發(fā)動機及車輛聲品質(zhì)評價及道路交通噪聲預(yù)測分析

摘要：隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展以及科技的進步，汽車發(fā)動機噪聲等級控制已經(jīng)取得很大進展，群眾在購買汽車時將焦點更多地關(guān)注于汽車的實用性上。就車輛本身的發(fā)展而言，汽車及發(fā)動機聲的品質(zhì)已經(jīng)成為評價汽車質(zhì)量優(yōu)質(zhì)與否的重要指標(biāo)，噪聲污染當(dāng)前已成為城市主要污染之一，因此對其的治理研究已經(jīng)成為緊迫的任務(wù)。

關(guān)鍵詞：發(fā)動機；車輛；聲品質(zhì)評價；交通噪聲預(yù)測；噪聲控制 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：U461 文章編號：1009-2374（2016）17-0085-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.17.041

1 概述

發(fā)動機及車輛在設(shè)計初期，過多地將重心放在聲壓能量的降低上，而忽略了聲音特性的研究。隨著社會的進步，在保障低噪聲的前提下，人們更多地關(guān)注于車輛乘坐的舒適性與主觀感受。改良聲品質(zhì)的主要目的在于減少車內(nèi)噪音，為人們提供更加舒適的車內(nèi)環(huán)境。由于城市化的快速推進，車輛的迅猛增長，使得交通噪聲日趨加重，已經(jīng)嚴(yán)重影響到居民的生活品質(zhì)。基于此，本文進行發(fā)動機及車輛聲品質(zhì)評價及道路交通噪聲預(yù)測分析，具有很強的現(xiàn)實意義。

2 發(fā)動機及車輛噪聲品質(zhì)評價

2.1 噪聲樣本的采集

論文中車內(nèi)噪聲樣本的搜集，具體是通過SQuadriga聲信號采集系統(tǒng)進行。本次試驗主要在路面狀況較好的情況下進行，對4種型號轎車以不同速度（50、60、70、80、90、100km/h）勻速行駛時不同位置點處的聲音信號，收集到48個噪聲樣本，并對噪聲樣本進行剪輯至5s。接著對所有噪聲品質(zhì)進行A計權(quán)聲壓級計算，再觀察車速變化會對其產(chǎn)生的影響。

結(jié)合圖1可知，隨著車輛加速，4款不同型號的轎車內(nèi)，副駕駛右耳處與司機左耳處，A聲壓級越來越大；在副駕駛右耳處，車內(nèi)A聲壓級A、B型號車輛相對較大。而在司機左耳處，在車速不一樣的情況下4款車輛車內(nèi)A聲壓級無較大區(qū)別，所以不同型號的車輛的車內(nèi)聲品質(zhì)不能只依據(jù)A聲壓級的大小進行確定。

2.2 主觀評價方法

本文實驗評價采用的是成對比較法。評價工作開始之前，應(yīng)先對所有噪聲樣本進行分類，接著將嚴(yán)格挑選出符合標(biāo)準(zhǔn)的評價人員，聽審分組后的噪聲樣本，并提出意見與建議。

2.3 主觀評價結(jié)果

通過對收集到的聲音樣本的分析，從中選取12個特征較為明顯的噪聲樣本。并對其進行主觀評價分析，論文試驗挑選了24個評價人員，且駕車經(jīng)驗均較為豐富。對上述評價人員進行數(shù)據(jù)收集，對其中噪聲樣本的選擇概率進行統(tǒng)計分析，并對各噪聲樣本的主觀評價值進行計算，所得結(jié)果如表1所示：

2.4 心理聲學(xué)客觀參數(shù)及相關(guān)分析

2.4.1 心理聲學(xué)客觀參數(shù)計算。心理聲學(xué)客觀參數(shù)具體是指人對聲音特殊屬性的聽覺感受的物理參量，其中抖動度、尖銳度、粗糙度、響度是最為常用的4種心理聲學(xué)客觀參數(shù)。采用Head Acoustics公司聲品質(zhì)分析軟件Arte-miS12.0求出A計權(quán)聲壓級，并對12個噪聲樣本的4種客觀評價參數(shù)尖銳度、響度、抖動度及粗糙度進行計算，詳情可見表2：

