谭刚平，杨春晖，陈清爽，杨文鹏

（1.南昌大学 机电工程学院，南昌330031；2.西悉尼大学 工程学院，澳大利亚 新南威尔士金斯伍德区2747；3.江西省汽车噪声与振动重点实验室，南昌330052）

交通噪声包括机动车噪声、飞机噪声、火车噪声和船舶噪声等，是指交通工具运行时所产生的妨害人们正常生活和工作的声音。机动车噪声主要指机动车辆在城市内交通干线上行驶时产生的噪声，这种噪声是一种不稳定的噪声，声压级随时间等因素变化。该噪声主要由车辆在城市道路交通行驶时产生，其污染受众人数多，程度与机动车辆的种类、数量、运行状态等多方面因素有关。机动车噪声危害面大，主要表现在：降低听力；影响人的休息和情绪甚至健康；干扰语言交谈和通信联络等[1-2]。根据《中华人民共和国环境保护法》和《中华人民共和国环境噪声污染防治法》要求，国家不断加大环境噪声污染防治力度，生态环境部每年向社会公布《环境噪声污染防治报告》，内容包含有全国地级及以上城市道路交通声环境质量（昼间/夜间）监测数据[3]，如表1所示，道路交通噪声环境质量评价一级表示好，与此类推，五级表示差。从近几年监测数据可以看出，昼间道路交通噪声环境评价为一级的城市占比超过60%，其它评价等级总占比小于40%，表明未因机动车保有量持续增加而导致评价为一级的城市占比缩小，在报告中提到这归功于道路状况、车辆运行技术条件的持续改善以及良好驾驶行为的引导。降低汽车加速行驶时车外噪声的限值，有利于提高评价等级为一级城市的占比，持续减小评价等级为三/四/五级城市的个数与占比。

因此，制定和颁布适应当前技术的汽车运行工况噪声限值非常重要，本文以某法规规定的汽车噪声限值为例进行噪声限值分析，采用最小二乘法建立汽车噪声限值预测模型，开展汽车运行噪声限值预测研究。并将该噪声预测模型用于GB 1495《汽车加速行驶车外噪声限值及测量方法》中噪声限值的预测，为我国汽车噪声限值法规修订提供参考。

1 汽车噪声法规

汽车噪声法规通常有国际（International Organization for Standardization，ISO）标准，美国汽车工程学会（Society of Automotive Engineers，SAE）标准，日本工业标准（Japanese Industrial Standards,JIS）法规，联合国欧洲经济委员会（United Nations Economic Commission for Europe，ECE）法规等。本文主要以ECE 法规为例进行噪声分析与研究。ECE 法规是基于UN/ECE/WP29的《1958年协定书》框架制定的，通过ECE 法规形式批准的汽车产品在《1958年协定书》的缔约方之间被相互承认。ECE 法规是现今国际范围内最具影响力的汽车技术法规体系和认证制度之一[4]。其涉及汽车噪声的法规是ECE R51/03《关于在噪声方面汽车型式认证的统一规定》[5]，于1995年10月16日生效，最新修订版本于2016年2月5日生效实施。现行的版本规定了汽车加速行驶时车外噪声和定置噪声的测量方法，并且规定了汽车加速行驶时车外噪声限值，如表2所示。Minck等研究了多家汽车制造商如何采取措施降低汽车的通过噪声水平，如降低发动机的噪声，从而适应标准条例(ECE R51/03)对汽车噪声的新要求[6]。杨安杰[7]研究了中欧汽车噪声标准的发展，详述了中欧汽车加速行驶时车外噪声测量方法的差异与注意事项。谢东明等[8]对汽车加速行驶时车外噪声法规ECE R51/03系列的限值进行了详细分析,针对中国与欧洲轻型车辆存在的差异，基于国内车辆大量的数据验证试验，提出了适合中国国情的限值划分方案。连玉蓉[9]从加速行驶时车外噪声、定置噪声、排气噪声3个方面对GB 1495－2002 和ECE R51/03 系列标准法规规定的测量方法进行了对比研究，相关研究数据有利于我国客车噪声标准制定。文献[10]中研究了ECE R51/03法规中更新的通过噪声测量方法，采用计算所得到的最终的“通过噪声水平”，作为车辆在满载条件下加速和匀速行驶工况下运行噪声的加权平均值，从而衡量城市驾驶习惯下汽车技术条件与噪声水平。

表1 道路交通声环境质量评价

表2 ECE法规中汽车加速行驶时车外噪声限值

2 汽车加速行驶时车外噪声限值预测

2.1 预测模型

每次修订ECE 法规时将对关于汽车噪声限值进行广泛讨论与实验验证，最终通过文本方式颁布所确定的多种工况的汽车噪声限值与测量要求。目前关于汽车噪声限值的预测模型文献较少，本文将对汽车加速行驶时车外噪声限值进行建模研究，分析汽车噪声限值的下一步发展趋势。

本文假定新修订的限值规定与即将或已失效的限值规定存在某一关系，定义ECE法规限值实施年份1969年、1982年、1988年、1995年、2016年、2020年、2024年分别为第1次、第2次、第3次、第4次、第5次、第6次、第7次汽车噪声限值的修订，采用最小二乘法分别建立汽车噪声限值线性回归、二次回归预测模型。根据预测模型进行下一次修订噪声限值的预测，得出预测值，同时对比不同预测模型的优劣。

