【国家标准(GB)】 机械振动道路路面谱测量数据报告

ICS 17.160
中华人民共和国国家标准
GB/T 7031--2005/IS0 8608:1995代替 GB/T 7031—1986
机械振动bZxz.net
道路路面谱测量数据报告
Mechanical vibration--Road surface profiles-Reporting of measured data(ISO 8608 :1995,1DT)
2005-07-11发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会
2006-01-01实施
本标推等同采用1S08608：1995(F)《机械振动本标准等同翻译[S8G08：1995（E)为便于使用，本标准做了下列编辑性修改：a）用小数点“，\代替作为小数点的遗号\，\；h
页码的变化；
c）删去了国际标推的前言。
GB/T 70312005/IS0 8608:1995
道路璐面韬谢童数据报告（英文版）。本标雅的附录及附录B、附康C、附录D基资料性附影。本标推代替GB/T7031—1986车辆振动输人路面平度表示方法》。本标准由中国机械工业联合会提出本标雄由全国机械振动与冲击标准化技术委员会归II本标雅起草单位：南京汽车研究所、郑州机械研究所。本标准主耍起草人：李守成、正珊燕、赵剑英GB/T7031--2005/1SO 8608:1995引
本标准的月的是便丁编辑和比较各种路面垂直路谱的测量数据。这单规定了测量垂直路谱数据报告的统一方法。该方法适用于单轮辙或多轮辙路谱測量。本标谁规定如何编写测量报告而不是规定如何进行测量，测量仪器简能会影响测量结果，因此，应该在报先中描述浏量系统的特性。附录A：提供一个满足术标谁最低要求的报告样本。附录3：为了方便地将路谱按常规分类，给出了典型道路的近似分类方法。同时给出了常规的道路分类。建议描述谱数据时使用曲线拟食力法，附录（：提供了利用统计参数描述路谱的·般规则，利用统计参数描述路谱的目的是为了进行道路模拟研究或其他相关研究如车辆舒适性、悬架的评价以及路谱的评价。附录 TJ:讨论用快速傅立叶变换(FFT)技术处理功率谱案度(PSD)的方法。同时也讨论统计精度顾，
1范围
GB/T 7031—2005/IS0 8608:1995机械振动道路路面谱测量数据报告本标谁规定了测最垂直路谱数据报告的统·-方法.该方法适用于单轮辙或多轮辙路谱测量，本标准适用丁公路、街道、高速公路和越野路的垂直路谱数据测量报告，不适用于铁路。木标准不包括测量、数据处埋没备及其方法。规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用筋成为本标推的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所荐的修改单(不包括勘误的内穿)或修订版均不适用于本标准，然而,鼓励根据本标准达贼协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本，凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。IS02041：1994振动和冲击术语
IEC1260：1995电声学等百分比带宽滤波器3术语和定义
IS02041：1994确立的以及下列术语和定义适用于本标准。3. 1
空间频率spatial frequency
波长的倒数，用 m-1表示。
功率谱密度power spectral density(PSD)信号在单位频率范围内的有限均方值。对于单边谱在XY线性坐标下功率谱密度函数的积分值应该等于原信号在其频率分布跑内的方登（中）。荐仅统计0～α频率范闻内的谱，由于谱的对教性,则谱值乘 2,
位移 PSD isplacement PSE
路面垂直位移的功率密度。
速度 PSD velocity PSD
在单位距离内，路面垂白位移变化率（踏面垂位移的斜率)的功率谱密度。3.5
加速PsaccelerationPs
在单位距离内，路面垂直位移斜率变化率的功率谱密度。3.6
褪色deulouring
消除测最系统传递函数对PSD的影响，在逊一步处理PSD原始值之前,必须进行褥色处理。期，用意得到的PSI除以测体系统传逆函数模的平方3.7
平滑 smoothing
一个数据块中的移动和平均处理过程。GB/T7031—2005/ISO8608:1995
注：在本标推中“未经平滑处理的 PSL\是指Ⅱ接从测量数据中计算得致的 PSI),或者在计算中使用的频率带宽与表 2 所示不同。“平滑处理的 PSI是指经过 5. 1. 2所示的平均处理而获得的 PSD。4符号
本标准符号表 1 。
