T/CCTAS 298—2026
高速列车乘客座椅振动实验室测试方法
Laboratory testing method for vibration of high speed train passenger seat
(此版本未经出版审核，仅供参考，以最终出版发布为准)
2026-05-01 实施
2 0 2 6 - 0 2 - 0 6 发 布
中国交通运输协会 发 布
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目 次
前 言 I
1 范围 1
2 规范性引用文件
3 术语和定义
4 试验原理 2
5 试验条件 2
6 试验座椅和乘坐者 2
6.1 试验座 2
6.2 乘坐者 2
7 测试设备 2
8 试验方法 3
8.1 坐标系的确定 3
8.2 测量位置 4
8.3 振动激励计算和生成方法 4
9 试验步骤 6
9.1 试验准备 6
9.2 随机激励试验 6
9.3 正弦激励试验 7
9.4 复现激励试验 7
10 数据处理 8
10.1 随机激励和复现激励 8
10.2 正弦激励 10
11 试验报告 10
11.1 试验座椅 10
11.2 乘坐者 10
11.3 测量链 10
11.4 测试结果 10
附 录 A (资料性)随机激励产生过程示例及试验流程 1
附 录 B (资料性)生成复现激励的补充方法 14
附 录 C ( 资 料 性 ) 随 机 激 励 下 的 测 试 结 果 示 例 15
附 录D(资料性) 正弦激励下的测试结果示例 16
II
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前 言
本文件按照GB/T 1.1—2020《标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。
本文件由中国交通运输协会新技术促进分会提出。
本文件由中国交通运输协会标准化技术委员会归口。
本文件起草单位：国家高速列车青岛技术创新中心、浙江大学、中车青岛四方机车车辆股份有限公 司、山东鑫隆晟轨道交通有限公司、中车长春轨道客车股份有限公司、中车唐山机车车辆有限公司、上 海沿浦金属制品股份有限公司、青岛美莱轨道股份有限公司。
本文件主要起草人：刘韶庆、黄珊、邱毅、孙林峰、刘迟、姜良奎、张蝉娟、李图跃、尹玮淡、郑 旭、贾旭、董涛涛、赵新利、张文敏、彭垒、王强、韩鹏。
III
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高速列车乘客座椅振动实验室测试方法
1 范围
本文件规定了高速列车乘客座椅振动实验室测试的试验原理、试验条件、试验座椅和乘坐者、测试 设备、试验方法、试验步骤、数据处理、试验报告等内容。
本文件适用于高速列车乘客座椅振动的实验室测试。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件， 仅该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本 文件。
GB/T 2298 机械振动、冲击与状态监测词汇
GB/T 2423.56 环境试验第2部分：试验方法试验Fh: 宽带随机振动和导则
GB/T 10000 中国成年人人体尺寸
GB/T 15619 机械振动与冲击人体暴露词汇
GB/T 18707.1 机械振动评价车辆座椅振动的实验室方法第1部分：基本要求
GB/T 23716 人体对振动的响应测量仪器
GB/T 29120 H点 和R 点确定程序
GB 37488 公共场所卫生指标及限值要求
3 术语和定义
GB/T2298 、GB/T2423.56 、GB/T 15619和GB/T 23716界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
座椅振动传递率 seat transmissibility
座椅和人体接触面处振动加速度与座椅底部振动加速度之间的传递函数。
3.2
座椅有效隔振系数 seat effective amplitude transmissibility
在人体与座椅接触面处测量的计权均方根加速度值与在座椅安装点处测量的计权均方根加速度值 之比。
1
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3.3
坐垫式加速度传感器 seat pad accelerometer
由一个橡胶或塑料材料制成的圆形外壳及其中心空腔粘贴的加速度传感器组成的、用来测量座椅和 人体接触面处振动加速度的设备。
