UIC513-1994铁路车辆乘坐舒适性评估

UIC标准513R首版1994年7月1日对于有关铁路车辆振动中评估乘客乘坐舒适性的指导国际铁路联盟UIC-2-513R该标准按册分类V–铁道车辆修订版本序言：在空白处的双竖直线(II)显示了按页脚处日期所进行的变更。本标准的执行符合本标准结束页上标题为’应用’条目所规定的条件。-3-513R注意本标准也包括以下的系列标准中的一个：标准UIC515：客车-行走装置。标准UIC518：铁路车辆从其动态安全性能方面的试验和审核-轨道疲劳强度-运行舒适性。标准UIC565-1：国际运营使用的卧车的特殊舒适性和结构特性。标准UIC565-2：国际运营使用的餐车的特殊舒适性和结构特性以及卫生规定。标准UIC566：客车车体负载以及部件。标准UIC567-1：在国际客运服务中使用的标准型和X型以及Y型客车-特性。标准UIC567-2：在国际客运服务中使用的标准型Z型客车-特性。也可以参考以下ISO国际标准：ISO2631：振动和冲击-评估整个车体振动对人身体影响的指导。ISO2041：振动和冲击-词汇。ISO4865：振动和冲击-分析方法和数据资料说明。ISO5805：对人身体有不良影响的机械振动和冲击-词汇。ISO8002：陆地车辆的机械振动-测量结果的说明方法。ISO8041：对于人感觉到振动的测量仪器。ISO5347：校准冲击和振动拾波传感器的方法。ISO5348：加速计的机械固定方法。-4-513RISODP9629：轨道不规则性的特点。ISODIS10326-1：机械振动：评估车辆振动的实验室方法第一部分：基本要求ISOCD10326-2：机械振动：评估车辆振动的实验室方法第二部分：铁路车辆上的应用-5-513R目录1目的2应用范围3平均振动舒适性：定义4评估方法4.1原则4.2程序4.3简化方法4.4完整方法5试验条件5.1运行条件5.2试验线路的选择5.2.1轨道的几何尺寸5.2.2轮轨接触面的几何尺寸5.3车辆条件5.4其它条件6测量变量7计算变量7.1符号和附件7.1.1符号7.1.2附件7.2平均乘客乘坐舒适性7.2.1在坐立或者站立位置上的简化测量方法7.2.2在坐立位置上的完整测量方法7.2.3在站立位置上的完整测量方法8评估尺度9推荐极限值10试验报告A.1：人身体的主要参考轴线A.2：振动的测量A.3：测量过程A.4：轨道几何特性A.5：试验报告中的试验样片说明-7-513R1-目的本标准的目的是对以下内容进行规定：-规定用来评估乘客乘坐舒适性而进行试验的试验条件(乘客是指在列车上的乘客，包括列车乘务人员)。-规定应进行测量的参数以及确定评估因素的方法。-规定乘客舒适性评估的等级。因为本标准只对如何进行试验以及如何进行测量进行规定，所以有必要通过适用于试验车辆的试验技术规范来对其进行补充，并且应特殊考虑车辆运行条件。本试验技术规范应给出运行条件(轨道和车辆的特性、运行速度等等)，该运行条件结合以下第5节中规定的条件可以完整地定义试验程序，尤其包括试验区段、速度以及对参数进行记录的区域。2-应用范围ISO2631标准’整个车体振动对人身体的影响’是一个反应一般特性的标准文件，该一般特性能够应用于正常操作过程中人身体可能会遇到的任何情况(工作、运行等等)。它对整个车体振动的测量以及它们的影响进行了说明。本UIC标准是一个专用于铁路环境的文件，其包括振动的测量、振动的分析和评估，实际上使铁路车辆上的机械振动具有特殊的特性。依据对某种加速度的测量，使用本标准可以对特殊车辆上以及在给定的运行条件(速度、轨道类型等等)下的乘客乘坐舒适性进行评估。UIC518标准对在规定运行条件(速度、轨道类型等等)下特殊车辆运行舒适性评估进行了说明。在识别不舒适性(地板高度上的过多振动；通过座椅加重振动程度等等)方面本标准是非常有用的。-8-513R本标准可以应用于铁路上正常情况下遇到的各种振动。只有严格地遵守本标准中的技术规范才可以对按本标准进行舒适性的正确评估。