本發(fā)明屬于公路工程領(lǐng)域，尤其是一種利用路面塊狀試件進(jìn)行輪胎/路面噪聲測試的系統(tǒng)及方法，其能夠測試不同類型路面在不同環(huán)境下的輪胎/路面噪聲。

背景技術(shù)：
道路行駛機(jī)動車輛噪聲主要來源于輪胎振動噪聲、泵氣噪聲、發(fā)動機(jī)系統(tǒng)噪聲、空氣動力性噪聲等。當(dāng)車輛行駛速度在50~100km/h時(shí)，輪胎/路面噪聲成為噪聲的主要來源。目前，國內(nèi)外道路交通噪聲的傳統(tǒng)測試方法有：（1）遠(yuǎn)場測試法：CPB法（控制通過法），通過在路側(cè)一定距離和高度處安裝麥克風(fēng)，測試一定速度行駛的受控車輛所發(fā)出的噪聲；SPB法（統(tǒng)計(jì)通過法），與CPB法類似，是在實(shí)際交通狀況下的噪聲測試方法。（2）近場測試法：CPX法，通過安裝在拖車式近似消音室中的麥克風(fēng)，測試輪胎路面噪聲；OBSI法，通過安裝在輪胎前、后緣的麥克風(fēng)，測試輪胎/路面間的噪聲；室內(nèi)轉(zhuǎn)鼓法（LDM），總體上是設(shè)置一個水平或者豎直環(huán)道，讓真實(shí)輪胎圍繞軸心在環(huán)道上做圓周運(yùn)動，安裝麥克風(fēng)測試輪胎/路面間的噪聲。其中，遠(yuǎn)場測試方法著眼于受聽者的聽覺感受，但容易受外部環(huán)境及交通條件的影響，難以直接測試輪胎/路面噪聲；近場測試方法受外部環(huán)境條件的影響較小。但是這些測試方法的缺點(diǎn)也較突出：室內(nèi)轉(zhuǎn)鼓法往往設(shè)備昂貴，對不同路面的輪胎/噪聲測試需要重新更換環(huán)道路面，試驗(yàn)費(fèi)時(shí)費(fèi)力投資大，對不同類型路面的輪胎/路面噪聲進(jìn)行測試比較的適用性較差；CPB法與OBSI法只適用于對已建成道路的輪胎/路面噪聲測試，難以運(yùn)用到室內(nèi)對未建或新型路面的輪胎/路面噪聲進(jìn)行測試，且由于受外部環(huán)境因素影響大，對特定溫濕度條件及通車一定時(shí)間后的輪胎/路面噪聲的測試靈活性不足。綜上可知，對于不同路面的輪胎/路面噪聲的測量，傳統(tǒng)的方法受影響因素多，難以滿足多條件、多類型變化的要求，靈活性不足且適用性較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
發(fā)明目的：提供一種用于測試輪胎/路面噪聲的系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的一個或多個問題。技術(shù)方案：一種用于測試輪胎/路面噪聲的系統(tǒng)，包括：工作平臺，其下方設(shè)置有可收放滾輪，兩側(cè)設(shè)置有試件固定螺栓，工作平臺兩側(cè)中心位置設(shè)有豎直固定鋼架，鋼架上設(shè)有可沿鋼架移動的鋼板橫梁；塊狀試件，通過所述試件固定螺栓固定于工作平臺上；步進(jìn)電機(jī)，其上端與鋼板橫梁固定連接，步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動軸下端與Y型傳動桿固定連接，Y型傳動桿的末端裝有仿真輪胎；在工作狀態(tài)，仿真輪胎抵觸于試件表面；加載螺紋桿，與所述鋼板橫梁可轉(zhuǎn)動連接，一端連接步進(jìn)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)載荷加載與固定。