يقيم البحث الفروق الفسيولوجية والراحة بين فئات مقاعد السكك الحديدية عالية السرعة من خلال دمج تخطيط كهربية العضلات، استجابة توصيل الجلد، والتحليل القائم على السيناريوهات لقياس تعب العضلات، واستجابات الإجهاد، والراحة العامة تحت أنشطة السفر الواقعية.
مقالة بحثية
تقييم مريح متعدد الوسائط لمقاعد السكك الحديدية عالية السرعة من خلال دمج تخطيط العضلة الكهربائية، استجابة توصيل الجلد، والتحليل القائم على السيناريوهات
يفتح في علامة تبويب جديدة
في هذه المقالة
ملخص
Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
الملخص
Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
تستند معظم الدراسات الحالية حول راحة الجلوس في السكك الحديدية عالية السرعة (HSR) إلى مسوحات ذاتية وخرائط ضغط؛ لا توجد تقارير فسيولوجية عن إرهاق العضلات وتراكم التوتر مع فترات السفر الطويلة. يعد تقييم أداء الجلوس الديناميكي في ظروف السفر المختلفة صعبا إلى حد ما بسبب استحالة التحقيقات التقليدية القائمة على المختبر في إعادة إنتاج تغيرات الوضعية الواقعية. لتجاوز هذه القيود، يقارن البحث الحالي بين مقاعد درجة الأعمال والدرجة الأولى والاقتصادية في سيناريو السفر الحقيقي لنظام HSR من خلال تطبيق اختبارات مريحة متعددة الوسائط، والتي تتضمن استخدام تخطيط العضلات الكهربائي (EMG)، واستجابة توصيل الجلد (SCR)، والاختبارات السلوكية القائمة على السيناريوهات. تم تقسيم المشاركين الثلاثين إلى فئتين للجلوس ووضعوا في أربع حالات وظيفية: الترفيه، تناول الطعام، العمل، والراحة. بينما استخدم SCR لمراقبة استجابات الإجهاد الذاتي، استخدم تخطيط العضلات لتسجيل النشاط العضلي في الكتفين والقطن والرقبة. تشير النتائج إلى أنه رغم أن كراسي درجة رجال الأعمال تقلل من الإجهاد القطني، إلا أنها لا تلغي الإجهاد في الأطراف العلوية والرقبة، خاصة في وضعية الاستلقاء. مقاعد الدرجة الأولى هي الحد الأقصى من حيث وضعيات العمل، لكنها لا توفر دعما مرنا لنسب الجسم المتنوعة، مما يؤدي إلى انزعاج في الرأس والقطن. نظرا لانخفاض قابلية التعديل، تنتج مقاعد الدرجة الاقتصادية أكبر قدر من التوتر العضلي، رغم دعمها العالي للقطن والرقبة. يوفر هذا البحث فهما لمقاعد القطارات القابلة للتعديل والمثالية من الناحية المريحة للقطارات في النماذج المستقبلية، وأهمية دمج المعلومات السلوكية والفسيولوجية في تحليل المقاعد الديناميكية.
المقدمة
Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
لقد تحولت التنقل العالمي بفضل التطور السريع لشبكات السكك الحديدية عالية السرعة (HSR)، التي تقصر أوقات السفر وتحسن سهولة الوصول. حتى مع تحسن تقني مستمر في بنية HSR، لا تزال راحة المقاعد، خاصة أثناء السفر الطويل، عنصرا أساسيا لكنه لم يدرس جيدا في تجربة الركاب. وفقا لدراسات سابقة، يمكن أن تؤدي المقاعد المصنوعة بشكل سيء إلى إجهاد عضلي هيكلي مزمن، وعدم راحة، وإرهاق عضلي 1,2,3. تزداد هذه المشاكل سوءا في فئات المقاعد ذات المستويات الدنيا، حيث تؤدي التنازلات التصميمية القائمة على التكلفة غالبا إلى هياكل غير مرنة وغير قابلة للتعديل غير قادرة على مراعاة أشكال الجسم ومتطلبات الوضعية. أنظمة القطارات الدولية، مثل قطار TGV الفرنسي وشينكانسن الياباني، دمجت مبادئ مريحة لتحسين تصاميم المقاعد، لكن لا يزال هناك نقص في الأبحاث المنهجية والتجريبية حول راحة جلوس HSR، خاصة حول الإجهاد الفسيولوجيللعضلات 4. يمكن الحصول على فهم أعمق لراحة الركاب وتراكم التعب من خلال تطبيق نهج العوامل البشرية5. إن إنشاء نظام تقييم موثوق يقيس الإجهاد البيوميكانيكي مع أخذ استخدام المقاعد في السياق وسلوكيات الركاب في العالم الحقيقي هو المشكلة الرئيسية.