4 试验原理
通过施加随机激励和正弦激励或施加复现激励，并测量人体与座椅坐垫交界处和人体与座椅靠背交 界处在x 、y 、z 三个方向上的加速度，以计算表征振动沿x 、y 、z方向从座椅底部到人体与座椅交界处 的传递特性的技术参数，包括施加随机激励或施加复现激励时的频率响应函数、相干函数、座椅振动传 递率、座椅有效隔振系数，和施加正弦激励时的频响函数幅值。
5 试验条件
5.1 实验室室内温度、相对湿度、风速、采光照明和噪声应满足GB 37488的要求。
5.2 振动台应能够连续施加纵向 (x) 、 横向 (y) 、 垂向 (z), 频率范围0.5至50 Hz 、最大幅值不低于 ±1.1m/s² 的加速度。
6 试验座椅和乘坐者
6.1 试验座椅
6.1.1 座椅在振动台上的安装方式，应与车辆上的安装方式相同。
6.1.2 座椅应进行初始磨合，将(75±7.5) kg 的质量块置于座椅坐垫上，对座椅施加1.5Hz 和10Hz 的垂向正弦信号正弦激励，时长分别为1h, 调整振动台的位移以保证座椅上质量块的振动加速度均方 根值为3m/s²。
6.2 乘坐者
测试由两名成年乘坐者参加，两名乘坐者的体重与身高应分别符合GB/T 10000中对P5 百分位数 和P95 百分位数的规定。
7 测试设备
7.1 测试设备应符合GB/T 23716中 I 型仪器的规定。
7.2 使用坐垫式加速度传感器测量坐垫和靠背处的加速度。
7.3 坐垫式加速度传感器的外壳硬度为80～90度(邵氏A 型硬度),其尺寸应如图1所示。
2
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单位为毫米
2
≤12
1.5 ±0.2
075±5
0250±50
标引序号说明：
1——粘贴加速度传感器的薄金属盘
2——空腔
3——加速度传感器
图 1 坐垫式加速度传感器外壳尺寸示意
8 试验方法
8.1 坐标系的确定
8.1.1 坐标系如图2所示。
标引序号说明：
1——坐垫式加速度传感器;
2——座椅坐垫;
3 ——试验平台;
Xs—— 以 S 点为原点的坐标系的x 轴 ;
Ys—— 以 S 点为原点的坐标系的y 轴 ;
Zs—— 以 S 点为原点的坐标系的z 轴 ;
XB——以 B 点为原点的坐标系的x 轴 ;
YB——以 B 点为原点的坐标系的y 轴 ;
ZB——以 B 点为原点的坐标系的z 轴 ;
X——以 P 点为原点的坐标系的x 轴 ;
Y—— 以 P 点为原点的坐标系的y 轴 ;
Z—— 以 P 点为原点的坐标系的z 轴 .
注：箭头指示正方向。
图 2 坐标系
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8.1.2 座椅S 点定义为坐垫上与座椅 H 点重合的点;如图2所示。
注：H 点按照GB/T 29120-2012 所规定的方法确定。
8.1.3 座椅B 点定义为靠背中心线上、与靠背与坐垫交界线的中点距离为340mm (对于P5百分位数 乘坐者)或410mm (对于P95 百分位数乘坐者)处。
8.1.4 P点定义为振动台上与S 点在该台上的垂直投影之间的距离小于100 mm 的圆形区域中不影响 测试设备的安装与使用的任意一点。
8.1.5 应以座椅 S 点为原点，以及以座椅B 点为原点的两个坐标系评估座椅传递至人体的振动。以S 点为原点的坐标系的y 轴 (Ys) 平行于车辆坐标系的横轴，z 轴 (Zs) 沿 S 点处坐垫平面法向向上，X 轴 (Xs) 向前垂直于Ys 、Zs轴平面;以B 点为原点的坐标系的x 轴 (XB) 沿 B 点处靠背平面法向向前; y 轴 (YB) 平行于车辆坐标系的横轴，z 轴 (ZB) 向上垂直于XB、YB 轴平面。
8.1.6 应在振动台上P 点为原点定义座椅输入振动的坐标系，其x 轴 (Xp) 平行于车辆坐标系的纵轴， y 轴 (Zp) 平行于车辆坐标系的横轴，z 轴 (Zp) 向上垂直于x 、y 轴平面。
8.2 测量位置
8.2.1 加速度测量位置
根据图2坐标系图测量九个加速度：
——座椅坐垫S 点处在x 、y 、z 三个方向上的输出加速度Xs 、Ys 、Zs;
——座椅靠背B 点处在x 、y 、z 三个方向上的输出加速度XB、YB、ZB;
——座椅底部P 点处在x 、y 、z 三个方向上的输出加速度Xp、Yp、Zp。
8.2.2 测试位置布置
在座椅坐垫和靠背表面分别以凸起面向外方式放置一个坐垫式加速度传感器，调整其位置使其圆心 位于S 点和B 点，并用胶带粘贴到坐垫和靠背上，测量S 点和 B 点处的振动加速度。
