發(fā)動(dòng)機(jī)及車(chē)輛聲品質(zhì)評(píng)價(jià)及道路交通噪聲預(yù)測(cè)分析

摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展以及科技的進(jìn)步，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲等級(jí)控制已經(jīng)取得很大進(jìn)展，群眾在購(gòu)買(mǎi)汽車(chē)時(shí)將焦點(diǎn)更多地關(guān)注于汽車(chē)的實(shí)用性上。就車(chē)輛本身的發(fā)展而言，汽車(chē)及發(fā)動(dòng)機(jī)聲的品質(zhì)已經(jīng)成為評(píng)價(jià)汽車(chē)質(zhì)量?jī)?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(duì)其的治理研究已經(jīng)成為緊迫的任務(wù)。

關(guān)鍵詞：發(fā)動(dòng)機(jī)；車(chē)輛；聲品質(zhì)評(píng)價(jià)；交通噪聲預(yù)測(cè)；噪聲控制 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

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

1 概述

發(fā)動(dòng)機(jī)及車(chē)輛在設(shè)計(jì)初期，過(guò)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(huì)的進(jìn)步，在保障低噪聲的前提下，人們更多地關(guān)注于車(chē)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(chē)內(nèi)噪音，為人們提供更加舒適的車(chē)內(nèi)環(huán)境。由于城市化的快速推進(jìn)，車(chē)輛的迅猛增長(zhǎng)，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)?；诖?，本文進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)及車(chē)輛聲品質(zhì)評(píng)價(jià)及道路交通噪聲預(yù)測(cè)分析，具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。

2 發(fā)動(dòng)機(jī)及車(chē)輛噪聲品質(zhì)評(píng)價(jià)

2.1 噪聲樣本的采集

論文中車(chē)內(nèi)噪聲樣本的搜集，具體是通過(guò)SQuadriga聲信號(hào)采集系統(tǒng)進(jìn)行。本次試驗(yàn)主要在路面狀況較好的情況下進(jìn)行，對(duì)4種型號(hào)轎車(chē)以不同速度（50、60、70、80、90、100km/h）勻速行駛時(shí)不同位置點(diǎn)處的聲音信號(hào)，收集到48個(gè)噪聲樣本，并對(duì)噪聲樣本進(jìn)行剪輯至5s。接著對(duì)所有噪聲品質(zhì)進(jìn)行A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)計(jì)算，再觀察車(chē)速變化會(huì)對(duì)其產(chǎn)生的影響。

結(jié)合圖1可知，隨著車(chē)輛加速，4款不同型號(hào)的轎車(chē)內(nèi)，副駕駛右耳處與司機(jī)左耳處，A聲壓級(jí)越來(lái)越大；在副駕駛右耳處，車(chē)內(nèi)A聲壓級(jí)A、B型號(hào)車(chē)輛相對(duì)較大。而在司機(jī)左耳處，在車(chē)速不一樣的情況下4款車(chē)輛車(chē)內(nèi)A聲壓級(jí)無(wú)較大區(qū)別，所以不同型號(hào)的車(chē)輛的車(chē)內(nèi)聲品質(zhì)不能只依據(jù)A聲壓級(jí)的大小進(jìn)行確定。

2.2 主觀評(píng)價(jià)方法

本文實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)采用的是成對(duì)比較法。評(píng)價(jià)工作開(kāi)始之前，應(yīng)先對(duì)所有噪聲樣本進(jìn)行分類，接著將嚴(yán)格挑選出符合標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)價(jià)人員，聽(tīng)審分組后的噪聲樣本，并提出意見(jiàn)與建議。

2.3 主觀評(píng)價(jià)結(jié)果

通過(guò)對(duì)收集到的聲音樣本的分析，從中選取12個(gè)特征較為明顯的噪聲樣本。并對(duì)其進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)分析，論文試驗(yàn)挑選了24個(gè)評(píng)價(jià)人員，且駕車(chē)經(jīng)驗(yàn)均較為豐富。對(duì)上述評(píng)價(jià)人員進(jìn)行數(shù)據(jù)收集，對(duì)其中噪聲樣本的選擇概率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，并對(duì)各噪聲樣本的主觀評(píng)價(jià)值進(jìn)行計(jì)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(jì)算。心理聲學(xué)客觀參數(shù)具體是指人對(duì)聲音特殊屬性的聽(tīng)覺(jué)感受的物理參量，其中抖動(dòng)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(jì)權(quán)聲壓級(jí)，并對(duì)12個(gè)噪聲樣本的4種客觀評(píng)價(jià)參數(shù)尖銳度、響度、抖動(dòng)度及粗糙度進(jìn)行計(jì)算，詳情可見(jiàn)表2：

