重慶主城區(qū)公交車車內(nèi)噪聲水平試驗研究

黃樂，陳婷婷，陳剛才，周賢杰，蔡鋒

(1.重慶臨空現(xiàn)代服務業(yè)投資促進有限公司，重慶 401120；2.重慶市環(huán)境科學研究院，重慶 401147)

重慶主城區(qū)公交車車內(nèi)噪聲水平試驗研究

黃樂1，陳婷婷2，陳剛才2，周賢杰2，蔡鋒2

(1.重慶臨空現(xiàn)代服務業(yè)投資促進有限公司，重慶 401120；2.重慶市環(huán)境科學研究院，重慶 401147)

選擇4款在重慶市主城區(qū)具有典型代表性的中型在用公交車進行市區(qū)行駛條件下的空載噪聲試驗，測定其車內(nèi)噪聲水平。結果表明，受發(fā)動機轉速和車速的影響，同一車輛不同路段噪聲水平大小順序為上坡>平路>下坡>其他>彎道>紅綠燈；受車況和發(fā)動機安置方式的影響，相同路段不同車型噪聲水平大小順序為前置發(fā)動機普通車>前置發(fā)動機中級車>后置發(fā)動機中級車>后置發(fā)動機高級車；受測試區(qū)域的影響，相同路段后置發(fā)動機車乘客區(qū)噪聲水平明顯大于駕駛區(qū)，前置發(fā)動機車乘客區(qū)噪聲水平略小于駕駛區(qū)。在48個評價值中，駕駛區(qū)和乘客區(qū)出現(xiàn)噪聲超標的數(shù)量分別為5個、3個。

公交車; 運行; 噪聲水平; 影響因素

車內(nèi)噪聲水平是衡量車輛制造質(zhì)量的重要標志之一[1-2]。研究表明，車內(nèi)噪聲影響公交車的乘坐舒適性，長時間暴露在高水平噪聲環(huán)境可能導致駕駛員身心嚴重受損，進而引發(fā)安全事故[3-4]。針對新出廠的公交車，我國近期發(fā)布了特定測試路段車內(nèi)噪聲的測試方法和限值國家標準[5]，這將會在降低車內(nèi)噪聲水平、提高乘坐舒適性、保護駕乘人員身心健康和消除安全隱患等方面起到積極的作用。但由于影響因素眾多，由標準規(guī)定方法得到的測試結果并不能反映在用公交車市區(qū)行駛條件下車內(nèi)噪聲分布的真實水平。因此，開展在用公交車市區(qū)行駛條件下的車內(nèi)聲學特性試驗，為改善其乘坐環(huán)境提供科學依據(jù)，無疑是一件有意義的工作。

重慶是典型的山城，城區(qū)道路多依地勢起伏而建，路面窄、坡度大、變化多[6]。近年來,市區(qū)經(jīng)濟快速發(fā)展，主城區(qū)選擇公交車出行的人員顯著增加。受車輛狀況、道路條件、運行工況等多種因素的影響，駕乘人員抱怨車內(nèi)噪聲過大的現(xiàn)象時有發(fā)生，甚至由此引發(fā)了安全事故。掌握主城區(qū)公交車市區(qū)行駛條件下的車內(nèi)噪聲水平，為相關部門采取措施減少車內(nèi)噪聲污染提供科學的理論依據(jù),是我市目前應當解決的主要問題。本文選擇4款在重慶市主城區(qū)具有典型代表性的在用公交車進行市區(qū)行駛條件下的空載噪聲試驗，分析發(fā)動機轉速、車速、車況、發(fā)動機安置方式、測試位置等因素對車內(nèi)聲場分布的影響，旨在為重慶市公交車車內(nèi)噪聲控制策略提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 測試儀器

采用浙江杭州愛化電子儀器有限公司生產(chǎn)的AWA6218A+噪聲統(tǒng)計分析儀測定噪聲，儀器使用前用臺灣泰仕電子工業(yè)有限公司生產(chǎn)的TES-1356音位校準儀校準；采用科力達系列水準儀和經(jīng)緯儀測量道路類型參數(shù)；采用全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)測量公交車運行速度。

