ISO 209082023 轮胎声音发射试验.转鼓试验方法标准立项发展报告

轮胎声音发射试验转鼓试验方法标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:TyreSoundEmissionTest—MethodsofDrum摘要随着全球汽车工业的快速发展和城市化进程的持续加速，道路交通噪声污染已成为影响人居环境质量的重要问题之一。轮胎作为车辆与路面接触的唯一部件，其噪声发射特性直接关系到整车行驶噪声水平，进而影响车辆产品的环保合规性与市场准入资格。国际标准化组织（ISO）于2023年1月正式发布ISO20908:2023《轮胎声音发射试验转鼓试验方法》，为轮胎噪声的实验室条件下测量与评价提供了统一的国际技术规范。本报告系统梳理了该标准的立项背景、技术内容、修订历程及国际影响，重点分析了转鼓法试验相较于道路法的技术优势与适用场景，深入探讨了标准所规定的测试条件、测量仪器、数据采集与处理流程等核心技术要素。报告同时介绍了标准制定过程中主要参与单位的技术贡献，并对标准在全球范围内的应用前景及其对轮胎行业技术进步的推动作用进行了展望。本报告旨在为中国轮胎产业及相关检测机构理解和应用该国际标准提供全面参考。关键词：轮胎噪声；声音发射试验；转鼓法；国际标准；ISO20908；噪声测量；车辆轮胎AbstractWiththerapiddevelopmentoftheglobalautomotiveindustryandthecontinuousaccelerationofurbanization,roadtrafficnoisepollutionhasbecomeoneofthesignificantissuesaffectingthequalityofthelivingenvironment.Astheonlycomponentofavehicleincontactwiththeroadsurface,thetyre'ssoundemissioncharacteristicsdirectlydeterminethevehicle'soveralldrivingnoiselevel,therebyaffectingtheenvironmentalcomplianceandmarketaccessqualificationsofvehicleproducts.TheInternationalOrganizationforStandardization(ISO)officiallyreleasedISO20908:2023"Tyresoundemissiontest—Methodsofdrum"inJanuary2023,providingunifiedinternationaltechnicalspecificationsforthemeasurementandevaluationoftyrenoiseunderlaboratoryconditions.Thisreportsystematicallyreviewstheprojectbackground,technicalcontent,revisionhistory,andinternationalimpactofthestandard,withafocusonanalyzingthetechnicaladvantagesandapplicablescenariosofthedrummethodcomparedwiththeroadmethod.Thereportdelvesintocoretechnicalelementsspecifiedbythestandard,includingtestconditions,measurementinstruments,dataacquisition,andprocessingprocedures.Italsointroducesthetechnicalcontributionsofmajorparticipatingorganizationsduringthestandarddevelopmentprocessandprovidesanoutlookontheapplicationprospectsofthestandardgloballyanditsroleinpromotingtechnologicalprogressinthetyreindustry.ThisreportaimstoprovideacomprehensivereferencefortheChinesetyreindustryandrelevanttestinginstitutionstounderstandandapplythisinternationalstandard.Keywords:Tyrenoise;Soundemissiontest;Drummethod;Internationalstandard;ISO20908;Noisemeasurement;Vehicletyre一、引言1.1研究背景道路交通噪声是当今社会最主要的噪声污染源之一。据世界卫生组织（WHO）发布的《环境噪声指南（2018）》指出，长期暴露于道路交通噪声环境中，将显著增加人群患心血管疾病、认知障碍及睡眠干扰等健康风险。在欧洲，据估计约有1.25亿人口长期暴露于超过55分贝的道路交通噪声中，由此造成的健康损失及社会经济成本每年高达数百亿欧元。在此背景下，世界各国纷纷制定了日趋严格的车辆噪声法规，推动轮胎制造商从源头降低轮胎/路面相互作用产生的噪声辐射。轮胎噪声的产生机理十分复杂，涉及胎面花纹块撞击路面的力学激励、胎体结构振动辐射、胎侧及胎腔空气泵吸效应、管柱共振效应等多种物理机制的耦合作用。噪声水平受轮胎结构设计、胎面花纹构型、充气压力、载荷条件、行驶速度及路面纹理特征等多因素的综合影响。因此，建立科学、准确、可重复的轮胎噪声测量与评价方法，是实施噪声控制技术与法规管理的基础前提。1.2标准立项的必要性传统轮胎噪声测量主要依据ISO10844规定的标准路面（即符合特定声学性能和纹理特征的道路表面），按照ISO362或ECER117法规框架下规定的车辆通过噪声测试方法进行。然而，道路法试验存在诸多固有限制：其一，测试结果受环境气象条件（气温、风速、气压）影响显著，不同时间、不同地点测得的数据可比性不足；其二，标准试验道路的建设与维护成本高昂，全球仅有少数专业试验场满足要求；其三，道路法难以实现对单一轮胎变量的精确控制与隔离分析，不利于轮胎产品开发过程中的迭代优化。转鼓法（DrumMethod）试验在受控实验室条件下进行，将轮胎安装于专用试验转鼓装置上，以规定速度旋转运行，通过布置在近场或远场位置的传声器系统采集轮胎辐射噪声信号。该方法具有良好的重复性和再现性，不受天气条件制约，可实现全年全天候测试，且能有效隔离车辆其他噪声源的干扰，实现轮胎噪声特性的独立评价。然而，此前国际上尚缺乏统一规范的转鼓法测试标准，各企业和研究机构采用的试验条件与数据处理方法各异，导致测试结果无法横向比较，严重制约了技术交流与法规引用。ISO20908:2023正是在这一背景下应运而生的国际标准。1.3报告目的本报告旨在对ISO20908:2023标准的立项背景、核心技术内容、制定过程及其行业影响进行系统分析，为轮胎制造企业、检测认证机构、科研院校及行业管理部门提供全面的技术参考与应用指导。二、标准概述2.1标准基本信息ISO20908:2023《轮胎声音发射试验转鼓试验方法》（Tyresoundemissiontest—Methodsofdrum）由国际标准化组织（InternationalOrganizationforStandardization,ISO）于2023年1月20日正式发布。该标准由ISO/TC31（轮胎、轮辋和气门嘴技术委员会）归口管理，其下SC3（乘用车轮胎）及SC5（商用车轮胎）分技术委员会联合参与制定工作。标准采用英文版本发布，现行状态为有效。根据ISO版权政策，该标准电子版采用加密PDF格式发行，需通过FileOpen插件进行访问控制，用户须在联网环境下完成文档解密，且限制累计3台电脑设备使用，共计可打印5份。标准定价为1465元人民币（约合205瑞士法郎），属于ISO标准中的常规定价区间。2.2标准适用范围该标准适用于安装在试验转鼓装置上的轮胎在稳态滚动工况下的声音发射测量，涵盖乘用车轮胎（C1类）、轻型载重轮胎（C2类）及载重汽车轮胎（C3类）等各主要轮胎类别。标准规定了试验室条件下轮胎噪声测量的通用方法，包括试验装置要求、测试条件控制、数据采集与信号处理方法及结果报告格式等关键技术内容。