【国家标准(GB)】 车辆振动输入 路面平度表示方法

中华人民共和国国家标准
车辆振动输入路面平度表示方法Vehicle yibration ---Describing methodfor road surface irregularityUDC 625.711.3
.03:656.1
GB 7031-86
本标准规定了车辆道路纵断面平度测量数据的表示方法和路面分级标准。使以各种不同的测量设备在各种不同路面上的测量及分析结果有一个可以比较的统一标准。本标准不规定测量时使用的设备和测量方法。本标准规定的是基本方法，不限制其他的表示方法。1应用范围
本标准适用于车辆（不含轨道车辆）行驶的各种路面和越野地面。2符号
n：空间频率，m-1
no：参考空间频率，n。=0.1m-1nc：各倍频带的中心频率，m=1
B。：频率分辨率，m-1
：波长，m
Gd；（n）：第i道位移功率谱密度，m\/m-1Gvi（n)：第i道速度功率谱密度，mGa；（n)：第i道加速度功率谱密度，m-1Gai，i（n)：第i道与第i道之间的位移互谱密度，m2/m-Guii（n）：第i道与第i道之间的速度谱密度，mGai，（n)：第i道与第j道之间的加速度谱密度，mr?，j（n）：相t函数
i, j=1,2,3 ...
当仪测～道时，下标不标
Ga（n。）：路面度系数
3路面功率谱密度
本标准主要采用路面功率谱密度描述路面中度的统计特性。3.1单道数据
3.1.1位移功率谱密度，Gd（n）单道路面平度的统计特性建议采用垂直位移单边功率谱密度Ga（n)捕述，其图形的纵坐标Ga（n）利I横坐标n，均以对数表示。
可采用速度功率谱密度G，（n）和加速度功率谱密度Ga（n）作为补充撒述。它们与位移功率谱密度Gd(n)的关系如下：
Gu(n)= (2nn)2Gd (n)
国家标准局1986-11-25发布
（1）
1987-10-01实施
GB 7031—86
Ga(n)= (2un)'Ga(n)
3.1.2功率谱密度的光滑
功率谱密度应进行光滑计算，建议采用总体平均和不同倍频带宽的光滑计算（见附录A）。(2)
3.2多道数据
多道路面平度的统计特性，以各单道的功率谱密度函数和他们之间的功率谱密度函数或相「函数来描述。相「函数公式为：
功率谱密度曲线拟合bZxz.net
ris(n)
IGi·k
G(n).Gt(n)
为得到功率谱密度的表达式，需要进行曲线拟合。位移功率谱密度的拟合表达式建议采用下式：4.1
Ga(n)=Ga(no)(
（3）
可以多段拟合，但不应超过4段
4.2拟合曲线和功率谱密度曲线应画在同一张图上，并说明拟合的区间，拟合的方程，拟合的剩余标准差。
路面分级标准
按功率谱密度把路面分为八级。表1规定了各种路面的平度系数值范围及其几何平均值。表2说明了各倍频中心频率下各种路面的平度系数值范围及其几何平均值。图1为路面半度分级图。
路面长度系数
10-m2/m-1 no=0.1 m-1
面等级
131072
Ga(no)
几何平均
262144
131072
524288
面等级
Ga(ne)
10 ‘m/m1
儿何平均
几何平均
几何平均
儿何平均
儿何平均
儿何平均
几何平均
儿何平均
0.00780.0156
167772
335544
335544
671089
1342177
1342177
2684354
104861
167772
335544
335544
671089
5368709] 1342177
53687091342177
107374172684354
GB 7031-86
表·2
率，nc（m-i）
0.12500.25000.5000
.1310.7
8388620971.5
8388620971.5
5242.91310.72
167772
5242.881310.72
33554483886.1
83886.120971.55242.88
335544
41943.010485.762621.44
67108916772.1
2. 0000 4. 0000
40.9610.24
81.9220.48
81.9220.48
163.8440.96
327.6881.92
327.6881.92
655.36163.84
2147483453687091342177/335544.3] 83886.120971.52 5242.88 1310.72327.682147483453687091342177335544.383886.120971.525242.88 1310.72327.6842949668|10737417) 2684354/671088.6/167772.1/41943.04|10485.762621.44655.360.010
6路面平度的测量与分析报告
报皆应包括以下内容。
6.1测量说明
6.1.1测量月期
6.1.2测度仪器说明
GB 7031--86
波长（m）
图1路面平度分级图
