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摘 要：座椅舒适性是汽车使用的重要评价指标之一， 目前国内外对座椅舒适性的研究内容较多，研究的方法也各种各样，但国内外研究深度的差距较大。本文对汽车座椅舒适性评价方法展开研究，建立人-车-环境的因素分析模型，指出噪音和座椅系统是影响汽车舒适性的重要因素。其次，对汽车座椅系统的舒适性评价进行分析，总结汽车座椅舒适性的评价方法，其中包括主观评价方法和客观评价方法。
关键词：汽车座椅系统 舒适性评价 评价方法
Brief Analysis of Evaluation Methods for Automobile Seat Comfort
Zhu Xintao
Abstract：Seat comfort is one of the important evaluation indexes of vehicle. At present， there are numerous research contents and various research methods on seat comfort at home and abroad， but there is a big gap between domestic and foreign research depth. This paper studies the evaluation method of automobile seat comfort， establishes the factor analysis model of human vehicle environment， and points out that noise and seat system are important factors affecting automobile comfort. Also， the comfort evaluation of automobile seat system is analyzed， and the evaluation methods of automobile seat comfort are summarized， including subjective evaluation method and objective evaluation method.
Key words：automobile seat system， comfort evaluation， evaluation method
1 前言
汽车座椅舒适性的内容主要包括：人机工程（布置）、静态舒适性、动态舒适性这三个方面。人机工程指座椅布置的参数尺寸，如坐垫长度、坐垫倾角、大腿离去点、靠背高度、靠背上下离去点、座背侧翼、景中型面、腰托的高度、头枕高度、头枕造型、座椅调节机构的布置范围等物理特性。静态舒适性是指乘坐状态时人的感受，包括就坐时的感觉、臀部压力感觉、大腿下测的压迫感、靠背腰托支撑感觉、侧翼支撑性能、头枕支撑等。动态舒适性是指在汽车驾驶过程中座椅给乘员的感受，除了维持静态时的舒适性外，还包括颠簸路面座椅的振动吸能性、过弯时侧翼支撑性以及整椅的支撑刚性等。
座椅舒适性一般有如下要求：
1）能提供良好的人机工程设计：如调节方便，软硬适中，适应不同身高体重的顾客群体。
2）能提供均匀且舒适的支撑力（臀部、腰部、肩部、头部），并且能够满足安全要求。
3）没有异物感，并且具有良好感觉，如触感、冷暖、湿度、透气、摩擦等。
4）行驶过程中在不同路况提供良好的支撑性以及振动过滤，无异响等。
因此，舒适性的评价因人而异，目前没有统一的判断标准和量化指标，但最终出发点是符合人体生理特性的要求，避免对人体造成烦恼和健康等问题。
2 人-车-环境舒适性系统建立与分析
汽车舒适性判断主要是通过人的身体感官感受，所以需以人为中点去建立人-车-环境系统中各因素对人关联的模型。
首先，确認人的感知模型：人的感受主要有生理和心理两种，生理感受的即时感主要通过感知器官如眼、耳、鼻、舌等感知;动作感主要是关节运动、肌肉运动、骨骼运动、内脏感知;疲劳感主要是血液的循环、神经反应、精神状态等。心理感受主要为心情状态、睡眠情况、敏感度、健康和疲劳等影响，如图1所示。
