GBT 7031-1986.pdf

中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准 车辆振动输入路面平度表示方法 g b / t 7 0 3 1 -1 9 8 6 ve h i c l e v i b r a t i o n -de s c r i b i n g me t h o d f o r r o a d s u r f a c e i r r e g u l a r i t y 本标准规定了车辆道路纵断面平度测量数据的表示方法和路面分级标准。使以各种不同的测量设 备在各种不同路面上的测量及分析结果有一个可以比较的统一标准。 本标准不规定测量时使用的设备和测量方法。 本标准规定的是基本方法， 不限制其它的表示方法。 应 用范 围 本标准适用于车辆( 不含轨道车辆) 行驶的各种路面和越野地面。 符号 空间频率， m一 参考空间频率, n o =0 . l m 各倍频带的中心频率， m- 频率分辨率， m一 _1n : 波 长 ，m n:街从及 又= g d ; ( n ) : 第 i 道位移功率谱密度， m0 / n 、 一 g _ ( n ) : 第 i 道速度功率谱密度， m g . , ( n ) : 第i 道加速度功率谱密度， m- 伪. ( 动: 第i 道与第j 道之间的位移互谱密度， m , / m g o ; , , ( n ) : 第 ! 道与第 j 道之间的速度互谱密度， m g . , , ( n ) : 第i 道与第j 道之间的 加速度互 谱密度， m - r , , j ( n ) : 相干函数 i , j =1 , 2 , 3 . . . . . . 当仅测一道时， 下标i 不标 g d ( n o ) : 路面平度系数 3 路面功率谱密度 本标准主要采用路面功率谱密度描述路面平度的统计特性。 3 . 1 单道数据 3 . 1 . 1 位移功率谱密度， g d ( n ) 单道路面平度的统计特性建议采用垂直位移单边功率谱密度g ao描述， 其图形的纵坐标 j n ) 和 横坐标 ， ， 均以对数表示。 可采用速度功率谱密度 g ,. ( n ) 和加速度功率谱密度 g , ( n ) 作为补充描述。它们与位移功率谱密度 国家标准局 1 9 8 6 - 1 1 - 2 5 批准1 9 8 7 - 1 0 - 0 1实施 一1 9 8 一 g s / r 7 0 3 1 -1 9 8 6 g d ( n ) 的关系如下: g, ( n ) = ( 2 r n ) g, ( n) ， 。 。 ( 1 ) g , ( n ) 二( 2 n ) g d ( n ) 。 ( 2 ) 3 . 1 . 2 功率谱密度的光滑 功率谱密度应进行光滑计算， 建议采用总体平均和不同倍频带宽的光滑计算( 见附录a) . 3 . 2 多道数据 多道路面平度的统计特性， 以各单道的功率谱密度函数和它们之间的互功率谱密度函数或相干函 数来描述。相干函数公式为: 一 r k ( n ) = g. , ( n ) 一 2 g ; ( n ) . g , ( n ) 4 功率谱密度曲线拟合 4 .a 一 为得到功率谱密度的表达式， 需要进行曲线拟合。 位移功率谱密度的拟合表达式建议采用下式: g a (n ， 一 g d ( n o ) ( 悬 ) - n 0 ( 4 ) 可以多段拟合， 但不应超过4段 拟合曲线和功率谱密度曲线应画在同一张图上， 并说明拟合的区间， 拟合的方程， 拟合的剩余标准 5 路面分级标 准 按功率谱密度把路面分为八级。 表 1 规定了各种路面的平度系数值范围及其几何平均值。 表 2说明了各倍频中心频率下各种路面的平度系数值范围及其几何平均值 图 1 为路面平度分级图。 