ISOTS 13471-22022 声学.温度对轮胎道路噪声测量的影响.第2部分用旁路法进行试验时的温度校正标准立项发展报告

声学温度对轮胎/道路噪声测量的影响第2部分：用旁路法进行试验时的温度校正标准立项发展报告英文标题：StandardizationDevelopmentReport:Acoustics—Temperatureinfluenceontyre/roadnoisemeasurement—Part2:Correctionfortemperaturewhentestingwiththepass-bymethods摘要随着全球城市化进程的加速和机动车保有量的持续增长，道路交通噪声已成为影响人居环境质量与公众健康福祉的主要环境问题之一。轮胎/道路噪声作为车辆行驶噪声的主要贡献源，其准确测量与科学评价对于制定有效的噪声控制策略、研发低噪声轮胎与路面技术、以及执行相关法律法规具有至关重要的意义。然而，环境温度的变化对轮胎/道路噪声的测量结果存在显著影响，导致不同条件下的测量数据缺乏可比性。国际标准化组织（ISO）发布的ISO/TS13471-2:2022标准，正是为应对这一技术挑战应运而生的重要技术规范。本报告旨在全面解读该标准立项的背景、核心内容、技术路线以及行业影响。报告首先梳理了当前道路交通噪声测量的国际法规与标准体系，明确了温度校正问题在测量实践中的突出地位。随后，报告深入剖析了该标准中提出的基于旁路法的温度校正模型、参数确定与计算方法，并介绍了标准验证过程中涉及的实验设计、数据采集与分析。报告指出，ISO/TS13471-2:2022不仅为轮胎/道路噪声测量提供了一套科学、严谨的温度校正技术方案，更将显著提升全球范围内噪声测量结果的一致性、可靠性与可比性。结论部分强调，该标准的实施将有力推动低噪声轮胎与路面的技术研发，促进交通噪声控制技术的标准化进程，为构建宁静、可持续的城市交通环境奠定坚实的技术基础。本报告旨在为道路工程、汽车工程、环境噪声控制等领域的技术人员、科研人员及管理决策者提供系统性、专业性的参考。关键词：轮胎/道路噪声；温度校正；旁路法；ISO/TS13471-2；道路交通噪声；标准化；噪声测量Keywords:Tyre/RoadNoise;TemperatureCorrection;Pass-ByMethod;ISO/TS13471-2;RoadTrafficNoise;Standardization;NoiseMeasurement正文一、引言道路交通噪声作为城市环境噪声的主要来源，严重影响着沿线居民的生活质量、睡眠健康乃至心血管系统。世界卫生组织（WHO）已将道路交通噪声列为仅次于空气污染的第二大环境健康风险因素。为有效管控这一污染源，全球各国和地区纷纷出台愈发严格的车辆及轮胎噪声限值法规，如欧盟的ECER51和R117法规、中国的GB1495-2002《汽车加速行驶车外噪声限值及测量方法》及其更新版本。在众多噪声控制措施中，轮胎/道路噪声的控制尤为关键。研究表明，当车辆行驶速度超过50公里/小时，轮胎与路面相互作用产生的噪声在整车噪声中占据主导地位。因此，轮胎/道路噪声的精准测量是评估车辆噪声性能、研发低噪声轮胎与路面材料、以及验证法规合规性的基石。然而，测量实践中普遍存在一个显著的影响因素——环境温度。轮胎橡胶的粘弹性特性对温度极为敏感。在较低温度下，轮胎橡胶变硬，导致轮胎与路面接触时产生更强的振动和噪声；反之，在较高温度下，轮胎橡胶变软，噪声会相应降低。这种温度效应足以掩盖不同轮胎或路面设计之间的真实噪声性能差异，导致测量结果缺乏可比性。例如，一个在冬季低温环境下测量表现良好的轮胎，在夏季高温环境下可能“失效”。因此，建立一个科学、统一的温度校正方法，使得不同温度条件下的测量结果能够回归到统一的参考温度基准上，成为国际噪声测量标准化领域的迫切需求。在此背景下，国际标准化组织（ISO）下属的声学技术委员会（TC43）启动了ISO/TS13471-2:2022《声学—温度对轮胎/道路噪声测量的影响—第2部分：用旁路法进行试验时的温度校正》标准的制定工作。该标准作为技术规范（TechnicalSpecification,TS），旨在为业界提供一套经过验证的、技术成熟且易于操作的旁路法温度校正程序。二、标准立项背景与技术基础2.1温度影响的物理机制轮胎/道路噪声的产生源于轮胎与路面之间的复杂相互作用，主要包括胎面花纹与路面纹理的撞击、粘附与滑移、以及空气泵吸效应。环境温度通过改变轮胎橡胶的物理特性来影响噪声的产生与辐射：1.橡胶刚度：随着温度降低，轮胎橡胶的弹性模量增大，硬度增加。