أظهرت الأبحاث الحديثة في علم بيئة العمل والعوامل البشرية أن تخطيط العضلات وSCR يمكن أن يوفروا معلومات موضوعية في الوقت الحقيقي حول الاستجابات الفسيولوجية المرتبطة بتعب العضلات وألم الجلوس6. تخطيط العضلات هو تقنية شائعة لتقييم الإجهاد الموضعي للعضلات أثناء وضعيات الجلوس، وهو مقياس كهربائي لنشاط العضلات. علاوة على ذلك، ينتج SCR استجابات الجهاز العصبي الذاتي، والتي توفر مقياسا غير مباشر للانزعاج الجسدي والتوتر، خاصة في الوضعيات الثابتة الطويلة التي تكون ساكنة7. توفر هذه الطرق فهما أكثر تفصيلا للنقاط الضعيفة في تصميم المقاعد من خلال قياس التفاعلات الفسيولوجية الطوعية وغير الإرادية. ومن الجدير بالذكر أن الدراسات السابقة طبقت بنجاح تخطيط العضلات وSCR على أداء المهام في بيئات ذات تحد معرفي عالي وأنظمة تفاعل رقمية لإثبات تعدد استخداماتها في تقييم تصميم يركز على الإنسان. ومع ذلك، لم يتم تطبيقها مباشرة في أبحاث مقاعد النقل بالسكك الحديدية،ومن الضروري استكشاف إمكانياتها كأداة لتحديد مستويات راحة الركاب في البيئات الديناميكية متعددة السيناريوهات.
غياب التمييز القائم على السيناريو في جمع البيانات هو عيب كبير في التقييمات المريحة الحالية لمقاعد HSR. غالبا ما تستخدم أبحاث راحة المقاعد التقليدية بيئات مختبرية ثابتة لا تعكس بدقة ظروف السفر الواقعية2. لكن في بيئة القيادة السريعة السريعة الواقعية، يقوم الركاب بمجموعة من المهام مثل الأكل، والعمل، والاسترخاء، والترفيه عن أنفسهم، وكل ذلك يتطلب أنماط تحميل عضلية مختلفة وتعديلات وضعية مختلفة.9. يمكن للباحثين تحديد الضغوط البيوميكانيكية الفريدة لكل سياق استخدام من خلال دمج EMG وSCR ضمن إطار عمل قائم على السيناريوهات. هذا يتيح تقييما أكثر دقة لأداء المقاعد عبر مختلف سلوكيات التنقل. على الرغم من أن هذه الطريقة أثبتت نجاحها في مجالات مثل بيئة العمل الرقمية والتفاعل بين الإنسان والآلة، إلا أن تطبيقها في تصميم مقاعد النقل لا يزال في مراحلهاالأولى. علاوة على ذلك، استخدمت دراسات قليلة فقط قياسات فسيولوجية وسلوكية متعددة الوسائط لمقارنة إرهاق العضلات عبر فئات الجلوس المختلفة بشكل منهجي، رغم أن القليل منها درس خريطة توزيع الضغط11.
يظهر الإطار المفاهيمي المستخدم هنا (الشكل 1) أن تطوير السكك الحديدية عالية السرعة، وتجربة الركاب، والتجمع الحضري مرتبطون بطريقة معقدة. ومن الجدير بالذكر أن هذا يبرز كيف أن تغيير نمط حياة الركاب وتطوير المدينة يفرض متطلبات جديدة لتصميم مقاعد HSR، مع التركيز على التفاعل بين الإنسان والآلة، وسلوك السفر، وراحة الركاب كاعتبارات أساسية. كما تتأثر احتياجات السفر في HSR بالاتصال القائم بين مجموعات المدن الذي يحدد توقعات الركاب من حيث الراحة على المدى الطويل والطبيعة المريحة للمقاعد. تصميم المقاعد التقليدية يواجه أيضا تحديات بسبب أنماط العمل المتغيرة، وتغيرات نمط الحياة، بما في ذلك الاستخدام المتكرر للأجهزة المحمولة، وعادات العمل المتغيرة لدى الأشخاص التي تتطلب تصميما مريحا مبتكرا. تبرر النتائج طريقة أكثر مرونة وإنسانية لتصميم المقاعد، وهذا يتماشى مع أهداف البحث.