表1符号
守间频率分辨率
时间题率
位移功率谱肃度
速度功率谱密度
加速度功率谐密度
1轮辙功率谱密度
2轮糖功率谱肃度
1 轮赖与 2 轮辙的互谱
空间颊率
轮橄宽度
相干函数
角频率（—2元）
角空间频率(=2n）
注：标记(.)表示菌数的密数可以是空间频率（n)或者是角究间频率()，5报告型式
5.1单轮辙数据
5.1.1路谱的描述
路谱可用下列两种方法的一种或两种来描述。推荐使用第一种...位移功率谱密度。报告中必颁包括末经平滑处理的数据文件。5. 1. 1. 1第一种方法—
一位移功率谱密度
用垂直位移的功率谱密度摧述路谱。报告包括位移功率谱密度和对应的空间频率，两者都需用对数坐标表亲，量纲分别为和
纵坐标有两个参数,分别是G(n）,G(2),柜应的横坐标分别是、，只需面出Ga(n)--n的关系曲线，
5. 1. 1. 2第二种方法
-加速度功率谱密度G（，）
加速度功率谱密度是数据报告的一种选用方法。用加速度功率谱密度来表求路谱，该加速度也就是单位距离内路面斜率的变化率。该功率诺密度的量纲是tm1。
坐标轴使用对数形式。纵坐标分别是（.（n）、。（2),相应的横坐标分别是n、2。只需画出G。（n）~n的关系曲线。
两种报普形式的关系如下：
5.1.1.3空间频率的范围
G(n) - (2rn)*+G(n)
G.(n) = Q -G(n
GB/T7031—2005/1S0 8608:1995如果报告中的功率谱密度受测量设备允许限度的限制，用户可针对其特定路面，间题和品选择适当的空间频率范画。
注1：图 C,1结出了车辆速度、空间频率与时间赖率之间的关系。了解车辆的频事及速度特性陷，就可以为这类车（妇越野车辆或一般车辆）选摔适当的测量范围。注2：对J一般车辆，测量空闯频率的下限一般不需低于0.01m-.对于越野车。一般不需低于0.05rm-注 3：当路面振动励车辆时,轮胎包络特性的作用类似1一个低通滤波器。这种作用决定1轮胎的尺寸与结构。对于一般面测量，其频率上限一般推样为10m2\。当然，就忌架振动而言，其关注的频率上限决定于特定略面的最大允许速度，对于赚再问题，所芙注的媛率上限会商得多，可商达1000m1。注4：由于轮胎宽度因素，存在着谢向包络特性。这就意味着对于振动问题，通常要测量轮輪印迹的均值。轮宽度测量取决于要解决的问题（如：振动、噪声）和具体的产品（如：摩托车轮胎、货车轮胎）。对于一股路面测量，不需要特别关注轮胎的类型，如果是振动问题，通常采用人约10功m宽的轨变，如果是噪点问题，通常简化为单点测堂。
陷面测壁数据的准确性决定于谢量设备，该设备应具有一定的数据平滑功能。设备待性应在报告中体现（划5.3.4.2.1)。
注5：在越野路测量中，描述高频教应非常域重。对」软路面（如：沙地），小的起伏会被轮荫压平而被滤士。然而，对于硬路面（如：石块路）仅汉是轮胎的包络特性起著滤波器的作用。在这种情况下.应在数据表中准确猫述路面状况（见5.3.4.3.2)：
注 6：附求 B 给出推荐的描述路诺特性的方法和测量数据的拟合方法。5.1.2苹滑功率谱密度描述
如果用定带宽分析的方法米计算功率谱密度，在对数坐标图的高频区就会出现丰富的频率分量，容易给人产生错觉。这是由于过分强调由所谓真实功率谱分布或者是统计噪声引起的功率谱密度的起伏变化，
由于这个原摄，功率谱密度脸该用平滑形武来描述。例如，在以下频带运用平均功率谱密度表家：倍频程分析从最低计算频率(0除外)到中心频率为0.0312In-(0.1963rad/m)的频率带宽：1/3倍频程分析从中心频率为0.0496m-1到0.25m-（1.5708rad/m）的赖率带宽；—1/12倍频程分析从中心频率为0.280 6 m-直到最高计算频率。表2给出了用来计算平滑功率谱密度的各频带的中心频率。在给定频带内，乎均功率谱密度按下式计算：Gi) B.
[(n +0. 5) : B. - n:()]G(nt) + -)[ma(i) (nu0,5)] .G(nh)
n(i)n(2)
w()-m()
其中：G（)为平滑带宽：上的平功率密度： IN (
r(n(+0.5)
n. = INT(
共他号见表所示
(n:见表2）
(n表2)
在逊行平滑计算的频率带宽：内.等式右边的第和第三项分别计算初始宽nm和n部分。如果这种方案由于计算的原因而不能进行，应在报告中注明其差别。在角空间频率域进行平沿计算时，遵行同样规则。模拟计算时，也遵循上述规则。GB/T7031—2005/IS0 8608:1995还需在平滑过程之后进行··种简单的补充计算导出路谱特性。附录B介绍了该计算方法，5.2多轮辙数据
多轮撤路谱数据是用5.1所述的每一个单轮撤功率谱密度曲线的方式来描述，用它们之间的相函数表示关系盘线。
y* \ G). G2(.)
