夏小均，张 勇，陈德兵

(1.招商局检测车辆技术研究院有限公司，重庆 401329；2.电动汽车安全评价重庆市工业和信息化重点实验室，重庆 401329；3.厦门金龙联合汽车工业有限公司，福建 厦门 361023)

电动汽车以更加安静的电机驱动取代了燃油发动机驱动，行驶噪声远低于传统汽车。然而，过低的运行声也丧失了车辆的声学警示功能。特别是在复杂的城市、乡村道路场景下，突然运动的低声汽车对行人、骑行者，尤其是对专注手机或视觉有障碍的人员很容易造成伤害。美国NHTSA研究表明，在低于一定行驶速度的条件下，电动汽车和行人间发生交通事故的几率要比内燃机汽车高出50%[1-2]。因此，欧美、日本等国提出了在电动汽车上配备低速行驶时发出提示音系统的要求[3-4]。随着电动汽车的快速发展，加装具有提示功能的发声装置成为了电动汽车的基本要求[5-6]。

目前，对于低速提示音装置功能的要求，主要有美国法规FMVSS 141[7]和联合国欧洲经济委员会UNECE世界车辆法规协调论坛WP29制定并采用的UN regulation NO.138[8](以下简称R138)，适用于M、N类电动汽车。我国参照R138，发布了GB/T 37153—2018《电动汽车低速提示音》[9],但仅适用于M1和N1类车型。上述法规、标准的试验方法基本一致，均提出了室内测量与室外测量方法，且对于背景噪声、频带声压级都作了细致规定，依据室内测量方法在半消声室内进行乘用车试验较易实现。但受限于目前的自由场空间与转鼓条件，尺寸更大的商用车基本只能选择室外测量方法。由于本文研究对象为电动客车，所以参照R138室外试验的要求进行测试，采集了试验环境背景噪声变化情况与符合性选取，对其低速提示音的各频带声压分布和频移特征进行了分析，为低速提示音的室外试验提供参考。

1 背景噪声的测量

背景噪声测量直接决定测试结果的有效性。R138中明确规定：测试结果若不高于背景噪声3 dB(A)则无效；测试结果若高于背景噪声10 dB(A)则无需修正；测试结果若高出背景噪声3 dB(A)但不超过10 dB(A)，则需综合背景噪声的最大波动情况进行修正[8]。

除外界活动瞬时干扰造成的背景噪声波动外，试验场地的背景噪声决定了试验的时刻与窗口。本次试验在重庆机动车强检试验场进行，对试验道路的背景噪声测量如图1 所示，场地背景噪声基本在50～60 dB(A)，且左侧因靠近高速公路而导致其背景噪声较右侧高。在夜间22点后，背景噪声基本稳定在52 dB(A)左右，选择此时段进行试验。

图1 不同时刻左、右侧背景噪声值

本次试验时环境温度为25.2 ℃，湿度 76RH%，风速为0.44 m/s，气压为99.48 kPa;背景噪声及波动值见表1，虽然是深夜，但仍存在一定程度的外界干扰，整个过程的背景声压级波动较大。

表1 试验时背景噪声值 dB(A)

R138对低速提示音总的声压级和各1/3倍频程的声压级均提出了要求。对于关注的1/3倍频程的背景噪声声级，至少应低于提示音对应的1/3倍频程声压级 6 dB(A)。表2为测得背景噪声的1/3倍频程声级，将作为测试结果是否满足要求的依据之一。

表2 背景噪声1/3倍频程声压级

2 测试及分析

2.1 性能要求

R138对匀速前进工况和倒车行驶工况总的声压级均提出了最低要求。对匀速前进工况要求：10 km/h匀速行驶时总的声压级不能低于50 dB(A)，20 km/h匀速行驶时总的声压级不能低于56 dB(A)，但两种速度下总的声压级均不能超过75 dB(A)；声压级大于对应频带背景噪声6 dB(A)，且满足表3中最低声压级要求的1/3倍频程为有效频带，R138要求至少两个有效频带，其中至少有一个有效频带的中心频率不超过1 600 Hz;同时对提示音在5～20 km/h 范围内前进时，以5 km/h为参考车速，计算其他试验车速相对于参考车速的频移率，依频率由低到高选取存在频移的频段进行计算，要求至少存在一个频移率不小于0.8% /(km/h)频段。对倒车行驶工况要求：总的声压级不低于47 dB(A)。