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，所述鋼板橫梁尾端呈回字形，回字形鋼片嵌在兩側(cè)鋼架中且左右兩側(cè)均裝有滾珠，由此實(shí)現(xiàn)鋼板橫梁的豎向自由移動；橫梁上安裝用于調(diào)平的水準(zhǔn)儀；位于鋼架外側(cè)的橫梁兩端設(shè)有直徑1.1±0.2cm的光圓孔，豎直固定螺栓貫穿其中。一種用于測試輪胎/路面噪聲的系統(tǒng)，包括：儀器工作平臺，其下設(shè)有可收放滾輪，通過滾輪的放和收，實(shí)現(xiàn)儀器的自由移動和著地平穩(wěn)放置狀態(tài)；儀器工作平臺兩側(cè)中心位置設(shè)有豎直固定鋼架，每個鋼架尺寸為高45cm×寬6cm×厚1.5cm，鋼架兩側(cè)上部設(shè)有直徑為1±0.2cm的固定螺栓，用于固定鋼板橫梁；塊狀試件，置于工作平臺上，工作平臺兩側(cè)每側(cè)兩個共四個螺栓，用于固定塊狀試件；工作平臺為鋼板材質(zhì)，平面尺寸為34×34cm，厚1~2cm；工作平臺周圍設(shè)置三個垂直螺栓，用以調(diào)平；鋼板橫梁，架設(shè)于兩側(cè)鋼架中，鋼板橫梁尺寸為41cm×3cm×2cm，鋼板橫梁尾端呈回字形，回字形鋼片嵌在兩側(cè)鋼架中且左右兩側(cè)裝有滾珠，由此實(shí)現(xiàn)鋼板橫梁的豎向自由移動；橫梁上安裝用于調(diào)平的水準(zhǔn)儀；位于鋼架外側(cè)的橫梁兩端設(shè)有直徑1.1±0.2cm的光圓孔，豎直固定螺栓貫穿其中；步進(jìn)電機(jī)，豎直放置，其上端通過鋼板橫梁內(nèi)置螺絲與鋼板橫梁連接固定，轉(zhuǎn)動軸心對應(yīng)工作平臺中心；轉(zhuǎn)動軸下端有螺紋，Y型傳動桿中心為螺紋孔，由此實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動軸與Y型傳動桿的連接固定。Y型傳動桿每個夾角為120o，在傳動桿尾端安裝萬向輪，其滾輪為小型仿真橡膠實(shí)體輪胎，尾端距離轉(zhuǎn)動軸心為14cm；小型仿真輪胎兩側(cè)安裝有減震桿，保證三個小型輪胎與板件均勻接觸，克服試件不平整帶來的壓力沖擊；垂直螺紋桿，位于與步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動軸同一軸心處的鋼板橫梁上部，通過螺紋桿實(shí)現(xiàn)載荷加載與固定，載荷由0.1kg、0.2kg、0.5kg、1kg、2kg、5kg6個等級的砝碼組成。一種應(yīng)用上述儀器進(jìn)行室內(nèi)輪胎/路面噪聲測試的方法，其特征在于，包括如下步驟：（1）將符合要求的路面塊狀試件，在試驗(yàn)所需的溫度、濕度條件下放置4~6小時(shí)，試件的上下表面平整且上下表面夾角不超過2o，尺寸為30cm×30cm×5cm；（2）在上述溫度和濕度條件下，將塊狀試件放置到儀器工作平臺上并固定，具體為：提起步進(jìn)電機(jī)及附屬部分，通過豎直鋼架兩側(cè)的豎直固定螺栓將電機(jī)架設(shè)起來；再將塊狀試件放置到儀器工作平臺上，旋緊平臺兩側(cè)的四個水平螺栓，固定塊狀試件；（3）將三個小型仿真橡膠實(shí)體輪胎分別安裝于三個萬向輪上，再將萬向輪安裝于Y型傳動桿上，接著將Y型傳動桿與步進(jìn)電機(jī)的傳動軸下端固定；最后放下步進(jìn)電機(jī)，使橡膠實(shí)體輪胎與塊狀試件