这使得轮胎花纹块在接触路面时产生的冲击振动更为强烈，从而辐射出更高的能量。2.阻尼特性：阻尼是材料吸收振动能量的能力。低温下，轮胎橡胶的阻尼系数通常降低，导致振动衰减变慢，使噪声持续更久。3.接触力学：温度变化影响轮胎与路面的真实接触面积和应力分布。低温下，更硬的轮胎可能产生更小的接触斑块，导致局部压力增大，加剧某些噪声机制的贡献。研究表明，轮胎/道路噪声与温度之间存在接近线性的负相关关系，温度每降低10°C，噪声级（A计权）可能增加0.5至1.5分贝。这个差异在法规符合性测试中可能直接决定一个产品是否“合格”。2.2现有标准体系的局限在ISO/TS13471-2:2022发布之前，国际上通用的轮胎/道路噪声测量标准，如ISO11819-1《声学—路面噪声测量—第1部分：统计旁路法》、ISO13325《轮胎—滑行通过法测量轮胎/道路噪声》以及相关法规，通常要求测量在某个温度范围内（例如5°C至40°C）进行，但对于不同温度下的数据校准则提供了不同的、甚至相互矛盾的计算公式或根本未予明确。例如，一些早期的标准建议使用一个统一的温度校正因子（如-0.1dB/°C），但该因子缺乏对不同轮胎类型（子午线/斜交）、不同轮胎花纹和不同路面类型的针对性，导致校正精度不足。此外，不同组织的研究团队提出了基于理论模型或经验回归的多种校正方法，其适用性和准确性在国际范围内未能达成共识。这种技术分歧严重阻碍了全球噪声数据的互认和标准法规的全球统一。2.3技术突破与共识形成为解决上述问题，ISO/TC43/WG41（轮胎/道路噪声工作组）汇集了来自全球的顶尖声学专家、汽车制造商、轮胎制造商、路面材料供应商以及监管机构代表。通过多年的理论分析、大规模实验验证与比对研究，专家们逐渐达成共识：1.温度效应并非固定常数：必须建立更精细的模型，将温度系数的差异归因于轮胎的种类、胎面花纹设计和路面宏观纹理等因素。2.旁路法与海岸法的差异：测量方法（如旁路法Pass-ByMethod与海岸法Coast-ByMethod）的差异也会导致温度效应表现不同。ISO/TS13471-2:2022专门针对旁路法进行规定。3.需要技术规范（TS）而非国际标准（IS）：鉴于该领域技术仍在快速发展，且不同方法的有效性需更多实践验证，将其制定为技术规范（TS）是一种务实的选择。TS提供了标准化的方法与指导，但允许在特定条件下对某些条款进行灵活调整，为未来修订和完善留有空间。三、标准核心内容详解ISO/TS13471-2:2022标准的核心是为采用旁路法进行轮胎/道路噪声测量时，提供一套系统、可靠的温度校正程序。其主要内容包括：3.1适用范围与应用领域本标准适用于使用ISO11819-1（统计旁路法）和ISO13325（滑行通过法）等标准中定义的旁路法来测量单轴或双轴车辆轮胎/道路噪声的场合。它涵盖了在标准测试道路上进行的测量，以及为了研发或法规认证目的进行的任何旁路法测试。3.2术语与定义标准详细定义了与温度校正相关的关键术语，例如：*参考温度：通常设定为20°C，作为所有测量结果校正后所对应的基准温度。*测量温度：在实际测试期间，由车辆近场的空气温度传感器（通常安装在车辆侧面或车轮附近）测量的温度。*温度系数：单位温度变化（°C）所引起的噪声级变化量（dB），符号为α（alpha）。该系数可以为负值（噪声随温度升高而降低）或正值（在特定条件下）。*等噪声曲线：描述在不同温度下，达到相同噪声水平所需的等效速度-温度关系。3.3温度效应的数学模型标准基于流体动力学和轮胎橡胶力学的基础理论，提出了一个半经验性的温度校正模型。该模型的核心是在对数坐标系下，将噪声级、温度与速度之间的关系进行线性化处理。标准给出了一个通用的校正公式：`L_corrected=L_measured+α*(T_reference-T_measured)`其中，`L_corrected`为校正后的噪声级，`L_measured`为实际测量的噪声级。关键点在于温度系数α的确定。标准并未提供一个单一的固定值，而是基于大量实验数据，提出了一个依赖于特定参数的分级确定方法：1.基于轮胎类型与花纹的分类：标准根据轮胎的结构（子午线轮胎/斜交轮胎）和胎面花纹类型（纵向花纹、横向花纹、混合花纹、雪地轮胎等），给出了一个默认的α值数据库。例如，一个典型的低噪声纵向花纹子午线轮胎可能具有约-0.08dB/°C的系数，而一个高噪声的越野轮胎可能达到-0.12dB/°C。2.基于路面宏观纹理的修正：路面的粗纹理也会与温度效应产生交互作用。