表 l 路面等级 路面平度系数 g ( n )l o - m / m- n , = o . l m 下限 几 何 平 均 上限 a b c d e f g h 8 3 2 1 2 8 51 2 2 0 4 8 8 1 9 2 32 7 6 8 1 3 1 0 7 2 1 6 6 4 2 5 6 1 0 2 4 4 0 9 6 1 6 3 8 4 6 5 5 3 6 2 6 2 1 4 4 3 2 1 2 8 51 2 2 0 4 8 8 1 9 2 3 2 7 6 8 1 3 1 0 7 2 5 2 4 2 8 8 1 8 9 g b / t 7 0 3 1 -1 9 8 6 表 2 路 面 等 级 g n n) 1 0 - 0 m / m 各倍频中心颇率， n , m ， ) 0 . 0 0 7 80 . 0 1 5 60 . 0 3 1 20 . 0 6 2 50 . 1 2 5 00 . 2 5 0 00 . 5 0 0 01 . 0 0 0 0 2 . 0 0 0 04 . 0 0 0 0 a 几何平均 上限: :;16551 3 11 ;:; ;:.:;:.:.:.:;: .;: :; :.:;: b 下限 几何平均 上限 5 2 4 3 1 0 4 8 6 2 0 9 7 2 1 31 1 2 6 2 1 5 2 4 3 勺 3 2 8 6 5 5 1 3 1 1 8 1 . 9 16 3 . 8 3 2 7 . 7 2 0 . 5 4 1 . 0 8 1 . 9 5 . 1 2 1 0 . 2 4 2 0 . 4 8 1 . 2 8 2 . 5 6 5 . 1 2 0. 32 0. 6 4 1 . 2 8 0 . 0 8 0 . 1 6 0 . 3 2 0 . 0 2 0 0 . 0 4 0 0 . 0 8 0 c 下限 几 何 平 均 上限 2 0 9 7 2 4 1 9 4 3 8 3 8 8 6 5 2 4 3 1 0 4 86 2 0 9 7 2 1 3 1 1 2 6 2 1 5 2 4 3 3 2 7 . 7 6 5 5 . 4 1 3 1 0 . 7 8 1 . 9 1 6 3 . 8 3 27 . 7 2 0 . 4 8 4 0 . 9 6 8 1 . 9 2 5 . 1 2 1 0 . 2 4 2 0 . 4 8 1 . 2 8 2. 5 6 5 . 1 2 0 . 3 2 0 . 6 4 1 . 2 8 0 . 0 8 0 0 . 1 6 0 0 . 3 2 0 d 下限 几 何 平 均 上限 8 3 8 8 6 1 6 7 7 7 2 3 3 5 5 4 4 2 0 9 7 2 4 1 9 4 3 83 8 86 5 2 4 3 1 0 48 6 2 0 97 2 1 3 1 0 . 7 2 6 2 1 . 4 5 2 4 2 . 9 3 27 . 7 6 55 . 4 1 3 1 0 . 7 8 1 . 9 2 1 6 3 . 8 4 3 2 7 . 6 8 2 0 . 4 8 4 0 . 9 6 8 1 . 9 2 5 . 1 2 1 0 . 2 4 2 0 . 4 8 1 . 2 8 2 . 5 6 5 . 1 2 0 . 3 2 0 0 . 6 4 0 1 . 2 8 0 e 下限 几 何 平 均 上限 3 3 5 5 4 4 6 7 1 0 8 9 1 3 4 2 1 7 7 83 8 86 1 6 7 7 7 2 3 3 5 5 4 4 2 0 97 2 41 9 4 3 8 3 88 6 5 2 4 2 . 9 1 0 4 8 5 . 8 2 0 9 71 . 5 1 3 1 0 . 7 2 6 2 1 . 4 5 2 4 2 . 9 3 2 7 . 6 8 6 5 5 . 3 6 1 3 1 0. 7 2 8 1 . 9 2 1 6 3 . 8 4 3 2 7 . 6 8 2 0 . 4 8 4 0 . 9 6 8 1 . 9 2 5 . 1 2 1 0 . 2 4 2 0 . 