需要指出的是，该标准主要关注轮胎在自由滚动工况（即非驱动、非制动状态）下匀速运行时的稳态噪声辐射特性，暂未覆盖加速工况、瞬态工况及湿路面条件下的噪声测量场景。三、标准制定的技术背景3.1轮胎噪声的产生机理轮胎在路面滚动过程中产生的噪声，按激发机制可大致分为以下几类：（1）胎面撞击噪声（ImpactNoise）：胎面花纹块在进入接地印迹区域时与路面发生周期性撞击，激发胎体结构振动并向周围辐射声波。该噪声的频率特征与花纹节距排列、行驶速度紧密相关，通常表现为中低频段的离散频率成分。（2）空气泵吸噪声（AirPumpingNoise）：胎面花纹沟槽在接地印迹区域被压缩变形，沟槽内的空气被迅速排出；当该区域离开接地印迹时，沟槽恢复原状并将空气吸入。这一吸排气的泵吸效应在沟槽开口处产生单极子声源，是轮胎噪声中高频段的重要贡献成分，尤其在光滑路面上表现显著。（3）胎体振动辐射噪声（Structure-borneNoise）：轮胎与路面相互作用产生的激励力通过胎体结构传递，激发胎侧、胎肩等大面积弹性结构振动，从而向空气中辐射噪声。该机制主导了轮胎噪声的中低频段频谱特征。（4）气动噪声（AerodynamicNoise）：轮胎高速旋转时，其周围气流产生湍流波动，在轮胎表面及附近区域形成气动声源。该机制在极高速度（通常超过120km/h）下逐渐成为主要贡献因素。上述多种机制共同作用，使轮胎噪声在较宽的频带范围内具有复杂的频谱结构。转鼓法试验通过在实验室条件下精确控制轮胎运行状态，为研究这些机制的独立贡献提供了有力的试验平台。3.2国内外相关标准现状在ISO20908发布之前，轮胎噪声测量领域已存在多部相关标准，构成了多层次的标准化体系：（1）ISO10844:2014：规定了声学试验路面的材料组成、铺设工艺、声学性能（吸声系数、纹理深度）等技术要求，是道路法轮胎噪声及车辆通过噪声测试的基础设施标准。（2）ISO362-1:2015：规定了加速工况下车辆通过噪声的测量方法，车辆加速行驶经过指定测量区域，利用布置于道路两侧的传声器系统进行声压级测量。该方法侧重于整车噪声评价，而非轮胎独立噪声的精确表征。（3）ECER117：联合国欧洲经济委员会（UNECE）制定的关于轮胎滚动噪声、湿路面抓地力及滚动阻力的统一技术法规，为轮胎产品的噪声限值管理提供了法规依据。（4）ISO13325:2019：规定了轮胎在coasts-by法下的噪声测量方法，在半消声室环境或室外试验场中利用惯性滑行方式测量轮胎噪声，但该方法对试验场地条件仍有较高要求。上述标准各有侧重，但均未系统解决转鼓法下轮胎噪声测量的标准化问题。ISO20908:2023的发布填补了这一关键空白。3.3转鼓法对比道路法的技术优势转鼓法试验与传统道路法相比具有显著的技术优势，具体而言：（1）环境条件可控性：转鼓法在室内恒温恒湿条件下进行，避免了环境温度、风速、大气压等气象因素对声传播和轮胎力学特性的影响。研究表明，温度对轮胎橡胶粘弹性特性有显著影响，进而改变轮胎的动态刚度和噪声辐射特性。道路法中一般要求环境温度不低于5℃，且风速不超过5m/s，但仍难以充分消除环境因素带来的测量不确定度。转鼓法的受控环境可显著提高测量结果的重复性。（2）测量重复性与再现性：转鼓表面具有均匀一致的纹理特征和声学特性，避免了道路法中所用路面因磨损、污染等因素导致的声学性能漂移问题。根据ISO/TC31工作组的比对试验数据，转鼓法测得的轮胎噪声声压级在不同实验室间的再现性标准差（σR）较道路法可降低约1.0~1.5dB。（3）测试效率与经济性：转鼓法试验无需占用大面积专用试验场地，试验准备和切换时间短，可实现多工况连续自动测试，大幅提升了轮胎噪声评价的测试效率。同时，省去了标准试验道路的定期维护与声学性能认证费用，降低了长期运行成本。（4）参数隔离分析能力：转鼓法可在严格控制载荷、充气压力、速度等参数的条件下，实现对单一变量的系统扫描分析，有利于轮胎噪声机理研究和产品优化设计。而道路法中轮胎与车辆系统耦合效应较强，难以独立分析轮胎噪声贡献。四、标准核心技术内容分析4.1试验装置要求ISO20908:2023对试验转鼓装置提出了明确的技术要求。标准规定，转鼓直径应不小于1.7m（推荐采用2.0m或以上），转鼓表面应为连续光滑的金属表面或带有特定声学涂层处理的表面。