Технічні норми вимірювання зовнішнього шуму — відповідність сучасним стандартам для випробувань у закритому приміщенні

Щоб уникнути надмірного шуму транспорту в міських умовах, вимірювання шуму проїжджаючих транспортних засобів є обов’язковою вимогою відповідно до суворих правил сертифікації шуму транспортних засобів. У грудні 2018 року було введено сертифікацію та контроль відповідності виробництва (CoP) для вимірювання зовнішнього шуму в закритих приміщеннях для легкових автомобілів, автобусів і вантажного транспорту.

Вплив надмірного транспортного шуму став серйозною проблемою для здоров’я населення в міських умовах і може призводити до таких наслідків, як головний біль, порушення сну, стрес, підвищений артеріальний тиск і підвищений ризик серцево-судинних захворювань. Відповідно, необхідні контрзаходи як щодо джерела шуму (транспортні засоби), так і щодо шляхів його поширення (наприклад, шумозахисні бар’єри).

Щоб контролювати рівень шуму транспортних засобів, виробники повинні вимірювати рівень шуму проїжджаючих автомобілів. Відповідно до правил, рівень шуму транспортних засобів повинен знаходитися в установлених межах. Правила координуються Робочою групою Європейської економічної комісії Організації Об’єднаних Націй (ЄЕК ООН) з шуму та шин, до складу якої входять 56 держав-членів у Європі, Північній Америці та Азії, які потім впроваджують ці правила на місцевому рівні, а деякі країни застосовують ще більш жорсткі обмеження шуму та додаткові процедури.

Для виробників легкових автомобілів, вантажівок і автобусів застосовується Норма 51 (категорії M і N), тоді як виробники мотоциклів повинні дотримуватися Норми 41 (категорія транспортних засобів L3). Обидва регламенти дуже схожі, хоча мають певні відмінності в розрахунках.

Випробування на відповідність (затвердження типу транспортного засобу) зазвичай проводяться на відкритому випробувальному треку; також відомі як польові випробування (FPB). Відповідно до обох правил, транспортний засіб рухається по центральній (контрольній) лінії траси, проходячи повз мікрофони, розташовані з обох боків на відстані 7,5 м від центральної лінії. Місце, де рівень шуму є максимальним, відповідно до правил фіксується у звіті згідно з нормативними актами. Виконується серія випробувань на розгін із постійною швидкістю (CRS) та з повністю відкритою дросельною заслінкою (WOT), і результати об’єднуються в одне значення — Lurban, яке повинно відповідати встановленим нормам. Окрім сертифікації, контроль відповідності виробництва (CoP) повинен виконуватися відповідно до правил через визначені проміжки часу.

Норми R41 і R51 також включають процедуру Додаткових положень щодо звукового випромінювання (ASEP). У цій процедурі використовуються аналогічні методи вимірювання, але з ширшим набором умов руху, щоб гарантувати, що шум транспортного засобу не відрізняється надто сильно від результатів, отриманих за методикою Lurban. Деякі типи транспортних засобів повинні відповідати цим вимогам і проходити самостійну сертифікацію у виробника.

На даний момент ASEP проходить нову ревізію як для R51, так і для R41.

Вимірювання зовнішнього шуму в закритому приміщенні відповідно до R51-03

Щоб гарантувати, що транспортні засоби проходять фінальну сертифікацію, мотоцикли та автомобілі проходять випробування на етапі розробки на динамометричному стенді в напівбезеховій камері. У цьому контрольованому середовищі вимірювання захищені від різних погодних умов і фонового шуму та можуть проводитися протягом усього року. Крім того, стаціонарний транспортний засіб спрощує встановлення вимірювального обладнання або засобів контролю звуку навколо транспортного засобу для дослідження першопричин.

У процесі розробки багато виробників поєднують вимірювання зовнішнього шуму з аналізом впливу джерел шуму (SPC), що дозволяє точно визначити області для подальших конструктивних змін, а також сформувати стратегію оптимізації для зменшення випромінювання шуму. Деякі виробники також застосовують методи ідентифікації джерел шуму, такі як вимірювальні рішення на основі мікрофонних решіток із використанням методів формування променя та голографії для визначення джерел шуму, що випромінюється автомобілем.

Станом на 29 грудня 2018 року для сертифікації та CoP було введено вимірювання проїзного шуму в приміщенні для транспортних засобів категорій M і N (легкові автомобілі, автобуси та вантажівки), описане в поправці 4 до R51-03. Процедури базуються на ISO 362-3:2016, у якому описано методики виконання вимірювань зовнішнього шуму в закритому приміщенні.

Незважаючи на те, що для сертифікації транспортних засобів категорій M і N дозволено проведення випробувань у приміщенні, орган з офіційного затвердження типу може вимагати проведення випробувань на відкритому повітрі. Можливість обов’язкового проведення випробувань на відкритому повітрі застосовується до будь-якого типу випробувань, зазначених у R51-03, включаючи випробування CoP. Крім того, R41 поки що не допускає проведення випробувань зовнішнього шуму в закритому приміщенні для відповідності вимогам для мотоциклів категорії L3.