4 8 1 . 2 8 0 2 . 5 6 0 5 . 1 2 0 f 下限 几 何 平 均 上限 1 3 42 1 7 7 2 6 84 3 5 4 5 3 6 8 70 9 3 3 5 5 4 4 6 7 1 0 8 9 1 3 4 2 17 7 8 3 8 8 6 1 6 7 7 7 2 3 3 5 5 4 4 2 0 9 7 1 . 5 41 9 4 3 . 0 8 3 8 8 6 . 1 5 2 4 2 . 9 1 0 4 8 5 . 8 2 0 9 7 1 . 5 犷 1 3 1 0 . 7 2 2 6 2 1 . 4 4 5 24 2. 88 3 2 7 . 6 8 6 5 5 . 3 6 1 3 1 0 . 7 2 8 1 . 9 2 1 63 . 8 4 3 2 7 . 6 8 2 0 . 4 8 4 0 . 9 6 8 1 . 9 2 5 . 1 2 0 1 0 . 2 4 0 2 0 . 4 8 0 g 下限 几 何 平 均 上限 5 3 68 7 0 9 1 0 7 3 7 4 1 7 2 1 4 7 4 8 3 4 1 34 2 1 7 7 2 6 8 4 3 5 4 巴，口 0勺 八 n 3 3 5 5 4 4 6 7 1 0 8 9 1 3 4 2 1 7 7 8 3 8 8 6 . 1 1 6 7 7 2 . 1 3 3 5 5 4 4 . 3 2 0 97 1 . 5 4 1 9 4 3 . 0 8 3 8 8 6 . 5 2 4 2 . 8 8 1 0 4 8 5 . 7 6 2 0 9 7 1 . 5 1 3 1 0 . 7 2 2 6 2 1 . 4 4 5 2 4 2 . 8 3 27 .6 8 6 5 5 . 3 6 1 3 1 0 . 7 2 8 1 . 9 2 1 6 3 . 8 4 3 2 7 - 6 8 2 0 . 4 8 0 4 0 . 9 6 0 8 1 . 9 2 0 h 下限 几何平均 2 1 4 7 4 8 3 4 4 2 9 4 9 6 6 8 5 3 6 8 7 0 9 1 0 7 3 7 4 1 7 1 3 4 2 1 7 7 2 6 8 4 3 5 4 33 5 5 4 4 . 3 6 7 1 0 8 8 . 6 8 3 8 8 6 . 1 1 6 7 7 7 2 . 1 2 0 9 7 1 . 5 2 4 1 9 4 3 . 0 4 5 2 4 2 . 8 8 1 0 4 8 5 . 7 6 1 3 1 0 . 7 2 2 6 2 1 . 4 4:.: 8 1 . 9 2 0 1 6 3 . 8 4 0 一1 9 0 gb/ t 7 0 3 1 -1 9 8 6 o a 公 a ( m ) 1 0 1 0 . 1 几 -一一一 一- 、决 吞、 交 长认。 “ 补冷沐 、一r d认 c 资 食 认 ba 奋 次 沐 介 火 .任).)、创亥弓苍拐想注 空 间 预 率 .( m 图 1 路面平度分级 图 6 路面 平度的测 t与分析报告 报告应包括以下内容。 6 . 1 测量说明 6 . 1 . 1 测量 日 期 6 门. 2 测量仪器说明 由于测量设备与方法将影响测量结果， 所以要求说明测量方法和测量设备的某些特性 6 . 1 . 2 . 1 测 量系统的简介( 测量机构、 传感器 ) 。 1 91 g b / t 7 0 3 1 -1 9 8 6 6 . 1 . 2 . 2 测量系统的流程。 6 . 1 . 2 . 3 与数据记录有关滤波器的截止频率及倍频衰减率。 6 . 1 . 3 路面和地形的说明 6 . 1 . 3 . 1 测量路面的地点和路线、 路段、 方向。 6 . 1 . 3 . 2 路面面层的类型: 沥青路面、 水泥混凝土路面、 石料路面、 土路面等。 6 . 1 . 3 . 3 路面状况 a ) 一般情况:如修筑年份， 形成过程， 养护情况， 坚实程度， 以及弯道半径等。 