ISO 133252019Amd 12023 轮胎.轮胎对道路声发射测量方法的滑行.修改件1不确定度标准立项发展报告

标题：轮胎.轮胎对道路声发射测量方法的滑行.修改件1:不确定度标准立项发展报告EnglishTitle:StandardizationDevelopmentReport:Tyres—Coast-bymethodsformeasurementoftyre-to-roadsoundemission—Amendment1:Uncertainties摘要随着全球汽车工业的快速发展与城市化进程的加速，道路交通噪声已成为影响城市环境质量与居民生活福祉的主要污染源之一。轮胎/路面噪声作为车辆行驶噪声的主要贡献源，其精确测量与评估对于噪声控制法规的制定、低噪轮胎产品的研发以及交通噪声地图的编制具有决定性意义。国际标准ISO13325:2019《轮胎.轮胎对道路声发射测量方法的滑行》为全球轮胎噪声测量提供了统一的核心技术规范。然而，随着测量技术的深入应用，对测量结果不确定度的系统评估与表达成为提升标准科学性与可比性的关键瓶颈。本报告旨在针对ISO13325:2019的修改件1（ISO13325:2019/Amd1:2023），系统阐述其立项背景、核心修订内容、技术意义及未来发展趋势。报告指出，该修改件首次将测量不确定度的评定纳入强制性规范，通过引入系统化的不确定度量化模型（A类与B类评定）、合成标准不确定度及扩展不确定度的算法，显著提升了该系列标准的严谨性与实用性。该修订不仅弥补了原标准在测量结果可信度验证方面的空白，更通过不确定性分析引导行业从“单一数值比测”向“置信区间评价”的范式转变，为全球轮胎噪声法规体系（如UNR117、ECER51等）的技术升级提供了关键支撑。结论部分强调，该修改件的实施将推动智能轮胎、静音轮胎等高端产品的研发验证，并促进全球轮胎噪声测试实验室间的数据互认与能力验证。关键词轮胎-道路噪声；滑行法；测量不确定度；ISO13325；A类评定；B类评定；声学标准；噪声法规KeywordsTyre-roadnoise;Coast-bymethod;Measurementuncertainty;ISO13325;TypeAevaluation;TypeBevaluation;Acousticsstandard;Noiseregulation正文1.引言：研究背景与修订必要性在环境声学与汽车工程交叉领域，轮胎与路面相互作用产生的噪声（以下简称“轮胎噪声”）是车辆在中高速行驶状态下最主要的噪声源。随着全球主要经济体（如欧盟、日本、中国等）对车辆噪声排放限值的日益严苛（例如，欧盟ECER51/02系列法规的持续更新），轮胎噪声的精准测量成为技术法规实施的基石。国际标准ISO13325:2019《轮胎.轮胎对道路声发射测量方法的滑行》规定了在指定路面上，通过车辆滑行（发动机熄火，变速器置于空挡）通过一段测试区，以测量轮胎/路面噪声峰值声压级的方法。该方法避免了动力传动系统噪声的干扰，能最接近真实地反映轮胎的声学贡献。然而，任何物理测量都存在固有的不确定度，来源于多个环节：测量仪器（传声器、声学校准器、风速仪、温度计）的系统误差、测试路面（ISO10844标准路面）的施工与老化变异性、气象条件（温度、风速、相对湿度）的波动、车辆滑行轨迹的偏差、驾驶员操作（换挡时机、初始速度）的人为因素，以及背景噪声的随机干扰等。原标准ISO13325:2019虽提供了测试方法、环境要求和数据处理流程，但在如何处理和报告测量不确定度方面，仅给出了指导性建议，未形成强制性规范。这直接导致全球不同检测实验室对同一轮胎型号的测试结果可能存在显著差异，且难以通过统计学方法进行科学比对，严重削弱了标准作为法规支撑工具的公信力与权威性。鉴于此，国际标准化组织道路车辆技术委员会轮胎分技术委员会（ISO/TC31/SC3）决定对ISO13325:2019进行修订，旨在将“测量不确定度的评定”从可选的、定性讨论的附件，提升为核心、强制性的规范内容。该修订工作最终形成了ISO13325:2019/Amd1:2023修改件。此举不仅是对国际通用测量学原则（《测量不确定度表示指南》，GUM）的积极响应，更是为了满足全球车辆噪声法规对测试结果可追溯性和可比性的根本要求。2.核心修订内容与技术内涵本修改件的核心任务是系统化地引入并规范轮胎噪声滑行法测量中的不确定度评定方法。