其次，建立车-环境的系统图：汽车在使用过程中与其所处的场景形成一个车-环境的系统图，汽车本身的部件运作和其所处的环境结合对周边形成一定的作用和影响，如：驱动总成（变速器部件、离合器部件、动力源部件等）产生振动、噪音和热;悬挂系统在不同路况的情况下产生振动和噪音，座椅系统与车身硬连接会传导车身的振动;车身造型线条的设计会影响行驶风噪，也带来振动，后视镜的设计带来视野的影响;电子电器如灯光、显示屏等也产生光线的明暗，空调的制冷制热带来振动和噪音，过滤带来空气异味等。最终车-环境形成的影响主要为振动、噪音，其次为视野、冷热，如图2所示。
结合以上的人-车-环境分析。其中人是指驾驶员和乘员，是直接评判汽车舒适性的主观体，其生理和心理因素都会影响到其对舒适性的评价效果。整合人-车-环境系统图，分析车-环境产生的因素对人感知评价的影响，从图2可知车-环境对车内环境产生的主要影响为振动和噪音，也是汽车NVH中的内容之一，如图3所示：噪音和振动的产生都是环境对车的传递产生或车自身为源而产生的最终响应。噪音影响人的听觉和心理，振动影响人的肤觉、触觉、视觉，还有肌肉、内脏、关节以及血液等进而引起神经疲劳、精神不佳，最终影响评审人员的主观评价结果。
汽车座椅系统是直接与人进行接触的汽车部件，汽车的振动主要是通过座椅部品传递给人，各部品的噪音皆通过各种途径传入到车内环境，座椅系统及其周边的环境情况直接影响到人对舒适性的判断。所以，座椅系统是人-车-环境中影响整车舒适性的关键部件总成。 从上述分析，座椅系统及其周边的环境是影响整车舒适性的重要因素，其中噪音是通过空气传播到人的耳朵，通过对声音源头或传播路径进行控制可以降低车内环境的噪音值以满足安静舒适的车内环境。汽车座椅是直接与人接触的部件，其舒适性的好坏直接影响人对舒适性的判断[1]。静态舒适性和动态舒适性是汽车座椅系统的舒适性评价的主要两方面。
3 汽车座椅舒适性评价方法
主观和客观评审是汽车座椅舒适评审的主要手段，主观评价主要有专家评审、客户反馈、表格调查等收集被访人主观意见进行分析的主观评价。客观方法主要借助实验仪器设备收集人体生理指标进行分析的客观实验，包括动静态的驾驶员姿势、压力分布图、和采用医学学科的方法比如CT，磁共振成像技术等。
3.1 主观评价方法
主观评价主要采用各种主观评审的表格或者问卷的形式，通过评审者记录测评时的主观感受和心理状态，以此来直观显示舒适度的等级情况。
整体舒适评价表（Overall Comfort Index），简称OCI，是Kolich[2]提出的一种用以评价座椅舒适性的评价方法。此方法是通过采用李克特量表（Likert scale）以获取测评舒适性，在测试过程中让评价者依据身体各部分的感觉程度记录在调查表上，通过分析各项指标的评分值与标准值的绝对值之和，以此确定座椅的整体舒适情况。通过众多调查和分析表明，整体舒适评价表的方法对主观评价更加实用和准确。
局部不舒适性评价表（Body Part Discomfort hating），简称BPD，是Corlett和Bishop[3]提出的身体局部不舒适的评价方法。此方法是按身体的不同部位进行分类，如肩部、手臂、臀部等，评价者根据不舒适的部位感觉记录到5点Likert scale表，最后根据数值的大小把身体不同的部位进行顺序分析，形成全部部位的局部不舒适性评价指標。
一般舒适性评价表（General Comfort Rating），简称GCR，是由Shacklel[4]提出的一种把主观感受分为11级别来评价座椅舒适性程度的方法，这11个级别分别是难以承受的、痛楚难堪的、麻痹的、生硬的、痛楚的、焦躁的、不舒服的、刚好舒适的、非常舒适的、完全舒适和非常放松的，通过这种调查去确认舒适性的程度。
座椅评价确认表（ chair evaluation check list），简称CEC，是Zhang[5]等提出的座椅舒适性评价方法，是一种9点Likert scale表，里面包含了从16个问题的多方面考虑。经过对BPD、GCR等表的研究分析后，Zhang提出了一种简化为12个问题的CEC调整表。
另外还有采用问卷方式进行主观评价的方法，Smith[6]采用不舒适性取代舒适性作为评价方式并建立了不舒适性调查问卷（automotive seating discomfort questionnaire， ASDQ），问卷综合归纳了20个影响座椅舒适性的因素。
3.2 客观评价方法
客观评价方法就是利用检测的仪器设备客观测量的方法，比如驾驶姿态、体压分布、工作绩效观察，以及基于生理学及生物力学的方法如误差反向传播BP神经网络、医学有限元分析等数值计算作为评价手段。
