Elektromiografi, cilt iletkenliği tepkisi ve senaryo tabanlı analizin entegre edilmesiyle yüksek hızlı raylı oturma yerlerinin çok modlu ergonomik değerlendirmesi

Özet

Araştırma, yüksek hızlı tren oturma sınıfları arasındaki fizyolojik ve ergonomik farkları, elektromiografi, cilt iletkenliği tepkisi ve senaryo tabanlı analizleri entegre ederek kas yorgunluğunu, stres tepkilerini ve gerçekçi seyahat aktiviteleri altında genel konforu nicelikle değerlendirir.

Özet

Yüksek hızlı demiryolu (HSR) oturma konforu üzerine mevcut çalışmaların çoğu, öznel anketler ve basınç haritalarına dayanmaktadır; Daha uzun seyahat dönemlerinde kas yorgunluğu ve stres birikimiyle ilgili fizyolojik rapor bulunmamaktadır. Farklı seyahat koşullarında dinamik oturma performansının değerlendirilmesi, geleneksel laboratuvar tabanlı araştırmaların gerçek yaşam duruş varyasyonlarını yeniden üretememesi nedeniyle oldukça zordur. Bu sınırlamaları aşmak için, mevcut araştırma, gerçek dünya HSR seyahat senaryosunda işletme, birinci sınıf ve ekonomi sınıfı koltukları, elektromiografi (EMG), cilt iletkenliği yanıtı (SCR) ve senaryo tabanlı davranışsal testlerin kullanılmasını içeren çoklu modal ergonomik testlerin uygulanmasıyla karşılaştırmaktadır. 30 katılımcı iki oturma sınıfına ayrıldı ve dört işlevsel duruma yerleştirildi: eğlendirme, yemek yemek, çalışma ve dinlenme. SCR otonom stres yanıtlarını izlemek için kullanılırken, EMG omuz, bel ve boyun kaslı aktivitelerini kaydetmek için kullanıldı. Sonuçlar, business sınıfı sandalyelerin bel yorgunluğunu azaltmasına rağmen, özellikle yaslanmış pozisyonda üst uzuv ve boyun yorgunluğunu ortadan kaldırmadığını göstermektedir. Birinci sınıf koltuklar çalışma duruşu açısından maksimumdur, ancak farklı vücut oranları için esnek destek sunamazlar, bu da baş ve bel rahatsızlığına yol açar. Düşük ayarlanabilirlik seviyeleri nedeniyle, ekonomi sınıfı koltuklar, yüksek bel ve boyun desteğine rağmen en fazla kas gerginliği sağlar. Bu araştırma, gelecekteki modellerde trenler için ayarlanabilir, ergonomik olarak idealize edilmiş oturma düzenlerini ve dinamik koltuk analizine davranışsal ve fizyolojik bilgilerin dahil edilmesinin önemini sunmaktadır.

Giriş

Küresel mobilite, seyahat sürelerini kısaltan ve erişilebilirliği artıran yüksek hızlı demiryolu (HSR) ağlarının hızlı gelişimiyle dönüşüm sağlamıştır. HSR altyapısı sürekli teknik iyileştirmelerden geçse de, özellikle uzun yolculuklarda oturma konforu yolcu deneyiminin kritik ama az incelenen bir bileşeni olmaya devam ediyor. Önceki çalışmalara göre, kötü yapılmış koltuklar kronik kas-iskelet sistemi yorgunluğuna, rahatsızlığa ve kas yorgunluğuna yol^{açabilir 1,2,3}. Bu sorunlar, maliyet odaklı tasarım takaslarının genellikle esnek olmayan, ayarlanamayan yapıların çeşitli vücut şekilleri ve duruş gereksinimlerini dikkate alamayan alt seviye koltuk sınıflarında daha da kötüleşiyor. Fransa'nın TGV ve Japonya'nın Shinkansen gibi uluslararası tren sistemleri, oturma tasarımlarını iyileştirmek için ergonomik prensipleri benimsemiştir, ancak HSR oturma konforu üzerine, özellikle fizyolojik kas stresi üzerine sistematik, ampirik araştırmalar hâlâ^{eksiklik çekmektedir 4}. Yolcu konforu ve yorgunluk birikiminin daha derin bir anlaşılması, insan faktörleri^{yaklaşımlarının uygulanmasıyla elde edilebilir.} Biyomekanik gerilimi ölçüp bağlamsal koltuk kullanımı ve gerçek dünya yolcu davranışlarını dikkate alan güvenilir bir değerlendirme sistemi oluşturmak ana sorundur.