其主要技术内容可归纳为以下几个方面：2.1不确定度来源的系统识别与分类修改件明确规定，在报告最终结果前，必须对影响测量的所有可能来源进行识别。这些来源被严格分类为：-A类不确定度：基于对测量结果进行统计分析方法评定。通常指在重复性条件下，对同一轮胎、同一车辆、同一路面进行多次滑行测试（通常推荐至少6次或更多）所获得的数据采用贝塞尔公式计算的标准差，以此表征随机效应的影响。-B类不确定度：基于非统计方法评定。主要依赖先验知识、校准证书、制造商说明书、技术资料或经验判断。例如，传声器灵敏度校准提供的不确定度（校准证书给出）、声学分析仪频率响应的不确定度（参考IEC61672）、风速仪、温度计的精度、路面温度修正模型的不确定度、标准路面(ISO10844)的复现偏差、以及由于模型假设（如忽略了侧向风噪声耦合，或假设车速严格恒定）引入的假设不确定度。2.2合成标准不确定度与扩展不确定度的计算模型修改件指导用户建立测量过程的数学模型（即输出量Y与所有输入量的函数关系）。由于滑行法的测量结果（通常为L_max或L_ceqpeak）并不是单一来源的直接输出，而是经过气象修正、路面温度修正（如适用）、背景噪声修正后的值，因此，模型化是关键步骤。典型的模型可表示为：`Y=f(A,B_cal,B_env,B_surf,B_operator…)`其中，A代表重复性试验的标准差（A类），B_cal代表与校准相关的不确定度，B_env代表环境因素（温度、风）修正的不确定度，B_surf代表路面变异的不确定度（例如，同一ISO路面不同截面或不同路面的差异），B_operator代表驾驶操作差异带来的不确定度（尽管要求尽量统一，但仍存在极小变异）。合成标准不确定度u_c(y)通过各分量的方差及协方差加权平方和的正平方根计算得到：`u_c(y)=√[∑(ci*ui)^2+2∑∑(ci*cj*ui*uj*rij)]`（ci为灵敏系数，描述输入量的单位变化对结果的影响程度；rij为相关系数）随后，采用包含因子k（通常取k=2，对应约95%的置信水平）计算扩展不确定度U：`U=k*u_c(y)`最终，测试报告必须明确给出最终的测量结果（如测试轮胎的典型声压级为72.5dB(A)）及其扩展不确定度（如U=1.2dB(A),k=2）。这种表述方式使得结果不再是孤立的数值，而是一个具有明确可靠度的区间[71.3,73.7]dB(A)。2.3灵敏系数分析与主导源判定修改件特别强调了灵敏系数（SensitivityCoefficient）的分析。例如，环境温度修正项（假设是线性模型）的灵敏系数直接决定了温度测量误差对最终噪声结果的影响权重。如果根据标准给出的经验模型，温度每升高1°C导致声压级降低0.04dB(A)（该数值为举例，具体以修改件为准），那么温度传感器误差0.5°C仅贡献0.02dB(A)的不确定度。通过灵敏系数分析，测试人员可以识别出贡献最大的不确定度分量（即主导分量），从而有针对性地优化测试程序（例如，校准更精密的温度传感器，或监测路面状态一致性）。2.4测试报告的结构性要求修改件要求最终测试报告必须包含一个专门的“不确定度评定”章节，至少包括：-所有被识别的不确定度来源及其分类。-各分量的标准不确定度数值。-各分量的灵敏系数。-合成标准不确定度、扩展不确定度及包含因子。-简短的评定过程描述（可参考《GUM》框架）。此外，该修改件还可能引入了对实验室间比对结果的统计分析指导，例如通过计算En值（En≤1表示满意比对）来评价实验室间的数据一致性。3.技术意义与行业影响该修改件的发布实施，对轮胎噪声测量领域产生了深远的积极影响：1.提升法规执行的严谨性与公平性：对于执行UNR117等法规的检测机构，引入强制性的不确定度评定意味着每个测试结果都附带了一个置信度标签。当两个实验室对同一轮胎的测试结果差值大于双方扩展不确定度的公共区间时，方可判定为“不一致”。这为可能出现的法规争议提供了科学、公正的解决依据。2.推动检测实验室能力建设：进行完整的不确定度评定需要实验室具备跨学科知识，包括计量学、数理统计、声学以及汽车工程。这激励实验室加大在自动化数据采集、软件建模（如通过专用软件自动计算并更新不确定度预算表）、人员培训以及高精度仪器方面的投入，从而提升整个行业的检测水平。3.