接觸，通過調(diào)平螺絲和水準(zhǔn)儀對儀器進(jìn)行調(diào)平；（4）采用加載砝碼完成特定加載，試驗(yàn)載荷分為步進(jìn)電機(jī)及其附屬結(jié)構(gòu)凈重和加載砝碼重量兩個部分，其中，步進(jìn)電機(jī)及其附屬結(jié)構(gòu)凈重在出廠時(shí)進(jìn)行標(biāo)定，當(dāng)載荷總重為170N時(shí)，小型仿真輪胎的承重相當(dāng)于真實(shí)小汽車輪胎的承重；加載完成后通過豎直鋼架兩側(cè)的豎直固定螺栓將步進(jìn)電機(jī)固定，固定時(shí)，保證水準(zhǔn)儀的氣泡處在中央位置；（5）接通電源，在步進(jìn)電機(jī)控制器中輸入脈沖頻率和脈沖數(shù)，脈沖信號進(jìn)入驅(qū)動器進(jìn)而使步進(jìn)電機(jī)勻速轉(zhuǎn)動，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動軸通過Y型傳動桿帶動三個小型仿真橡膠實(shí)體輪胎在塊狀試件上做圓周運(yùn)動；（6）步進(jìn)電機(jī)進(jìn)入穩(wěn)定工作狀態(tài)后，通過聲級計(jì)測試特定速度、特定載荷下的小型仿真橡膠實(shí)體輪胎與塊狀試件之間的噪聲值。在進(jìn)一步的實(shí)施例中：將路面塊狀試件置于試驗(yàn)設(shè)定的溫濕度條件下進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，測試實(shí)際使用環(huán)境下的輪胎/路面噪聲；可以通過步進(jìn)電機(jī)控制器和加載裝置設(shè)定輪胎繞行速度及作用載荷，對比路面不同車速、不同軸載下產(chǎn)生的輪胎/路面噪聲；可以將路面塊狀試件置于試驗(yàn)設(shè)定的速度及載荷作用下進(jìn)行磨耗，從而模擬測試路面通車一定時(shí)間后的輪胎/路面噪聲。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，步進(jìn)電機(jī)處于穩(wěn)定工作狀態(tài)時(shí)，噪聲測試時(shí)的背景噪聲值不大于55dB；噪聲測點(diǎn)距工作平臺中心橫向距離為20~25cm、豎向距離為10~15cm。有益效果：本發(fā)明使用步進(jìn)電機(jī)帶動小型仿真橡膠實(shí)體輪胎在塊狀試件上轉(zhuǎn)動，設(shè)備輕巧，造價(jià)低；路面塊狀試件可通過室內(nèi)成型或現(xiàn)場切割，養(yǎng)護(hù)后即可進(jìn)行輪胎/路面噪聲的測試，機(jī)動靈活、省時(shí)省力、節(jié)約資源。而原有的室內(nèi)轉(zhuǎn)鼓法往往設(shè)備昂貴，對不同路面的輪胎/噪聲測試需要重新更換環(huán)道路面，試驗(yàn)費(fèi)時(shí)費(fèi)力投資大，對不同類型路面的輪胎/路面噪聲進(jìn)行測試比較的適用性較差；CPB法與OBSI法只適用于對已建成道路的輪胎/路面噪聲測試，難以運(yùn)用到室內(nèi)對未建或新型路面的輪胎/路面噪聲進(jìn)行測試，應(yīng)用范圍較小；本發(fā)明可以將路面塊狀試件置于試驗(yàn)設(shè)定的溫濕度條件下進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，測試各種類型路面在不同使用環(huán)境下的輪胎/路面噪聲；可以通過步進(jìn)電機(jī)控制器、加載裝置設(shè)定輪胎運(yùn)行速度及作用載荷，測試路面在不同車速、軸載下產(chǎn)生的輪胎/路面噪聲；可以將路面塊狀試件置于仿真輪胎下進(jìn)行磨耗，從而模擬出路面通車一定時(shí)間后的輪胎/路面噪聲。