Ergonomi ve insan faktörleri üzerine yapılan son araştırmalar, EMG ve SCR'nin kas yorgunluğu ve oturma ağrısıyla ilişkili fizyolojik yanıtlar hakkında nesnel, gerçek zamanlı bilgi^{sağlayabileceğini göstermiştir 6}. EMG, oturma pozisyonlarında kas gerilmesinin lokal olarak değerlendirilmesinde yaygın bir tekniktir ve kas aktivitesinin elektriksel bir ölçüsüdür. Ayrıca, SCR otonom sinir sistemi tepkileri üretir; bu tepkiler, özellikle uzun süreli statik pozlarda fiziksel rahatsızlık ve stresin dolaylı bir ölçüsünü sağlar^. Bu yöntemler, isteğe bağlı ve istemsiz fizyolojik reaksiyonları ölçerek koltuk tasarımındaki ergonomik zayıflıkları daha ayrıntılı olarak anlama sağlar. Önceki çalışmalar, EMG ve SCR'nin yüksek bilişsel olarak zorlu ortamlarda ve dijital etkileşim sistemlerinde görev performansını araştırmak için başarılı bir şekilde uyguladığı ve insan merkezli tasarım değerlendirmesinde bu çok yönlülüklerini gösterdiğini belirtmekte fayda var. Ancak, bunlar henüz demiryolu taşımacılığında oturma alanları üzerine doğrudan uygulanmamış ve dinamik çoklu senaryolu ortamlarda yolcu konforu seviyelerini belirlemek için bir araç olarak potansiyellerinin daha fazla araştırılması^{gereklidir 8}.

Veri toplamada senaryoya dayalı ayrımın olmaması, HSR oturma yerlerine ilişkin mevcut ergonomik değerlendirmelerin önemli bir dezavantajıdır. Geleneksel koltuk konforu araştırmalarında sıkça gerçek dünya seyahat koşullarını doğru yansıtmayan statik laboratuvar^{ortamları kullanılır 2}. Ancak gerçek bir HSR ortamında, yolcular yemek yemek, çalışmak, dinlenmek ve kendilerini eğlendirmek gibi çeşitli görevleri yapar; bunların hepsi farklı kas yük kalıpları ve duruş ayarlamaları^gerektirir. Araştırmacılar, her kullanım bağlamına özgü biyomekanik stresörleri EMG ve SCR'yi senaryo tabanlı bir çerçevede birleştirerek belirleyebilirler. Bu, çeşitli seyahat davranışları boyunca koltuk performansının daha doğru bir değerlendirmesini sağlar. Bu yöntem dijital ergonomi ve insan-makine etkileşimi gibi alanlarda başarılı olmuş olsa da, ulaşım oturma tasarımında uygulanması henüz henüz emekte¹⁰. Ayrıca, sadece birkaç çalışma çoklu modal fizyolojik ve davranışsal ölçümler kullanarak kas yorgunluğunu çeşitli oturma sınıflarında sistematik olarak karşılaştırmıştır; oysa çok azı basınç dağılımı^{haritalamasını incelemiştir 11}.

