CN105136283B - 微表处混合料噪声室内测试装置及噪声室内测试方法 - Google Patents

Abstract

微表处混合料噪声室内测试装置及噪声室内测试方法，涉及一种微表处混合料噪声室内测试装置及测试方法，本发明为解决现有对微表处混合料噪声均为现场噪声测试，测试条件难以控制，在测量过程中受外界噪声影响严重，且测试均以轮胎为研究对象，缺少对路面材料及行车速度进行测试的问题。本发明所述微表处环形测试路段是铺筑不同级配类型的微表处路面；汽车模型采用橡胶轮胎高马力遥控赛车；噪声测量装置用于测量汽车模型行驶时产生噪声；速度测量装置用于实时测量汽车模型速度；连接杆将汽车模型中轴连接在微表处环形测试路段圆心位置；密闭隔音装置使汽车模型在密闭环境中测试；秒表用于记录和控制行驶时间。本发明用于对路面材料进行室内测试。

Description

微表处混合料噪声室内测试装置及噪声室内测试方法

技术领域

本发明涉及一种微表处混合料噪声室内测试装置及噪声室内测试方法。

背景技术

微表处技术是一种经济、快捷、有效的路面预防养护技术，它可以完成路面构造修复、裂缝密封、车辙填充等多项修复功能，比热沥青薄层罩面具有更好的封层效果，能够更好地防止面层水的下渗，从而更好地保护路面结构。然而随着微表处技术的广泛应用，人们发现微表处沥青路面的车内外噪声与普通沥青混凝土路面相比明显增加，在高速公路上应用会严重影响驾乘人员的乘车舒适性，在城市道路上铺筑将严重影响居民的生活水平，从而制约了微表处技术在城市公路养护中的推广。

道路交通噪声按声源可分为三类：一、车辆动力系统产生的噪声；二、车辆在高速行驶过程中，车辆的外部构件与周围空气相互作用而产生的空气动力性噪声；三、车辆在行驶过程中由轮胎与路面相互作用产生的轮胎路面噪声。车辆的行驶速度不同，三种声源对噪声总量的贡献也不同。对于低速行驶的车辆，车辆动力系统产生的噪声是主要的；随着车辆行驶速度的提高(一般从50km/h起)，轮胎路面噪声的贡献逐渐明显；而空气动力性噪声仅在车辆高速行驶时才需要加以重视。前两者引发的噪声可通过改进车辆设计及生产、车身设计等措施逐步降低，但是超过一定车速后，交通噪声主要来自于轮胎橡胶材料与路面摩擦产生的噪音。

目前，关于微表处噪声的研究成果相对较少，大多研究为微表处路面的现场噪声测试，而对微表处噪声的室内测量还处于研究的起步阶段，尚未纳入到相关规范和规程当中。为了研究微表处的噪声特性，孙晓立、毛飞、范俊岩、蔡旭等都相应地开发了微表处噪声的室内测试系统。尽管研究者们对微表处混合料噪声的室内测试方法做了尝试，但其可行性尚待进一步研究，且试验条件难以控制，在测量过程中易受外界环境噪声的干扰，且轮胎路面噪声的室内测量方法的研究大都以轮胎为对象，检验轮胎特性对微表处路面室内噪声的影响，而对于路面材料以及行车速度的影响的评价研究并没有简单易操作并且行之有效的方法。

发明内容

本发明目的是为了解决现有对微表处混合料噪声均为现场噪声测试，测试条件难以控制，在测量过程中受外界噪声影响严重，且测试均以轮胎为研究对象，缺少对路面材料及行车速度进行测试的问题，提供了一种微表处混合料噪声室内测试装置及噪声室内测试方法。

本发明所述微表处混合料噪声室内测试装置，它包括微表处环形测试路段、汽车模型、噪声测量装置、速度测量装置、连接杆、密闭隔音装置和秒表；

微表处环形测试路段是铺筑多条不同级配类型的微表处路面，微表处路面的内半径为 3m，外半径为3.55m；

汽车模型采用橡胶轮胎的高马力遥控赛车，车身长为420mm，宽为330mm，高为180mm，轴距为275mm，离地间隙为30mm，在水泥路面上的最大速度为80km/h，轮胎的直径为150mm，轮胎的宽度为90mm；