驾驶姿势：是指能够保证驾驶员舒适的驾驶姿势，并满足良好的视野和足够的操作空间要求。陈景辉[7]通过对驾驶状态时各身体关节的负荷情况来评定姿势的舒适情况，并建立了一种基于人机工程学布置的主观不舒适评估模型。王漫[8]通过人机工程学分析舒适的驾驶姿势与驾驶室布置参数之间的关联性，并采用矢量运算分析中国人在静态的舒适驾驶状态时各人体关节的角度，得到中国各种不同群体的舒适驾驶姿势和行为习惯。
体压分布：压力分布是指人与座椅接触时，由于力的作用使得在坐垫、靠背处的型面发生变形而产生力及力分布情况，各部位的压力及梯度分布主要是通过压力垫上的压力传感器获取。
生理学及生物学：马佳等[9]建立了一种基于人工神经网络学的座椅舒适性评价方法，方法采用Back Propagation神经网络模型进行研究分析。Kolich[10]采用神经网络模型分析舒适性评审的主观评价的有效性，把座椅的外观评价、乘坐压力分布图、人体测量数据等作为输入参数，确认以整体舒适评价表（overall comfort index）作为输出量的变化情况，并基于此分析构建一种线性模型和一种神经网络模型，以此用于评价座椅舒适性。
4 结论
本文通过对人-车以及所处的环境进行系统的分析并确定影响舒适性的关键部品和因素，对舒适性的分析进行说明，并描述座椅舒适性的评价方法。通过建立人-车-环境的因素分析模型，对模型分析说明噪音和座椅系统是对汽车舒适性影响的主要内容。座椅舒适性的评价方法主要有主观评价方法和客观评价方法。主观评价方法包括评价表或问卷，如整体舒适调查表（OCI）、局部不舒适性评价表（BPD）、一般舒适性评价表（GCR）、座椅评价确认表（CEC）以及问卷ASDQ等。客观评价方法包括：驾驶姿态、体压分布以及基于生理学及生物力学的方法等评价手段。
参考文献：
[1]王昊.汽车座椅舒适性区间评价方法[J].时代汽车，2020（09）：115-117.
[2]Kolich. M. Reliability and Validity of an Automobile Seat Comfort Survey[J]. SAE 990132，1999.
[3]Corlett， E.N. and Bishop， R.P.， A technique for assessing postural discomfort. Ergonomics[J].1976，19：175-182. [4]Sheridan，T.B.，Meyer，J.E.，Roy， S.H.， Decker，K.S.，Yanagishima，T.， Kishi，Y.， Physiological and psychological evaluations of dirver fatigue during long term friving[J]， SAE.910116.Society of Atuomotive Engineers，Inc.，Warrendale，PA，USA. 1991.
[5]Helander MG，Zhang L. Field studies of comfort and discomfort in sitting [J]. Ergonomics，1997，40（9）： 895-915.
[6]Dannion R. Smith，David M. Andrews， Peter T.Wawrow.Development and evaluation of the automotive seating discomfort questionnaire（ASDQ）[J]. International Journal of Industrial Ergonomics， 2006， 36 （2）： 141-149.
[7]陳景辉. 重型商用车驾驶员坐姿舒适性仿真研究[D]. 吉林大学.2009.
[8]王漫.驾驶员转向操纵实验平台设计及转向操纵舒适性研究[D]. 中国地质大学（北京），2013.
[9]Jia M ，Zhi-Sheng F ， Fei-Fei L ， et al. Evaluation of Automobile Seat Comfort Based on Artificial Neural Networks[J]. Industrial Engineering Journal， 2008.