الشكل 1: إطار بحثي مفاهيمي للسكك الحديدية عالية السرعة بين المدن. يتم توضيح العلاقة بين السكان، والتجمعات الحضرية، وأبحاث السكك الحديدية عالية السرعة (HSR). يركز على تأثير النمو الحضري والعيش الحديث على أنماط نقل الركاب، والطلب الاستهلاكي، ومتطلبات المساحة. بالإضافة إلى ذلك، يسلط المخطط الضوء على النهج المتمحور حول الإنسان الذي يربط بين عمليات التحضر والتنقل وتغيير نمط الحياة من خلال توضيح كيف تؤثر السكك الحديدية بسرعة عالية السرعة وتستجيب للتجمعات الحضرية وسلوكيات الركاب المتغيرة. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
لسد هذه الفجوات، قارنت هذه الورقة بشكل منهجي التأثيرات الفسيولوجية لترتيبات مقاعد HSR المختلفة في فئات الأعمال والدرجة الأولى والاقتصادية باستخدام EMG وSCR. الميزة الأصلية لهذا البحث هي الطبيعة الانتقالية لتصميم التجارب القائم على السيناريوهات الذي يتيح اكتشاف قضايا أنماط الإرهاق العضلي الخاصة بمختلف أوضاع العمل والراحة وتناول الطعام والترفيه. يقدم البحث معلومات فسيولوجية كمية ويشمل سلوك الركاب الفعلي لتقديم حل مريح وعوامل بشرية لتحليل المقاعد بشكل فعال.
تقدم الدراسة اقتراحات مبنية على الأدلة حول قابلية التكيف القطني، وتحسين وضعيات مساند الذراعين، وهياكل الجلوس بناء على التغيرات المقطعية في أحمال العضلات وردود الفعل الذاتية لأنواع المقاعد المختلفة. بالإضافة إلى تقديم علم جديد حول بيئة الجلوس طويل الأمد في HSR، تحدد الأبحاث الحالية أيضا التفكير التصميمي العملي حول الإصدارات المستقبلية لمقاعد HSR في الحالات التي يكون فيها تركيز الركاب على الراحة، والشمولية، والمرونة. تعزز الأبحاث الجدل القديم حول المقاعد المريحة في وسائل النقل وتقدم إرشادات لمصنعي القطارات عالية السرعة حول كيفية تلبية متطلبات الركاب المختلفة في فئة المقاعد باستخدام دمج الممارسات البيوميكانيكية والممارسات البشرية الواقعية.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
البروتوكول
Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
تم الحصول على الموافقة الأخلاقية من اللجنة الطبية الفرعية للجنة أخلاقيات العلوم والتكنولوجيا بجامعة تسينغهوا (رقم الموافقة: THU01-20250087)، وقدم جميع المشاركين موافقة مستنيرة خطية قبل الانضمام إلى الدراسة.
يحدد البحث الإجهاد الفسيولوجي وإرهاق العضلات في فئات مقاعد السكك الحديدية عالية السرعة المختلفة من خلال تقييم مريح متعدد الوسائط. يوفر هذا النهج اعتبارا أكثر ديناميكية مقارنة بالقياسات الثابتة التقليدية للنشاط العضلي والإجهاد الفسيولوجي تحت أوضاع جلوس وأحداث متنقلة من خلال دمج تخطيط العضلات وSCR في إطار محاكاة سيناريو. لقياس شدة تنشيط العضلات وتطور التعب، تم تضمين مقياسين فسيولوجيين للتقييم يستخدم عادة في التقييمات المريحة والميكانيكية الحيوية، مثل التردد الوسيط (MF) والجذر المتوسط التربيعي (RMS)،12.
استخدم البحث ضوابط تجريبية مماثلة وخط أساس محايد (معايرة قبل الاختبار). كمرجع فسيولوجي محايد للتطبيع، سجل المشاركون مستويات تخطيط العضلات وSCR أثناء الراحة خلال معايرة أساسية لمدة 10 دقائق في وضعية مستقيمة قياسية قبل كل جلسة. علاوة على ذلك، كانت مقارنات المقاعد في الدرجة التجارية ودرجة الدرجة الأولى والاقتصادية بمثابة عناصر تجريبية للضبط، مما أتاح فصل تأثيرات المقاعد المحددة ضمن نفس الأنشطة القائمة على السيناريوهات.
البيئة التجريبية والمعدات
للتحقق من الصلاحية البيئية، أجريت جميع القياسات في كبائن السكك الحديدية عالية السرعة (HSR) الفعلية. يوضح الشكل 2 مقاعد وبيئة قسم درجة الأعمال، والحلول المريحة، وإضاءة المقصورة، وحلول مقاعد الركاب. تساهم هذه العناصر في مستوى الراحة العام، بالإضافة إلى تأثيرها على تفاعلات فسيولوجية مثل تغيرات SCR ونشاط تخطيط العضلات الكهربائية. تم استخدام نظام الاستشعار القابل للارتداء في هذا البحث، الموضح في الشكل 3، في المراقبة الفسيولوجية. تكون الجهاز المستخدم في التجربة من:
تخطيط العضلات الكهربائية (EMG): تم تثبيت حساسات تخطيط العضلات السطحية على أسفل الظهر والرقبة والكتفين لتسجيل سعة النشاط العضلي (μV) وتغيرات التردد الوسيط (Hz)، وهي مؤشرات على إرهاق العضلات.
