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拖车法测定路面对轮胎噪声影响测试方法
关键字: 拖车法测定路面对轮胎噪声影响测试方法 日期: 2020-8-22 8:29:43 点击 9722 次
拖车法测定路面对轮胎噪声影响测试方法


JTG 3450—2019《公路路基路面现场测试规程》----12 其他
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拖车法测定路面对轮胎噪声影响测试方法

拖车法测定路面对轮胎噪声影响测试方法 
 
JTG 3450—2019《公路路基路面现场测试规程》中T0987-2019拖车法测定路面对轮胎噪声影响测试方法


1 适用范围
  本方法适用于拖车法测试路面轮胎噪声,用于评价不同路面类型对车辆轮胎噪声的影响。
2 仪具与材料技术要求
2.1 声级计:同本规程T 0986 中2.1。
2.2 频率分析器:同本规程T 0986 中2.2。
2.3 声校准器:同本规程T 0986 中2.3。
2.4 车速测量仪:不确定度小于1%。如果需要安装在轮胎上,则不应安装在驱动轮上。
2.5 位置测量仪:北斗卫星等定位系统。
2.6 温度计:分度值为1℃;路面温度采用红外温度计;空气温度采用接触式温度计。
2.7 轴重测量仪:最大允许误差为5%。
2.8 轮胎压力测定仪:最大允许误差为4%。
2.9 测试车
2.9.1 测试车应由牵引车和拖车组成。在拖车上安装一个或多个测试轮。测试轮周围应设密封罩,保护传声器免受背景噪音的影响。
2.9.2 测试车应满足以下声学性能要求:
(1)密闭罩内部声反射条件:密闭罩内部声反射(不包括测试轮胎、路面的反射),在315Hz~5000Hz 内1/3 倍频程的声压级差应不大于3dB。
(2)整车系统产生的背景噪音,按测试车声学性能检验测试的总A 计权声压级差应不小于10dB,同时500Hz-5000Hz 频率范围内1/3 倍频程声压级差值应不小于6dB,315Hz-400Hz 频率范围内1/3 倍频程声压级差值应不小于4dB。
(3)抗外部背景噪音能力,按测试车声学性能检验测试的声压级差应不小于10dB。
(4)测试车声学性能应在新车首次应用进行检验;当关键部件更换时应检验一次;同时每1~2 年应检验一次。
2.9.3 宜采用较高功率的引擎。牵引车轮胎与传声器的距离不宜少于3m。必要时牵引车尾部设隔音屏,减少牵引车噪音对传声器影响。
2.9.4 悬挂系统弹簧刚度和阻尼系数应与小汽车悬挂系统接近。应至少安装一个测试轮,测试轮采用满足本方法2.11 中要求的标准轮胎。拖车上的非测试轮宜采用专用窄轮胎,应尽可能远离传声器,距离宜不小于1.5m,同时在非测试轮与传声器一侧宜设隔音屏。测试轮不能安装在引导轴和驱动轴上,且可方便拆卸;宜采用在不拆卸测试轮条件下可实现测试轮抬升离开路面的功能设计。如果左右侧都安装测试轮,则左右侧的测试轮间距(两个轮胎的胎面中间点之间的距离)宜为1.5m~1.9m。测试轮上不宜安装刹车装置,如果安装刹车,则需要经常检查测试轮胎磨损情况。
2.9.5 传声器和测试轮周围应安装密封罩,拖车机械构件应尽可能在密封罩之外,以减少外界噪音对传声器影响。密封罩内壁采用金字塔形,楔形或尖浪形的轻质隔音棉等吸声材料,内部吸声材料总厚度约为75mm,315Hz~400Hz 频率范围内吸声系数不小于0.6,500Hz~5000Hz 范围内吸声系数不小于0.90。密封罩的套罩应离地面约50mm(市区约为100mm),套罩最低的部分采用软质材料,但在行使过程中不得摆动。密封罩应可卸、易更换,吸尘、吸水等敏感部件应可折叠。