選擇四款運行數(shù)量較多的中型在用CNG公交車(基本情況見表1)進行市區(qū)行駛條件下的車內(nèi)噪聲試驗。為了使測量數(shù)據(jù)有較好的重現(xiàn)性,測試時車輛空載，車內(nèi)只裝載駕駛員、測試人員、記錄人員以及測試設備；刮雨器、暖風裝置、風扇、空調(diào)、車載電視、語言報站系統(tǒng)、喇叭等輔助裝置不得工作；所有開口如天窗、車窗、進風口及出風口等都應盡量關上。

表1 公交車基本情況

1.2 測試方法

測試線路為加州電子校—渝澳大橋—大禮堂—解放碑，全長9.5 km。該路段跨越新舊城區(qū)，道路變化較多，能夠反映現(xiàn)階段重慶主城區(qū)道路的基本特征。根據(jù)道路狀況對車內(nèi)噪聲水平的影響程度并結合試驗結果統(tǒng)計的需要[7-8]，將試驗路線劃分為6種類型，見表2。測試前，專業(yè)人士用水準儀、經(jīng)緯儀等儀器測量主要路段的類型參數(shù)；試驗記錄人員按照表2要求將各主要路段劃分類型(紅綠燈較為特殊，需由試驗時具體情況確定)，熟悉道路類型劃分結果。為盡量避免交通擁堵以及背景噪聲干擾，測試時段選在雙休日的交通平峰時段(5:00—6:00 am)。試驗過程中，公交車緊跟行駛車流。

表2 試驗路線類型劃分

注:β為縱坡坡度,S1為縱坡坡長;r為彎道中心線的圓曲線半徑,S2為彎道中心線的長度。

基于國內(nèi)外還沒有在用車市區(qū)條件下車內(nèi)噪聲測試的標準方法，本文采用0.1 s快速A聲級測試駕員右耳旁以及乘客區(qū)中部1.2 m處的噪聲水平，每次連續(xù)測定10 s；記錄公交車經(jīng)過各主要路段的時間、檔位、發(fā)動機轉速、車速和加速度[9](由于車輛類型基本相同，且運行時相互緊跟，為了便于統(tǒng)計分析，同類路段工況參數(shù)由試驗用四輛車的記錄結果計算均值)。進行2次平行試驗，取平均值進行分析。

2 試驗結果

2.1 運行狀況

將公交車運行記錄按照相同類型路段進行統(tǒng)計，其運行特征見表3。由表3可見，整個路段運行工況包括勻速、怠速、加速和減速等模式，基本囊括了車輛運行的所有模式；對于不同類型路段，公交車運行時間、檔位、發(fā)動機轉速、車速和加速度等工況參數(shù)存在較大差異。由于測試時公交車緊跟行駛車流，各試驗車輛運行特征相近。與日常運行狀態(tài)比較，試驗車輛運行正常。

2.2 噪聲水平

對照運行記錄和聲級計噪聲測量記錄，以同一時間相同車輛對應的路段相同、LAeq(等效連續(xù)A聲級)相同的原則，在Excel中統(tǒng)計分析各試驗車輛各路段的LAeq。取相同類型路段所有LAeq的算術平

表3 行駛路段及運行特征

注:a為加速度。

均值作為該類型路段的噪聲水平，繪制試驗車輛各路段駕駛區(qū)和乘客區(qū)的噪聲水平(共計48個值)變化曲線，見圖1、圖2。由圖可以看出，各路段的噪聲水平差異較大，最大值為89.4 dB(A)，出現(xiàn)在前置發(fā)動機普通車駕駛區(qū)的上坡段；最小值為63.8 dB(A)，出現(xiàn)在后置發(fā)動機高級車駕駛區(qū)的紅綠燈段。

由圖還可以看出，對于同一車輛不同路段，噪聲順序為上坡>平路>下坡>其他>彎道>紅綠燈；對于相同路段不同車型，噪聲水平大小順序為前置發(fā)動機普通車>前置發(fā)動機中級車>后置發(fā)動機中級車>后置發(fā)動機高級車。比較兩圖可見，對于相同路段不同測試區(qū)域，后置發(fā)動機車駕駛區(qū)噪聲水平明顯小于乘客區(qū)，前置發(fā)動機車駕駛區(qū)噪聲水平略大于乘客區(qū)。