استجابة توصيل الجلد (SCR): تم استخدام حساس Shimmer3 GSR+ لتسجيل النشاط الكهربائي الجلدي المرتبط بعدم الراحة الجسدية والإجهاد عند تردد 50 هرتز.
مزامنة البيانات: ضمنت البرمجيات المبنية على بايثون التكامل اللحظي لنوعي البيانات، EMG وSCR، في جميع الظروف التجريبية.
تحديد موقع المستشعرات بدقة: لتحقيق قابلية التكرار واكتساب الإشارة بدقة، يجب وضع أقطاب تخطيط العضلات السطحية (sEMG) وفقا لإرشادات SENIAM13. وضعت أقطاب التغذية العصية الثنائية القطب وAgCl على عضلات القصية الترقاء (المنتصف بين النتوء الخشائي والشق القصي)، والعضلة شبه المنحرفة العليا (النقطة الوسطى بين النتوء الشوكي C7 والأكروميون)، وعضلات العمود الفقري القائم (3 سم جانبي للنتوء الشوكي L3) بحيث وضعت الأقطاب الكهربائية موازية لألياف العضلات مع مسافة بين الأقطاب 20 مم. تم حلق كل موقع، ومسحه ب 70٪ كحول إيزوبروبيلي، واحتكاكه قليلا لضمان أن مقاومة الجلد أقل من 5 Ω. كان الحزام الخارجي مغطى بقطب مرجعي. كانت الحساسات حساسات SCR، حيث كانت أقطابها مثبتة على الفالانات البعيدة للسبابة والوسطى في اليد غير المسيطرة على اليد، مع معايرة مسبقة لمدة 10 دقائق، حيث تم تحديد قيم المرجع الأساسية للEMG وSCR. تم تثبيت حساسات EMG على أسفل الظهر والرقبة والكتفين لتقييم شدة تنشيط العضلات (μV) وتغير التردد الوسيط (Hz)، وهو أحد علامات إرهاق العضلات.
تم جمع البيانات الفسيولوجية باستخدام حساسات لأنظمة SCR وأنظمة sEMG اللاسلكية لقياس نشاط العضلات، وكلاهما متزامن بواسطة برنامج جمع بيانات يعتمد على بايثون لضمان الدقة الزمنية. تم معايرة جميع الأجهزة قبل كل جلسة للحفاظ على دقة وموثوقية الإشارة.
الشكل 2: البيئة التجريبية للكابينة (درجة رجال الأعمال). التصميم الداخلي والميزات المريحة في كابينة HSR، حيث تم التركيز على راحة الركاب وتخطيط المساحة داخل المقصورة. يحتوي على مقاعد قابلة للإمالة كبيرة مع شاشات خصوصية، وأدوات تحكم قابلة للتعديل، وإضاءة قابلة للتعديل. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
الشكل 3: إعداد تجريبي للمراقبة الفسيولوجية. يتم عرض تصميم مقصورة HSR الداخلية، ويبرز ميزات الركاب المخصصة، والإضاءة المحيطة، والمقاعد المريحة النفسية. يركز على الراحة، والصنع، والعملية، والتي تشمل خصوصية شبه جانبية للمقاعد، ومساحة واسعة للأرجل، ومصباح قراءة قابل للتعديل. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
المشاركون وتصميم التجارب
تم استقطاب ما مجموعه 30 مشاركا بالغا أصحاء (15 ذكرا و15 أنثى) باستخدام نهج أخذ عينات طبقية لضمان تمثيل متساو عبر ظروف المقاعد التجارية والدرجة الأولى والاقتصادية. تم تضمين المشاركين إذا كانوا بالغين تتراوح أعمارهم بين 18 و40 عاما، ويتمتعون بصحة عامة جيدة، ولم يبلغوا عن تاريخ لاضطرابات عضلية هيكلية تؤثر على الرقبة أو الكتفين أو أسفل الظهر. كان مطلوبا من الأفراد عدم وجود أمراض عصبية أو جهازية مشخصة، وأن يكونوا قادرين على الجلوس براحة طوال التجربة، والموافقة على اتباع جميع الإجراءات. تم استبعاد المشاركين إذا كان لديهم ألم حديث أو مستمر في الرقبة أو الكتف أو القطن؛ خضع لجراحة في العمود الفقري أو الجزء العلوي من الجسم؛ كان لديه حساسية جلدية لأقطاب Ag/AgCl؛ وكانت حوامل؛ استخدم أدوية تؤثر على النشاط العصبي العضلي؛ أو لم يتمكنوا من إكمال البروتوكول بأمان.
تكونت العينة النهائية من 30 بالغا سليما (15 ذكرا و15 أنثى)، جميعهم خاليون من إعاقات عصبية وعضلية هيكلية. غطت العينة مجموعة نموذجية من أحجام الأجسام ذات الصلة بتقييمات مقاعد الطائرات التجارية، وكان جميع المشاركين يميلون إلى اليد اليمنى لضمان الاتساق في قياسات تخطيط العضلات الكهربائية.