2.9.6 在离传声器0.3m 范围内,除传声器固定装置、道路、测试轮之外不应有其它声音反射面;在离传声器0.3m~0.6m 范围内的任何反射面如轴、框架、车身底板等,都应采用吸声棉覆盖。
2.10 测试车传声器的位置
2.10.1 轮胎/路面噪声测试过程中,一个测试轮至少在图T 0987-1 所示1和2位置设置两个传声器同时进行测试。根据需要也可增加3、4、5、6 位置的传声器测定交通噪音。
图T 0987-1 传声器设置位置
1—侧前方位置(必须设置); 2—侧后方位置(必须设置);3—侧中位置(根据需要设置);
4—正前方位置(根据需要设置);5—正后方位置(根据需要设置); 6—最后方位置(根据需要设置);
a—未变形时轮胎侧壁; b—变形后轮胎侧壁;d1=0.20m±0.01m; d2=0.20m±0.01m;
d3=0.65m±0.01m; d4=0.80m±0.01m;h1=0.10m±0.01m; h2=0.20m±0.01m;h3=0.15m±.01m。
2.10.2 传声器宜采用5mm~10mm圆柱状钢质材料固定,减少行车过程中振动对噪音测量影响。
2.11 标准轮胎
2.11.1 标准轮胎分为P 型和H 型,前者宜用于评价小客车轮胎与路面噪音特性,而后者宜用于评价重型车辆轮胎与路面噪音特性。当采用其他标准轮胎时需在报告中说明。标准轮胎的技术要求见表0987。标准轮胎胎面的花纹见图T0987-2。
表T 0987 标准轮胎技术要求
3 准备工作
3.1 测试路段的确定
3.1.1 应保证有效测试路段长度不少于100m,且测试路段内路面类型及材料应相同或相近。
3.1.2 测试路段应顺直,不包含弯曲半径过小的路段:测试速度50km/h 时曲率半径应不小于250 米;测试速度80km/h 时曲率半径应不小于500 米;测试速度110km/h 时曲率半径应大于1000 米。
3.1.3 在测试轮胎传声器一侧0.5m 范围内的测试路面应相同或表面声阻抗特性相近。
3.1.4 应事先调查沿线的限速,弯道及纵坡坡度,以及隧道、桥梁、护栏等结构物分布情况。
3.2 测量环境的要求
3.2.1 测试时现场风速不宜超过10m/s。
3.2.2 气温和路面干湿状况要求同本规程T 0986 中3.2。
3.3 标准车速的确定
3.3.1 本方法规定的标准速度分为三档,分别为50km/h、80km/h 和110km/h。
3.3.2 测量之前根据测试路段限速要求,以及实际交通流平均车速和测试目的,选择最为接近的标准车速,记为vre。
3.4 试验仪具准备
3.4.1 测试轮胎的安装
(1)标准轮胎应按照标记进行正确安装。外倾角不超过1.5º,静态前束角不超过±1º。
(2)通过调整测试车配重装置,使每个标准轮胎静态荷载为3200N±200N;测试过程中标准轮胎充气压力为200kPa ±10kPa。充压气体宜采用氮气,没有氮气时可采用干空气。
(3)新的标准轮胎首次测试之前,应在公路上行驶不少于400km,行驶时速度与测试时速度应大致相等。
(4)每次测试之前,检查标准轮胎胎面花纹老化、磨损和变形情况;清理轮胎花纹中碎屑和杂物。轮胎花纹磨损深度大于1.0mm,或有明显变形,或使用时间超过15个月时,应予以更换。
(5)采用轴重测量仪、轮胎压力测定仪对标准轮胎荷载和充气压力进行检验。
(6)标准轮胎安装完成并检验合格后,在每次正式测试之前,至少行驶15min,对轮胎进行预热。
3.4.2 测量系统的安装
(1)按照图T 0987-1 的位置安装1和2位置的传声器,确保安装结实、无振动,加罩防风球和密封罩,并检查传声器位置。