Burada kullanılan kavramsal çerçeve (Şekil 1), yüksek hızlı demiryolunun gelişimi, yolcu deneyimi ve kentsel aglomerasyonun karmaşık bir şekilde birbirine bağlı olduğunu göstermektedir. Bunun, yolcuların yaşam tarzının değişmesi ve şehir gelişiminin HSR koltuklarının tasarımı için yeni gereksinimler oluşturduğunu vurgulamaktadır; insan-makine etkileşimi, seyahat davranışı ve yolcu konforu birincil olarak dikkate alınmaktadır. HSR seyahat ihtiyaçları, yolcuların uzun vadeli konfor ve koltukların ergonomik yapısı konusunda beklentilerini belirleyen metropol kümeleri arasındaki bağlantıdan da etkilenmektedir. Geleneksel koltukların tasarımı da değişen çalışma düzenleri, yaşam tarzı değişiklikleri, mobil cihazların daha sık kullanımı ve yenilikçi ergonomik tasarım gerektiren insanların değişen çalışma alışkanlıkları nedeniyle zorlanıyor. Sonuçlar, koltukların daha plastik ve insani bir tasarımını haklı çıkarıyor ve bu da araştırmanın amaçlarıyla uyumlu.

Şekil 1: Şehirlerarası yüksek hızlı tren araştırma kavramsal çerçevesi. Nüfus, kentsel aglomerasyon ve yüksek hızlı demiryolu (HSR) araştırmaları arasındaki korelasyon burada gösterilmiştir. Kentsel büyümenin ve modern yaşamın yolcu taşımacılığı düzenleri, tüketim talebi ve alan gereksinimleri üzerindeki etkisine odaklanmaktadır. Ayrıca, diyagram, kentleşme, hareketlilik ve yaşam tarzı değişiklikleri süreçlerini birbirine bağlayan insan merkezli yaklaşımı vurgularak, HSR'nin kentsel kümeleri ve değişen yolcu davranışlarını nasıl etkilediğini ve onlara nasıl yanıt verdiğini göstermektedir. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

Bu boşlukları doldurmak için, bu makale iş, birinci sınıf ve ekonomi sınıflarında çeşitli HSR oturma düzenlerinin fizyolojik etkilerini EMG ve SCR kullanarak metodik bir şekilde karşılaştırmıştır. Bu araştırmanın orijinal özelliği, senaryo tabanlı deneysel tasarımın geçiş doğasıdır; bu tasarım, çeşitli iş, dinlenme, yemek ve eğlence pozisyonlarına özgü kas yorgunluğu desenlerinin keşfedilmesini mümkün kılar. Araştırma, nicel fizyolojik bilgiler sunar ve gerçek yolcu davranışlarını içerir; böylece oturma analizine ergonomik ve insan faktörleri etkili bir çözüm sunar.

Çalışma, bel uyum sağlama, kol dayama masa pozisyonlarının optimizasyonu ve kas yüklerindeki kesitsel varyasyonlara ve çeşitli koltuk türlerine otonom tepki reaksiyonlarına bağlı olarak oturma yapıları hakkında kanıta dayalı öneriler sunmaktadır. HSR'de uzun süreli oturmanın ergonomisi üzerine yeni bilim sağlamanın yanı sıra, mevcut araştırmalar yolcuların konfor, kapsayıcılık ve esneklik önceliği olduğu durumlarda HSR koltuklarının gelecekteki versiyonları için uygulanabilir tasarım düşüncesini de tanımlıyor. Araştırma, ulaşımda ergonomik oturma sistemiyle ilgili eski tartışmayı ilerletiyor ve yüksek hızlı tren üreticilerine, biyomekanik ve gerçek hayat insan uygulamalarının entegrasyonu kullanılarak çeşitli yolcu gereksinimlerini karşılamak için koltuk kategorilerinde nasıl karşılanacakları konusunda rehberlik sunuyor.

Protokol

Etik onay, Tsinghua Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Etik Komitesi Tıbbi Alt Komitesi'nden (Onay No.: THU01-20250087) alındı ve tüm katılımcılar çalışmaya katılmadan önce yazılı bilgilendirilmiş onay verdi.