تم اعتماد تصميم تجريبي مشترك لتوزيع المشاركين عشوائيا على تشكيلات مقاعد مختلفة بحيث يختبر كل فرد مقاعد رجال الأعمال والدرجة الأولى والدرجة الاقتصادية. خلال التقييم في المقعد، أكمل كل مشارك أربعة سيناريوهات وظيفية متساوية المدة خلال جلسة مدتها ساعة واحدة. تعكس هذه السيناريوهات سلوكيات شائعة أثناء الطيران، بما في ذلك الراحة في وضعية جلوس مسترخية، أو الأكل أو الشرب باستخدام طاولة السينيات، أو العمل على جهاز لابتوب أو جهاز لوحي، والمشاركة في أنشطة ترفيهية مثل مشاهدة الفيديوهات على الهاتف أو الجهاز اللوحي. سمح هذا التصميم للمشاركين بالتعرض لمجموعة من بيئات المقصورة النموذجية والأنشطة أثناء الطيران، مما أتاح مقارنة محكمة لأنماط تنشيط العضلات عبر الظروف.
ملخص السيناريوهات وتكرار حدوث الركاب في كل سيناريو اختبار ملخص في الشكل 4.
توحيد السيناريوهات: تم توحيد كل سيناريو عملي بتعليمات واضحة ومعايير وضعية لضمان التوحيد بين المشاركين وتقليل المتغيرات المربكة. كان المشاركون في سيناريو الراحة مستلقين وأذرعهم على مساند الذراعين وأقدامهم مسطحة على الأرض. في أجواء تناول الطعام، أكمل المشاركون مهمة طعام موحدة بينما تم رفع طاولات الصواني إلى ارتفاع ثابت يبلغ 45 سم فوق قاعدة المقعد. في بيئة العمل، كان المشاركون ينفذون مهمة كتابة ثابتة مع الحفاظ على ظهورهم على اتصال بدعم أسفل الظهر، بينما كانت أجهزة اللابتوب أو الأجهزة اللوحية موضوعة على طاولة الصواني بارتفاع وزاوية ثابتة. في سيناريو الترفيه، طلب من المشاركين إبقاء رؤوسهم وأكتافهم في وضع محايد وحمل أجهزتهم على مسافة مشاهدة ثابتة. لضمان الالتزام بالاختبار، راقب الباحثون وضعية الوضع خلال كل سيناريو وأجروا التعديلات اللازمة حسب الحاجة. لتعريف المشاركين بالمواقف والمهام الموحدة، تم عقد جلسة تدريبية قصيرة قبل جمع البيانات.
الشكل 4: تصنيف ظروف التجارب للسيناريوهات. تشمل أنشطة الركاب في بيئات HSR العمل في المكتب، وتناول الطعام، والترفيه، والنوم، والتنقل. يجذب الانتباه إلى الأنشطة المتنوعة التي يشاركها المسافرون أثناء السفر، مما يجسد الاستخدامات متعددة الأغراض والمتعددة لمساحة الجلوس. يرجى الضغط هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.
المقاييس الفسيولوجية لتقييم إرهاق العضلات
لتعزيز تقييم إرهاق العضلات، استخدمنا متوسط الجذر التربيعي (RMS) وMF كمؤشرات فسيولوجية أساسية. يحدد RMS النشاط الكهربائي الكامل للعضلة ويعطي تقديرا لجهد العضلات، بينما يمثل MF تغيرات طيفية ناتجة عن التعب في إشارة EMG8. كانت المعادلات التالية أساس هذه الحسابات:
(1)
في المعادلة (1)، يمثل T المدة الكلية، وEMG2 هو إشارة EMG المسجلة في الزمن t. تشير قيم RMS الأعلى إلى زيادة في إجهاد العضلات، بينما تشير القيم الأدنى إلى تقليل إجهاد العضلات8.
(2)
في المعادلة (2)، يمثل p(f) كثافة الطيف الطاقي لإشارة EMG. الانخفاض في العضلات العضلية مع مرور الوقت يشير إلى زيادة إرهاق العضلات14.
لتقييم شامل لتوتر العضلات واستجابات الإجهاد الفسيولوجي تحت ظروف جلوس مختلفة، تم تحليل بيانات SCR بالتزامن مع تخطيط عضلات الدماغ. تم قياس إرهاق العضلات والإجهاد الفسيولوجي باستخدام SCR وتخطيط العضلات السطحية (sEMG). وضعت الأقطاب الكهربائية على العضلة القصية الترقاء (الرقبة)، شبه المنحرف (الكتف)، والعمود الفقري المنتصب (القطني) لعملية ال sEMG. خضعت الإشارات الخام لتصحيح الموجة الكاملة لتحويل القيم السالبة إلى موجبة بعد تصفية تمرير النطاق (20-450 هرتز) لإزالة تشوهات الحركة والضوضاء منخفضة التردد. تم تنعيم الإشارة باستخدام نافذة متوسطة متحركة بسرعة 200 مللي ثانية. تم قياس شدة تنشيط العضلات باستخدام متوسط الجذر التربيعي (RMS)، وتم تحديد تقدم التعب باستخراج التردد الوسيط (MF) من كثافة طيف القدرة.