(2)安装频率分析器、车速测量仪、位置测量仪和温度计,其中测空气温度的温度计应安放在空气流通的位置,离地面1.0m~1.5m 高度处,采用遮光屏避免传感器直接受太阳辐射影响;测路面温度的温度计应能够直接垂直测定测试轮所在轮迹带的路表温度。
(3)将所有测量装置数据线与采集装置连接,打开系统电源并进行预热,测声系统预热不小于10min。
(4)每次开机预热后、测量开始之前,应用声校准器对测声系统整体敏感
性进行检查。
4 方法与步骤
4.1 测试车在测试路段上按本方法3.3 确定的标准车速v􀭰􀭣匀速行驶,连续测试每个传声器位置的噪声。任何靠近测试轮胎的制动器在噪声测量时处于完全释放状态。以每20m 为一个小路段,通过平均20m 测试的噪声数据得到每个传声器315Hz~5000Hz 频率范围内1/3 倍频程的时间平均A 计权声压级。每20m 小路段的单个频率的1/3 倍频程的时间平均A 计权声压级采用标记为
其中:
t——测试轮胎类型,为H型或P型标准轮胎;
w——测试轮所在轮迹带位置,1为右侧轮迹带,2为左侧轮迹带;
r——重复测试的遍数,如3代表测试第3 遍;
i——每20m 小路段的序列数,如i=3,表示测试路段中第3个20m小路段;
f——1/3倍频程对应的频率,范围为315Hz -5000Hz;
m——图T0987-1中传声器位置代号,1为侧前方,2为侧后方;
vi——测试时第i小路段的平均车速,km/h。
4.2 在测试车测定交通噪声同时,连续测定测试车的实际运行速度,计算每20m小路段的平均车速vi,此速度不得偏离标准速度𝑉re(1±15%);同时计算测试路段的平均车速,此速度不得偏离标准速度𝑉re(1±5%)。
4.3 在测试车测试交通噪声同时,应持续进行空气温度测试,可根据需要同时测试路面温度。测试温度准确至1℃。
4.4 在测试噪声、车速和温度的同时,位置测量仪实时给出位置信息。
4.5 当评价某一类路面或某一特定路段的交通噪声时,应采用如下原则进行噪声
测定:
(1)选择最靠近路肩的行车道,采用两个测试轮同时在左、右轮迹带位置上测定;如果只有一个测试轮,则可只在右侧轮迹带位置上测定。测试轮均采用P 型标准轮胎。
(2)同一路段在(1)位置上全程重复测定2次。每1 次测定时,通过4.7筛查后一个路段至少需要5 个小路段的有效测定值。
(3)如果一个路段上同一个测试轮上2次测定的总A计声压级差大于0.5dB,需要按照(1)~(2)步骤再测定2 次,然后按照4 次测定值进行评价。
(4)采用H 型标准轮胎按照(1)~(3)步骤再次进行噪音测试。
(5)当需要测定其他车道,或其他横向位置的噪音时,可按照(1)~(4)步骤进行测试,此时应在报告中说明。
4.6 当进行路网交通噪声评价时,应采用如下原则进行噪声测试
(1)选择最靠近路肩的行车道,采用两个测试轮同时在左、右轮迹带位置上测定;如果只有一个测试轮,则可只在右侧轮迹带位置上测试。测试轮均采用P 型标准轮胎。
(2)同一路段可只测试1 次。
(3)不同路段按照限速要求选择最接近的标准车速。
4.7 受干扰交通噪声的筛查
4.7.1 对出现以下情况时,交通噪声测量可能会受干扰,需要对受噪音干扰的每个小路段进行筛查
(1)当某一个小路段内车速变化较大,或者存在明显的加、减速时。
(2)弯曲半径过小,或纵坡大于6%的路段。
(3)当测试的抗外部背景噪音能力不满足要求时,在噪音测定时有临近车道交通车辆通过,或出现离传声器距离小于2m 的隧道、桥梁、护栏等结构物时。
(4)路表面有接缝,或坑槽等病害时。