表3 各频带最低声压级要求

测试期间，关闭所有车窗、顶窗，停用空调等其他辅助设备，按正常行驶要求置于厂家规定挡位。

2.2 匀速前进工况

按R138要求，对于匀速前进工况，传声器布置在车辆前端水平线上，且离车辆中心线左右2 m，如图2(a)中所示位置；试验车速分别控制在10 km/h ± 2 km/h，20 km/h±1 km/h，每种速度下重复测量4次。

由测试结果可知，两种车速匀速行驶工况下的提示音总的声压级均大于要求的最低声压级且小于75 dB(A)，同时测量结果大于表1中最大背景噪声值10 dB(A)，不用修正；结合表3可知，只有250 Hz、315 Hz、630 Hz和5 000 Hz四个频带的声压级满足低声压级要求，但由于10 km/h 工况下5 000 Hz声压级仅高出表2对应背景噪声3 dB(A)左右，因此，5 000 Hz不计入该工况的有效频带。因此，在低于1 600 Hz 下仍有3个有效频带，符合R138要求。由于提示音设备靠车辆右侧安装，导致右侧结果较左侧大。部分测试结果见表4。

(a)前进行驶工况

(b)倒车行驶工况

表4 匀速前进工况测试结果(4次均值)

2.3 倒车工况

按R138规定，倒车工况时，传声器布置在车辆后端水平线上，且离车辆中心线左右2 m，如图2 (b)中PP′线所示；车速控制在6 km/h ± 2 km/h，重复测量4次。倒车工况未对各倍频程的声压级作要求，提示音左/右侧各4次测试结果的均值为72.7 dB(A)/75.3 dB(A)，提示音声压级较大，满足总的声压级大于47 dB(A)的要求。且大于表1中最大背景噪声值10 dB(A)，亦不用修正。

2.4 频移计算

频移是电动汽车模拟传统燃油车噪声的高频成分随车速增加而增加的特征，要求随着车速增加，提示音对应的峰值频率也相应增加，通过高频信号提升其对道路参与者的提示作用[10-11]。

依据R138要求，以5 km/h速度为间隔，测量5 km/h到20 km/h前进工况下的声学信号，采用Hanning窗、70%的重叠率，分析得到自功率谱，部分结果如图3所示。可以看出，各速度下频域内的声压分布趋势是一致的，但随着速度的增加，某些峰值对应的频率有一定程度增加。以5 km/h车速为参考车速，在对应的峰值频率下，相应的其他三个速度(10 km/h、15 km/h、20 km/h)在该频谱趋势下的频移率delf按式(1)计算：

图3 左侧频谱图

delf=[(fi-fref)/(vi-vref)]/fref×100

(1)

式中：fi为试验车速下峰值频率；fref为参考车速下的峰值频率；vi为其他三个试验车速；vref为参考车速，5 km/h。

如图3所示，以vi=10 km/h的试验速度为例，该试验车速对应的第一个峰值频率fi=267 Hz，参考车速vref=5 km/h对应的第一个峰值频率fref为252 Hz，代入式(1)可得，10 km/h速度的频移率为1.14%/(km/h),满足标准要求。同理可计算 15 km/h、20 km/h对应的频移率也满足要求。

3 结束语

R138低速提示音试验方法对于测试环境的要求较高，在运用室外方法进行测试时，需要对试验环境进行分析，并采取相应的修正措施。通过对某电动客车低速提示音的测试分析，论述了室外测试方法的使用条件及方法，为同行提供参考。