كانت التغيرات التلقائية بطيئة وتم عزلها معا عن طريق تسجيل إشارات SCR بتردد 50 هرتز وترشيح تمرير منخفض بتردد 2 هرتز. تم تحديد خط الأساس التوني بحساب مستوى موصلية الجلد (SCL)، وتم تسجيل تفاعلات الإجهاد الفورية بإزالة مقدار وتأخير قمم SCR المرحلية. تمت مزامنة قياسات EMG وSCR في الوقت الحقيقي، وأجريت اختبارات إحصائية تشمل ارتباطات بيرسون، وتحليل النوم الصبغي الأحادي الاتجاه، وتحليل الحمض الداخلي المتكرر للقياسات المتكررة، لإثبات الارتباط بين المعايير الفسيولوجية والتقييمات الذاتية للراحة. لقياس بيئة المقاعد في فئات HSR المختلفة في سياقات نشاط مختلفة، يضمن خط الأنابيب تحويل البيانات الفسيولوجية الخام إلى قياسات موثوقة ومفهومة.
جمع البيانات ومعالجتها
قبل جمع البيانات، تم إجراء معايرة أساسية لمدة 10 دقائق لضمان دقة الإشارة. ثم أكمل كل مشارك مرحلة نشاط ثابتة مدتها 60 دقيقة تتوافق مع الظروف التجريبية المحددة مسبقا. تم ضمان تعرض عادل لتكوينات المقاعد المختلفة من خلال توزيع المقاعد بشكل عشوائي. بعد التجربة، تم جمع مقابلات شبه منظمة وتقييمات انزعاج ذاتي باستخدام مقياس ليكرت من 1 إلى 10 استنادا إلى المنهجية الكلاسيكية التي قدمها ليكيرت15، مما وفر بيانات نوعية عن الراحة المدركة.
للحصول على قياسات أكثر دقة لتوتر العضلات، تم حساب قيم تفاضل تخطيط العضلات في جميع السيناريوهات قبل وبعد كل سيناريو. انخفاض الفرق في تخطيط عضلات العضلات يعني جلوسا أكثر استرخاء وإجهاد عضلي أقل.
التحليل الإحصائي والمعالجة
معالجة البيانات المسبقة: تم تطبيق ترشيح تمرير النطاق (20-450 هرتز)، وتصحيح الموجة الكاملة، ونافذة متوسط متحرك بطول 200 مللي ثانية لاستخراج اتجاهات الإشارة ذات المعنى. تمت معالجة إشارات EMG الخام وSCR مسبقا أولا لضمان جودة البيانات وقابليتها للمقارنة بين المشاركين. تم ترشيح إشارات EMG عبر النطاق بين 20 و450 هرتز، وتصحيحها، وتنعيمها باستخدام نافذة متوسط الجذر التربيعي (RMS) بطول 100 مللي ثانية. تم ترشيح بيانات SCR التمرير المنخفض عند 5 هرتز وتم تطبيعها بالنسبة للتسجيلات الأساسية الفردية التي تم الحصول عليها خلال المعايرة قبل الاختبار. تمت إزالة التشوهات الحركية والشاذبات من خلال الفحص اليدوي وتحديد العتبات الآلي. ثم تم حساب البيانات المعالجة مسبقا على كل سيناريو لإجراء تحليل إحصائي لاحق.
التحليل الإحصائي: مقارنات ANOVA: تم استخدام ANOVA أحادي الاتجاه لمقارنة سعات EMG عبر فئات المقاعد، بينما قام ANOVA بمقاييس متكررة بتقييم اتجاهات إرهاق العضلات مع مرور الوقت. تحليل SCR: تم تصفية الإشارات منخفضة التمرير عند 2 هرتز، وتمت مقارنة معدلات أحداث SCR القصوى (ذروة في الدقيقة) باستخدام ANOVA. تحليل الارتباط: فحصت اختبارات بيرسون للارتباط العلاقات بين تخطيط العضلات الكهربائية، وتصنيفات الانزعاج الذاتي، وتصنيفات الانزعاج الذاتي.