b )路拱变形: 完整、 中等变形， 严重变形。 c ) 裂缝: 横向与纵向裂缝、 网裂、 龟裂。 d )车辙、 推移或松散、 剥落。 6 . 1 . 3 . 4 路面照片 6 . 1 . 3 . 5 测量迹道的数目、 位置和间距。 6 . 2 数据处理的有关参数说明 6 . 2 . 1 采用模拟分析方法还是数字分析方法。 6 . 2 . 2 预处理滤波器的截止频率和倍频衰减率。 6 . 2 . 3 计算的分辨带宽 当处理过程中带宽改变时( 例如频率光滑) 需另加说明。 6 . 2 . 4 分析的实际路长， m。 6 . 2 . 5 功率谱密度估计的精度( 见附录b) . 6 . 2 . 6 给出谱估计前的时域总方差和频域总方差。 6 . 2 . 7 谱分析的具体方法( 例如快速富里哀变换， 连续数字滤波等) 。 6 . 2 . 8 采样间距。 6 . 2 . 9 窗函数和相应的参数。 6 . 3 功率谱密度曲线图 6 . 3 . 1 单道功率谱密度曲线图 单道功率谱密度曲线应是经过平滑处理的曲线图。 6 . 3 . 2 多道功率谱密度曲线图 多道数据的各单道功率谱密度曲线图按 6 . 3 . 1 规定， 同时绘制相干函数或互功率谱密度曲线图， 并 注明双迹间距 。 一1 9 2 c s / t 7 0 3 1 -1 9 8 6 附录a 功率谱密度的光滑( 附倍频程特性) ( 参考件) a1 功率谱密度的光滑 双对数坐标表示的不变带宽的非光滑功率谱密度在高频部分出现强烈的波动。在三种倍频带内作 功率的光滑计算， 可以得到光滑功率谱密度函数。 光滑计算时的频带划分区间: 倍频带( 表a1 ) : 从最低频( 零频除外) 到中心频率 0 . 0 3 1 2 m- 1 / 3 倍频带( 表a2 ) : 从倍频带的末尾值到中心频率 0 . 2 5 m- 1 / 1 2 倍频带( 表 a3 ) :从。2 7 2 6 m- 到最高计算频率。 注:在1 / 1 2倍频带的最低频和 1 / 3 倍频带的最高频之间有少许重叠， 目的是使在 1 / 1 2 倍频带中的n出现0 . 5 , 1 , 2 . 4的值， 这样为计算频率特性提供了方便 表 a1 倍频带宽 exp 二 1 m - 二 一 9 . 0 0 0 一 8. 00 0 一 7 . 00 0 一 6 . 00 0 一 5 . 00 0 0. 00 1 4 0 . 0 0 2 8 0 . 0 0 5 5 ( ) . oi l 0 0 . 0 2 2 1 0 . 0 0 2 0 0 . 0 0 3 9 0 . 0 0 7 8 0 . 0 1 5 6 0 . 0 3 1 2 0 . 0 0 2 8 0 . 0 0 5 5 0 . 0 1 1 0 0 . 0 2 2 1 0 . 0 4 4 2 表 a2 1 / 3 倍频带宽 exp m - m -m - 一 4 . 3 3 3 一 4. 00 0 一 3 . 6 6 7 一3 . 3 3 3。 一 3. 00 0 一2 . 6 6 7 一2 . 3 3 3 一 2 . 00 0 0 . 0.4 4 2 0. 05 5 7 0. 07 0 2 0 . 0 8 8 4 0 . 1 1 1 4 0 . 1 4 0 3 0. 1 7 6 8 0. 22 2 7 0 . 0 4 9 6 0 . 0 6 2 5 0 . 0 7 8 7 0 . 0 9 9 2 0 . 1 2 5 0 0 . 1 5 7 5 0 . 1 9 8 4 0 . 2 5 0 0 0 . 0 5 5 7 0 . 0 7 0 2 0 . 0 8 8 4 0 . 1 1 1 4 0 . 1 4 0 3 0 . 1 7 6 8 0 . 2 2 2 7 0 . 2 8 0 6 1 9 3 gb / t 7 0 3 1 - 1 9 8 6 表 a3 1 / 1 2 倍频带宽 fxp 二苏厂 一 1 . 