2.4.2 相關(guān)分析。在對相關(guān)性分析過程中，能夠利用簡單線性相關(guān)系數(shù)對變量間的線性關(guān)系進行度量，相關(guān)系數(shù)是表現(xiàn)變量之間相關(guān)關(guān)系緊密程度的統(tǒng)計量，本次試驗中采用應(yīng)用最為普遍的Pearson相關(guān)系數(shù)，作用在于衡量間隔尺度變量間的線性關(guān)系進行度量本試驗中，4種心理聲學(xué)客觀參數(shù)值和主觀評價結(jié)果的線性相關(guān)分析，是通過統(tǒng)計學(xué)軟件SPSS進行。

依據(jù)表3數(shù)據(jù)進行分析，主觀評價結(jié)果與尖銳度、粗糙度、響度心理聲學(xué)客觀參數(shù)的相關(guān)系數(shù)絕對值均高于0.8，具有直接的線性關(guān)系，其中雖然抖動度相關(guān)系數(shù)不高，但因為其對車內(nèi)噪聲沒有很明顯的影響，因此是基本符合規(guī)律的。結(jié)合上述內(nèi)容，可以看出本文中車內(nèi)主觀評價結(jié)果與A計權(quán)聲壓級存在著較強的線性

關(guān)系。

2.5 車內(nèi)噪聲品質(zhì)客觀量化模型的建立

車內(nèi)噪聲品質(zhì)客觀量化模型的建立，應(yīng)當(dāng)先對主觀評價結(jié)果和客觀參數(shù)進行線性回歸分析。線性回歸分析具體是指一種供變量間的數(shù)學(xué)表達(dá)式，是以對變量間關(guān)系進行定量描述的數(shù)學(xué)過程。其中主觀評價結(jié)果為回歸分析中的因變量，A計權(quán)聲壓級及客觀評價參數(shù)為自變量。本文主要采用SPSS統(tǒng)計學(xué)軟件進行線性回歸分析。

結(jié)合表4可以看出，回歸方程中加入尖銳度及響度這兩個客觀參數(shù)，并且方程中并未存在粗糙度和A計權(quán)聲壓級，從而也反映出在聲品質(zhì)偏好性影響因素中，響度和尖銳度與A聲級參數(shù)與粗糙度相比，數(shù)值更大。結(jié)合上表還能夠得出多元線性回歸方程如下：SQ=-0.075Ld-1.898Sp+3.633。式中：SQ為主觀評價結(jié)果；Ld為響度；Sp為尖銳度。上式是車內(nèi)噪聲品質(zhì)客觀參數(shù)間和主觀評價結(jié)果在勻速行使情況下的數(shù)學(xué)模型，其中車內(nèi)聲品質(zhì)可以利用心理聲學(xué)客觀參數(shù)進行描述。并且回歸方程中尖銳度及響度標(biāo)準(zhǔn)化系數(shù)為-0.399與-0.608，從而可以驗證，相較于尖銳度，車內(nèi)聲偏好性受響度影響更大。對4款車輛在司機左耳處車內(nèi)聲品質(zhì)值進行計算。如果車輛提速，則4款車輛內(nèi)聲品質(zhì)也隨之下降。

在勻速行駛時的情況下，對4款車輛車速不一樣時的車內(nèi)噪聲樣本的聲品質(zhì)深入研究，總結(jié)如下：（1）對關(guān)鍵的4個心理聲學(xué)客觀參數(shù)與噪聲樣本的主觀評價相關(guān)性進行分析，結(jié)果表明兩者之間有著很強的相關(guān)性；（2）在轎車勻速行駛下，利用多元線性回歸分析，建立車內(nèi)心理聲學(xué)客觀參數(shù)和聲品質(zhì)偏好性間數(shù)學(xué)模型，可得出尖銳度和響度是車輛勻速情況下聲品質(zhì)的主要影響因素；（3）利用A聲壓級車內(nèi)副駕駛右耳處和司機左耳進行計算，結(jié)果很難鑒定車型對車內(nèi)聲音品質(zhì)的影響，而通過客觀量化模型，所得出的隨轎車車速不同所得到的車輛聲品質(zhì)偏好性值，能夠?qū)υ肼暺焚|(zhì)進行更為直觀的反映。