Araştırma, farklı yüksek hızlı tren (HSR) oturma sınıflarında fizyolojik gerginlik ve kas yorgunluğunu çoklu modal ergonomik değerlendirme yoluyla belirlemektedir. Bu yaklaşım, senaryo simülasyonu çerçevesinde EMG ve SCR'nin birleşimiyle çeşitli oturma pozisyonları ve seyahat etkinlikleri altında kas aktivitesi ve fizyolojik stresin geleneksel statik ölçümlerine kıyasla daha dinamik bir değerlendirme sunar. Kas aktivasyonunun yoğunluğunu ve yorgunluğun ilerlemesini ölçmek için, ergonomik ve biyomekanik değerlendirmelerde yaygın olarak kullanılan iki fizyolojik değerlendirme ölçütü olan medyan frekans (MF) ve kök orta kare (RMS) de^{dahil edildi 12}.

Araştırma, karşılaştırılabilir deneysel kontroller ve nötr bir temel (ön test kalibrasyonu) kullandı. Normalizasyon için nötr bir fizyolojik referans olarak, katılımcılar her seanstan önce standart dik pozisyonda 10 dakikalık bir başlangıç kalibrasyonu sırasında dinlenme EMG ve SCR seviyelerini kaydettiler. Ayrıca, iş, birinci sınıf ve ekonomi sınıfı koltuk karşılaştırmaları, aynı senaryo tabanlı faaliyetler altında koltuk özel etkilerin ayrılmasını sağlayan deneysel kontroller olarak hizmet verdi.

Deneysel ortam ve ekipman
Ekolojik geçerlilik için tüm ölçümler gerçek yüksek hızlı demiryolu (HSR) kabinlerinde yapıldı. Şekil 2 , business class bölümündeki oturma ve ortamı, ergonomik çözümler, kabin aydınlatması ve yolcu koltuk çözümlerini göstermektedir. Bu unsurlar, genel konfor seviyesine katkıda bulunur ve ayrıca SCR değişiklikleri ve EMG aktivitesi gibi fizyolojik reaksiyonları etkiler. Bu araştırmada Şekil 3'te tanımlanan giyilebilir sensör sistemi, fizyolojik izlemede kullanılmıştır. Deneyde kullanılan cihazlar şunlardan oluşuyordu:
Elektromiyografi (EMG): Yüzey EMG sensörleri, kas yorgunluğunun göstergesi olan kas aktivite genliğini (μV) ve medyan frekans değişimlerini (Hz) kaydetmek için alt sırt, boyun ve omuzlara takıldı.
Deri iletkenliği yanıtı (SCR): Shimmer3 GSR+ sensörü, fiziksel rahatsızlık ve stresle ilgili elektrodermal aktiviteyi 50 Hz'de kaydetmek için kullanıldı.
Veri senkronizasyonu: Python tabanlı yazılım, EMG ve SCR türü verilerin tüm deneysel koşullarda gerçek zamanlı entegrasyonunu sağladı.

Sensör Yerleştirmesinin Kesin Konumu: Tekrarlanabilirlik ve hassas sinyal alımı sağlamak için, yüzey elektromiyografisi (sEMG) elektrotlarının SENIAM^{yönergelerine uygun şekilde yerleştirilmesi gerekir 13}. Bipolar Ag/AgCl elektrotları, sternokleidomastoid (mastoid süreç ile sternal çentik arasındaki orta nokta), üst trapezius (C7 dikenli süreç ile akromyon arasındaki orta nokta) ve erector spinae (L3 okanlı sürecin 3 cm yan) kaslarına yerleştirildi; böylece elektrotlar kas liflerine paralel konumlandırıldı ve elektrotlar arası mesafesi 20 mm oldu. Her bölge tıraş edildi, %70 izopropil alkolle silindi ve cilt empedansının 5 Ω'dan az olduğundan hafifçe aşındırıldı. Lateral epikondil referans elektrodla kaplanmıştır. Sensörler, elektrotları dominant olmayan elin işaret ve orta parmaklarının distal falanjlarına sabitlenmiş SCR sensörleriydi; 10 dakikalık ön test kalibrasyonu yapılıyordu; burada EMG ve SCR temel referans değerleri belirleniyordu. EMG sensörleri alt sırt, boyun ve omuzlara takıldı; böylece kas aktivasyonunun genliği (μV) ve medyan frekans değişimi (Hz) değerlendirildi; bu, kas yorgunluğunun belirtilerinden biridir.