当测量两个以上轮辙时，最接近道路边缘的轮辙应该作为相干函数的考轮辙。曲线同样需要平滑处理（如5.1.2所述），5.3报告
报告应包含一个或更多的曲线图表和通用信息，5.3.1单轮辙数据曲线图表
单轮辙数据的曲线图应包含未平滑和平滑肩的功率谱密度。当众多数据用-一张图表表求时，儿条不同的曲线应明确地给予区分。功率谱密度曲线图还应包括 5. 3. 3. 1. 3、5. 3. 3. 1. 4、5. 3. 3. 1. 5,5. 3. 4. 3. 1、5. 3. 4. 3. 2 中规定的内容，
同时、建议在数据表中对路谱进行描述（如附录B所述）。如，所测道路总的功率谱密度和它的拟合曲线：各倍频程带宽的功率谱密度以及它的拟会曲线（如图A.2，图A，4）。5.3.2多轮辙数据曲线图表
对于多轮辙数据，每个功率谱密度的图表都应在报告巾给出（如5.3.1所述），同时还应包括它们的相干函数的类似图表。图表应包含平滑后的相十曲线。图表中也需给出轮辙宽度。当众多数据用…张图表表示时，儿条不同的曲线应明确地给于区分。5.3.3分析数
5.3.3.1对于空间率分析的所有形式.应报告以下内容：5.3.3.1.1所采用的分析方法，模拟分析或数字分析。5.3.3.1.2要说明预处理滤波器的截止空间频率、斜率（dB/oc1)和滤波器类型，在采用数字分析方法时，应说明所使用的抗混滤波器类（例如，贝特沃斯滤波器）。5.3.3.1.3颗率分辨率：在比例带宽分析中，给出其比例倍频程带宽即可。5.3.3.1.4分析和报告数据的实际行程距离，单位为m。在空问频率分辨率为0.01m的条件下，以统计精度为0,6测定100m波长，所测距离至少为1000m。在某些情况下，无法达到或者不需要达到这个距离要求，例如，路段较短或为了研究路面的某种特殊形式。这时，须在报告中写明。关于统计精度的讨论，见附录D。5,3.3.1.5谱估计的统计精度对于比例带宽分析，给出最窄带宽的统计精度。统计精度用士%值表示，它是基于样本偏离正态分布的随机误差，以95%的置信水平（统计精度是正则化标准误差的1.96培)计算。
5.3.3.2对模拟谱分析，除5.3.3.1的规定外，还应包括下列内容：5.3.3.2.1带通滤波器的类别.应符合JEC1260：1995借频程和分数倍频程滤被器的规定。5.3.3.2.2等带宽滤波器的斜率(dH/oct)和类型，5.3.3.3对数学谱分析.除5.3.3.1规定外.还应包括下列内容：5.3.3.3.1具体使用的方法（例快速傅单叫变换法，平均滞后相乘法，连续数字滤波法等）。5.3.3.3.2采样空间频率，
5.3.3.3.3所使用的采样衡函数和它的修正系数。5.3.3.3.4若频率分辨率与分析带宽不同如采用频率一平滑），卿应予说明。5.3.4试验条件
5.3.4.1测量期，
5,3.4.2所使用的议器按下述条款说明：5.3.4.2.1测量系统的简要描述
a）机械设计：
b）装置简介
GB/T 7031-2005/ISO 8608: 1995接触式装置（如.车轮）捕述其设计（如：软车轮）、质量、轮胎压力、轮胎尺寸、有效直径、名义试验载苟及名义试验载荷下的接触面积大小；--~非接触试装置(如，达系统)：描述其分辨率，有效测量面积大小等：c）在长距离和长坡测量时设备计及斜坡偏差和横向坡道影响的能力。5.3.4.2.2标明传感器，遥测装置、磁带记录仪、滤波器等仪器设备的流程图。5.3.4.2.3存细说明测量系统所使用的仪器以及系统标定环节。在报告或原始记录中，表述其详细的设计内容、经过检定的系统传递函数以及测量精度。5.3.4.2.4记录数据所使用的所有滤波器的截比频率5.3.4.3道路或地形按下描述：