噪声测量装置安装在汽车模型上，用于测量汽车模型在微表处环形测试路段上行驶时所产生的噪声；噪声测量装置包括频谱分析仪和声级计，声级计固定在汽车模型的内部，声级计的探头设置在汽车模型的外部，频谱分析仪安装在汽车模型的内部；声级计在汽车模型运行过程中实时测量车外噪声；频谱分析仪根据声级计测量获得的车外噪声分析获取噪声的等效声级；

速度测量装置安装在汽车模型上，用于实时测量汽车模型的速度；

连接杆将汽车模型的中轴连接在微表处环形测试路段的圆心位置，用于保证汽车模型在微表处环形测试路段上作圆周运动；

密闭隔音装置安装在微表处环形测试路段的上方，使汽车模型在密闭环境中进行测试；

秒表用于记录和控制汽车模型的行驶时间。

本发明所述微表处混合料噪声室内测试装置的噪声室内测试方法，该噪声室内测试方法的具体过程为：

步骤1、铺筑n条不同级配的微表处环形测试路段，其中n为大于等于2的正整数；

步骤2、将步骤1铺筑的n条不同级配的微表处环形测试路段在适合气温条件下进行养生，且在养生期内不对微表处环形测试路段进行碾压，所述适合气温条件为大于10℃；

步骤3、将养生后的n条微表处环形测试路段分别用密闭隔音装置进行密闭处理；

步骤4、将安装噪声测量装置和速度测量装置的汽车模型通过连接杆放置在微表处环形测试路段；

步骤5、汽车模型分别在n条微表处环形测试路段中，以相同的速度行驶，利用声级计分别测量汽车模型在n条微表处环形测试路段的噪声大小；

步骤6、频谱分析仪分析获取n条微表处环形测试路段的等效声级；

步骤7、根据步骤5和步骤6的结果获取噪声、n条微表处环形测试路段的级配类型和速度的关系。

本发明的优点：本发明选用结构尺寸较小、马力较大、轮胎为橡胶材质的遥控汽车作为试验用车，操作简便，能够从侧面反映实际路面上的行驶车辆性能，而且保证所铺筑的微表处试验路段的面积较小，节省费用。

本发明铺筑了四条不同类型配合比的微表处试验路段，最大限度的切合实际道路，并且具有代表性和一定的稳定性。并且本发明不仅实现了不同级配类型(AC-13与LMS-1) 微表处沥青路面所产生路面噪声相对大小之间的对比，而且还实现了同一类型级配不同配合比设计(LMS-1级配上限、LMS-1级配中值、LMS-1级配下限)的微表处路面所产生路面噪声相对大小的对比，从而分析出粗、细集料对路面噪声所产生的影响。

本发明通过控制遥控车的行驶速度，并且取稳定速度时间段(15s～35s)下小汽车产生的路面噪声进行等效声级的对比分析，进而分析出车辆行驶速度与路面噪声之间的相对关系。

本发明通过同一级配不同配合比设计(LMS-1)的微表处沥青路面产生的路面噪声相对大小的对比，对该发明有相应的验证作用。

附图说明

图1是本发明所述微表处混合料噪声室内测试装置的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述微表处混合料噪声室内测试装置，它包括微表处环形测试路段、汽车模型、噪声测量装置、速度测量装置、连接杆、密闭隔音装置和秒表；

微表处环形测试路段是铺筑多条不同级配类型的微表处路面，微表处路面的内半径为 3m，外半径为3.55m；

汽车模型采用橡胶轮胎的高马力遥控赛车，车身长为420mm，宽为330mm，高为180mm，轴距为275mm，离地间隙为30mm，在水泥路面上的最大速度为80km/h，轮胎的直径为150mm，轮胎的宽度为90mm；