Fizyolojik veriler, SCR sensörleri ve kas aktivitesi ölçümü için kablosuz sEMG sistemleri kullanılarak toplandı; her ikisi de Python tabanlı veri toplama yazılımı ile senkronize edilip, zamansal hassasiyet sağlandı. Tüm cihazlar sinyal doğruluğunu ve güvenilirliğini korumak için her oturumdan önce kalibre edildi.

Şekil 2: Kabinin deneysel ortamı (business class). HSR kabinin iç düzeni ve ergonomik özellikleri, yolcuların konforu ve kabindeki alan planlamasına vurgu yapıldı. Büyük ve gizlilik ekranları, ayarlanabilir oturma kontrolleri ve ayarlanabilir aydınlatmalı yaslanan koltuklara sahiptir. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 3: Fizyolojik izleme için deneysel kurulum. HSR kabin iç düzeni gösteriliyor ve özel yolcu özellikleri, ortam aydınlatması ve ergonomik koltuklar öne çıkıyor. Konfor, yapım ve pratiklik üzerine odaklanıyor; bunlar arasında yarı mahremiyet koltukları, geniş ayak mesafesi ve ayarlanabilir okuma ışığı yer alıyor. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

Katılımcılar ve deneysel tasarım
Toplamda 30 sağlıklı yetişkin katılımcı (15 erkek ve 15 kadın), iş, birinci sınıf ve ekonomik oturma koşullarında eşit temsil sağlamak için tabakalı örnekleme yaklaşımıyla seçildi. Katılımcılar, 18 ile 40 yaş arası yetişkinlerse, genel sağlığa uygun ve boyun, omuz veya alt sırtı etkileyen kas-iskelet sistemi bozuklukları öyküsü bildirmedikleri kişiler dahil edildi. Bireylerin teşhis edilmiş nörolojik veya sistemik hastalıkları olmaması, deney boyunca rahat oturabilmeleri ve tüm prosedürlere uymayı kabul etmeleri gerekiyordu. Katılımcılar, yakın zamanda veya devam eden boyun, omuz veya bel ağrısı varsa dışlandı; omurilik veya üst vücut ameliyatı geçirmişti; Ag/AgCl elektrotlarına karşı cilt alerjisi vardı; hamileydi; nöromüsküler aktiviteyi etkileyen ilaçlar kullandı; veya protokolü güvenli bir şekilde tamamlayamıyorlardı.

Son örneklem, nörolojik ve kas-iskelet bozukluklarından arınmış 30 sağlıklı yetişkinden (15 erkek ve 15 kadın) oluşuyordu. Örneklem, ticari uçak oturma değerlendirmeleri için geçerli tipik vücut boyutları aralığını kapsıyor ve elektromiografi ölçümlerinde tutarlılığı sağlamak için tüm katılımcılar sağ el baskınıydı.

Katılımcıların farklı oturma konfigürasyonlarına rastgele atanması için çapraz deneysel bir tasarım benimsendi; böylece her birey iş, birinci sınıf ve ekonomi koltuklarını deneyimledi. Koltuk içi değerlendirme sırasında, her katılımcı 1 saatlik bir oturumda eşit sürede dört fonksiyonel senaryoyu tamamladı. Bu senaryolar, rahat oturmuş pozisyonda dinlenme, tepsi masası kullanarak yemek yeme veya içmek, dizüstü bilgisayar veya tablette çalışmak ve telefon veya tablette video izleme gibi eğlence aktivitelerine katılmak gibi yaygın uçuş davranışlarını yansıtır. Bu tasarım, katılımcıların tipik kabin ortamlarına ve uçuş sırasında yapılan çeşitli aktivitelere maruz kalmalarını sağladı; böylece koşullar arasında kas aktivasyon desenlerinin kontrollü karşılaştırılmasını mümkün kıldı.

Senaryoların özeti ve her test senaryosunda yolcuların sık sık görülmesi Şekil 4'te özetlenmiştir.

