一种自行车通过天桥舒适度的评价方法及系统与流程

1.本发明涉及城市规划领域，具体涉及一种自行车通过天桥舒适度的评价方法及系统。


背景技术：

2.目前，全球自行车交通的快速发展已经引起了世界各地对自行车交通设施的关注。人行天桥作为人行交通设施之一，在城市交通中扮演着重要的角色。目前国内成都、珠海、江门等地，都已有设供自行车使用的人行天桥，在自行车经过人行天桥时，由于自行车和人行天桥之间的相互作用，会产生较大的振动加速度和位移，可能会对行人的舒适度造成影响。目前对于自行车通过人行天桥舒适性的研究较少，缺乏有效的评价方法和系统，需要进行进一步的研究和探索。


技术实现要素：

3.针对现有技术的上述不足，本发明提供了一种简便、准确且综合性评估人行桥上自行车舒适度的自行车通过天桥舒适度的评价方法及系统。
4.为达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：提供一种自行车通过天桥舒适度的评价方法，其包括如下步骤：s1：采集得到自行车通过天桥时自行车加速度数据和天桥振动加速度数据；s2：根据自行车加速度数据计算得到自行车振动加速度数据；通过自行车振动加速度数据和天桥振动加速度数据建立频率响应函数；s3：利用频率响应函数得到加权加速度响应函数；s4：建立人体舒适度权重函数，通过加权加速度响应函数和人体舒适度权重函数计算得到人体舒适度指标p；s5：通过人体舒适度指标p对自行车用天桥的舒适度进行评价分级。
5.进一步的，步骤s2中自行车振动加速度数据计算的具体步骤包括如下：a101：加速度数据包括自行车行进时自行车在z轴方向上的加速度和自行车的倾斜角α；a102：将加速度和倾斜角α输入振动加速度计算公式计算得到自行车振动加速度；振动加速度计算公式具体包括如下：；其中，g为标准重力加速度。
6.进一步的，步骤s2中频率响应函数的建立过程包括如下：
b101：将自行车振动加速度数据预处理后进行傅里叶变换转化得到自行车频域信号；将天桥振动加速度数据预处理后进行傅里叶变换转化得到天桥频域信号；f为自行车振动加速度数据经过傅里叶变换后得到的频率数据；预处理包括去除直流分量操作和去除线性趋势操作；b102：对自行车频域信号和天桥频域信号分别进行滤波处理得到滤波后的自行车频域信号和滤波后的天桥频域信号；b103：计算得到自行车功率谱密度和天桥功率谱密度；其中，n为傅里叶变换点数；b104：根据自行车功率谱密度和天桥功率谱密度计算得到频率响应函数。
7.进一步的，步骤s3具体包括如下步骤：s301：设定权重参数、、和，计算得到权重函数；其中，f为自行车振动加速度数据经过傅里叶变换后得到的频率数据；s302：根据权重函数和频率响应函数计算得到加权加速度响应函数。
8.进一步的，步骤s4包括如下具体步骤：s401：建立人体舒适度权重函数；s402：根据人体舒适度权重函数和加权加速度响应函数计算得到人体舒适度指标；其中，为加权加速度响应函数的下限频率；为加
权加速度响应函数的上限频率。
9.进一步的，步骤s5中对舒适度的评价过程具体包括如下：将计算得到的人体舒适度指标p与评价标准对照，得到自行车通过天桥舒适度；评价标准对照具体包括如下：当人体舒适度指标时，自行车通过天桥舒适度为极其舒适；当人体舒适度指标时，自行车通过天桥舒适度为非常舒适；当人体舒适度指标时，自行车通过天桥舒适度为舒适；人体舒适度指标时，自行车通过天桥舒适度为不舒适；人体舒适度指标时，自行车通过天桥舒适度为非常不舒适。
10.一种自行车用天桥的舒适度评价系统，包括设置在天桥表面的第一传感器组、第二传感器组和工业相机组，第一传感器组用于感应采集自行车的加速度数据，第二传感器组用于采集天桥表面的振动和垂直位移数据，工业相机组用于拍摄采集自行车在天桥上行进的倾斜角；还包括数据处理系统，数据处理系统分别与第一传感器组、第二传感器组和工业相机组连接，数据处理系统内置有自行车用天桥舒适度评价程序，自行车用天桥舒适度评价程序运行自行车通过天桥舒适度的评价方法。
11.本发明的有益效果为：本发明通过采集天桥上自行车通行时自行车的振动加速度数据和天桥振动和形变数据，计算生成人体舒适度指标p，从而作为对天桥舒适性的评价，将舒适性通过指标的形式进行展现，而非模糊的体感。通过指标的方式在对人行天桥的设计和建造能够提供重要的技术支持和指导意见，提高人行天桥和自行车道的舒适性，保障城市居民的交通出行安全和舒适性。
