骑摩托车在高速公路飞驰是一种怎样的体验？

BK声学与振动

针对此问题，我们做过一项调查问卷，先来看结果：

共217人（6%女性，94%男性）参与了此项调查，总体而言，大家反映在高速公路上行驶时最强烈的感受是——摩托车的振动。

结果表明：
◆  83%的骑行者因摩托车振动问题，身体受到了影响
◆  12%的骑行者有血液循环问题
◆  大约2/3的骑行者表示振动虽然影响到了身体，但并不是什么大问题（或引起的问题非常轻微）

只要你骑过摩托车，你可能就有过这样的体验：发动机振动会引发手麻，以及身体其他不舒服的感觉。大多数骑行者注意到了这类振动问题，并经历过手抽筋或发麻的情况。但骑摩托车在高速公路上飞驰时，遇到这样的情况就很不妙了。

摩托车把手的剧烈振动会使骑行变得不舒服，振动水平会对骑行者的健康以及反应能力造成不良影响，甚至导致事故。

骑行者的全身和手臂都会暴露在振动环境下。振动暴露的幅度取决于骑车速度、发动机转速（RPM）、轮胎类型、轮胎压力以及道路条件等因素，以及你在摩托车上的坐姿和抓握把手的方式

欧盟指令中规定了职业摩托车骑手接触振动的极限水平。而针对非职业的普通骑行者，这些规定值也具有参考价值。指令中说明：在过长时间内超过这些极限水平会对身体健康造成不良影响，导致例如血管或肌肉等疾病。此外，整个人的状态也会受到影响，增加了事故发生风险。

骑摩托车的人究竟要经历多大的振动？

Adamek教授（右）与经济工程硕士Marcus Schröter先生（左）正在准备测量设备

为了确定摩托车骑行者的振动暴露水平，来自德国Osnabrück大学应用科学专业的Adamek教授接下了这项任务，并在近期发表了一个令人瞩目的研究项目。

振动测量数据源自由23位不同骑行者驾驶的27辆摩托车，测量总里程超过2500公里。

这项研究的考察对象是职业摩托车骑手（使用警用摩托车和事故救援摩托车）以及私用摩托车骑行者。研究的目的是为了量化这些人在骑车时的振动暴露水平，并排列出适用于不同骑行者的摩托车类型的振动暴露水平。

过去，针对摩托车及其振动状况已展开了相关研究，但没有任何一项研究将把手、脚踏板和座位这三种振动源同时考虑在内。

如何使骑行时采集的数据更准确？

针对研究中的骑行评估工作，研究人员在摩托车的两个把手、两个脚踏板以及座位上各安装了一个三轴加速度计，并且还采用了一套独立式记录仪（LAN-XI NOTAR）进行数据采集。此外，还利用了GPS技术记录车速。

不同脚踏板的设计差异明显。根据摩托车的具体型号，在形状各异的踏板上进行振动测量；根据脚踏板是否使用橡胶表面，使用不同类型的加速度计，并判断是否使用安装夹。将配有移动电源的LAN-XI放置在车座上的座位包，并记录数据。最后，使用PULSE Reflex™进行数据分析。

使用ReflexCore进行分析：左边为加速度信号的时域数据和速度曲线，右边为处理链中的部分结果表格

市面上见得到的摩托车，我们几乎都测了...

每辆摩托车行驶了大约40公里，并记录行驶过程的数据。总计测量了27辆摩托车的2500公里里程（包括骑行测试和耐久性测试）的数据。按照下列不同的工况，测量了5至10分钟的振动数据：

• 50 km/h 匀速
• 90 km/h 匀速
• 130 km/h 匀速
• 在蜿蜒的乡间道路上变速、加速和刹车时
  
  
  

摩托车在匀速行驶路线上的路面状况为“良好”，在乡间道路上则为“良好到适中”。

对振动数据进行滤波

研究人员对把手的振动数据进行滤波（频率范围在6.3~1250Hz之间），然后结合3个测量方向（x、y和z）上的振动水平，得出总值。随后，对总值进行频率计权，体现不同频率上手臂系统的灵敏度的差异性。最后，将经过频率计权的总振动值用于评估。