[10]Kolich M，Seal N，Taboun S.Automobile seat comfort prediction：statistical model vs. artificial neural network[J].Applied Ergonomics，2004，35（3）：275-284.
关键词：汽车座椅系统 舒适性评价 评价方法
Brief Analysis of Evaluation Methods for Automobile Seat Comfort
Zhu Xintao
Abstract：Seat comfort is one of the important evaluation indexes of vehicle. At present， there are numerous research contents and various research methods on seat comfort at home and abroad， but there is a big gap between domestic and foreign research depth. This paper studies the evaluation method of automobile seat comfort， establishes the factor analysis model of human vehicle environment， and points out that noise and seat system are important factors affecting automobile comfort. Also， the comfort evaluation of automobile seat system is analyzed， and the evaluation methods of automobile seat comfort are summarized， including subjective evaluation method and objective evaluation method.
Key words：automobile seat system， comfort evaluation， evaluation method
1 前言
汽车座椅舒适性的内容主要包括：人机工程（布置）、静态舒适性、动态舒适性这三个方面。人机工程指座椅布置的参数尺寸，如坐垫长度、坐垫倾角、大腿离去点、靠背高度、靠背上下离去点、座背侧翼、景中型面、腰托的高度、头枕高度、头枕造型、座椅调节机构的布置范围等物理特性。静态舒适性是指乘坐状态时人的感受，包括就坐时的感觉、臀部压力感觉、大腿下测的压迫感、靠背腰托支撑感觉、侧翼支撑性能、头枕支撑等。动态舒适性是指在汽车驾驶过程中座椅给乘员的感受，除了维持静态时的舒适性外，还包括颠簸路面座椅的振动吸能性、过弯时侧翼支撑性以及整椅的支撑刚性等。
座椅舒适性一般有如下要求：
1）能提供良好的人机工程设计：如调节方便，软硬适中，适应不同身高体重的顾客群体。
2）能提供均匀且舒适的支撑力（臀部、腰部、肩部、头部），并且能够满足安全要求。
3）没有异物感，并且具有良好感觉，如触感、冷暖、湿度、透气、摩擦等。
4）行驶过程中在不同路况提供良好的支撑性以及振动过滤，无异响等。
因此，舒适性的评价因人而异，目前没有统一的判断标准和量化指标，但最终出发点是符合人体生理特性的要求，避免对人体造成烦恼和健康等问题。
2 人-车-环境舒适性系统建立与分析
汽车舒适性判断主要是通过人的身体感官感受，所以需以人为中点去建立人-车-环境系统中各因素对人关联的模型。
首先，确認人的感知模型：人的感受主要有生理和心理两种，生理感受的即时感主要通过感知器官如眼、耳、鼻、舌等感知;动作感主要是关节运动、肌肉运动、骨骼运动、内脏感知;疲劳感主要是血液的循环、神经反应、精神状态等。心理感受主要为心情状态、睡眠情况、敏感度、健康和疲劳等影响，如图1所示。
其次，建立车-环境的系统图：汽车在使用过程中与其所处的场景形成一个车-环境的系统图，汽车本身的部件运作和其所处的环境结合对周边形成一定的作用和影响，如：驱动总成（变速器部件、离合器部件、动力源部件等）产生振动、噪音和热;悬挂系统在不同路况的情况下产生振动和噪音，座椅系统与车身硬连接会传导车身的振动;车身造型线条的设计会影响行驶风噪，也带来振动，后视镜的设计带来视野的影响;电子电器如灯光、显示屏等也产生光线的明暗，空调的制冷制热带来振动和噪音，过滤带来空气异味等。最终车-环境形成的影响主要为振动、噪音，其次为视野、冷热，如图2所示。
