轮胎路面噪声机理与降噪路面

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公路与汽运

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第４期

２００８年７月

１．１．４粘吸或粘附

当轮胎花纹表面变粘而且路表面非常干净时可

发生粘吸，这种现象可比作吸杯行为。如高温季节，

轮胎有可能粘住沥青路面。在这些情况下，由于粘附

力的增加而导致轮迹尾部边缘的激励增强，当花纹块

释放时，引起胎身振动并产生声能。这种噪声在正常

的交通条件下一般不作为重要现象来考虑。图２号筒效应

１·１·５空气动力性噪声当外胎沟槽离开接触区的瞬间，沟槽内腔与喷轮胎滚动时，轮胎周围的气流受扰，在轮胎后部

口形成亥姆霍兹共振腔，在较窄的频率范围内产生

和路面之间产生湍流，引起空气压力的变化，从而产

共振。亥姆霍兹共振的放大作用也具有较强的频率生空气动力噪声（如图１所示）。空气动力性噪声对

选择性。此共振现象类似于人们吹瓶口时产生的哨

轮胎／路面噪声的贡献微弱，只有在汽车高速行驶

声。图３是管柱腔体和亥姆霍兹共振示意图。

（速度超过２００ｋｍ／ｈ）时，这种现象才比较明显。

前视图后视图

图１轮胎周围的气流

１．２轮胎／路面噪声增强机理

许多情况下，轮胎／路面接触面上产生的能量不能有效地辐射。由于花纹块较小，如果与轮胎／路面系统的其他部件分离开来，它不可能是有效的辐射器。而且，空气泵本身并不是重要的声能量源，而是轮胎／路面系统的几种现象显著地增强了辐射噪声。１．２．１号筒效应

如图２所示，轮胎表面和路面构成的几何形状成为天然的号筒，位于号筒喉部附近的任何噪声源产生的声能量将被放大，这种放大是由于声波在轮胎和路面之间的多重反射产生的。Ｓｃｈａａｆ和Ｒｏｎ—ｎｅｎｂｅｒｇｅｒ通过测量静止轮胎／路面接触区后端附近的噪声，对号筒效应的影响进行了实验研究。据报道，最大的放大发生在２ｏｏＯＨｚ频域，这个频域上测量的放大噪声级可达到２２ｄＢ（Ａ），在１～１０ｋＨ２的频域上也发现有相当大的放大作用。多孔性路面由于可以减少声波的反射，因而有助于降低号筒效应产生的放大作用。

１．２．２管柱腔体和亥姆霍兹共振

在接触区内，外胎花纹问的沟槽与路面形成充气的管柱腔体，其共振产生选择性放大作用。该共振没有号筒效应显著，但在光滑路面上，在Ｏ．８～３ｋＨｚ的频率范围内，放大作用能达到１０ｄＢ左右。

图３管柱腔体和亥姆霍兹共振

１．２．３胎体和胎侧振动

轮胎／路面接触面上产生的振动能量由于胎体的反应而增强，胎体振动是由花纹块的振动能量传递而来。另外，接触区附近的胎侧也产生振动和辐射噪声（如图４所示）。

图４胎体和胎侧振动

１．２．４内部声学共振

轮胎内用于充气的空气由于轮胎的振动也被激励，在某特定频率上，轮胎内的空气将发生共振（如图５所示）。这种反应有时可以听到，但对外部噪声的影响很／Ｊ、。

图５胎内空气声学共振

轮胎/路面噪声机理与降噪路面

作者：谭伟， 张崇高， 曹卫东， 崔新壮

作者单位：谭伟,张崇高(青岛市公路管理局,山东,青岛,266101)， 曹卫东,崔新壮(山东大学,土建与水利学院,山东,济南,250061)

刊名：

公路与汽运

英文刊名：HIGHWAYS & AUTOMOTIVE APPLICATIONS

年，卷(期)：2008，(4)

被引用次数：0次

1.曹卫东骨架密实型低噪声路面的研究及应用 2006

2.Robert J.Bernhard.Roger L.Wayson An introduction to tire/pavement noise[SQDH 2005-1] 2005

3.Plotkin K.J.M.L.Montroll.W.R.Fuller The generation of tyre noise by air pumping and carcass vibration 1980

4.俞悟周.毛东兴.王佐民轮胎/路面噪声及其测量[期刊论文]-声学技术 2000(02)

5.P.A.Morgan.P.M.Nelson.H.Steven Integrated assessment of noise reduction measures in the road transport sector[PR SE/652/03] 2002

6.Ulf Sandberg The multi coincidence peak around 1000Hz in tyre/road noise spectra 2003

1.期刊论文郭知涛.韩森.GUO Zhi-tao.HAN Sen水泥混凝土路面刻槽对轮胎/路面噪声影响分析-公路2008(11)

基于国内外研究,综述了轮胎/路面噪声的产生机理;针对水泥混凝土路面刻槽,分析了刻槽间距对轮胎/路面噪声的影响,阐述了横向不等间距刻槽及纵向刻槽的降噪机理.

