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"是我国高速铁路事业发展的基本出发点,高速列车乘坐舒适度的评估及优化是高速铁路技术发展的关键.而生理信号作为人体状态的直观反映,在评价乘员舒适度方面具有不可比拟的优势.心率变异性是心电信号中相邻心跳间期时间间隔的变化,可反映自主神经系统平衡状态.为研究心率变异性与高速列车乘员舒适度之间的关系,在沪昆高速铁路线上开展高速列车乘员舒适度实车实验,结合乘员主观舒适度问卷反馈结果,分析乘员的平均心跳间期、心跳间期标准差等10种心率变异性特征在舒适度劣化时的变化情况.对乘员综合舒适度、振动舒适度和耳气压舒适度3类不同问题,使用T检验法分析各特征对"舒适"和"不舒适"状态的显著性,并建立基于随机森林算法的高速列车乘员舒适度评价模型.研究结果表明,心率变异性特征在不同类问题舒适度状态改变时,基本具有一致的变化趋势;其中平均心跳间期(Mean_rr)与综合舒适度显著相关,心跳间期标准差(SDNN)及庞加莱图标准差(SD2)与振动舒适度显著相关;建立的舒适度识别模型对综合舒适度、振动舒适度及耳气压舒适度识别准确度分别达74.32％,70.67％及68.27％.