基于心率变异性的高速列车乘员舒适度评价研究

以人为本是我国高速铁路产业发展的基本出发点。高速列车平顺性评价与优化是高速铁路技术发展的关键。生理信号作为人体状态的直观反映，在评价乘员舒适性方面具有无可比拟的优势。心率变异性是心电图信号中相邻心跳之间时间间隔的变化，它可以反映自主神经系统的平衡状态。为了研究高速列车心率变异性与乘客舒适性的关系，在沪昆高速铁路线路上进行了高速列车乘客舒适性实车试验。结合乘客主观舒适度问卷的反馈结果，分析了舒适度恶化过程中平均心率间隔和心率变异性等10个心率变异性特征的变化。针对乘客综合舒适性、振动舒适性和耳气压舒适性三个不同的问题，利用T检验法分析了各特征对“舒适”和“不舒适”现状的重要意义，建立了基于随机森林算法的高速列车乘客舒适性评价模型。结果表明，当不同类型问题的舒适状态发生变化时，心率变异性特征基本上具有相同的变化趋势。其中，平均心跳（平均RR）与综合舒适度显著相关，心跳间期标准差（SDNN）和庞加莱图标准差（SD2）与振动舒适度显著相关，振动舒适度和耳气压舒适度的识别准确率分别达到74.32%、70.67%和68.27%。