2.学位论文张丽宏轮胎-路面噪声产生机理研究2009

近年来，由于公路通车里程、车流量和行驶速度的与日俱增，公路交通噪声已经逐渐变成沿线居民最为关注的环境污染问题。而随着汽车工业的不断发展，发动机产生的噪声将逐渐减小，因此随着汽车速度的提高及汽车载重量的提高，轮胎和道路的接触噪声成为道路交通噪声的主要噪声源，所以降低道路交通噪声关键是控制轮胎/路面噪声。为此本文将对轮胎/路面噪声进行研究，分析它的变化规律，为路面设计提供参考。

本文首先介绍轮胎/路面噪声种类及各自的产生机理，在此基础上，运用声学和动力学原理分析轮胎/路面的噪声，并对不同路面降噪机理进行研究。

根据噪声产生机理，可以把噪声的影响因素分为轮胎参数、路面参数、交通参数和环境参数。本文考虑的路面参数：孔隙率、孔结构、构造深度、面层厚度和弹性模量；轮胎参数：轮胎花纹角度、胎压；交通参数：速度；环境参数：声屏障、隧道及雨天路面积水的情况。其中轮胎参数、路面参数及交通参数是通过影响噪声源从而改变噪声，环境参数则主要是通过声音传播途径改变噪声。在对噪声产生机理认识的基础上，建立ABAQUS有限元模型，通过有限元建模，分析轮胎/路面噪声与这些影响参数的关系，得到轮胎/路面噪声的变化规律。

由于轮胎/路面噪声受到众多因素的影响，而各个因素之间又会相互影响，因此各个参数具有相关性，为了较准确的分析这些参数对噪声影响的综合结果，需要对噪声的各个影响参数进行相关性分析，为此设计正交试验，对轮胎/路面噪声进行正交试验，采用统计学方法分析各个影响参数对噪声的显著性，同时采用多元回归软件SPSS进行多元回归，建立预估轮胎/路面噪声的多参数模型。

最后，通过现场测试轮胎/路面噪声，分析现场轮胎/路面噪声受各参数的影响，主要分析了轮胎/路面噪声随速度、孔隙率及构造深度的变化，并回归出轮胎/路面噪声随这些参数变化的曲线，同时与前面有限元计算结果进行比较分析。

3.期刊论文刘武斌.韩森.陶志金.韩微微轮胎/路面噪声量测与分析-中外公路2009,29(4)

该文在分析多种不同的轮胎/路面噪声量测方法基础上,应用随车声强测试法(OBSI)和统计通过法(SPB)对两个路段进行量测.分别得到声强级(SIL)和统计通过指标(SPBI),并分析了不同车速、不同类型路面下的轮胎/路面噪声特性.

4.期刊论文赵洪志.曹卫东.张玉红SMA路面降噪机理分析-公路与汽运2009(1)

文中介绍了轮胎/路面噪声产生机理,并通过室内轮胎/路面振动试验和沥青混合料动态力学参教测试,初步分析了SMA路面降低轮胎/路面噪声的机理.结果表明,SMA路面衰减轮胎振动能力明显优于普通AC路面,其降噪机理在于材料的内部阻尼和路表纹理.

5.学位论文陶志金水泥混凝土路面轮胎/路面噪声与交通噪声评价方法研究2009

随着国民经济及公路交通事业的发展，道路沿线居民受到道路交通噪声的危害越来越严重。在高速行驶的情况下，对于轿车类轻型交通，轮胎/路面噪声成为道路交通噪声的主要来源。轮胎/路面噪声研究的首要问题是关于测试方法、评价指标和标准的问题。而我国目前对于这方面的研究很少。

本研究在以往国内外已有研究成果的基础上，建立滑行通过法、统计通过法、随车声强法、加速度法测试细则。开发了随车声强测试系统，引入双传声器互谱声强测试原理，采用数字信号技术分析实时记录的时域数据。通过现场测试和室内评价对不同类型的水泥混凝土路面轮胎/路面噪声特性进行评价比较。建立了交通噪声预测模型，对轻型交通产生的道路沿线交通噪声进行计算。分析表明，不同类型的水泥混凝土路面噪声存在差异，在道路规划及设计时，通过选取合适的传统水泥混凝土路面纹理或者新型水泥混凝土路面可以有效缓解交通噪声造成的压力。

6.会议论文曹卫东SMA路面降噪机理分析2006

介绍了轮胎/路面噪声产生机理;通过室内轮胎/路面振动试验和沥青混合料动态力学参数测试,研究了SMA路面降低轮胎/路面噪声的机理;试验结果表明:SMA路面衰减轮胎振动能力明显优于普通AC路面,其降噪机理在于材料的内部阻尼和路表纹理.

7.期刊论文曹卫东.吕伟民.CAO Wei-dong.LV Wei-min轮胎/路面噪声模型研究进展-公路交通科技2007,24(3)

在系统地总结国外学者对轮胎/路面噪声模型研究现状的基础上,对轮胎/路面噪声的物理模型、统计模型和混合模型分别进行了描述和评价,指出了其各自的适用性,物理模型主要用于轮胎设计,统计模型主要用于路面设计,而混合模型则是考虑轮胎和路面的最优组合.由于轮胎/路面噪声机理十分复杂