针对全身振动（脚踏板和座位处），滤波的频率范围在0.8~80Hz之间，并对振动值最高的振动方向（x、y或z）进行评估。摩托车往往在z方向（垂直于路面）上具有最高的振动值，因此只对该方向进行评估。

振动幅度大？你的体重可不背这锅

研究人员发现，在给定摩托车型号的情况下，骑行者个人的驾驶方式对其实际的振动暴露水平有显著影响。

为确定这种影响，研究人员分别在同一天的同一测试路线上对3位驾驶同一辆摩托车（BMW F800GS，2012）的不同骑行者进行了测量（第1位：183cm，95kg；第2位：177cm，67kg；第3位：183cm，70kg）。为排除安装传感器的差异影响，测试期间的所有传感器始终安装在摩托车上。

为确保测量的可重复性，加速度计安装时使用了扎线带以及工具扎紧以保证同一扎紧力度

经测试发现，骑行者之间不同的驾驶方式（档位选择、加速和减速的力度）、“路线”选择（导致接触不同的路面）以及坐姿（不同的抓地力和回正性能）导致了差异的产生。

研究表明，骑行者个人的驾驶方式和坐姿对实际的振动暴露水平具有显著影响。

测量结果还表明振动水平也取决于摩托车的使用年限（旧车的振动情况要比新车更强烈）以及气缸数（例如，单缸摩托车的振动水平超过双缸摩托车）。

相反，骑行者的体重和驾驶经验似乎影响不大或没有任何影响。

超过建议限值

此次研究中达到了欧盟指令中规定的暴露限值水平，并且在某些情况下明显超过了这一限值水平*（有关每天8小时的暴露时间，请参见方框表）。

所有测量结果表明了摩托车型号很大程度上决定了振动水平的差异。一般来说，振动值随着速度增加而增加。

针对手臂振动水平，所有类型的摩托车均超过了8小时操作值2.5m/s2，但也有一定数量的摩托车超过了限值5m/s2。

全身振动的幅度随着速度的增加而增加，并且脚踏板处的振动水平超过座位上的振动水平。所有摩托车（在不同的驾驶模式下）均超过了操作值0.5m/s2。在多种驾驶模式下（越野、转弯、刹车和加速时），几乎所有摩托车在z方向上的测量结果均超过了限值0.8m/s2。

根据调查，警用摩托车的手臂和全身振动值均超过操作值，但没有超过限值；而事故救援摩托车并没有超过操作值。

结论

Adamek教授得出结论称：

• 骑摩托车的人会接触过多振动，并且当中许多人都谈到自己的身体受到了影响。然而，大多数人并不认为振动造成了实际困扰。
  
  

• 摩托车骑行者的人体振动测量结果明显超过建议的限值，并且全身振动较之手臂振动更大程度地超过限值*。
  
  

• 在摩托车型号给定的情况下，骑行者个人的驾驶方式和坐姿对实际的振动暴露水平具有显著影响。
  
  
  

研究数字

27辆不同的摩托车：

• 发动机：1、2和4缸
• 排量：300-1340cm3
• 功率：20-142kW (27-193 hp)
• 制造年份：1967-2014年
  
  
  

23位驾驶人（2位女性，21位男性）：

• 年龄：20-66岁
• 身高：165-193cm
• 体重：60-110kg
• 有数据记录的总计行驶距离：2500km
  
  
  

有关振动水平的欧盟指令（2002年）

该指令旨在确保接触振动人群的健康和安全。其区分了手臂振动和全身振动的概念，并定义了下列暴露限值（标准化到8小时的测量时间）：

手臂振动

• 暴露限值= 5 m/s2

• 暴露操作值= 2.5 m/s2

全身振动

• 暴露限值=1.15 m/s2 (x,y); 0.8 m/s2 (z-direction)

• 暴露操作值= 0.5 m/s2

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