结合以上的人-车-环境分析。其中人是指驾驶员和乘员，是直接评判汽车舒适性的主观体，其生理和心理因素都会影响到其对舒适性的评价效果。整合人-车-环境系统图，分析车-环境产生的因素对人感知评价的影响，从图2可知车-环境对车内环境产生的主要影响为振动和噪音，也是汽车NVH中的内容之一，如图3所示：噪音和振动的产生都是环境对车的传递产生或车自身为源而产生的最终响应。噪音影响人的听觉和心理，振动影响人的肤觉、触觉、视觉，还有肌肉、内脏、关节以及血液等进而引起神经疲劳、精神不佳，最终影响评审人员的主观评价结果。
汽车座椅系统是直接与人进行接触的汽车部件，汽车的振动主要是通过座椅部品传递给人，各部品的噪音皆通过各种途径传入到车内环境，座椅系统及其周边的环境情况直接影响到人对舒适性的判断。所以，座椅系统是人-车-环境中影响整车舒适性的关键部件总成。 从上述分析，座椅系统及其周边的环境是影响整车舒适性的重要因素，其中噪音是通过空气传播到人的耳朵，通过对声音源头或传播路径进行控制可以降低车内环境的噪音值以满足安静舒适的车内环境。汽车座椅是直接与人接触的部件，其舒适性的好坏直接影响人对舒适性的判断[1]。静态舒适性和动态舒适性是汽车座椅系统的舒适性评价的主要两方面。
3 汽车座椅舒适性评价方法
主观和客观评审是汽车座椅舒适评审的主要手段，主观评价主要有专家评审、客户反馈、表格调查等收集被访人主观意见进行分析的主观评价。客观方法主要借助实验仪器设备收集人体生理指标进行分析的客观实验，包括动静态的驾驶员姿势、压力分布图、和采用医学学科的方法比如CT，磁共振成像技术等。
3.1 主观评价方法
主观评价主要采用各种主观评审的表格或者问卷的形式，通过评审者记录测评时的主观感受和心理状态，以此来直观显示舒适度的等级情况。
整体舒适评价表（Overall Comfort Index），简称OCI，是Kolich[2]提出的一种用以评价座椅舒适性的评价方法。此方法是通过采用李克特量表（Likert scale）以获取测评舒适性，在测试过程中让评价者依据身体各部分的感觉程度记录在调查表上，通过分析各项指标的评分值与标准值的绝对值之和，以此确定座椅的整体舒适情况。通过众多调查和分析表明，整体舒适评价表的方法对主观评价更加实用和准确。
局部不舒适性评价表（Body Part Discomfort hating），简称BPD，是Corlett和Bishop[3]提出的身体局部不舒适的评价方法。此方法是按身体的不同部位进行分类，如肩部、手臂、臀部等，评价者根据不舒适的部位感觉记录到5点Likert scale表，最后根据数值的大小把身体不同的部位进行顺序分析，形成全部部位的局部不舒适性评价指標。
一般舒适性评价表（General Comfort Rating），简称GCR，是由Shacklel[4]提出的一种把主观感受分为11级别来评价座椅舒适性程度的方法，这11个级别分别是难以承受的、痛楚难堪的、麻痹的、生硬的、痛楚的、焦躁的、不舒服的、刚好舒适的、非常舒适的、完全舒适和非常放松的，通过这种调查去确认舒适性的程度。
座椅评价确认表（ chair evaluation check list），简称CEC，是Zhang[5]等提出的座椅舒适性评价方法，是一种9点Likert scale表，里面包含了从16个问题的多方面考虑。经过对BPD、GCR等表的研究分析后，Zhang提出了一种简化为12个问题的CEC调整表。
另外还有采用问卷方式进行主观评价的方法，Smith[6]采用不舒适性取代舒适性作为评价方式并建立了不舒适性调查问卷（automotive seating discomfort questionnaire， ASDQ），问卷综合归纳了20个影响座椅舒适性的因素。
3.2 客观评价方法
客观评价方法就是利用检测的仪器设备客观测量的方法，比如驾驶姿态、体压分布、工作绩效观察，以及基于生理学及生物力学的方法如误差反向传播BP神经网络、医学有限元分析等数值计算作为评价手段。