2.4.2 相關(guān)分析。在對(duì)相關(guān)性分析過(guò)程中，能夠利用簡(jiǎn)單線性相關(guān)系數(shù)對(duì)變量間的線性關(guān)系進(jìn)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(jì)量，本次試驗(yàn)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(jìn)行度量本試驗(yàn)中，4種心理聲學(xué)客觀參數(shù)值和主觀評(píng)價(jià)結(jié)果的線性相關(guān)分析，是通過(guò)統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件SPSS進(jìn)行。

依據(jù)表3數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，主觀評(píng)價(jià)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(duì)值均高于0.8，具有直接的線性關(guān)系，其中雖然抖動(dòng)度相關(guān)系數(shù)不高，但因?yàn)槠鋵?duì)車(chē)內(nèi)噪聲沒(méi)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(chē)內(nèi)主觀評(píng)價(jià)結(jié)果與A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)存在著較強(qiáng)的線性

關(guān)系。

2.5 車(chē)內(nèi)噪聲品質(zhì)客觀量化模型的建立

車(chē)內(nèi)噪聲品質(zhì)客觀量化模型的建立，應(yīng)當(dāng)先對(duì)主觀評(píng)價(jià)結(jié)果和客觀參數(shù)進(jìn)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(duì)變量間關(guān)系進(jìn)行定量描述的數(shù)學(xué)過(guò)程。其中主觀評(píng)價(jià)結(jié)果為回歸分析中的因變量，A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)及客觀評(píng)價(jià)參數(shù)為自變量。本文主要采用SPSS統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)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(gè)客觀參數(shù)，并且方程中并未存在粗糙度和A計(jì)權(quán)聲壓級(jí)，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(jí)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(píng)價(jià)結(jié)果；Ld為響度；Sp為尖銳度。上式是車(chē)內(nèi)噪聲品質(zhì)客觀參數(shù)間和主觀評(píng)價(jià)結(jié)果在勻速行使情況下的數(shù)學(xué)模型，其中車(chē)內(nèi)聲品質(zhì)可以利用心理聲學(xué)客觀參數(shù)進(jìn)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(yàn)證，相較于尖銳度，車(chē)內(nèi)聲偏好性受響度影響更大。對(duì)4款車(chē)輛在司機(jī)左耳處車(chē)內(nèi)聲品質(zhì)值進(jìn)行計(jì)算。如果車(chē)輛提速，則4款車(chē)輛內(nèi)聲品質(zhì)也隨之下降。

在勻速行駛時(shí)的情況下，對(duì)4款車(chē)輛車(chē)速不一樣時(shí)的車(chē)內(nèi)噪聲樣本的聲品質(zhì)深入研究，總結(jié)如下：（1）對(duì)關(guān)鍵的4個(gè)心理聲學(xué)客觀參數(shù)與噪聲樣本的主觀評(píng)價(jià)相關(guān)性進(jìn)行分析，結(jié)果表明兩者之間有著很強(qiáng)的相關(guān)性；（2）在轎車(chē)勻速行駛下，利用多元線性回歸分析，建立車(chē)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(chē)輛勻速情況下聲品質(zhì)的主要影響因素；（3）利用A聲壓級(jí)車(chē)內(nèi)副駕駛右耳處和司機(jī)左耳進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果很難鑒定車(chē)型對(duì)車(chē)內(nèi)聲音品質(zhì)的影響，而通過(guò)客觀量化模型，所得出的隨轎車(chē)車(chē)速不同所得到的車(chē)輛聲品質(zhì)偏好性值，能夠?qū)υ肼暺焚|(zhì)進(jìn)行更為直觀的反映。