2.2 计算分析

以M1车型为例，噪声限值前6次数据作为数据点集合，建立其线性回归、二次回归模型，如图1所示。

图1(a)表示根据ECE 法规规定的M1（PMR≤120）类汽车噪声限值前6次变化数据拟合的线性回归和二次回归模型。其中线性回归模型是y=-2.485 7x+84.533，R2=0.9935，采用该模型预测下一次汽车噪声限值，即代入x=7，得到y=67.1331。二次线性回归模型是y=0.0714x2-2.985 7x+85.2,R2=0.995 3，采用该模型预测下一次汽车噪声限值，即代入x=7,y=67.798 7。

图1(b)表示根据ECE法规规定的M1（120＜PMR≤160）类汽车噪声限值前6次变化数据拟合的线性回归和二次回归模型。其中线性回归模型是y=-2.257 1x+84.067,R2=0.9815，采用该模型预测下一次汽车噪声限值，即代入x=7，得到y=68.267 3。二次线性回归模型是y=0.142 9x2-3.257 1x+85.4,R2=0.989 9，采用该模型预测下一次汽车噪声限值，即代入x=7,y=69.592 6。

图1(c)表示根据ECE 法规规定的M1（PMR＞160）类汽车噪声限值前6次变化数据拟合的线性回归和二次回归模型。其中线性回归模型是y=-1.800 0x+83.133，R2=0.902 4，采用该模型预测下一次汽车噪声限值，即代入x=7，得到y=70.5330。二次线性回归模型是y=0.285 7x2-3.8x+85.8,R2=0.950 9，采用该模型预测下一次汽车噪声限值，即代入x=7,y=73.199 3。

图1 ECE法规关于汽车加速行驶时车外噪声限值模型

M1类汽车噪声限值模型及其预测值如表3所示。从预测模型与结果来看：以汽车噪声限值误差率为指标，线性回归模型对于M1 前两类车型噪声限值预测精度明显低于二次线性回归模型，而对于M1第三类车型预测精度则相反。总体来说，在汽车噪声限值预测中二次回归模型预测结果优于线性回归模型的结果。

同理，根据上述方法，M类其它车型、N类车型的线性回归和二次回归模型及其预测值也在表3中列出。根据预测模型和预测值数据可以看出：线性回归模型的下降斜率集中在区域(2，3)之间，二次回归模型的斜率与自变量有关；二次回归预测模型预测值的误差率小于线性模型的，其只能预测汽车噪声限值下一次修改值，不能连续用于汽车噪声限值预测，因为误差率出现了负偏差。

2.3 GB1495汽车加速行驶时车外噪声预测

2002年发布实施的GB 1495－2002《汽车加速行驶车外噪声限值及测量方法》详细介绍了汽车噪声测量方法与要求，技术内容是参考欧洲的ECE R51 法规并结合我国的实际情况制定的，是汽车噪声法规标准GB 1495－1979的新修订版本。在GB 1495－1979 中轿车的两个阶段限值分别是84 dB(A)、82 dB(A)，而标准GB 1495－2002 中对于M1类汽车分别是77 dB(A)、74 dB(A)。N1类汽车在加速行驶时车外噪声限值也有明显变化，其具体数值如表4所示。根据GB1495法规规定汽车噪声限值，建立基于最小二乘法的二次回归汽车噪声限值预测模型，如表5所示。从中可以看出，针对M1类车型汽车噪声限值进一步明显下降，可预测汽车工业生产技术将明显进步，汽车减振降噪技术措施将进一步完善和富有实效。N1类车型噪声限值也有下降。M1类车型噪声限值下降幅度明显大于N1类，说明M1类车型技术进步明显优于N1类车型。

表3 ECE法规汽车噪声限值预测模型

表4 GB1495 汽车加速行驶时车外噪声限值

表5 GB1495汽车噪声限值预测

3 结论

本文研究了ECE R51法规对汽车噪声限值的具体要求，采用最小二乘法建立了汽车噪声限值的预测模型。模型预测值与法规当前限定值相比，二次回归预测模型误差率较小，能较好地预测汽车限值发展规律，为噪声限值修订和实施提供参考。采用同样方法，直接建立了GB1495 法规汽车加速行驶时车外噪声限值模型，并对下一次噪声限值进行了预测。预测模型得到的汽车噪声限值预测值进一步降低，一方面表明汽车噪声控制技术提升，反映汽车生产技术的提高与汽车减振降噪措施的成效；另一方面减少了道路交通噪声源头车辆的声压级，有利于提高道路交通声环境质量。

尽管该汽车噪声限值预测模型为标准制定中噪声测试方法和限值的修改提供了参考，但是具体实施时还需要依赖于城市车辆运行工况的统计研究、各工况下车辆噪声源（包括发动机、轮胎路面噪声等）的构成分析、道路交通声环境测试点的统计分析等。修订GB1495 汽车噪声限值时应该重视加强新试验方法的研究、国内车辆道路试验验证，充分收集各类车辆的噪声数据，及时有效更新汽车噪声测量方法、技术要求及其限值，实现在汽车技术标准修订上发出自己的声音，避免盲目紧跟国外标准法规，使新的国家标准对国内汽车生产企业产生积极影响，使我国标准起到推动汽车降噪的技术创新与运用的作用，服务汽车工业与产业。