驾驶姿势：是指能够保证驾驶员舒适的驾驶姿势，并满足良好的视野和足够的操作空间要求。陈景辉[7]通过对驾驶状态时各身体关节的负荷情况来评定姿势的舒适情况，并建立了一种基于人机工程学布置的主观不舒适评估模型。王漫[8]通过人机工程学分析舒适的驾驶姿势与驾驶室布置参数之间的关联性，并采用矢量运算分析中国人在静态的舒适驾驶状态时各人体关节的角度，得到中国各种不同群体的舒适驾驶姿势和行为习惯。
体压分布：压力分布是指人与座椅接触时，由于力的作用使得在坐垫、靠背处的型面发生变形而产生力及力分布情况，各部位的压力及梯度分布主要是通过压力垫上的压力传感器获取。
生理学及生物学：马佳等[9]建立了一种基于人工神经网络学的座椅舒适性评价方法，方法采用Back Propagation神经网络模型进行研究分析。Kolich[10]采用神经网络模型分析舒适性评审的主观评价的有效性，把座椅的外观评价、乘坐压力分布图、人体测量数据等作为输入参数，确认以整体舒适评价表（overall comfort index）作为输出量的变化情况，并基于此分析构建一种线性模型和一种神经网络模型，以此用于评价座椅舒适性。
4 结论
本文通过对人-车以及所处的环境进行系统的分析并确定影响舒适性的关键部品和因素，对舒适性的分析进行说明，并描述座椅舒适性的评价方法。通过建立人-车-环境的因素分析模型，对模型分析说明噪音和座椅系统是对汽车舒适性影响的主要内容。座椅舒适性的评价方法主要有主观评价方法和客观评价方法。主观评价方法包括评价表或问卷，如整体舒适调查表（OCI）、局部不舒适性评价表（BPD）、一般舒适性评价表（GCR）、座椅评价确认表（CEC）以及问卷ASDQ等。客观评价方法包括：驾驶姿态、体压分布以及基于生理学及生物力学的方法等评价手段。
参考文献：
[1]王昊.汽车座椅舒适性区间评价方法[J].时代汽车，2020（09）：115-117.
[2]Kolich. M. Reliability and Validity of an Automobile Seat Comfort Survey[J]. SAE 990132，1999.
[3]Corlett， E.N. and Bishop， R.P.， A technique for assessing postural discomfort. Ergonomics[J].1976，19：175-182. [4]Sheridan，T.B.，Meyer，J.E.，Roy， S.H.， Decker，K.S.，Yanagishima，T.， Kishi，Y.， Physiological and psychological evaluations of dirver fatigue during long term friving[J]， SAE.910116.Society of Atuomotive Engineers，Inc.，Warrendale，PA，USA. 1991.
[5]Helander MG，Zhang L. Field studies of comfort and discomfort in sitting [J]. Ergonomics，1997，40（9）： 895-915.
[6]Dannion R. Smith，David M. Andrews， Peter T.Wawrow.Development and evaluation of the automotive seating discomfort questionnaire（ASDQ）[J]. International Journal of Industrial Ergonomics， 2006， 36 （2）： 141-149.
[7]陳景辉. 重型商用车驾驶员坐姿舒适性仿真研究[D]. 吉林大学.2009.
[8]王漫.驾驶员转向操纵实验平台设计及转向操纵舒适性研究[D]. 中国地质大学（北京），2013.
[9]Jia M ，Zhi-Sheng F ， Fei-Fei L ， et al. Evaluation of Automobile Seat Comfort Based on Artificial Neural Networks[J]. Industrial Engineering Journal， 2008.
[10]Kolich M，Seal N，Taboun S.Automobile seat comfort prediction：statistical model vs. artificial neural network[J].Applied Ergonomics，2004，35（3）：275-284.