转鼓表面的静摩擦系数应满足规定要求，以确保轮胎在自由滚动工况下不打滑。此外，转鼓装置的固有噪声应比被测轮胎噪声低至少10dB，以保证测量有效性。转鼓宽度应大于被测轮胎的断面宽度，以防止轮胎胎面超出转鼓接触区域而影响噪声辐射特性。转鼓的径向圆跳动应控制在0.5mm以内，动平衡品质等级不低于G1.0级，以减少因转鼓旋转不均匀引入的机械噪声和振动干扰。4.2测量环境条件标准规定，试验应在背景噪声级至少比被测信号低15dB的环境中进行，半消声室是推荐的试验环境。若采用普通房间，应确保房间的吸声处理满足标准附录规定的混响时间要求，以避免环境反射对测量结果的影响。测量期间的环境温度应控制在20℃±5℃范围内，并在整个测量过程中保持稳定，温度波动不应超过±1℃。胎压应在试验前按照标准规定的冷态充气压力进行调整，并在试验过程中实时监测。4.3传声器布置与测量方法标准的核心技术内容之一是对传声器位置的规定。标准给出了近场测量和远场测量两种可选方案。近场方案中，传声器布置于轮胎中心线两侧特定距离（通常为1m）处，高度对应于轮胎旋转中心平面；远场方案则参照ISO362方法，将传声器布置于轮胎中心线两侧7.5m处，距地面高度1.2m。为确保测量结果的准确性，标准对各测量位置处允许的最大声场偏差作出了具体限制，并对传声器风罩的使用、校准程序（包括声学校准器校准和自由场响应校准）提出了明确要求。4.4测试工况规定标准规定了轮胎噪声测量的标准测试工况。基准速度为80km/h（对应转鼓线速度），测试速度范围覆盖50km/h至120km/h。不同速度下的测量结果可用于分析轮胎噪声的速度依赖特性，进而通过回归分析拟合速度指数（velocityexponent），为不同速度条件间的结果换算提供依据。载荷和充气压力按照轮胎负荷指数对应的额定值执行。标准要求测试载荷为轮胎最大额定载荷的50%~90%，充气压力根据载荷大小按标准规定调整，以确保轮胎接地印迹面积与额定工况一致。4.5数据采集与信号处理在数据采集与处理方面，标准规定采用A计权等效连续声压级（LAeq）作为基本评价量。每个测量点的采样时间应不少于10s，至少进行3次有效重复测量。测量的重复性要求（在同一实验室、同一操作者条件下）标准差不应超过0.3dB。标准还规定了对测量数据中偶发干扰信号（如试验设备异常噪声、外部冲击噪声等）的识别与剔除方法，以及多测点数据的综合处理方法（如取各测点声压级的能量平均）。五、标准制定的国际意义5.1对全球轮胎行业的影响ISO20908:2023的发布为全球轮胎行业提供了一个统一、科学、可靠的噪声测试平台。对于轮胎制造商而言，该标准为产品研发阶段的噪声性能评估提供了标准化工具，使不同设计方案的噪声性能对比更加科学有效，有利于加速低噪声轮胎产品的开发进程。同时，统一的测试方法为轮胎噪声性能的市场宣称和认证提供了技术依据，有助于规范市场秩序，保护消费者利益。对于检测认证机构而言，ISO20908标准的实施可减少因方法差异导致的测试结果分歧，提升检测数据的公信力和国际互认程度。5.2对法规制定与实施的技术支撑随着全球各国对车辆噪声限值的日趋严格，轮胎噪声作为整车噪声的重要组成部分，正逐步被纳入各国法规管理的框架。ISO20908:2023为法规制定者提供了可靠的技术工具：利用转鼓法可实现轮胎噪声的批量检测与统计监控，大幅降低了法规符合性验证的成本与周期。标准中规定的测量不确定度评估方法，也为法规限值的合理设定和执行提供了计量学基础。六、主要参与单位介绍ISO20908:2023的制定汇聚了国际轮胎工业界和学术界的权威力量。标准制定工作由ISO/TC31（轮胎、轮辋和气门嘴技术委员会）主导推进，其秘书处承担单位为日本自动车轮胎制造商协会（JATMA）。JATMA作为日本轮胎行业的权威行业组织，汇集了普利司通、住友橡胶、横滨橡胶等全球知名轮胎企业的技术专家资源，在轮胎标准化领域有着深厚的技术积累和丰富的国际标准制定经验。在ISO20908的制定过程中，JATMA不仅承担了标准草案的组织协调工作，更在试验方法验证、室间比对试验组织及技术争议协调等关键环节发挥了核心推动作用。与此同时，来自欧洲轮胎与橡胶制造商协会（ETRMA）下属成员企业的技术专家在标准制定中发挥了关键的引领作用。德国、法国等