4.7.2 在噪声测量过程中,出现以上情况时应及时进行标注。对于本方法4.7.1 中(1)、(2)、(4)情况,宜直接舍弃相应测量值;对于(3)情况,当发现此测定值与相邻的测定值明显不同时,宜直接舍弃相应测量值。
4.7.3 对于本方法4.7.1 中出现的情况,也可以在测试结束后事后进行数据处理:计算整个路段内每一遍测试的所有小路段的总A 计权声压级中位值,将每个小路段的总A 计权声压级与中位值比较,差值大于1.5dB 的小路段为受干扰的无效小路段,其测定结果应进行舍弃。
4.8 测试过程中每4h 及测试结束时用声校准器对测声系统(包括传声器)整体敏感性进行检查一次。任何偏离都应记录在试验报告,如果校准读数相差超过0.5dB,所有的中间测量应被视为无效。
5 数据处理
5.1 以20m段长计算交通噪声
5.1.1 按式(T 0987-1)计算一个测试轮不同频率的声压级,准确至0.1:—— H 型标准轮胎、v􀭰􀭣标准车速时整个路段上w 轮迹带
5.3 当进行路网交通噪声测定评价时,因仅测定1 遍(nr=1),为提高评价的可靠性,应将5个连续有效的20m小路段组成的100m为一个路段,按照5.2.2 计算得到每100m路段的平均总A计权声压级Lcpx:p,ver作为交通噪声测定结果。
6 报告
  本方法应报告以下技术内容:
(1)测试路段信息(测量时间及测量期内天气情况、路表面状况)。
(2)测试设备类型(标准轮胎信息,测试车辆的噪声系数、整车系统产生的背景噪音水平和抗外部背景噪音能力)。
(3)标准速度,车道、轮迹带位置及测试遍数,传声器的位置、传声器的校检情况。
(4)速度、温度修正系数,有效的每20m 段长的实际车速、标准车速、气温,整个路段的平均总A计权声压级,整个路段的进场交通噪声指数和交通噪声方差。
(5)必要时用图表示出每个桩号对应的、实际车速。
 
条文说明:
 
  目前,国际上路面噪声的评价方法主要有远场法和近场法。远场法标准应用较早,此方法测定实际交通流的噪音,考虑了各种车型和实际交通组成,能够准确描述噪音源及其传播影响;但是此方法测量较为耗时,而且仅仅在一个位置测量,由于不同的路段差异较大带来误差,对选择的路段要求较高;同时很难评价不同路段交通噪音的差异,以及不同车道及轮迹带的交通噪音差异,因此也很难评价一条路的整体交通噪音状况。
  近场法(CPX)又称轮胎/路面噪声测量,是远场法的补充,测试方法示意如图T 0987-3所示。与远场法相比,近场法可以测试任何路段的噪音,因此可以评价不得路段噪音的一致性,同时检查不同车道及轮迹带的交通噪音影响的差异;而且近场法测量效率更高,也适合路网交通噪音影响等检测评价。但是近场法也有其局限性,例如仅适用于评价轮胎/路面噪音为主的交通噪音,无法考虑车辆本身的交通噪音以及交通噪音的传播影响;虽然采用H型标准轮胎模拟重型轮胎进行测定,但是在重型货车噪音评价上代表性仍然不足;对测试车辆及测试系统要求非常严格,且设备投入较大;对标准轮胎的控制要求较高。
图 T 0987-3 拖车式CPX测试方法
  在交通噪音影响测定方法中,国际标准ISO 及欧盟EN 标准均包含了近场法,近场法分别为ISO 11819.2 和EN ISO 11819.2,两者等效,因此近场法在国际上的应用越来越多。近场法又分为整车法和拖车法,其中拖车法由于采用拖车,将测试轮安装在拖车上,则牵引车的交通噪音影响较小,因此测定所受背景噪音影响小,测量精度更高。目前我国国内主要应用拖车法,本方法即为近场法中的拖车法。由于我国国标和行业标准中均无近场法标准,本方法是在借鉴ISO 11819.2 的基础上制定的。
  为确保测试车应满足本方法2.9.2 的声学性能要求,测试车一般需要进行如下声学性能检验:
(1)密闭罩内部声反射条件