Щоб гарантувати, що випробування зовнішнього шуму в закритому приміщенні, які використовуються для сертифікації та CoP, є зіставними з вимірюваннями на відкритому повітрі, у технічній документації має бути задокументовано наступне:

• Валідація обладнання, наприклад, умови вільного поля, динамометричний стенд і система підготовки повітря, рівень фонового шуму, динамічні характеристики, програмне забезпечення.
• Процедури, що застосовуються для випробувань у приміщенні, наприклад, налаштування динамометричного стенду і програмного забезпечення, навантаження та кріплення, обробка повітря і контроль температури транспортного засобу.
• Дані про інерцію та рівень шуму шин, що використовуються для розрахунку коефіцієнтів навантаження динамометра, а також дані про шум шин, що використовуються для визначення остаточних результатів.
• Результати випробувань на репрезентативній вибірці продукції виробника, щоб продемонструвати, що випробування в приміщенні дають результати, зіставні з результатами випробувань на відкритому повітрі з прийнятною точністю.

Випробувальне обладнання згідно з R51-03

Контрольно-вимірювальні прилади

Поправка 4 до R51-03 також вимагає, щоб випробувальне обладнання відповідало таким вимогам:

• Контрольно-вимірювальні прилади повинні мати таку ж або кращу точність, ніж обладнання для польових випробувань.
• Для вимірювання зовнішнього шуму в закритому приміщенні використовуються багатоканальні системи збору даних, а також інші методи обробки, які повинні забезпечувати результати, зіставні з шумоміром класу 1.

Випробувальна кімната та мікрофонна решітка

Приміщення для випробувань повинно відповідати таким вимогам:

• ISO 26101 для перевірки умов вільного поля, як описано в стандарті ISO 362-3.
• Поширення звуку в приміщенні має бути зіставним із поширенням звуку на відкритому повітрі. Усі засоби вимірювання, як у приміщенні, так і поза ним, повинні мати однакові відхилення.
• Приміщення з недостатньою довжиною можуть використовуватися за умови коректної оцінки максимального рівня шуму (ISO 362-3:2016, Додаток E).
• Менша довжина компенсується вигином частини мікрофонної решітки навколо задньої частини автомобіля.
• Висота мікрофонів змінюється для забезпечення екстраполяції до необхідної висоти 1,2 м до відстані +20 м від лінії BB’.

Решітка мікрофонів:

• повинна бути розташована на відстані 7,5 м від центральної лінії;
• навіть якщо можливі інші варіанти, саме 7,5 м є обов’язковим;
• випробування можуть проводитися як з одностороннім, так і з двостороннім набором мікрофонів.

Програмне забезпечення та мікрофонні решітки

Програмне забезпечення для вимірювання зовнішнього шуму в закритому приміщенні повинно:

• об’єднувати часові дані з кожного мікрофона в масиві для імітації віртуального сканування;
• моделювати проїзд автомобіля повз мікрофон;
• оцінювати рівень звукового тиску залежно від положення на трасі;
• відтворювати позиції, еквівалентні вимірюванням FPB.

Шум шин / дороги та корекції

Оскільки шум шин, створений барабанами динамометра, є нереалістичним, він не є зіставним із шумом шин/дороги під час польових випробувань. Тому всі випробування в приміщенні для сертифікації та CoP повинні використовувати спеціальну процедуру — варіант A шуму шин/дороги, описаний у ISO 362-3:2016 (Додаток B).

Цей метод є комбінацією:

• випробувань у приміщенні (шум трансмісії)
• випробувань на відкритому повітрі (шум шин/дороги)

Повторне вимірювання шуму шин/дороги не потрібне для кожного випробування — дані можуть зберігатися в базі.

Для мінімізації шуму:

• рекомендується використовувати мінімальну кількість ведучих осей
• застосовувати гладкі або малошумні шини
• використовувати шумозахисні екрани

Якщо залишковий шум барабана менший ніж на 10 дБ від максимального рівня — застосовується корекція результатів.

Оцінка шуму шин

Оцінка складається з двох процедур:

• оцінка шуму вільного кочення
• оцінка шуму шин/дороги з урахуванням крутного моменту

Загальний шум транспортного засобу

Загальний шум транспортного засобу — це сума енергії:

• шуму шин/дороги (зовнішні вимірювання)
• шуму трансмісії (внутрішні вимірювання)

Розрахунок виконується для кожного окремого прогону відповідно до ISO 362-3:2016, пункт 10.2.4.

Транспортний засіб повинен проходити ті ж умови випробувань (WOT і CRS), що й у Додатку 3 Правил 51-03 для FPB, і відповідати тим самим обмеженням шуму Lurban.