噪声测量装置安装在汽车模型上，用于测量汽车模型在微表处环形测试路段上行驶时所产生的噪声；噪声测量装置包括频谱分析仪和声级计，声级计固定在汽车模型的内部，声级计的探头设置在汽车模型的外部，频谱分析仪安装在汽车模型的内部；声级计在汽车模型运行过程中实时测量车外噪声；频谱分析仪根据声级计测量获得的车外噪声分析获取噪声的等效声级；

速度测量装置安装在汽车模型上，用于实时测量汽车模型的速度；

连接杆将汽车模型的中轴连接在微表处环形测试路段的圆心位置，用于保证汽车模型在微表处环形测试路段上作圆周运动；

密闭隔音装置安装在微表处环形测试路段的上方，使汽车模型在密闭环境中进行测试；

秒表用于记录和控制汽车模型的行驶时间。

本实施方式中，汽车模型性能较好，操作简便，可以在直道和弯道进行遥控操作，便于试验的进行。连接杆能够防止汽车模型在行驶时脱离微表处环形测试路段，保证汽车模型时刻运行在微表处环形测试路段上。密闭隔音装置能够防止在室外环境下测试时其他声音对噪声测试的影响。

本实施方式中，声级计采用HS6228型1/1倍频程实时频谱分析仪，用于对交直流信号进行分析并储存噪声数据。开启声级计电源，滤波器自动接入测量电路中，改变滤波器的中心频率，可以得到被测噪声的该频带声压级，进而获得整个频谱。根据汽车模型在不同类型微表处(或在不同行驶速度)试验路段行驶时，内部声级计存储记录的噪声数据来分析噪声频谱，即可得到该类型微表处路段上(或该行驶速度下)汽车模型所产生的噪声的相对大小。

具体实施方式二：本实施方式对实施方式一作进一步说明，速度测量装置采用磁电式转速传感器测速装置实现；采用VB-Z9200磁电式转速传感器，螺纹尺寸为M16×1.0或M16×1.5，测量的转速范围为100～10000r/min，即60齿，重量为150g。

本实施方式中，VB-Z9200磁电式转速传感器符合测试对小车速度测量的要求，并且该速度传感器便于安装、尺寸合适、且不需要供电，具有输出信号大，抗干扰能力增强，可在烟雾、油气、水雾等恶劣环境中使用等优点。

具体实施方式三：本实施方式所述微表处混合料噪声室内测试装置的噪声室内测试方法，其特征在于，该噪声室内测试方法的具体过程为：

步骤1、铺筑n条不同级配的微表处环形测试路段，其中n为大于等于2的正整数；

步骤2、将步骤1铺筑的n条不同级配的微表处环形测试路段在适合气温条件下进行养生，且在养生期内不对微表处环形测试路段进行碾压，所述适合气温条件为大于10℃；

步骤3、将养生后的n条微表处环形测试路段分别用密闭隔音装置进行密闭处理；

步骤4、将安装噪声测量装置和速度测量装置的汽车模型通过连接杆放置在微表处环形测试路段；

步骤5、汽车模型分别在n条微表处环形测试路段中，以相同的速度行驶，利用声级计分别测量汽车模型在n条微表处环形测试路段的噪声大小；

步骤6、频谱分析仪分析获取n条微表处环形测试路段的等效声级；

步骤7、根据步骤5和步骤6的结果获取噪声、n条微表处环形测试路段的级配类型和速度的关系。

本实施方式中，步骤3所述密闭隔音装置采用隔音功能较好、密闭功能较好的材质，防止外界噪声对噪声室内测试产生影响。

具体实施方式四：本实施方式对实施方式四作进一步说明，步骤1所述n条微表处环形测试路段的级配的类型标准为：

适用于微表处混合料的改性乳化沥青，且满足《高速公路微表处设计与施工技术规范 (DB 21/T 2234-2014)》的技术要求；

验证选用的粗、细级料，验证性能，选择满足相关技术要求的粗、细级料；

选择填料，填料包括矿粉、水泥和消石灰，填料需满足干燥、疏松、无结团，且满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40)的技术要求，且添加剂和水满足相关技术要求；