附图说明
12.图1为本发明的自行车通过天桥舒适度的评价方法流程示意图。
具体实施方式
13.下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
14.实施例1如图1所示，一种自行车通过天桥舒适度的评价方法，其包括如下步骤：s1：采集得到自行车通过天桥时自行车加速度数据和天桥振动加速度数据；具体实施时，周期性采集加速度和倾斜角，并对每一次采集计算振动加速度，再取平均值来消除倾斜角度对评价结果的影响。
15.s2：根据自行车加速度数据计算得到自行车振动加速度数据；通过自行车振动加速度数据和天桥振动加速度数据建立频率响应函数；s3：利用频率响应函数得到加权加速度响应函数；s4：建立人体舒适度权重函数，通过加权加速度响应函数和人体舒适度权重函数计算得到人体舒适度指标p；s5：通过人体舒适度指标p对自行车用天桥的舒适度进行评价分级。
16.步骤s2中自行车振动加速度数据计算的具体步骤包括如下：a101：加速度数据包括自行车行进时自行车在z轴方向上的加速度和自行车的倾斜角α；a102：将加速度和倾斜角α输入振动加速度计算公式计算得到自行车振动加速度；振动加速度计算公式具体包括如下：；其中，g为标准重力加速度。
17.步骤s2中频率响应函数的建立过程包括如下：b101：将自行车振动加速度数据预处理后进行傅里叶变换转化得到自行车频域信号；将天桥振动加速度数据预处理后进行傅里叶变换转化得到天桥频域信号；f为自行车振动加速度数据经过傅里叶变换后得到的频率数据；预处理包括去除直流分量操作和去除线性趋势操作；b102：对自行车频域信号和天桥频域信号分别进行滤波处理得到滤波后的自行车频域信号和滤波后的天桥频域信号；b103：计算得到自行车功率谱密度和天桥功率谱密度；其中，n为傅里叶变换点数；b104：根据自行车功率谱密度和天桥功率谱密度计算得到频率响应函数。
18.步骤s3具体包括如下步骤：s301：设定权重参数、、和，计算得到权重函数
；其中，f为自行车振动加速度数据经过傅里叶变换后得到的频率数据；具体实施时，表示低频部分对舒适度的影响程度，越大，低频信号对舒适度的影响越大；表示高频成分对舒适度的影响程度，越大，高频信号对舒适度的影响越大；表示低频成分的截止频率，越小，低频信号对舒适度的影响越大；表示高频成分的截止频率，越大，高频信号对舒适度的影响越小。通过调节、、和这四个参数，可以获得不同的加权加速度响应函数，从而更好地适应不同场景的需求；s302：根据权重函数和频率响应函数计算得到加权加速度响应函数。
19.步骤s4包括如下具体步骤：s401：建立人体舒适度权重函数；s402：根据人体舒适度权重函数和加权加速度响应函数计算得到人体舒适度指标；其中，为加权加速度响应函数的下限频率；为加权加速度响应函数的上限频率。
20.步骤s5中对舒适度的评价过程具体包括如下：将计算得到的人体舒适度指标p与评价标准对照，得到自行车通过天桥舒适度；评价标准对照具体包括如下：当人体舒适度指标时，自行车通过天桥舒适度为极其舒适；当人体舒适度指标时，自行车通过天桥舒适度为非常舒适；当人体舒适度指标时，自行车通过天桥舒适度为舒适；人体舒适度指标时，自行车通过天桥舒适度为不舒适；人体舒适度指标时，自行车通过天桥舒适度为非常不舒适。
21.具体实施时，在舒适度评价时，可以具体到每一个点的舒适度进行评价，从而更加细致地了解自行车在天桥上的舒适性。但是，这也会增加评价的复杂度和工作量。因此，在实际应用中，可以先对天桥进行分段讨论，然后对每个段进行评价，最后综合考虑整个天桥的舒适度。
22.实施例2一种自行车用天桥的舒适度评价系统，包括设置在天桥表面的第一传感器组、第
二传感器组和工业相机组，第一传感器组用于感应采集自行车的加速度数据，第二传感器组用于采集天桥表面的振动和垂直位移数据，工业相机组用于拍摄采集自行车在天桥上行进的倾斜角；还包括数据处理系统，数据处理系统分别与第一传感器组、第二传感器组和工业相机组连接，数据处理系统内置有自行车用天桥舒适度评价程序，自行车用天桥舒适度评价程序运行自行车通过天桥舒适度的评价方法。