8 3 3 一 1 . 7 5 0 一 1 . 6 6 7 一 1 . 5 8 3 一 1 . 5 0 0 一 1 . 4 1 7 一 1 . 3 3 3 一 1 . 2 5 0 0 . 2 72 6 0 . 2 8 8 8: 0 . 3 0 6 0 : 0 . 3 6 3 9 0 . 3 8 5 6 0 . 4 0 8 5 一 1 . 1 6 7 一 1 . 0 8 3 一 1 . 0 0 0 一 0 . 9 1 7 一 0 . 8 3 3 一 0 . 7 5 0 一 0 . 66 7 一 0 . 5 8 3 一 0 . 5 0 0 一 0 . 41 7 一 0 . 3 3 3 一 0 . 2 5 0 一 0 . 1 6 7 一 0 . 0 8 3 0 . 0 0 0 0 . 0 8 3 0 . 1 6 7 0 . 2 5 0 0 . 4 3 2 8 0 . 4 5 8 5 0 . 4 8 5 8 0 . 3 2 4 2 0 . 3 4 3 5 0 . 3 6 3 9 0 . 3 8 5 6 0 . 4 0 8 5 0 . 4 3 2 8 0 . 4 5 8 5 口 4 8 58 0 . 5 1 4 7 0 . 5 1 4 7 0 . 5 4 5 3 0 . 5 7 7 7 0 . 6 1 2 0 : 0 . 7 27 8 0 . 7 7 1 1 0 . 8 1 7 0 0 . 8 65 5 0 . 9 1 7 0 0 . 9 71 5 1 . 0 2 9 3 1 . 0 9 0 5 1 5 5 4 0 . 3 3 3 0 . 4 1 7 0 . 5 0 0 0 . 5 8 3 0 . 6 6 7 0 . 7 5 0 0 . 8 3 3 0 . 91 7 1 . 0 0 0 1 . 0 8 3 .: ; 3 7 4 0 1 . 4 5 5 7 。5 4 2 2 1 . 6 3 3 9 0 . 2 8 0 6 0 . 2 9 7 3 0 . 3 1 5 0 0 . 3 3 3 7 0 . 3 5 3 6 0 . 3 7 4 6 0 3 9; 9 0 . 4 2 0 1 0 . 4 4 5 4 0 . 4 7 1 9 0 . 5 0 0 0 0 . 5 2 9 7 0 . 5 6 1 2 0 . 5 9 4 6 0 . 6 3 0 0 0 . 6 6 7 4 0 . 7 0 7 1 0 . 7 4 9 2 0 . 7 9 3 7 0 . 8 4 0 9 0 . 8 9 0 9 0 . 9 4 3 9 1 . 0 0 0 0 1 . 0 5 9 5 1 . 1 2 2 5 1 . 1 8 9 2 1 . 2 5 9 9 1 . 3 3 4 8 1 . 4 1 4 2 1 . 4 9 8 3 1 . 5 8 7 4 1 . 6 8 1 8 0 . 5 4 5 3 0 . 5 7 7 7 0 . 6 1 2 0 0 . 6 4 8 4 0 . 6 8 7 0 0 . 7 2 7 8 0 . 7 7 1 1 0 . 8 1 7 0 0 . 8 6 5 5 0 . 9 1 7 0 0. 9 7 1 5 1 . 0 2 9 3 1 . 0 9 0 5 1 . 1 5 5 4 1 . 2 2 4 1 1 . 2 9 6 8 1. 3 7 4 0 1 . 4 5 5 7 1 . 5 4 2 2 1 . 6 3 3 9 1 . 7 3 1 1 :.;: : 组 上 主 _ 一1 9 4 gs/ t 7 0 3 1 - 1 9 8 6 续表 a3 1 / 1 2 倍颇带宽 e x p 二广二 1 . 1 6 7 1 . 2 5 0 1 . 3 3 3 1 . 41 7 1 . 5 0 0 1 . 5 8 3 1 . 6 6 7 1 . 7 5 0 1 . 8 3 3 1 . 91 7 2 . 0 0 0 2 . 0 8 3 2 . 