 MATLAB 软

件处理，得到振动时的最大加速度值和加权加速度均方根值。

 

　　

3.2 车辆经过路桥过渡段时，将车座椅由于振动而产生的竖向加速度的加权加速度均方