Senaryo standartlaştırması: Her pratik senaryo, katılımcılar arasında tekdüzelik sağlamak ve kafa karıştırıcı değişkenleri azaltmak için net talimatlar ve duruş standartlarıyla standartlaştırıldı. Dinlenme senaryosuna katılanlar kollarını kol dayama yerlerine yaslayıp ayaklarını yere yasladı. Yemek ortamında, katılımcılar standart bir yeme görevini tamamlarken, tepsi masaları koltuk tabanından 45 cm yüksekliğe yükseltildi. Çalışma ortamında, katılımcılar sırtlarını bel desteğiyle temas halinde tutarlı bir daktilo işi yaparken, dizüstü bilgisayarlar veya tabletler sabit bir yükseklik ve açıda tepsi masasına yerleştirildi. Eğlence senaryosunda katılımcılara başlarını ve omuzlarını nötr bir konumda tutmaları ve cihazlarını sürekli bir izleme mesafesinde tutmaları söylendi. Bağlılığı garanti altına almak için araştırmacılar, her senaryoda duruşu takip etti ve gerektiğinde ayarlamalar yaptı. Katılımcıları standartlaştırılmış pozisyonlar ve görevlerle tanıştırmak için, veri toplamadan önce kısa bir pratik oturumu düzenlendi.

Şekil 4: Senaryoların deney koşulları sınıflandırması. HSR ortamlarında yolcu aktiviteleri arasında ofis gibi çalışmak, yemek yemek, eğlenmek, uyumak, hareket etmek yer alır. Seyahat sırasında seyahat eden çeşitli aktivitelere dikkat çeker ve bu da oturma alanının çok amaçlı ve çoklu kullanımlarını örnek gösterir. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek için lütfen buraya tıklayın.

Kas yorgunluğu değerlendirmesi için fizyolojik metrikler
Kas yorgunluğunun değerlendirilmesini geliştirmek için, temel fizyolojik göstergeler olarak kök ortalama kare (RMS) ve MF kullanıldı. RMS, kasın tüm elektriksel aktivitesini nicelikle ölçüler ve kas eğnesinin bir tahminini verirken, MF EMG sinyalindeki yorgunluk kaynaklı^{spektrum değişikliklerini temsil eder 8}. Aşağıdaki denklemler bu hesaplamaların temelini oluşturdu:

(1)

Eq. (1)'de T toplam süreyi temsil eder ve EMG², t zamanında kaydedilen EMG sinyalidir. Daha yüksek RMS değerleri daha fazla kas egzersizini gösterirken, düşük değerler azalmış kas^{gerilmesini gösterir 8}.

(2)

Eq. (2)'de, p(f) EMG sinyalinin güç spektral yoğunluğunu temsil eder. Zaman içinde MF'de bir düşüş kası, kas yorgunluğunun arttığını^{gösterir 14}.

Çeşitli oturma koşullarında kas gerginliği ve fizyolojik stres tepkilerinin kapsamlı bir değerlendirmesi için SCR verileri EMG ile birlikte analiz edildi. Kas yorgunluğu ve fizyolojik stres SCR ve yüzey elektromiyografisi (sEMG) kullanılarak ölçüldü. Elektrotlar, sEMG için sternokleidomastoid (boyun), trapezius (omuz) ve erector spinae (lomber) üzerine yerleştirildi. Ham sinyaller, hareket artefaktları ve düşük frekanslı gürültü ortadan kaldırmak için bant geçişli filtrelendikten sonra (20-450 Hz) negatif değerleri pozitife çevirmek için tam dalga düzediciliğinden geçti. Sinyal, 200 ms hareketli ortalama penceresiyle yumuşatıldı. Kas aktivasyonunun yoğunluğu Kök Ortalama Kare (RMS) kullanılarak ölçüldü ve yorgunluğun ilerlemesi, güç spektral yoğunluğundan medyan frekans (MF) çıkarılarak belirlendi.

