噪声及振动扰量复合作用对人体热舒适影响机理的研究

The environment in public transport such as railcars and buses is distinctly different from building environment in terms of noise and vibration. It will be helpful to extend the application of classical thermal comfort model from building environment to artificial environment by studying the influential mechanisms of noise and vibration and their combined effects on the passengers' thermal comfort. In this project, a series of experiments will be carried out in a climate chamber to test the thermal responses of subjects under scenarios with different air temperature, humidity, noise and vibration. The effects of noise and vibration on the passengers' physiological and psychological indices, relating to thermal comfort, are firstly investigated independently, and then their synergic and antagonistic effects on these indices will be analyzed. Typical physiological indices are chosen to indicate the combined influence of noise, vibration and thermal environmental parameters. Besides, the deviations of thermal comfort votes will be quantified, considering the effects of noise and vibration. A predicted model based on human thermal balance model and an evaluation model based on fuzzy neurosis network will be developed to investigate the thermal sensation and thermal satisfaction of the passengers under the environment with noise and vibration. The research results will proceed to a theoretical foundation for the thermal environmental parameters determination in public transport.

公共交通工具（如轨道列车、公共汽车等）内的噪声和振动水平与建筑环境有显著差异，研究交通工具内噪声及振动扰量复合作用对人体热舒适的影响机理，有助于将经典的建筑热舒适模型从建筑环境领域扩展到其他人工环境领域。本研究采用心理学、生理学、建筑环境学、人机工程学等交叉学科的基础理论与实验分析方法，在不同噪声和振动扰量及温湿度水平下开展人体热反应实验，分别研究噪声和振动扰量对表征热舒适的生理、心理指标的影响，进而研究噪声、振动和热环境参数复合作用对生理、心理指标影响的协同或拮抗作用，筛选反映噪声、振动和热环境参数复合影响的代表性生理指标；分析噪声和振动扰量对热舒适阈值产生的偏移，建立可反映噪声和振动扰量复合作用的热感觉评价模型及模糊神经网络热满意度预测模型。为交通工具环境中热环境参数的范围界定提供理论依据。

热舒适是人体本身通过综合感受到的环境状况和热平衡而获得是否舒适的感觉，由物理、生理和心理因素综合决定。现代社会中人们在公共交通工具花费的时间逐渐增加，与经典的室内热舒适研究相比，公共交通工具特有的振动和噪声水平与建筑环境有显著差异，噪声和振动对主观舒适感受的影响不可忽略。本文以公共交通工具（大巴、地铁为代表）内噪声和振动暴露水平下人体热舒适阈值为研究对象，开展了以下研究工作:.（1） 对表征振动与噪声参数的指标进行筛选，选择等效连续振级和等效连续A声级作为振动和噪声的评价与测试量。确定了交通工具内现场测试的测试方法，设计大巴、地铁内调查问卷。.（2） 在大巴、地铁内开展现场测试与问卷调查，得到实际运行路况下的噪声和振动频率谱分布特性及暴露水平，同时获得人体热舒适、噪声振动评价、环境满意度等主观投票，热舒适结果表明，在噪声和振动影响下，交通工具内实际热感觉大于PMV方程预测值，受热感觉变化影响，中性温度与计算中性温度相比降低了1.4℃。根据调查问卷和测试结果，拟合得到包括温湿度、噪声、振动、CO2浓度和光照度在内的相关环境参数及各环境参数满意度之间关系曲线，计算得到乘客对各分项环境参数的满意范围或限值。.（3）实验室中再现了实际大巴、地铁运行时的噪声振动环境，进行了单噪声环境、噪声振动复合环境下受试者实验。结果表明：噪声与振动暴露会影响人体热感觉，且设计范围内噪声暴露会影响人体热舒适；拟合得到噪声环境、噪声振动复合环境下中性温度随噪声振动强度变化的关系式。探讨了噪声、振动、热环境对相互间满意度和生理参数影响的协同或拮抗作用，结果表明噪声、振动在对人体热环境满意度和总体环境满意度评价影响上有明确的协同作用，声环境满意度评价不受温度和振动影响，振动环境满意度评价同样不受噪声影响，但当温度偏离中性条件时，受试者偏向于对当前振动环境做出较低的评价；此外振动暴露会增加人体收缩压，噪声、振动和温度对皮肤温度的影响有协同效应，皮肤温度随噪声、振动等级增加而增加，其中胸部皮肤温度随噪声振动等级增加逐渐增加趋势最为明显，可作为表征噪声振动下人体热反应代表性生理指标。.（4）参考车内实测与实验总结得到的规律，分别建立车内环境整体满意度与各分项环境参数之间的多元回归模型和基于BP神经网络的车内环境总体满意度预测模型，并进行了比较，同时利用实验数据对人工神经网络模型进行了改进。