技术特征：
1.一种自行车通过天桥舒适度的评价方法，其特征在于，包括如下步骤：s1：采集得到自行车通过天桥时自行车加速度数据和天桥振动加速度数据；s2：根据自行车加速度数据计算得到自行车振动加速度数据；通过自行车振动加速度数据和天桥振动加速度数据建立频率响应函数；s3：利用频率响应函数得到加权加速度响应函数；s4：建立人体舒适度权重函数，通过加权加速度响应函数和人体舒适度权重函数计算得到人体舒适度指标p；s5：通过人体舒适度指标p对自行车用天桥的舒适度进行评价分级。2.根据权利要求1所述的自行车通过天桥舒适度的评价方法，其特征在于，所述步骤s2中自行车振动加速度数据计算的具体步骤包括如下：a101：加速度数据包括自行车行进时自行车在z轴方向上的加速度和自行车的倾斜角α；a102：将加速度和倾斜角α输入振动加速度计算公式计算得到自行车振动加速度；振动加速度计算公式具体包括如下：；其中，g为标准重力加速度。3.根据权利要求1所述的自行车通过天桥舒适度的评价方法，其特征在于，所述步骤s2中频率响应函数的建立过程包括如下：b101：将自行车振动加速度数据预处理后进行傅里叶变换转化得到自行车频域信号；将天桥振动加速度数据预处理后进行傅里叶变换转化得到天桥频域信号；f为自行车振动加速度数据经过傅里叶变换后得到的频率数据；所述预处理包括去除直流分量操作和去除线性趋势操作；b102：对自行车频域信号和天桥频域信号分别进行滤波处理得到滤波后的自行车频域信号和滤波后的天桥频域信号；b103：计算得到自行车功率谱密度和天桥功率谱密度；其中，n为傅里叶变换点数；b104：根据自行车功率谱密度和天桥功率谱密度计算得到频率
响应函数。4.根据权利要求1所述的自行车通过天桥舒适度的评价方法，其特征在于，所述步骤s3具体包括如下步骤：s301：设定权重参数、、和，计算得到权重函数；其中，f为自行车振动加速度数据经过傅里叶变换后得到的频率数据；s302：根据权重函数和频率响应函数计算得到加权加速度响应函数。5.根据权利要求1所述的自行车通过天桥舒适度的评价方法，其特征在于，所述步骤s4包括如下具体步骤：s401：建立人体舒适度权重函数；s402：根据人体舒适度权重函数和加权加速度响应函数计算得到人体舒适度指标；其中，为加权加速度响应函数的下限频率；为加权加速度响应函数的上限频率。6.根据权利要求1所述的自行车通过天桥舒适度的评价方法，其特征在于，所述步骤s5中对舒适度的评价过程具体包括如下：将计算得到的人体舒适度指标p与评价标准对照，得到自行车通过天桥舒适度；所述评价标准对照具体包括如下：当人体舒适度指标时，自行车通过天桥舒适度为极其舒适；当人体舒适度指标时，自行车通过天桥舒适度为非常舒适；当人体舒适度指标时，自行车通过天桥舒适度为舒适；人体舒适度指标时，自行车通过天桥舒适度为不舒适；人体舒适度指标时，自行车通过天桥舒适度为非常不舒适。7.一种自行车用天桥的舒适度评价系统，其特征在于，包括设置在天桥表面的第一传感器组、第二传感器组和工业相机组，所述第一传感器组用于感应采集自行车的加速度数据，所述第二传感器组用于采集天桥表面的振动和垂直位移数据，所述工业相机组用于拍摄采集自行车在天桥上行进的倾斜角；还包括数据处理系统，所述数据处理系统分别与第
一传感器组、第二传感器组和工业相机组连接，所述数据处理系统内置有自行车用天桥舒适度评价程序，所述自行车用天桥舒适度评价程序运行权利要求1-6任一所述的自行车通过天桥舒适度的评价方法。

技术总结
本发明公开了一种自行车通过天桥舒适度的评价方法及系统，涉及城市规划领域，包括如下步骤：S1：采集得到自行车通过天桥时自行车加速度数据和天桥振动加速度数据；S2：根据自行车加速度数据计算得到自行车振动加速度数据；通过自行车振动加速度数据和天桥振动加速度数据计算得到频率响应函数；S3：根据频率响应函数计算得到加权加速度响应函数；本发明通过采集天桥上自行车通行时自行车的振动加速度数据和天桥振动和形变数据，计算生成人体舒适度指标p，从而作为对天桥舒适性的评价，将舒适性通过指标的形式进行展现，而非模糊的体感。通过指标的方式在对人行天桥的设计和建造能够提供重要的技术支持和指导意见。要的技术支持和指导意见。要的技术支持和指导意见。


技术研发人员：唐堂
受保护的技术使用者：四川华腾公路试验检测有限责任公司
技术研发日：2023.08.23
技术公布日：2023/10/5