8.3 振动激励计算和生成方法
8.3.1 一般要求
8.3.1.1 应使用特定幅值的宽带随机振动激励或真实振动激励的复现作为座椅的振动激励，振动激励 应为三个分别包含x 、y 、z 三个方向的单轴振动或一个同时包含x 、y 、z 三个方向的三轴振动。
8.3.1.2 使用特定幅值的宽带随机振动时，应附加正弦振动激励监测座椅可能存在的非线性特征。
8.3.1.3 使用真实振动激励的复现时，振动激励应反映试验座椅未来安装环境真实激励的频谱、幅值 和相位特征。
8.3.1.4 测试频率范围为0.5至50 Hz。
8.3.2 随机激励
8.3.2.1 功率谱密度
8.3.2.1.1 加速度功率谱密度G。(f)由公式(1)计算得出：
4
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5
………………………………
(1)
式中：
G₄ (f)—— 时间历程a(t)的加速度功率谱密度函数，以加速度单位的平方每单位频率带宽来表示， 单位为米每平方秒的平方每赫兹((m/s²)²/Hz);
B。——频率分析的分辨率，单位为赫兹 (Hz) 且不高于0.2;
T——信号测量时间，单位为秒 (s);
f——频率，单位为赫兹 (Hz);
a(t,B,f)—— 频率在(f-B/2)～(f+B 。/2) 范围内被滤波的加速度时间历程a(t) 的瞬时值，单位 为米每平方秒(m/s²)。
t——时间，单位为秒 (s);
8.3.2.1.2 在0.5至50 Hz的频率范围，x 、y 和 z 方向上产生激励的加速度功率谱密度见公式(2)。
…………………………
(2)
Gf—— 产生激励的加速度功率谱密度函数，单位为米每平方秒的平方每赫兹((m/s²)²/Hz); 频 率分辨率应小于或等于0.2 Hz。
8.3.2.2 均方根加速度
8.3.2.2.1 加速度均方根值arms 由公式(3)计算得出：
… ……………………………………
(3)
式中：
arms——加速度均方根值，单位为米每平方秒 (m/s²);
a(t)——加速度时间历程的瞬时值，单位为米每平方秒(m/s²);
T ——信号测量时间，单位为秒(s);
时间，单位为秒(s);
8.3.2.2.2 测试频率范围内的均方根加速度值应为0.8m/s²。
8.3.2.3 激励信号的生成
8.3.2.3.1 振动台提供的激励信号为随机振动激励时，应使用随机数生成器的简化方法或者按照附录 A的方法生成随机激励的控制信号。
8.3.2.3.2 激励信号应由18个连续的等长序列构成，每个序列时长应等于需求的最小频率间隔的倒数 且至少为5s。
8.3.2.3.3 激励信号中每个序列的时间历程应由正弦分量作和构成。每个分量的幅值应遵循公式(2) 和(3)给出的功率谱密度。每个分量的相位应是一个随机变量，在0和2π之间，且具有均匀密度概率。
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8.3.2.4 滤波和均衡要求
为了获得8.3.2.1中描述的功率谱密度，应按照下列要求对振动台上的响应进行高、低通滤波和均衡：
a) 高通和低通滤波器的截止频率分别为0.5 Hz和50 Hz;
b) 均衡后在测试频率范围内各轴均方根加速度均为0.8m/s²;
c) 在振动台P点的激励的均方根加速度的容许误差为±0.16m/s²;
d) 功率谱密度各频率的容许误差为规定值的±20%。
8.3.3 正弦激励
8.3.3.1 使用特定幅值的随机激励进行座椅测试后，应在正弦激励条件下进一步测试。
8.3.3.2 正弦激励使用的频率由随机激励试验中获得频响函数的峰值频率确定。如果未能确定座椅频 响函数峰值频率，应以1.5 Hz和10 Hz的正弦信号对座椅进行激励。
8.3.3.3 应使用加速度幅值为(0.5±0.1) m/s²和(1±0.1) m/s²(峰-峰值)的正弦激励进行传递率测试。
8.3.3.4 正弦激励振动控制信号产生的流程参见附录A。
8.3.4 复现激励
8.3.4.1 应以不低于200 Hz的采样频率通过传感器测得的或通过仿真获得的实车座椅安装位置处的x、
y 、z 三向振动加速度采用截止频率分别为0.5Hz 、50 Hz的高、低通滤波器进行滤波，作为振动台输入。
8.3.4.2 也可以通过测得的或通过仿真获得的x、y、z三向振动加速度设计滤波器，对随机信号进行滤 波而生成复现激励，方法见附录B。
9 试验步骤
9.1 试验准备
9.1.1 将测试设备安装到位并固定。
9.1.2 每次测试只由一名乘坐者坐于一个座位上。对于多座位型座椅，乘坐者应依次坐在每个座位上 并分别进行测试。