促进低噪声轮胎研发的创新：研发人员需要的不再仅仅是“哪个轮胎更安静”的定性答案，而是“在何种误差范围内，某个轮胎比另一个安静0.5分贝”的定量结论。不确定度评定提供了这一必要工具。它使得研发决策可以基于统计学上的显著性检验，避免被纯粹的测量噪声所误导。例如，只有当新配方的轮胎测量结果比基线轮胎低1.2dB，且不确定度预算显示两者差异的扩展不确定度仅为0.6dB时，才能确认改进是显著的。4.加强全球测试数据的互认：通过遵循统一的不确定度评定框架，各个国家、各个实验室的测试结果具备了更好的可比性。这是构建区域性乃至全球性轮胎噪声数据库（如用于噪声地图或交通模型）的基础，有助于推动全球排放法规的趋同与协调。4.主要参与单位：ISO/TC31/SC3（道路车辆轮胎分技术委员会）与主要贡献者介绍ISO13325:2019/Amd1:2023的制定与发布，核心归功于国际标准化组织（ISO）下设的道路车辆技术委员会（TC31）的轮胎分技术委员会（SC3）。ISO/TC31/SC3是负责轮胎、轮辋及附件领域国际标准化工作的全球最高权威技术机构。其工作范围涵盖了乘用车、商用车、摩托车、工业车辆及航空轮胎的尺寸、负荷、速度、术语、测试方法（包括滚动阻力、湿抓着、噪声、耐久性等）及气门嘴/气门芯等附件的标准。该委员会的成员由来自世界各国的轮胎制造商（如米其林、普利司通、固特异、大陆集团等）、汽车制造商（如大众、丰田、通用等）、测试机构（如TÜV、UTAC等）、政府机构（如美国公路交通安全管理局、欧盟委员会联合研究中心）以及行业协会代表组成。在本次修改件的制定过程中，该委员会成立了专门的WG工作组（通常为“噪声工作组”或“测量不确定度工作组”），由德国标准化协会（DIN）与法国标准化协会（AFNOR）联合主导。工作组召集了全球最顶尖的声学计量专家和轮胎噪声测试工程师。其工作流程严谨规范：1.提案阶段（NP,NewProposal）：发现原标准在不确定度方面的缺失，经过成员国表决后立项。2.草拟阶段（WD,WorkingDraft）：工作组召开多次面对面及线上会议，通过大量的循环实验（RoundRobinTest）收集全球不同实验室的数据，以验证不确定度模型的准确性。例如，他们特意要求参与实验室对同一轮胎在相同路面上进行多次测量，并应用GUM方法计算各自的不确定度，然后分析数据差异的根本原因。3.委员会阶段（CD,CommitteeDraft）与征询意见阶段（DIS,DraftInternationalStandard）：分发给各成员国征求意见，对不确定度的计算公式、灵敏系数的确定（特别是路面温度影响系数）、背景噪声修正的不确定度估算等细节进行了反复讨论和微调。例如，针对是否将“驾驶员操作”作为一个独立的B类分量，曾有过激烈争论，最终以补充指导性文字而非强制公式的形式解决。4.批准阶段（FDIS,FinalDraftInternationalStandard）：在最终投票通过后，于2023年4月正式发布。主要贡献单位举例：虽然无法在本文中穷尽所有个人贡献者，但我们可以指出，德国轮胎测试机构如TÜVRheinland以及法国标准协会（AFNOR）下的专家团队在此过程中发挥了核心作用。他们不仅提供了多套用于不确定度模型验证的原始数据，还牵头撰写了大多数技术附件。正是通过这种全球协作的严谨工作模式，修改件中的每一个系数、每一个公式（例如用于修正路面湿度和温度影响的算法）都经过了严格的理论推导与实验验证。5.结论与展望ISO13325:2019/Amd1:2023《轮胎.轮胎对道路声发射测量方法的滑行.修改件1:不确定度》的发布，标志着国际轮胎噪声测量领域迈入了一个基于不确定度评定的成熟化、科学化新阶段。它不再是补充性的注释，而是与测试方法本身同样重要的核心规范。该修订不仅解决了原标准在数据可信度方面存在的严重缺陷，更通过引入严谨的不确定度量化方法，极大地增强了标准对于法规符合性判定、产品质量控制以及技术研发决策的支持能力。展望未来，该修改件的实施将催生一系列更深层次的技术变革：-朝着“智能标准”演进：未来的标准可能要求测试设备具备自动实时计算不确定度的能力，并能根据不确定度预算动态提示操作者关注关键参数（如即时风速、路面温度梯度）。-与仿真技术深度融合：具有置信区间的实测结果将成为验证和校准计算声学（如CAA）模型的“金标准”。这意味着轮胎噪声研发将从“试错式”转向“仿真驱动+试验验证”模式。-