1 6 7 2 . 2 5 0 2 . 3 3 3 2 . 41 7 2 . 5 0 0 2 . 5 8 3 2 . 6 6 7 2 . 7 5 0 2 . 8 3 3 2 . 9 1 7 3 . 0 0 0 2 . 1 8 1 0 2 . 3 1 0 7 2 . 4 4 8 1 2 . 5 9 3 7 2 . 7 4 7 9 2 . 9 1 1 3 3 . 0 8 4 4 2 . 2 4 4 9 2 . 3 7 8 4: : 2 . 51 9 82 . 5 93 7 2. 66 9 72 . 7 47 9 2 . 82 8 42 . 9 1 1 3 2 . 9 9 6 63 . 0 84 4 3 . 1 7 4 83 . 2 6 7 8 : .: : 3 . 4 6 2 1 3 . 6 6 8 0 3 . 6 6 8 03. 77 5 53 . 9 8 6 1 3 . 8 8 6 14. 0 0 0 04 . 1 1 7 2 4 . 1 1 7 2 .:; 4 . 3 2 0 4 . 3 6 2 0 井 6 214 4 . 6 2 1 44 . 7 5 6 8 4 . 8 9 6 25 . 0 3 9 7: : 5 . 1 9 7 4s . 33 9 45 . 4 9 5 9 5 . 4 9 5 8 5 . 6 5 6 9 5 . 8 2 2 6 5 r 2 2 65 . 9 9 3 26 . 1 6 8 8 6 . 1 6 8 86 . 3 4 9 66 . 5 35 7 6 . 5 3 5 76 . 72 7 26 . 9 24 3 6 9 2 4 3 7 . 1 2 7 2 7 . 3 36 0 7 . 3 3 6 07 . 5 5 1 07 . 7 7 2 3 7 . 7 7 2 3 8 . 0 0 0 0 r . 2 3 4 4 a z 光滑计算公式为 g ( i ) = c ( n , +o . 5 )b, - m , g( n , ). -一云 不不- n , ( f )( f ) 一 十 冲 h 一且 艺 g ( 1 ) b , + c ( n , ( i ) 一 ( n x 一 0 - 5 ) b e d g ( n ti ) j 一而 l_、 n h ( i ) 一n , ( i ) 在第 i 个带内的光滑功率谱密度: ( a ll 式中: g( i ) n h ni 一 in t 鲁+ 。 5) 一 i n t 留+ 。 5 ) 光滑计算用的中心频率和截止频率以空间频率n表示。 nl : n .: 下限频率 ; 中心频 率; 1 9 5 gb / “r 7 0 3 1 -1 9 8 6 n h : 上限频率; n:2 exp, 附: 倍频特性 g d ( n , ) 及其均方根值 r ms n , 把整个频带按倍频划分， 按附录 a算出倍频程特性 g a 二) 。 各倍频带中心频率 ， 。 处的均方根值r ms n 。 按下式计算: r m s 。 一 g ( n ) ( n h - n t ) ) “( a2 ) 附录b 功率谱密度估计的误差 ( 参考件) b 1 标准化均方误差e 2 八 e c ( gd 伽) -g ( n) ) g, ( n ) b: 1 = 二 二二十 不 叹丫二 i 6 , l l 乙 4j 、 g“ n ( n ) g, ( n ) ( b l ) -e . +e b 式中: eo c 的期望值; g( n ) 功率谱密度的真值; g “ a ( n ) 功率谱密度真值的二阶导数; 人 g d ( n ) 功率谱密度的估计值; l 功率谱估计时数据长度， m; b- l 标准化随机误 差的方差 ; 一 _ b ; (2 4 ) 1 g“ a ( n ) ga ( n) 标准化偏度误差 的平方 。 ( b o式的平方根即为标准化均方根误差 e o 误差表达式有两个重要性质: 第一对分