3 道路交通噪聲預(yù)測分析

以下兩種在當(dāng)前道路交通噪聲預(yù)測模型應(yīng)用中最為普遍：（1）JTGB03-2006推薦的噪聲預(yù)測模型（簡稱JTGB03-2006模型）；（2）HJ2.4-2009推薦的噪聲預(yù)測模型（簡稱HJ2.4-2009模型）。其中Cadna A軟件與一般情況下使用的模型對比，JTGB03-2006與HJ2.4-2009模型在表達(dá)形式上看大體相同，但其他方面存在一定差異。

對比詳情如下：（1）參照點位置：HJ2.4-2009和JTGB03-2006大體一致；（2）車型：HJ2.4-2009和JTGB03-2006一致；（3）適用范圍：Cadna A軟件與JTGB03-2006適用車型和車速范圍都有所差異，其中HJ2.4-2009并未對適用范圍進行明確；（4）車速：其中HJ2.4-2009中，一般都是利用相關(guān)模型對各種車型聲源源強進行計算，并通過類比測量法進行修正；而JTGB03-2006模型，對于不同車型平均車速的計算分別具備相應(yīng)的計算公式；Cadna A軟件則是使用限速作為車速；（5）平均輻射噪聲級：HJ2.4-2009并不具備相應(yīng)計算功能，Cadna A軟與JTGB03-2006均有相應(yīng)計算方法。Cadna A具體是指僅將分為卡車和汽車兩種車輛型號，只關(guān)注卡車和單車道小時所占交通量的比例，在戶外聲傳播衰減基礎(chǔ)上進行計算的計算方式；（6）距離衰減量項：JTGB03-2006模型依據(jù)小時交通量的多少，以點聲源和線聲源對公路噪聲源進行劃分，從而進行距離衰減計算。

在實際的環(huán)境影響評價工作中，道路交通噪聲預(yù)測過程中可以考慮將HJ2.4-2009、JTGB03-2006模型相結(jié)合，車速的類比測量也可通過JTGB03-2006模型計算方式進行。在實際中，最好還是建議采用JTGB03-2006模型計算不同車輛型號的平均輻射噪聲級，在交通噪聲計算模型及其參數(shù)的選取上，還應(yīng)結(jié)合具體情況，有針對性地選擇與該區(qū)域路況相符的道路交通噪聲預(yù)測模型，科學(xué)恰當(dāng)?shù)匦拚Ｐ蛥?shù)，從而創(chuàng)建出具有現(xiàn)實意義的規(guī)范的模型修正參數(shù)，為發(fā)動機及車輛聲品質(zhì)評價工作提供參考。

4 結(jié)語

隨著我國現(xiàn)代進程的不斷推進，道路交通也有了翻天覆地的轉(zhuǎn)變，但在這些發(fā)展的背后，道路交通噪聲污染矛盾已經(jīng)成為當(dāng)前城市主要污染源之一。其中道路交通噪聲是發(fā)動機及車輛在運動過程中所產(chǎn)生的一種不連續(xù)的非穩(wěn)態(tài)流動聲源噪聲沿線輻射，該聲源噪聲嚴(yán)重威脅著司機人身及行駛安全，因此發(fā)動機及車輛聲品質(zhì)評價及道路交通噪聲預(yù)測分析具有很強的現(xiàn)實意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 王登峰.車內(nèi)噪聲品質(zhì)的主觀評價試驗與客觀量化描述[J].吉林大學(xué)學(xué)報（工學(xué)版），2012，（S2）.

[2] 劉寧.車輛及發(fā)動機噪聲聲音品質(zhì)的研究與發(fā)展[J].汽車工程，2002，（5）.

作者簡介：韋建平（1969-），男，廣西上林人，廣西南寧市上林縣機動車輛檢測有限責(zé)任公司技術(shù)負(fù)責(zé)人，機電工程師，研究方向：機動車輛安全技術(shù)檢測檢驗質(zhì)量管理。

（責(zé)任編輯：王 波）