级配范围选择东北地区常用的LMS-1级配范围与沥青路面设计中常用的AC-13级配范围，且按照AC-13级配中值、LMS-1级配上限、LMS-1级配中值、LMS-1级配下限设计4组微表处混合料配合比，即为所铺筑的4条不同配合比设计的微表处试验路段。

本实施方式中，高速公路微表处设计与施工技术规范(DB 21/T 2234-2014)》的技术要求如表1：

表1

粗级料适量技术要求见表2：

表2

细级料适量技术要求见表3：

表3

试验项目	单位	技术要求	试验方法
				表观相对密度，不小于	-	2.5	T0328
坚固性(＞0.3mm部分)，不小于	％	12	T0340
				含泥量(＜0.075mm含量)，不大于	％	3	T0333
砂当量，不小于	％	65	T0334
				亚甲蓝值，不大于	g/kg	25	T0349
棱角性(流动时间)，不小于	s	30	T0345

《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40)的技术要求见表4：

表4

微表处矿料级配范围

LMS-1级配范围如表 5：

表5

单层微表处(LMS-1)通常的材料用量范围

Claims (3)

1.微表处混合料噪声室内测试装置，其特征在于，它包括微表处环形测试路段、汽车模型、噪声测量装置、速度测量装置、连接杆、密闭隔音装置和秒表；

微表处环形测试路段是铺筑多条不同级配类型的微表处路面，微表处路面的内半径为3m，外半径为3.55m；

汽车模型采用橡胶轮胎的高马力遥控赛车，车身长为420mm，宽为330mm，高为180mm，轴距为275mm，离地间隙为30mm，在水泥路面上的最大速度为80km/h，轮胎的直径为150mm，轮胎的宽度为90mm；

噪声测量装置安装在汽车模型上，用于测量汽车模型在微表处环形测试路段上行驶时所产生的噪声；噪声测量装置包括频谱分析仪和声级计，声级计固定在汽车模型的内部，声级计的探头设置在汽车模型的外部，频谱分析仪安装在汽车模型的内部；声级计在汽车模型运行过程中实时测量车外噪声；频谱分析仪根据声级计测量获得的车外噪声分析获取噪声的等效声级；

速度测量装置安装在汽车模型上，用于实时测量汽车模型的速度；

连接杆将汽车模型的中轴连接在微表处环形测试路段的圆心位置，用于保证汽车模型在微表处环形测试路段上作圆周运动；

密闭隔音装置安装在微表处环形测试路段的上方，使汽车模型在密闭环境中进行测试；

秒表用于记录和控制汽车模型的行驶时间。

2.根据权利要求1所述的微表处混合料噪声室内测试装置，其特征在于，速度测量装置采用磁电式转速传感器测速装置实现；采用VB-Z9200磁电式转速传感器，螺纹尺寸为M16×1.0或M16×1.5，测量的转速范围为100～10000r/min，即60齿，重量为150g。

3.基于权利要求1所述微表处混合料噪声室内测试装置的噪声室内测试方法，其特征在于，该噪声室内测试方法的具体过程为：

步骤1、铺筑n条不同级配的微表处环形测试路段，其中n为大于等于2的正整数；

步骤2、将步骤1铺筑的n条不同级配的微表处环形测试路段在适合气温条件下进行养生，且在养生期内不对微表处环形测试路段进行碾压，所述适合气温条件为大于10℃；

步骤3、将养生后的n条微表处环形测试路段分别用密闭隔音装置进行密闭处理；

步骤4、将安装噪声测量装置和速度测量装置的汽车模型通过连接杆放置在微表处环形测试路段；

步骤5、汽车模型分别在n条微表处环形测试路段中，以相同的速度行驶，利用声级计分别测量汽车模型在n条微表处环形测试路段的噪声大小；

步骤6、频谱分析仪分析获取n条微表处环形测试路段的等效声级；

步骤7、根据步骤5和步骤6的结果获取噪声、n条微表处环形测试路段的级配类型和速度的关系。