①卸除测试轮胎和轮子,用配有人工声源的轮胎模型代替,轮胎模型的几何形状近似于轮胎和轮子的几何形状,在轮胎/路面接触前、后缘发出主声源。配有人工声源的轮胎模型,见图T 0987-4。
单位:mm
图 T 0987-4 配有人工声源的轮胎模型
②按照3.4.2 方法安装测量系统,通过人工声源产生一个白色或粉红色噪音,直到两个传声器测定的声压级稳定。计算每个传声器的315Hz~5000Hz 的1/3倍频程声压级,按式(T 0987-1)计算2 个传声器的1/3 倍频程声压级的平均值。重复测定两次,如果两次的测定结果偏差大于0.5dB,则再测定一次。取以上两次或三次结果的算术平均值(Ld,f,o)。
③卸除密封罩,再通过人工声源产生一个白色或粉红色噪音,直到两个传声器测定的声压级稳定。此时传声器周围2.0m 内没有除测试车辆之外的反射物。计算每个传声器的315Hz~5000Hz 的1/3 倍频程声压级,按式(T 0987-1)计算2 个传声器的1/3 倍频程声压级的平均值。重复测定两次,如果两次的测定结果
偏差大于0.5dB,则再测定一次。取以上两次或三次结果的平均值(Ld,f,h)。
④计算Cd,f=Ld,f,o-Ld,f,h,即315Hz~5000Hz 的1/3 倍频程声压级差,其结果应满足2.9.2 中密闭罩内部声反射条件要求,此时Cd,f 记为测试车辆的噪音系数,在噪音测试结果中应该予以修正。当声压级差达不到2.9.2 中要求时,应采取措施改进、并再次进行检验。
(2) 整车系统产生的背景噪音
①选择一个尽量低噪音的路面,如多孔低噪声路面。
②将测试轮胎抬起离开路面(如果没有此功能则可将测试轮拆除),按照3.4.2方法安装测量系统,并进行噪音测量。
③将测试轮胎降低接触路面(重新安装回测试轮胎),在相同路面上进行正常噪音测量。
④计算测试轮胎接触和不接触地面测定前后的总A 计权声压级差,500Hz~5000Hz 的1/3 倍频程声压级差,315Hz~400Hz 的1/3 倍频程声压级差。相应结果应该满足2.9.2 中整车系统产生的背景噪音要求。当各声压级差达不到2.9.2 中
要求时,应采取措施改进、并再次进行检验。
(3)抗外部背景噪音能力
①选择代表性路段,路表面为AC 或SMA。
②测试车按照正常测定时装置安装,停在选定代表路段的路肩上,交通流可以从相邻车道自由通过。交通流车速为70km/h~90km/h,测试车辆与相邻车道交通流的距离应不大于1.5m。
③当相邻车道车辆通过时,采用时间计权F 档测定其最大A 计权声压级和车速。应测量不少于20 辆小客车、不少于10 辆双轴以上重型车。取标准车速为80km/h,按式(T 0987-4)进行各车速的最大A 计权声压级换算。
④按照正常噪音测定方法,采用测试车在80km/h 车速下进行同一路段噪音测定。按式(T 0987-1)~(T 0987-5)计算总A 计权声压级。
⑤计算正常测定的路段总A 计权声压级与路肩测定的最大A 计权声压级之差,应满足2.9.2 中抗外部背景噪音能力要求。当声压级差达不到要求时,应采取措施改进、并再次进行检验。
⑥当以上⑤达不到要求时说明测试车抗外部背景噪音能力不足,测试过程中可能受相邻车道的车辆交通噪音,以及隧道、桥梁、护栏等结构物的反射噪音等影响,可在噪音测量之时进行交通流的控制;在噪音测定之后对受交通流干扰测试数据,或测试车传声器离隧道、桥梁、护栏等结构物距离少于2m 的路段的测
试数据予以舍弃。
 
本文关键词:拖车法测定路面对轮胎噪声影响测试方法
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