9.1.3 乘坐者双脚应平放在试验平台上或与平台相连的刚性装置上。当座椅有靠背和扶手时，乘坐者 背部应自然靠在座椅靠背上，肘部置于座椅扶手上，双手平放在大腿上。乘坐者应能够在测试过程中始 终保持该坐姿。
9.1.4 试验开始前，乘坐者应先坐在座椅上静坐，时间不低于10min, 以保证座椅坐垫材料变形基本 稳定、座椅坐垫和靠背加速度传感器的温度基本稳定。
9.2 随机激励试验
9.2.1 激励信号的要求
激励应符合8.3.2中的规定。
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9.2.2 激励试验流程
9.2.2.1 乘坐者坐于测试座椅上，依次施加x、y和z方向上单轴振动的激励，每个激励持续时间至少90 s; 或者施加同时包含x、y和z方向三轴振动的激励，持续时间至少90 s。测量S点和B 点处Xs、Ys、Zs、XB、 YB、ZB方向的振动加速度，采样频率不低于200Hz。
9.2.2.2 重复进行上述测试，直到连续三次测得的测试频率范围内的频响函数幅值的算术平均值与每 次测量值的差别在±5%以内。
9.2.2.3 更换乘坐者，按9.2.2.1和9.2.2.2进行测试。
9.2.3 试验结果
试验以三次测试的座椅振动传递率和相干函数的算术平均值为最终结果，分别以H₅f)aik 和 γ²,(f)a 表示。
9.3 正弦激励试验
9.3.1 激励信号的要求
激励应符合8.3.3中规定。
9.3.2 激励试验流程
9.3.2.1 乘坐者坐于测试座椅上，依次施加x、y和z方向上单轴振动的激励，每个激励持续时间至少90s; 或者施加同时包含x、y和z方向三轴振动的激励，持续时间至少90 s。测量S点和B 点处Xs、Ys、Zs、XB、 YB、ZB方向的振动加速度，采样频率不低于200 Hz。
9.3.2.2 重复进行上述测试，直到连续三次测得的测试频率范围内的峰值频率处频响函数幅值的算术 平均值与每次测量值的差别在±5%以内。
9.3.2.3 后续乘坐者坐于座椅上，更换乘坐者，按9.3.2.1和9.3.2.2进行测试。
9.3.3 试验结果
试验以三次测试的峰值频率处频响函数幅值的算术平均值为最终结果，以H₅(f,); 表示。
9.4 复现激励试验
9.4.1 激励信号的要求
激励应符合8.3.4中规定。
9.4.2 激励试验流程
9.4.2.1 乘坐者坐于测试座椅上，依次施加x、y和z方向上单轴振动的激励，每个激励持续时间至少90 s; 或者施加同时包含x、y和z方向三轴振动的激励，持续时间至少90 s。测量S点和B 点处Xs、Ys、Zs、XB、 YB、ZB方向的振动加速度，采样频率不低于200 Hz。
9.4.2.2 重复进行上述测试，直到连续三次测得的测试频率范围内的频响函数幅值的算术平均值与每 次测量值的差别在±5%以内。
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9.4.2.3 更换乘坐者，按9.4.2.1和9.4.2.2进行测试。
9.4.3 试验结果
试验以三次测试的座椅振动传递率和相干函数的算术平均值为最终结果，分别以H₅ (f)aik和 γ²₅(f)₁ 表示。
10 数据处理
10.1 随机激励和复现激励
10.1.1 座椅振动传递率
10.1.1.1 加速度互谱密度G(f) 用于连接两个加速度信号，一个是激励座椅的输入加速度a(t), 另
一个是人体-座椅系统在坐垫或靠背接触点的输出加速度响应b(t)。通过公式(4)计算得出：
G(f)=C(f)-jQ(f)=|G(f)|e⁹⁶△() … … … … …(4)
其中，Gab(f) 的实部Cbf) 和虚部Q₅(f) 分别通过公式(5)和(6)计算得出：
Ga₅ (f)的幅值|Ga(f| 和相位θ(J)分别通过公式(7)和(8)计算得出：
IG„(f)= √c²„(f)+O²„(f) (7)
(8)
式中：
G₅f)—— 两个加速度时间历程a(t)和b(t)的互功率谱密度函数，是一个复函数，也成为加速度互谱 密度，单位为米每平方秒的平方每赫兹((m/s²)²/Hz);
C₅f) Ga₅(f) 的实部，单位为米每平方秒的平方每赫兹((m/s²)²/Hz);
Qa(f)——G₅f) 的虚部，单位为米每平方秒的平方每赫兹((m/s²)²/Hz);
θab(f——Gab(f)的相位，单位为弧度(rad);
B。——频率分析的分辨率，单位为赫兹(Hz), 且不高于0.2;
T- 信号测量的持续时间，单位为秒(s);
f—— 频率，单位为赫兹 (Hz);
t——时间，单位为秒 (s);