التحليل النوعي
يتم تحليل الفوارق المحتملة في الإجهاد البيوميكانيكي وتجربة المستخدم موضوعيا من خلال دراسة العلاقة بين الانطباعات الذاتية والنتائج الفسيولوجية. يوفر هذا المزيج من الطرق نهجا شاملا قائما على البيانات لتقييم بيئة مقاعد HSR ومنصة قائمة على الأدلة لتعزيز تصميم المقاعد التكيفي.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
النتائج
Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
تشير النتائج إلى وجود فوارق عالية في الأنشطة العصبية الذاتية، وإرهاق العضلات، والراحة العامة بين فئات المقاعد في HSR. لتقديم صورة شاملة لتأثير تصميم المقاعد على الصحة الفسيولوجية والنفسية للركاب خلال الرحلات الطويلة، يتم دمج ملاحظات SCR وEMG والسلوك القائم على السيناريوهات. تؤكد هذه النتائج الفرضيات المريحة المقدمة من خلال دعم النظرية القائلة بأن الوضعية المعتمدة على فئة المقعد والسيناريو لها تأثير كبير على الإرهاق العضلي واستجابات التوتر.
البحث هو دمج بين البحث القائم على السيناريوهات، وتخطيط...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المناقشة
Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
تقترح هذه الدراسة إطار تقييم إرجونومي متعدد الوسائط قائم على السيناريوهات يدمج تخطيط العضلات الكهربائي (EMG)، واستجابة توصيل الجلد (SCR)، والتحليل السلوكي السياقي لفحص راحة جلوس السكك الحديدية عالية السرعة (HSR). على عكس دراسات المقاعد التقليدية المخبرية التي تركز بشكل أساسي على الوضعية الثابتة أو توزيع الضغط، يدمج العمل الحالي سلوكيات التنقل الديناميكية - مثل تناول الطعام، والترفيه، والراحة، والعمل - مما يسمح بتقييم متطلبات العضلات في الوقت الحقيقي والإثارة الذاتية عبر فئات المقاعد المخ...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الإفصاحات
Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
المؤلفون ليس لديهم ما يكشفون عنه.
المواد
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| أقطاب EMG اللاصقة (قابلة للتخلص منها) | نوراكسون | 9113A | |
| مسحات الكحول (معقمة) | BD Medical | 326895 | |
| سكريبت مزامنة البيانات (بايثون 3.9) | المصدر المفتوح | لا يوجد | |
| برنامج مزامنة البيانات | مخصص (مبني على بايثون) | لا يوجد | تم تطويره بلغة بايثون لدمج إشارات EMG وSCR في الوقت الحقيقي. |
| حساس تخطيط العضلات الكهربائية (تخطيط العضلات السطحية) | ديلسيس | نظام ترينو اللاسلكي EMG | |
| برنامج معالجة إشارات EMG | DelsysEMGworks 4.6 | لا يوجد | |
| واجهة جمع البيانات الفسيولوجية | الآلات الوطنية | USB-6001 | |
| مكتبات بايثون (numpy، pandas، scipy، matplotlib) | المصدر المفتوح (مؤسسة بايثون للبرمجيات) | لا يوجد | |
| الاستبيان (مقياس ليكرت) | العرف | لا يوجد | يستخدم لجمع تقييمات الراحة الذاتية (المقياس 1&ndash؛ 10) بعد كل سيناريو. |
| أنواع المقاعد (أعمال/أولى/اقتصادية) | كوخ HSR (العالم الحقيقي) | لا يوجد | تم تقييم ثلاث فئات جلوس بخصائص مريحة متباينة في الموقع. |
| مستشعر Shimmer3 GSR+ (لقياس SCR) | استشعار الوميض | SH-GSR3+ | يستخدم لقياس استجابة توصيل الجلد (SCR) بمعدل أخذ عينات 50 هرتز للتوتر والانزعاج. |
| برنامج التحليل الإحصائي (IBM SPSS Statistics 26.0) | آي بي إم | لا يوجد | |
| جل قطب السطح | مختبرات باركر | سيجنا جيل 300 | |
| حساسات EMG السطحية | غير محدد (غالبا شيمر أو دالسيس) | لا يوجد | يوضع على الكتفين وأسفل الظهر والرقبة؛ يستخدم لقياس سعة تنشيط العضلات والإرهاق. |
| جهاز مراقبة درجة الحرارة والرطوبة | تيستو | 0560 6050 | |
| طاولة الصينية | مدمجة في مقاعد HSR | لا يوجد | يستخدم في سيناريوهات الطعام والعمل لوضع اللابتوب والوجبات. |
| كاميرا تسجيل الفيديو (الملاحظة السلوكية) | القانون | EOS M50 | |
| مناديل لتحضير البشرة | ميدلاين | MDS093855H |
المراجع
Loading...
$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
- Ahmad, W., Alam, M. S. An expository analysis of biomechanical and subjective impacts induced by shoe inserts in asymptomatic subjects: A systematic review on functionality and mechanisms of action. Human Factors Ergo Manu Service Indust. 35 (1), e21058(2025).