其建议了一个将这些振动的非静止特性考虑在内的评估方法。为了确定结合某些车辆(倾摆式车体列车、实际悬挂装置等等)在弯曲轨道上在较低频率范围上的运行振动特性，可能有必要进行额外的测量。本标准也对评估振动舒适性给出了一个数据资料的说明方法。它没有涉及到铁路车辆工作条件的任何评价。它也没有涉及到铁路车辆上振动对于人员健康的任何影响。本标准只适用于身体健康的人。3-平均振动舒适性：定义每个不同的人所能感觉到在振动中的舒适性不同。因此不可能找到一种能够适用于每个人的舒适性评估等级。因而，本标准中使用的振动舒适性评估方法是基于5分钟期限所获取的车辆中测量加速度和一组有代表乘客给出振动舒适性平均值之间关系的基础上确定的。4-评估方法4.1-原则为了给出舒适性评估方法建议而进行乘客乘坐舒适性试验的原则是根据以下内容确定的：-铁路中的振动环境，其具有以下特性：-较低等级的振动。-在3赫兹振动频率以下获得的大部分能量。-9-513R-尤其在0.5到5赫兹频率范围上测定生理重量，将考虑此环境条件。-在车辆和座椅上的标准点上测量转换加速度，由于其较小的作用而不用考虑旋转加速度。-通过在铁路车辆上乘客的主管感觉和客观测量之间关系的辅助情况下而获得的统计评估方法。因为铁路车辆上的各种振动不是静止状态下的振动而是波动的，所以可以在5秒期限上计算的加权均方根RMS值的辅助条件下进行选择统计分析。依据该统计分析，可以计算含有例如95％百分比波动值。目前，有两种评估方法：-简化方法，只根据地板水平高度上测量的加速度进行评估的方法。-更为完整的方法，是基于在地板水平高度上测量加速度以及座椅(座椅底座和座椅靠背)上测量加速度的评估方法。在确定舒适性特性的统计方法中，将使用这些加速度的加权均方根值。4.2-程序在铁路车辆上对于一个乘客的平均乘坐振动舒适性的评估包括：-在车辆和乘客之间接触面上所进行的加速度测量。在附件1中显示了在坐立和站立位置上的人体主要轴线。-在附件2中对加速度的测量原则进行了规定。-如附件3中说明测量信号的处理，包括：-频率计权。-每隔5秒钟进行评估的均方根值的计算以及5分钟期限内对这些均方根值进行的统计分析。-平均乘坐舒适性指数的计算。-10-513R在两个人重量分别为52公斤(+/-5％)，女人5个百分点为代表，和90公斤(+/-5％)，男人95个百分点为代表的条件下进行测量，或者两个人有相同体重70公斤(+/-5％)，总体上人数按50个百分点男女比例为代表。测量期限的持续时间取决于试验的目的。在任何情况下其应为5分钟倍数期限可以充分利用测量方法基本顺序。最少应为可以代表运行条件的4个程序5分钟期限时间。4.3-简化方法处于坐立位置上的乘客乘坐舒适性可以粗略地单独通过地板水平高度上的测量值来确定。附件2中的图4和5中显示了测量点的位置。4.4完整方法在测试人员的接触面上进行的评估(附件1)，例如：-在站立位置上进行的评估是根据地板水平高度上的加速度测量值确定的。-在坐立位置上进行的评估是根据在座椅底座、座椅靠背以及地板上的加速度测量值确定的。是在传感器的辅助条件下进行这些测量的，该传感器的特性在附件2中进行了说明。5-试验条件5.1-运行条件在实际使用中车辆可能遇到的各种运行速度条件下对乘客乘坐舒适性进行评估，尤其在最大运行速度条件下进行评估。-11-513R5.2-试验线路的选择试验线路的选择应对于试验车辆使用具有代表性的运行条件制定条款(高速线路的调配、正常速度线路上的调配、较小曲线半径线路上的调配)。因此对于每种定义的线路，定义为试验区域的应最少有4个区段每段5分钟期限。这些区域可以分开，但是每个区域应为5分钟持续时间。5.2.1-轨道的几何尺寸(未规定的)对于试验区域的选择，应保证在该区域内轨道的几何特性与需要运行速度条件下规定的那些特性相对应。注意：因为目前没有用于定义轨道的国际标准，所以不可能给出一个标准的轨道质量定义。无论如何，因为每个铁路行业有其自己的定义标准，可以对有关车辆产生等效作用的线路进行规定。