3 道路交通噪聲預(yù)測(cè)分析

以下兩種在當(dāng)前道路交通噪聲預(yù)測(cè)模型應(yīng)用中最為普遍：（1）JTGB03-2006推薦的噪聲預(yù)測(cè)模型（簡(jiǎn)稱JTGB03-2006模型）；（2）HJ2.4-2009推薦的噪聲預(yù)測(cè)模型（簡(jiǎn)稱HJ2.4-2009模型）。其中Cadna A軟件與一般情況下使用的模型對(duì)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(duì)比詳情如下：（1）參照點(diǎn)位置：HJ2.4-2009和JTGB03-2006大體一致；（2）車(chē)型：HJ2.4-2009和JTGB03-2006一致；（3）適用范圍：Cadna A軟件與JTGB03-2006適用車(chē)型和車(chē)速范圍都有所差異，其中HJ2.4-2009并未對(duì)適用范圍進(jìn)行明確；（4）車(chē)速：其中HJ2.4-2009中，一般都是利用相關(guān)模型對(duì)各種車(chē)型聲源源強(qiáng)進(jìn)行計(jì)算，并通過(guò)類比測(cè)量法進(jìn)行修正；而JTGB03-2006模型，對(duì)于不同車(chē)型平均車(chē)速的計(jì)算分別具備相應(yīng)的計(jì)算公式；Cadna A軟件則是使用限速作為車(chē)速；（5）平均輻射噪聲級(jí)：HJ2.4-2009并不具備相應(yīng)計(jì)算功能，Cadna A軟與JTGB03-2006均有相應(yīng)計(jì)算方法。Cadna A具體是指僅將分為卡車(chē)和汽車(chē)兩種車(chē)輛型號(hào)，只關(guān)注卡車(chē)和單車(chē)道小時(shí)所占交通量的比例，在戶外聲傳播衰減基礎(chǔ)上進(jìn)行計(jì)算的計(jì)算方式；（6）距離衰減量項(xiàng)：JTGB03-2006模型依據(jù)小時(shí)交通量的多少，以點(diǎn)聲源和線聲源對(duì)公路噪聲源進(jìn)行劃分，從而進(jìn)行距離衰減計(jì)算。

在實(shí)際的環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作中，道路交通噪聲預(yù)測(cè)過(guò)程中可以考慮將HJ2.4-2009、JTGB03-2006模型相結(jié)合，車(chē)速的類比測(cè)量也可通過(guò)JTGB03-2006模型計(jì)算方式進(jìn)行。在實(shí)際中，最好還是建議采用JTGB03-2006模型計(jì)算不同車(chē)輛型號(hào)的平均輻射噪聲級(jí)，在交通噪聲計(jì)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(duì)性地選擇與該區(qū)域路況相符的道路交通噪聲預(yù)測(cè)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(shí)意義的規(guī)范的模型修正參數(shù)，為發(fā)動(dòng)機(jī)及車(chē)輛聲品質(zhì)評(píng)價(jià)工作提供參考。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)現(xiàn)代進(jìn)程的不斷推進(jìn)，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(dòng)機(jī)及車(chē)輛在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所產(chǎn)生的一種不連續(xù)的非穩(wěn)態(tài)流動(dòng)聲源噪聲沿線輻射，該聲源噪聲嚴(yán)重威脅著司機(jī)人身及行駛安全，因此發(fā)動(dòng)機(jī)及車(chē)輛聲品質(zhì)評(píng)價(jià)及道路交通噪聲預(yù)測(cè)分析具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)

[1] 王登峰.車(chē)內(nèi)噪聲品質(zhì)的主觀評(píng)價(jià)試驗(yàn)與客觀量化描述[J].吉林大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版），2012，（S2）.

[2] 劉寧.車(chē)輛及發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲聲音品質(zhì)的研究與發(fā)展[J].汽車(chē)工程，2002，（5）.

作者簡(jiǎn)介：韋建平（1969-），男，廣西上林人，廣西南寧市上林縣機(jī)動(dòng)車(chē)輛檢測(cè)有限責(zé)任公司技術(shù)負(fù)責(zé)人，機(jī)電工程師，研究方向：機(jī)動(dòng)車(chē)輛安全技術(shù)檢測(cè)檢驗(yàn)質(zhì)量管理。

（責(zé)任編輯：王 波）