- Huang, S. R., Zhang, Z. F., Yuan, Q., Xu, Z. M., He, Y. S. Weight coefficients of static sitting comfort for different body parts. Auto Eng. 38 (7), 889-895 (2016).
- Vink, P., Lips, D. Sensitivity of the human back and buttocks: The missing link in comfort seat design. Appl Ergon. 58, 287-292 (2017).
- Xiong, J. Y., Deng, Z. G. Research progress on high-speed maglev rail transit. J Traffic Transportat Eng. 21 (1), 177-198 (2021).
- Salmon, P. M., et al. Human factors methods and accident analysis: Practical guidance and case study applications. , 1st edn, CRC Press. (2011).
- Chowdhury, S. K., Nimbarte, A. D. Effect of fatigue on the stationarity of surface electromyography signals. Int J Indust Ergon. 61, 120-125 (2017).
- Lawler, K. A. Cardiovascular and electrodermal response patterns in heart rate reactive individuals during psychological stress. Psychophysiology. 17 (5), 464-470 (1980).
- Chen, K., Li, Z., Jamieson, G. A. Influence of information layout on diagnosis performance. IEEE Transact Human Machine Syst. 48 (3), 316-323 (2018).
- Ma, Z., Gao, Q., Zhou, X., Zhou, M., Ma, D. Comfort of wrist-worn devices: Development of an assessment tool and measurement of comfort-discomfort pressure for older and younger users. Int J Human Comp Interact. 41 (14), 8539-8553 (2024).
- The double diamond: A universally accepted depiction of the design process. , UK Design Council. London. (2005).
- Kordnaeij, A., Zali, M., Shoraka, S., Abdi, R. Recognizing entrepreneurial opportunities in passenger services (case study: Raja passenger trains company). Eur J Sci Res. 50 (3), 317-326 (2011).
- Luo, S. J. Study on driving comfort based on biological response [PhD thesis]. , Zhejiang University. (2005).
- Hermens, H. J., Freriks, B., Disselhorst-Klug, C., Rau, G. Development of recommendations for SEMG sensors and sensor placement procedures. J Electromyography Kinesiol. 10 (5), 361-374 (2000).
- Li, W. H. Analysis and evaluation of aircraft passenger seat comfort based on physiological responses [PhD thesis]. , Northwestern Polytechnical University. (2021).
- Likert, R. A technique for the measurement of attitudes. Arch Psychol. 22 (140), 1-55 (1932).
- Saruwono, M., Zulkiflin, N. F., Mohammad, N. M. N. Living in living rooms: Furniture arrangement in apartment-type family housing. Proced Social Behav Sci. 50, 909-919 (2012).
- Wang, Y. F., Ni, P. F. Economic growth spillover and regional spatial optimization under the influence of high-speed rail. China Ind Econ. 2, 21-36 (2016).
- Exploration of pressure distribution and comfort in passenger vehicle seats. Wang, D., Zhou, Z. Proc 5th Int Conf Automat Cont Algorithm Intell Bionics, , 113-119 (2025).
- Research on human data-driven parametric design: Personalized customization of seating. Wu, Y., Jiang, Y., Yuan, X. Int Conf Architect Across Boundaries, , 126-134 (2024).
- Scibilia, A., Pedrocchi, N., Fortuna, L. Human control model estimation in physical human-machine interaction: A survey. Sensors. 22 (5), 1732(2022).
- Dazkir, S. S., Read, M. A. Furniture forms and their influence on our emotional responses toward interior environments. Environ Behav. 44 (5), 722-732 (2012).
- Cao, S., Feng, P., Kang, W., Chen, Z., Wang, B. Optimized driver fatigue detection method using multimodal neural networks. Sci Rep. 15 (1), 12240(2025).
- Zafar, M. H., Moosavi, S. K. R., Sanfilippo, F. Federated learning-enhanced edge deep learning model for EMG-based gesture recognition in real-time human-robot interaction. IEEE Sensors J. 25 (5), 9139-9151 (2025).
- Wang, A., Huang, C., Wang, J., He, D. The association between physiological and eye-tracking metrics and cognitive load in drivers: A meta-analysis. Transportat Res Part F Traffic Psychol Behav. 104, 474-487 (2024).
- Integrating multimodal affective signals for stress detection from audio-visual data. Ghose, D., Gitelson, O., Scassellati, B. Proc 26th Int Conf Multimodal Interact, , 22-32 (2024).
- Kingphai, K., Moshfeghi, Y. Mental workload assessment using deep learning models from EEG signals: A systematic review. IEEE Transact Cognitive Dev Sys. 17 (1), 40-60 (2025).
- Avesh, M., Hossain, I., Sharma, R. C. Revolutionizing transportation: The future impact of green energy. Dynam Transportat Ecosys Modeling Control. , 261-293 (2024).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
إعادة الطباعة والأذونات
طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه
طلب إذن