Otonom değişiklikler yavaştı ve SCR sinyallerinin 50 Hz frekansta kaydedilmesi ve 2 Hz frekansında düşük geçirim filtrelenmesiyle birlikte izole edildi. Tonik başlangıç, Deri İletkenlik Seviyesi (SCL) hesaplanmasıyla işaretlendi ve fazik SCR zirvelerinin büyüklüğü ve gecikmesi çıkarılarak anlık stres reaksiyonları kaydedildi. EMG ve SCR ölçümleri gerçek zamanlı olarak senkronize edildi ve Pearson korelasyonları, tek yönlü ANOVA ve tekrar ölçümlü ANOVA gibi istatistiksel testler fizyolojik parametreler ile öznel konfor derecelendirmeleri arasındaki korelasyonu kanıtlamak için yapıldı. Farklı HSR sınıflarında farklı aktivite ortamlarında oturma ergonomisini ölçmek için pipeline, ham fizyolojik verilerin güvenilir ve anlaşılır ölçümlere dönüştürülmesini sağlar.

Veri toplama ve işleme
Veri toplamadan önce, sinyal doğruluğunu sağlamak için 10 dakikalık bir başlangıç kalibrasyonu yapıldı. Her katılımcı daha sonra önceden tanımlanmış deneysel koşullara karşılık gelen sabit 60 dakikalık bir aktivite aşamasını tamamladı. Farklı oturma konfigürasyonlarına adil bir maruz kalma, rastgele koltuk tahsisiyle sağlandı. Denemeden sonra, yarı yapılandırılmış röportajlar ve öznel rahatsızlık dereceleri, Likert¹⁵ tarafından sunulan klasik metodolojiye dayanan 1-10 Likert tipi bir ölçekle toplandı ve algılanan konfora dair niteliksel veriler sağlandı.

Kas gerginliğinin daha doğru ölçümleri için tüm senaryolarda EMG diferansiyel değerleri her senaryodan önce ve sonra hesaplandı. EMG'deki farkın azalması, daha rahat oturma ve daha az kas gerilmesi anlamına gelir.

İstatistiksel analiz ve işleme
Veri ön işleme: Bant geçişli filtreleme (20-450 Hz), tam dalga doğrultma ve 200 ms hareketli ortalama penceresi uygulanarak anlamlı sinyal eğilimleri elde edildi. Ham EMG ve SCR sinyalleri, katılımcılar arasında veri kalitesi ve karşılaştırılabilirliği sağlamak için önce önceden işlendi. EMG sinyalleri 20 ile 450 Hz arasında bant geçişli filtrelendi, doğrultu yapıldı ve 100 ms'lik kök ortalama kare (RMS) penceresi kullanılarak düzleştirildi. SCR verileri 5 Hz'de düşük geçirici filtrelendi ve ön test kalibrasyonu sırasında elde edilen bireysel baz kayıtlarına göre normalleştirildi. Hareket artefaktları ve outlier'lar manuel denetim ve otomatik eşik belirleme yoluyla kaldırıldı. Önceden işlenen veriler, sonraki istatistiksel analiz için her senaryo için ortalaması alındı.

İstatistiksel analiz: ANOVA Karşılaştırmaları: Oturma sınıfları arasında EMG genliklerini karşılaştırmak için tek yönlü bir ANOVA kullanılırken, tekrarlanan ölçümlerle yapılan ANOVA zaman içinde kas yorgunluğu eğilimlerini değerlendirdi. SCR Analizi: Sinyaller 2 Hz'de düşük geçirimli filtrelendi ve ANOVA kullanılarak zirve SCR olay hızları (dakikada zirve) karşılaştırıldı. Korelasyon Analizi: Pearson korelasyon testleri, EMG, SCR ve öznel rahatsızlık dereceleri arasındaki ilişkileri inceledi.

Nitel analiz
Biyomekanik gerilim ve kullanıcı deneyimi arasındaki potansiyel farklılıklar, öznel izlenimler ile fizyolojik sonuçlar arasındaki ilişki incelenerek tematik olarak analiz edilir. Bu yöntemlerin birleşimi, HSR oturma ergonomisinin değerlendirilmesi için kapsamlı ve veri tabanlı bir yaklaşım ve uyarlanabilir koltuk tasarımı iyileştirmesi için kanıta dayalı bir platform sunar.