空间频率n（㎡-1）
由于测量设备与方法将影响测量结果，所以要求说明测量方法和测量设备的某些特性。268
GB 703186
测量系统的简介（测量机构、传感器）。测量系统的流程。
与数据记录有关滤波器的截止频率及倍频衰减率。6.1.2.3
6.1.3路面和地形的说明
测量路面的地点和路线、路段、方向。路面面层的类型：沥青路面、水泥混凝土路面、石料路面、土路面等。路面状况
·般情况：如修筑伴份，形成过程，养护情况，竖实程度，以及弯道半径等。路拱变形：完整、中等变形，严重变形。裂缝：横向与纵向裂缝、网裂、龟裂。车辙、推移或松散、剥落。
路面照片
测量迹道的数目、位置和间距。6.2数据处理的有关参数说明
采用模拟分析方法还是数字分析方法。预处理滤波器的截止频率和倍频衰减率。计算的分辨带宽
当处理过程中带宽改变时（例如频率光滑）需另加说明。6.2.4
分析的实际路长，m。
功率谱密度估计的精度（见附录B）。给出谱估计前的时域总方差和频域总方差。谱分析的具体方法（例如快速富里哀变换，连续数字滤波等）。采样间距。
窗函数和相应的参数。
6.3功率谱密度曲线图
单道功率谱密度曲线图
单道功率谱密度曲线应是经过平滑处理的曲线图。6.3.2多道功率谱密度曲线图
多道数据的各单道功率谱密度曲线图按6.3.1规定，同时绘制相干函数或互功率谱密度曲线图，并注明双迹闻距。
功率谱密度的光滑
GB 7031—86
功率谱密度的光滑（附倍频程特性）（参考件）
双对数坐标表示的不变带宽的非光滑功率谱密度在高频部分出现强烈的波动。在三种倍频带内作功率的光滑计算，可以得到光滑功率谱密度函数。光滑计算时的频带划分区间：
倍频带（表A1）：从最低频（零频除外）到中心频率0.0312m-11/3倍频带（表A2）：从倍频带的末尾值到中心频率0.25m-11/12倍频带（表A3）：从0.2726m-1到最高计算频率。注：在1/12倍频带的最低频和1/3倍频带的最高频之间有少许重叠，目的是使在1/12倍频带中的nc出现0.5，1,2.4的值，这样为计算频率特性提供了方便。表A1
GB 7031—86
1/12倍
A.2光滑计算公式为：
GB 7031-86
续表A3
1/12倍
[(nt +0.5).B。-in i(i)).G(nL)Gs(i)=-
nh(i)-n/(i)
Z G(j).B。+ [(nn (i) - (nH-0.5).BeJ.G(ng)nh(i)ni (i)
式中：G（i）——在第i个带内的光滑功率谱密度：n=INT(nhi)
n.=INT(ni(i)
光滑计算用的中心频率和截止频率以空间频率n表示。272
....(A1)
n：下限频率
nc：中心频率；
nh：上限频率；
nc=2FXP。
GB7031—86
附：倍频特性Ga（nc）及其均方根值RMSnc把整个频带按倍频划分，按附录A算出倍频程特性Ga（n）。各倍频带中心频率n.处的均方根值RMSnc按下式计算：RMSne=[Ga(ne).(nh-ni)]2
（A2）
标准化均方误差e2
式E【］
［的期望值；
GB 7031-86
附录B
功率谱密度估计的误差
（参考件）
Et(Ga(n)-Ga(n)\)
G(n）
B.Lt (24)2(G&(n))
功谱密度的真值；
功率谱密度真值的二阶导数，
功率谱密度的估计值；
功率谱估计时数据长度（m）
标准化随机误差的方差，
G?(n)、2
(Ga(n))
（24)2
标准化偏度误差的平方。
（B1）式的半方根即为标准化均方根误差。(B1)
误差达式有两个重要性质：第一对分辨带宽B。的要求是矛盾的。为了抑制偏度项e希望B。的值小，但为了减少随机误差er又希望加大B。。第二随机误差&r，只牵涉到B。，可以作为分析参数，预先确定误差。i而i偏度误差eb，除了B参数外，还牵涉到未知因f-G\（n)，需要根据数据性质的先验知识和判断。
B.2标准化随机误差e
当采用下述方法进行光滑处理时，标准化随机误差以表示，a.
整体平均法：
式 g -
整体必均的块数；
ef=Er·(1/q)2
处理数据的总长度（m）。
b．频率光滑法：
,=er.(1/r)
式中：r
平均计算的频率分量的个数
c．组合光滑法：
B.3标准化偏度误差eb
=er[1/ (r.g))
(B5）
数据中的周期分量，在功率谱中表现为尖锐的峰值，使G\（n）值增大。当存在偏度误差时，谱的估计值将低真谱的峰值。
根据阶系统的峰值特性，导出了计算公式：εb= (1-D)/D
GB7031--86
式中: D=G(n)/G(n) = tg-1 (Br/Be)(Be/B,)Br
-功率谱实际峰值的半功率点带宽。当不存在明显的周期分量时，&b可以忽略。附加说明：
本标准由中华人民共和国机械工业部提出，由中国汽车技术研究中心归口。本标准由长春汽车研究所负责起草。本标准主要起草人林茂成、赵济海。275
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