a(t,B,f)—— 频率在(f-B 。/2)~(f+B/2) 范围内被滤波的加速度时间历程a(t) 的瞬时值，单位 为米每平方秒 (m/s²);
b(t,B,f) 频率在(f-B 。/2)~(f+B 。/2) 范围内被滤波的加速度时间历程b(t) 的瞬时值，单位 为米每平方秒 (m/s²);
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b(t,B,f)—— 频率在(f-B/2)~(f+B/2) 范围内被滤波的加速度时间历程b(t) 的瞬时值，相移 π/2,单位为米每平方秒(m/s²)。
10.1.1.2 座椅振动传递率H(f) 是频率f 的无量纲复函数。由公式(9)计算得出：
Hf)=Gf/Gaf)……………………………………(9)
H(f)—— 座椅振动传递率，是无量纲量，是频率的复函数;
Ga₅ (f)—— 两个加速度时间历程a(t)和b(t)的互功率谱密度函数，是一个复函数，也称为加速度互谱 密度，单位为米每平方秒的平方每赫兹 (m/s²)²/Hz);
G₄ (f)—— 时间历程a(t)的加速度功率谱密度函数，以加速度单位的平方每单位频率带宽来表示， 单位为米每平方秒的平方每赫兹((m/s²)²/Hz)。
10.1.1.3 三次测试的座椅振动传递率平均值H(f)a;k以幅值和相位的形式给出，频率范围0.5Hz~
50 Hz, 分辨率不大于0.2 Hz。
10.1.2 相干函数
10.1.2.1 相干函数γ²₅(f) 是频率f 的无量纲实函数。由公式(10)计算得出：
……………………………………(10)
式中：
γ²₅f)—— 是 频 率f 的无量纲实函数;
G(f). 时间历程a(t)的加速度功率谱密度函数，以加速度单位的平方每单位频率带宽来表示， 单位为米每平方秒的平方每赫兹((m/s²)²/Hz);
G₅ (f)—— 时间历程b(t)的加速度功率谱密度函数，单位为米每平方秒的平方每赫兹((m/s²)²/Hz);
Ga₅ (f)—— 两个加速度时间历程a(t)和b(t)的互功率谱密度函数，是一个复函数，也成为加速度互谱 密度，单位为米每平方秒的平方每赫兹((m/s²)²/Hz)。
10.1.2.2 三次测试的相干函数γ²(f)ai 平均值频率范围0.5 Hz～50 Hz, 分辨率不大于0.2 Hz。当座椅 响应方向不同于振动激励方向时，座椅响应幅值可能很小，出现某些频率下相干性较低的情况。当相干 函数低于0.6时，该频率处的座椅振动传递率的幅值应当计0,但计算得到的幅值、相位仍需在测试报 告中提供。
10.1.3 座椅有效隔振系数
座椅有效隔振系数TRm是一个无量纲量，由公式(11)计算得出：
9
式中：
as—— 是在S 点处测量的计权均方根加速度值;
…………………………………………
(11)
apw——是 在P 点处测量的计权均方根加速度值; 频率计权方法应符合GB/T 23716的规定。
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10.2 正弦激励
计算在两种幅值的正弦激励下获得的两个频响函数幅值之差与其中较高者的比值Taik,以百分数形 式表示，由公式(12)计算得出：
10
……………………………
(12)
式中：
H(f)₁—— 是两种幅值的正弦激励下获得的频响函数幅值中的较高者;
H(f,)₂——是两种幅值的正弦激励下获得的频响函数幅值中的较低者;
该百分数大于30%时，可认为座椅响应在测试涉及的频率与方向上存在明显的非线性行为。
11 试验报告
11.1 试验座椅
11.1.1 应准确描述记录安装座椅的装置和将其固定在试验平台上的装置，并详细说明座椅坐垫和座椅 靠背上的测点。
11.1.2 当使用多座位座椅时，应注明每次测试所使用的座位。
11.2 乘坐者
应注明每名乘坐者的体重、身高、性别和年龄。
11.3 测量链
测量链应符合 GB/T 18707.1的要求。
11.4 测试结果
11.4.1 随机激励和复现激励下的测试结果应以数字和图表的形式表示出来，每个频率响应函数幅值、 相位和相干函数应以一组值描述，以0.2Hz 或更小的步长在0.5Hz～50 Hz范围内记录，示例见附录C。
11.4.2 正弦激励下的测试结果，示例见附录D。
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附 录 A
(资料性)
随机激励产生过程示例及试验流程
A.1 随机激励
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