5.3.4.3.1道路描述：国家、道路编号、位置、村庄、方向，如有能,还可提供…张小地图。同时还应给出车流密度（有可熊的话，年度口乎均车流量）、典型车速及其他相关描述性内容。5.3.4.3.2路面描述至少应化括下列内容：路面类型（混凝七、务实土、卵石等）、路面状况（新公路、压出车撤的路、缺少养护的路等）、路面坡度（纵坡）、横被及曲率半径（若有的话）。对于越野路测量，应在报告中给作土壤的贯人阻力及其测量方法的描述或见参考文献（实例见参考文献_13)，5.3.4.3.3测量轮辙的定义：被测轮辙到近侧路达的距离：推荐因图标明自行车道，停车道及行车道：所有非常规因素应在报告中说明，5.3.4.3,4应给道路的照片，拍摄高度为1.3m大约是轿车驾驶员服腊的高度），照片应从两个为的显系被测轮撤艳情说和位置
5.3.4.3.5如果给出两轮撤或多轮辙数据，应按5.3.4.3.3的描述，并给出轮撤间的距离表2平滑计算功率谱密度的中心频率与截止频率（用空间频率表述）a）倍频程带宽
b）1/3倍频程带宽
C, 007 $
0, :52
GB/T7031-2005/IS08608:1995
1/12倍频程带宽
-1, 667
-1, 583
-1, 500
—0. 583
...0. 167
—0, c83
03. 458 5
. 6i2 t
2. 310) 7
3, 886 :
1, 224 1
注1：：一下限截止频率;，—中心频率—上限截止额率;礼—2e注2在 1/12 倍凝程的最低频率带宽与 1/3 培频程的最高频率带宽之间存在者少许重者,目的是使在 1/12 倍频程的各中心频卒B现0.5,1 ,2.4的值,这样就能立即从1/12倍额程的平滑计算中得到道路特性(见 B.3)。附景
（资料性附录）
报告示例
GB/T 7031-2005/IS0 8608:1995该附录的数据是虚构的。仪作为个二轮辙报告的示例，以说明本标谁所需满足的最低限度要求。其中,照片省略。
注1：括号内的数字指本标准中的条款。注 2:图 A 2 与图 A. 4 F使用两个框来描述路谱(见附录 B),这并不必须,但推荐使用。注3：数据搁表的格式是非标准化的。A.1分析参数
分析方法(5. 3. 3. 1. 1,5. 3. 3. 3. 1); FFT抗混滤波器(5.3.3.1.2):48 dB/oct低通滤波器：0.5 m-1低通
采样空间额率;(5.3. 3.3.2):1.4 m-l采样窗菌数（5.3.3.3.3)：汉宁窗修正系数(PSD)(5. 3. 3. 3. 3) :1.63A.2
试验状况
测量系统(5.3.4,2.1,5.3.4.2.3,5.3.4,2.4),仪器流程图(5.3.4.2.2)：测量系统
道路描述
采集.存储系统
道路定义(5.3. 4. 3. 1)(见图 A.1)：抗混滤波器
交通状况：年度日平均车流量（AADT），4200辆车每天典型车速：99 km/h
路面情况(5.3.4. 3.2)：
混凝土路面，已使用10年
等级0%
坡度0.06%
照片(省略）
A.4路面特征
见图 A, 1 率 A, 4,
数字分析，处理系统
0B/T 70312005/IS0 8608:1995
..........
Ga(n2)
波K，2/m
国家：比利时
道路，N1000
地点:Xsrsd
方向：由北到南
混凝七公路
轮到右面路边距离.1m
行驶距商,3571m
B. --0. 002 8 1n-=
0.31:统计精度－±61%
空H频率,n/m
角空用赖率，/（ral/m）
轮辙1平滑前的功率谱密度
10 6--
翘轻撤述
0, 016
被长，a/a
国家：比利时
道路：Ni000
地点,Xatad
向由北到南
混上公路
GB/T7031—2005/IS8608:1995
轮嫩到在面路边院商：m
行驶消离：3571m
B. - 0. 005 5 m
E,-0. 23:统特度=±44为
76 157.20
48 894.71
12 599. 47
一描速
0. 011-c.r:2.83:rm5d -.n.038 4 rn线性拟会：S
0.033 7 m:
=2. 1f+G(0. 1)=b92x 10 -3
空问叛率m·：
角空间频率,/(ra)
图 A.2轮辙 1平滑后的功率谱密度(特征化见附录 B)10
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