标准引入了路面纹理深度（MPD，MeanProfileDepth）作为参数，对α值进行微调。3.本地化校准实验：对于高精度的研发或法规认证，标准强烈建议用户通过本地化校准实验来确定特定轮胎-路面组合的精确α值。实验设计为一个多温度点、多速度点的矩阵测试。3.4测量与校正程序标准详细规定了温度校正的实施步骤：1.测量前的准备：包括温度传感器的校准与安装位置要求（确保测量的是轮胎-路面界面附近的空气温度，而非远离地面的环境温度）、车辆预热程序、路面湿度的控制等。2.测量过程：要求记录每次通过的瞬时速度、A计权最大声压级（或等效连续声级）以及对应的测量温度。3.数据后处理与校正：将每个测量点的数据输入上述校正公式，采用步骤3.3中确定的α值，计算出校正到参考温度20°C下的噪声级。如果α值是在特定速度窗口内确定的，需在相同的速度范围内应用校正。3.5不确定度分析与质量控制标准的最后部分强调了测量与校正的不确定度评估。它提供了一个框架，用于评估温度测量误差、α值的不确定性以及模型假设所带来的误差。通过合成这些不确定度，可以计算出校正后噪声级的扩展不确定度，从而增强了结果的可信度。标准还建议进行重复性和再现性评估，以控制实验室间的差异。四、主要参与单位介绍——国际标准化组织声学技术委员会（ISO/TC43）ISO/TS13471-2:2022标准的制定与发布，离不开其上级归口单位——国际标准化组织声学技术委员会（ISO/TC43,Acoustics）的专业引领与协调作用。4.1组织性质与宗旨ISO/TC43是国际标准化组织（ISO）下设的所有与声学相关的标准化工作的技术委员会。它成立于1950年，总部秘书处设在德国标准化协会（DIN）。ISO/TC43的宗旨是为全球范围内的声学、噪声、振动和超声领域制定国际标准和技术规范，以促进技术交流、消除贸易壁垒、保障环境与职业健康安全。4.2组织架构与工作范围ISO/TC43的职责范围极其广泛，涵盖了从基础声学理论、测量方法、人体暴露评估到具体产品噪声限值等各个层面。其下设若干个分技术委员会（SC）和工作组（WG），例如：*SC1：噪声标准：负责制定环境噪声、建筑声学、听力保护等标准。*SC2：建筑声学：专注于建筑隔声、吸声材料与结构声学特性的测量与评价。*SC3：超声学：规范超声清洗、检测及医疗超声设备的安全与性能。*WG41：轮胎/道路噪声：专门负责轮胎/道路噪声测量方法及其影响因素（如温度）的标准化工作，正是ISO/TS13471-2:2022的直接对口工作组。4.3在制定ISO/TS13471-2:2022中的关键作用ISO/TC43在推动本标准的立项与发布过程中扮演了核心角色：1.技术引领与需求识别：TC43拥有强大的专家网络，能够敏锐地捕捉到行业前沿的技术瓶颈。正是通过WG41的长期研究，TC43意识到温度校正问题是阻碍全球噪声测量数据统一的关键障碍，从而启动了新工作项目（NWIP）的立项投票。3.协调与其他标准的关系：ISO/TC43系统地管理着整个噪声测量标准家族。在制定本技术规范时，TC43确保了其与上游测量方法标准（如ISO11819-1,ISO13325）的完全兼容，以及与下游法规标准（如UNECE法规）的衔接可行性。4.质量控制与版本管理：TC43有严格的文档审核、投票和出版流程。从CD（委员会草案）、DIS（国际标准草案）到最终的FDIS（最终国际标准草案），每一份文件都经过专家们严谨的评审与修改，确保了技术规范的科学性、可读性和无误性。五、应用价值与未来展望5.1行业应用价值ISO/TS13471-2:2022的应用将带来深远影响：*法规测试的公平性：为全球范围内的轮胎和车辆噪声法规认证提供统一的新基准。制造商无需再因测试环境温度差异而对结果感到困惑，提高了合规测试的公正性。*研发产品的可比性：企业在进行新产品研发时，可以在不同季节、不同地点进行测量，并通过该标准进行校正，直接比较其噪声性能提升效果，从而加速低噪声产品的研发进程。*路面声学特性的统一评估：对于路面工程领域，该标准使得在不同气候条件下评估路面的长期声学性能成为可能，有助于选择和维护低噪声路面。*数据国际互认：随着该标准的普及，各国实验室之间的噪声测试数据将更加容易实现互认，降低因重复测试带来的资源浪费。5.2未来发展方向尽管ISO/TS13471-2:2022是一项重要的里程碑，但技术发展永无止境。未来，该领域可能的发展方向包括：1.从技术规范到国际标准：随着更多实践证据的积累，ISO/TS13471-2有望在未来升格为ISO13471-2国际标准，具备更强的约束力。2.动态温度效应研究：目