Sonuçlar

Sonuçlar, HSR oturma sınıfları arasında otonom sinir aktiviteleri, kas yorgunluğu ve genel konforda yüksek eşitsizlikler olduğunu göstermektedir. Uzun uçuşlarda koltuk tasarımının yolcuların fizyolojik ve psikolojik iyiliği üzerindeki etkisinin kapsamlı bir resmini sunmak için SCR, EMG ve senaryo tabanlı davranışsal gözlemler entegre edilmiştir. Bu sonuçlar, giriş bölümlerinde sunulan ergonomik hipotezleri, koltuk sınıfı ve senaryoya bağlı duruşun kas yorgunluğu ve stres tepkileri üzerinde önemli bir etkiye sahip olduğu ...

Tartışma

Bu çalışma, elektromiografi (EMG), cilt iletkenliği (SCR) ve bağlamsal davranışsal analizi entegre eden multimodal, senaryoya dayalı ergonomik değerlendirme çerçevesi önererek yüksek hızlı tren (HSR) oturma konforunu incelemektedir. Geleneksel laboratuvar tabanlı oturma çalışmalarının aksine, özellikle statik duruş veya basınç dağılımına odaklanan bu çalışma, yemek yemek, eğlence, dinlenme ve çalışma gibi dinamik seyahat davranışlarını içermekte, farklı oturma sınıflarında gerçek zamanlı...

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi

Ad	Şirket	Katalog numarası	Yorumlar
Yapıştırıcı EMG Elektrotları (Tek Kullanımlık)	Noraxon	9113A
Alkol Sürüntüleri (Steril)	BD Medical	326895
Veri Senkronizasyon Scripti (Python 3.9)	Açık Kaynak	Yok
Veri Senkronizasyon Yazılımı	Özel (Python tabanlı)	Yok	EMG ve SCR sinyallerini gerçek zamanlı entegre etmek için Python ile geliştirilmiştir.
Elektromiografi (Yüzey EMG) Sensörü	Delsys	Trigno Kablosuz EMG Sistemi
EMG Sinyal İşleme Yazılımı	DelsysEMGworks 4.6	Yok
Fizyolojik Veri Toplama Arayüzü	Ulusal Enstrümanlar	USB-6001
Python Kütüphaneleri (numpy, pandas, scipy, matplotlib)	Açık Kaynak (Python Software Foundation)	Yok
Anket (Likert ölçeği)	Özel Yapı	Yok	Öznel konfor dereceleri toplamak için kullanılır (ölçek 1– 10) her senaryodan sonra tekrar konuşur.
Oturma Tipleri (İş/İlk/Eko)	HSR Kabini (Gerçek dünya)	Yok	Farklı ergonomik özelliklere sahip üç oturma sınıfı yerinde değerlendirildi.
Shimmer3 GSR+ Sensörü (SCR ölçümü için)	Parıltı Sensing	SH-GSR3+	Stres ve rahatsızlık için 50 Hz örnekleme hızıyla cilt iletkenliği yanıtını (SCR) ölçmek için kullanılır.
İstatistiksel Analiz Yazılımı (IBM SPSS Statistics 26.0)	IBM	Yok
Yüzey Elektrot Jeli	Parker Laboratuvarları	Signa Gel 300
Yüzey EMG Sensörleri	Belirtilmedi (muhtemelen Shimmer veya Delsys)	Yok	Omuzlara, beliye ve boynun üzerine yerleştirilir; Kas aktivasyon genliği ve yorgunluğu ölçmek için kullanılır.
Sıcaklık ve Nem Monitörü	Testo	0560 6050
Tepsi Masası	HSR koltuklarına entegre	Yok	Dizüstü bilgisayar ve yemek yerleştirme için yemek ve çalışma senaryolarında kullanılır.
Video Kayıt Kamerası (Davranışsal Gözlem)	Kanon	EOS M50
Cilt Hazırlığı için Mendiller	Medline	MDS093855H