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適合孕婦的公交座椅懸架研究

依據(jù)孕婦的生物動(dòng)力學(xué)模型，優(yōu)化了公交車(chē)座椅懸架，應(yīng)用類(lèi)神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)方法設(shè)計(jì)一種專(zhuān)門(mén)供孕婦使用的座椅，這種安全座椅對(duì)于長(zhǎng)途旅行的孕婦乘員，減少近85%的對(duì)其子宮振動(dòng)，提高了孕婦乘坐舒適性和安全性。

選用1996年Qassem和Othman建立的11自由度模型模擬孕婦身體，模型中彈性元件和阻尼元件均為線性，并且質(zhì)量集中于孕婦的子宮部位，如圖1所示。試驗(yàn)中使用諧波激振器產(chǎn)生激勵(lì)，座椅最大的位移為10mm，最大的振動(dòng)頻率為4Hz，因?yàn)樵谠擃l率處座椅產(chǎn)生第一次共振。

在優(yōu)化過(guò)程中，設(shè)計(jì)一個(gè)類(lèi)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)表達(dá)座椅到孕婦子宮的振動(dòng)傳遞率受懸架的質(zhì)量、彈性、阻尼的影響，為使網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)這種功能，需要向類(lèi)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中輸入一些座椅-子宮傳遞的實(shí)例。座椅-子宮傳遞率是關(guān)于懸架特性（如質(zhì)量、彈簧和阻尼常數(shù)）的函數(shù)。

通過(guò)對(duì)類(lèi)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的調(diào)試進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)仿真，分析傳遞率的峰值，調(diào)整座椅懸架以減小傳遞到孕婦子宮的振動(dòng)，找出振動(dòng)傳遞率最小時(shí)懸架的系數(shù)（m、C、K）。通過(guò)多次迭代試驗(yàn)，孕婦座椅懸架的最優(yōu)系數(shù)為：質(zhì)量m= 10.3kg，阻尼系數(shù)C=308N·s/m，彈簧剛度常數(shù)K=7020N/m，在0～45Hz頻率范圍，能夠減少85.45%的振動(dòng)。研究結(jié)果表明，與普通人相比，孕婦的座椅懸架必須有較大的阻尼系數(shù)，需要有較低的彈簧剛度常數(shù)。

Mohammad Gohari et al. 2012 IEEE International Conference on Biomedical Engineering (ICoBE),Penang, Malaysia- February,27- 28 2012.

編譯：周沖