所使用试验线路区域的轨道特性应在试验报告中进行规定。附件4提供了说明轨道几何特性的样品。5.2.2-轮轨接触面的几何尺寸在直线轨道上以及在弯曲半径R大于2500米的弯道上，正常情况下等效锥度不应超过以下最大值：-V200km/h为0.40。-V200km/h为0.30。乘坐舒适性必须在以下条件下进行确定：车轮外缘的等效锥度最小为0.10时在轨道倾斜度为1:20，最小为0.15时与轨道倾斜度为1:40，该所谓的’磨损外缘’可以通过自然形成或者通过人为加工来获得。试验应在具有一定特性的轨道上进行，轨道的外缘轮廓在整个试验区域范围上应进行记录。-12-513R对于等效锥度的允许公差量可以利用实际轮缘和试验区域内轨道外缘的条件下获得，可以考虑轮对有0+/-3毫米范围的横向移动。在ERRIC116委员会的RP3中包括了测量和计算等效水度的各种不同方法和定义。轮轨基础面几何形状特性应在试验报告中进行规定。5.3-车辆条件用于进行试验的车辆应在每个方面符合规定技术规范。车辆在正常维修状态下那些特性的检查可以在线路上进行运行舒适性试验前进行，对于车辆的动态性能对其进行维修是非常重要的；例如；减震器的特性，垂直和横向弹性。由于有较多不同种类的转向架以及客车车体和转向架之间连接的不同形式，本标准不可能给出一个需要检查特性的清单。这种清单应在进行运行舒适性试验前的每种情况下确定，可以作为执行试验的部分详细技术规范内容。车辆必须在可以交付使用的条件下空车进行试验，也可以在正常的有效载荷条件下进行试验。5.4-其它条件该车辆在整列列车中的位置对于试验方法的应用没有影响。无论如何，可以描述为：如果采用特殊车辆，在列车首尾端部位置车辆上的运行舒适性可能不同。联挂强度应正常。如果为动车组，无论是否是铰接的结构，在试验技术规范中需要对确定其舒适性的车辆的名称进行精确地规定。车辆的选取取决于列车的设计特点，因此应在每种型号的车辆上进行测量，测量取决于车体要安装的转向架以及车体和转向架之间的连接结构。-13-513R6-测量变量根据对加速度的测量来确定乘客乘坐舒适性。应在地板上和座椅(座椅和靠背)上的不同点上进行这些测量。附件2中规定了测量的条件。7-计算变量7.1-符号和附件7.1.1-符号a=加速度的有效值N=舒适性指数7.1.2-附件-wi根据权重曲线i(i=b,c,d)该上限指数与频率加权值有关：b:垂直c:座椅靠背d:水平-σj这些下限指数与接触面有关：(σ：传感器量测轴线的方向)(j：座椅表面A，地板P，座椅靠背D)-k此下限指数与所采用的百分比有关。(对于百分比为50的，k=50,对于百分比为95的，k=95)-ℓ:此下限指数与舒适性类型有关。ℓ=MV(简化方法)ℓ=VA(在坐立位置上的乘客)ℓ=VA(在站立位置上的乘客)-14-513R7.2-平均乘客乘坐舒适性在附件3对滤波和处理条件进行了说明。7.2.1-在坐立或者站立位置上的简化测量方法a)所使用的变量在地板水平高度上：aXP,aYP,aZPb)简化公式为了在车辆端部能够使用该公式，对于值应给出允差，该值可以在车辆中心处获得。dWXPa957.2.2-在坐立位置上的完整测量方法a)所使用的变量在地板水平高度上：aZP在座椅椅盘水平高度上：aYAaZA在座椅靠背水平高度上：aXDb)舒适性公式7.2.3-在站立位置上的完整测量方法a)所使用的变量在地板水平高度上：aXP,aYP,aZP-15-513Rb)舒适性公式为了在车辆端部能够使用该公式，对于值应给出允差，该值可以在车辆中心处获得。dWXPa958-评估尺度所建议的评估等级如下；舒适性单位，最大的等级间隔为0.10个舒适性单位：N1最佳舒适性1N2良好舒适性2N4中等舒适性4N5不好舒适性N5极差舒适性9-推荐极限值在坐立位置和站立位置上，当使用简化方法时，推荐使用以下预备极限值：市郊车辆4传统铁道车辆3豪华铁路车辆210-试验报告试验报告应参照试验技术规范并对