圖1 乘客區(qū)噪聲變化曲線Fig.1 Variation curve of noise in passenger compartment

圖2 駕駛區(qū)噪聲變化曲線Fig.2 Variation curve of noise in driver compartment

2.3 噪聲水平評價

鑒于國內(nèi)外目前還沒有在用公交車市區(qū)行駛條件下車內(nèi)噪聲限值和測量方法標準，本文借用新生產(chǎn)城市客車車內(nèi)噪聲限值[5](見表4)對噪聲測試結果進行評價。結果表明，在48個評價值中共有8個超標。其中駕駛區(qū)占5個，分別出現(xiàn)在前置發(fā)動機普通車和中級車的上坡段、平路段以及后置發(fā)動機中級車的上坡段；乘客區(qū)占3個，分別出現(xiàn)在前置發(fā)動機普通車的上坡段、平路段以及前置發(fā)動機中級車的上坡段。由于駕駛員暴露時間長，車內(nèi)噪聲對其身心損害比乘客更大，易于引發(fā)安全事故。因此，改善駕駛區(qū)的聲環(huán)境狀況應是我市公交車車內(nèi)噪聲控制的重點。

表4 新生產(chǎn)城市客車車內(nèi)噪聲限值

3 討論

3.1 車內(nèi)噪聲的組成

公交車是由多種性質(zhì)噪聲組成的一個綜合噪聲源[10-11]。根據(jù)影響對象的不同，公交車噪聲一般分為車外噪聲和車內(nèi)噪聲。車外噪聲是指公交車駛過時在其旁邊測得的隨機非穩(wěn)態(tài)噪聲，主要包括發(fā)動機噪聲、傳動系噪聲、車身噪聲、輪胎噪聲、空氣噪聲等，它是城市交通噪聲的重要組成部分[12-14]。車內(nèi)噪聲是指公交車車廂內(nèi)的噪聲，主要包括車身壁板振動形成的車內(nèi)噪聲以及車外噪聲經(jīng)由車身縫隙漏聲或壁板透聲傳播至車廂中形成的車內(nèi)噪聲[15-16]。

3.2 發(fā)動機轉速和車速對車內(nèi)噪聲的影響

發(fā)動機轉速和車輛運行速度是影響車內(nèi)噪聲水平的重要因素[17-20]。受發(fā)動機轉速影響的噪聲主要包括進氣噪聲、排氣噪聲、風扇噪聲和發(fā)動機表面輻射噪聲等。在車輛運行速度相同的條件下，發(fā)動機轉速越快，產(chǎn)生的車外噪聲越大，其透(漏)形成的車內(nèi)噪聲也越大。受車速影響的噪聲主要包括傳動系噪聲、輪胎噪聲和車身噪聲等。在發(fā)動機轉速相同的條件下，車速越快，產(chǎn)生的車外噪聲越大，其透(漏)形成的車內(nèi)噪聲也越大。

試驗結果表明，不同路段，同一公交車發(fā)動機轉速和車速的差異較大，其車內(nèi)噪聲水平也不相同。上坡時，公交車處于減速模式，需降低檔位提供較大動力維持車輛以一定速度上行，發(fā)動機轉速最大，車內(nèi)噪聲最大[21]。紅綠燈時，公交車處于怠速狀態(tài)，發(fā)動機轉速最低且車速為零，車內(nèi)噪聲最小。

下坡時，公交車處于加速模式，需要發(fā)動機的牽阻作用延緩汽車下滑時的自然加速時間。相對于平路，兩者速度接近，但下坡時發(fā)動機轉速較慢，故其車內(nèi)噪聲比平路小；相對于彎道，兩者都處于減速模式，但下坡時發(fā)動機轉速和車速都較快，其車內(nèi)噪聲比彎道要大。在其他路段，公交車處于混合運動狀態(tài)，發(fā)動機轉速和車速介于下坡與彎道之間，車內(nèi)噪聲也介于兩者之間。

3.3 車況和發(fā)動機安置方式對車內(nèi)噪聲的影響

車況是影響車內(nèi)噪聲水平的又一個重要因素[22-23]。在發(fā)動機轉速和車輛運行速度相同的條件下，車況越好，車輛產(chǎn)生的車外噪聲就越小，其縫隙漏聲或壁板透聲能力也越弱，故由車外噪聲漏(透)形成的車內(nèi)噪聲就較小。同時，車況較好的車輛車身壁板振動形成的車內(nèi)噪聲也較小。由此可見，在發(fā)動機轉速和車速相同的條件下，車況越好，車內(nèi)噪聲越小。

發(fā)動機安置方式對車內(nèi)噪聲水平也有著明顯的影響。相對于前置發(fā)動機車，后置發(fā)動機車發(fā)動機和車廂分隔較為完全，車內(nèi)噪聲較小。

本次試驗中，中級車的車況比普通車好，相同路段噪聲水平相對較?。坏屑壾嚨能嚊r不及高級車，相同路段噪聲水平相對較大。對于車況接近的中級車，前置車發(fā)動機和車廂分隔不完全，相同路段該類車車內(nèi)噪聲大于后置發(fā)動機車。

3.4 測試區(qū)域對車內(nèi)噪聲的影響

受發(fā)動機的距離和車身振動的共同影響，不同測試區(qū)域其噪聲水平不同[24]。研究表明，與發(fā)動機距離越近，受其影響越嚴重，噪聲也越大；受激勵傳遞環(huán)節(jié)、耦合系統(tǒng)等因素的影響，車輛運行時車廂前部壁板振動產(chǎn)生的噪聲通常比中、后部小[25-27]。

本次試驗中，后置發(fā)動機公交車乘客區(qū)距發(fā)動機較近，受發(fā)動機噪聲的影響較大，同時乘客區(qū)車身振動產(chǎn)生的噪聲也較大，相同路段其噪聲水平明顯大于駕駛區(qū)。前置發(fā)動機公交車乘客區(qū)距發(fā)動機較遠，受發(fā)動機噪聲的影響較小，但車身振動對乘客區(qū)的影響也不容忽視，相同路段總體結果是乘客區(qū)噪聲水平略小于駕駛區(qū)。

4 結論

進行在用公交車進行市區(qū)行駛條件下的空載噪聲試驗，分析測試結果并討論其影響因素，得出如下結論：

(1)不同類型路段,公交車的運行檔位、發(fā)動機轉速、車速和加速度等工況參數(shù)存在較大差異，車內(nèi)噪聲水平也不相同。

(2)受發(fā)動機轉速和車速的影響，同一車輛不同路段的噪聲水平大小順序為上坡>平路>下坡>其他>彎道>紅綠燈；受車況和發(fā)動機安置方式的影響；相同路段不同車型噪聲水平大小順序為前置發(fā)動機普通車>前置發(fā)動機中級車>后置發(fā)動機中級車>后置發(fā)動機高級車；受測試區(qū)域的影響；相同路段后置發(fā)動機車乘客區(qū)噪聲水平明顯大于駕駛區(qū)，前置發(fā)動機車乘客區(qū)噪聲水平略小于駕駛區(qū)。

(3)在48個評價值中，駕駛區(qū)和乘客區(qū)出現(xiàn)噪聲超標的數(shù)量分別為5個、3個。由于駕駛員暴露時間長，改善駕駛區(qū)的聲環(huán)境狀況應是我市公交車車內(nèi)噪聲控制的重點。

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Experimental Study on Interior Noise of Bus in Chongqing

HUANG Le1，CHEN Ting-ting2，CHEN Gang-cai2，ZHOU Xian-jie2，CAI Feng2

(1.Chongqing Airport Modern Service Investment Promotion Co., Ltd., Chongqing 401120, China; 2.Chongqing Academy of Environment Sciences, Chongqing 401147, China)

An off-load noise comparative experiment was designed to study the interior noise of bus under urban driving conditions, using four kinds of representative medium-sized buses in Chongqing. Influenced by engine speed and travel speed, the order of noise level in one certain bus at different road sections was as follows: uphill>level road>downhill>other conditions>bend>traffic lights. Influenced by bus condition and engine installation position, the noise level of different buses at the same road section followed the order: conventional bus with front engine>middle class bus with front engine>middle class bus with rear engine>high class bus with rear engine. At the same road section, the noise in passenger compartment was apparently higher than that in the driver compartment with rear engine. However, it was slightly lower in buses with front engine. Among the 48 evaluation values, the number of values that failed to reach qualified noise standard in driver compartment and passenger compartment were 5 and 3.

bus; operation; noise level; influencing factor

2017-02-14

家水體污染控制與治理科技重大專項(2012ZX07104-001)；重慶市環(huán)境保護局環(huán)保科技項目(環(huán)科字2014CF第204號)；重慶市基本科研計劃項目(2013cstc-jbky-01614)

作者簡介：黃樂(1964—)，男，重慶人，工程師，碩士研究生，主要從事環(huán)境管理工作，E-mail:361761930@qq.com

10.14068/j.ceia.2017.02.019

X839.1

A

2095-6444(2017)02-0076-05