而原有的測試方法難以具有上述優(yōu)點(diǎn)，近場室外測試法受外部環(huán)境因素影響大，對試驗(yàn)條件難以控制，特定條件下的輪胎/路面噪聲測試難度大，靈活度不足；室內(nèi)轉(zhuǎn)鼓法由于輪胎轉(zhuǎn)鼓的曲率使其噪聲與實(shí)際路面有所不同，主要用于研究輪胎本身噪聲特性和產(chǎn)生機(jī)理，難以有效模擬測試實(shí)際路面的輪胎/路面噪聲。附圖說明圖1是本發(fā)明的主視圖。圖2是本發(fā)明的側(cè)視圖。圖3是本發(fā)明的俯視圖。圖4a和圖4b分別是本發(fā)明橫梁回字形鋼的剖視圖和主視圖。1~可收放滾輪；2~調(diào)平螺絲；3~水準(zhǔn)儀；4~加載砝碼用螺紋桿；5~砝碼；6~步進(jìn)電機(jī)；7~Y型傳動桿；81、82、83-仿真橡膠輪胎；9~鋼板橫梁；10~固定鋼架，11~路面塊狀試件，12~儀器工作平臺，13~豎直固定螺栓；14~固定塊狀試件用螺栓；15-電機(jī)轉(zhuǎn)動軸；16-萬向輪；17-回字形鋼片。具體實(shí)施方式一種利用路面塊狀試件、步進(jìn)電機(jī)、噪聲計(jì)等進(jìn)行輪胎/路面噪聲測試的儀器與方法。基于路面塊狀試件、步進(jìn)電機(jī)、噪聲計(jì)等進(jìn)行輪胎/路面噪聲測試的系統(tǒng)，包括：（1）儀器工作平臺12下設(shè)有可收放滾輪1，通過滾輪的放和收，實(shí)現(xiàn)儀器的自由移動和著地平穩(wěn)放置狀態(tài)；（2）塊狀試件11置于工作平臺上，工作平臺兩側(cè)每側(cè)兩個共四個固定塊狀試件用螺栓14，用于固定塊狀試件；工作平臺為鋼板材質(zhì)，平面尺寸約為34×34cm，厚約1cm；工作平臺周圍設(shè)置三個垂直的調(diào)平螺絲2，用以調(diào)平；（3）儀器工作平臺兩側(cè)中心位置設(shè)有豎直固定鋼架10，每個鋼架約高45cm×寬6cm×厚1.5cm，鋼架兩側(cè)上部設(shè)有直徑約為1cm的豎直固定螺栓13，用于固定鋼板橫梁9；（4）鋼板橫梁架設(shè)于兩側(cè)鋼架中，鋼板橫梁尺寸約為41cm×3cm×2cm，鋼板橫梁尾端呈回字形，回字形鋼片17嵌在兩側(cè)鋼架中且左右兩側(cè)裝有滾珠，由此實(shí)現(xiàn)鋼板橫梁的豎向自由移動；橫梁上安裝用于調(diào)平的水準(zhǔn)儀；位于鋼架外側(cè)的橫梁兩端設(shè)有直徑約1.1cm的光圓孔，豎直固定螺栓貫穿其中；（5）步進(jìn)電機(jī)豎直放置，其上端通過鋼板橫梁內(nèi)置螺絲與鋼板橫梁連接固定，轉(zhuǎn)動軸心對應(yīng)工作平臺中心；轉(zhuǎn)動軸15下端有螺紋，Y型傳動桿中心為螺紋孔，由此實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動軸與Y型傳動桿的連接固定。Y型傳動桿每個夾角為120o，在傳動桿尾端安裝萬向輪，其滾輪為小型仿真橡膠輪胎81、82和83，尾端距離轉(zhuǎn)動軸心約14cm；小型仿真輪胎兩側(cè)安裝有減震桿，保證三個小型輪胎與板件均勻接觸，克服試件不平整帶來的壓力沖擊；（6）小型仿真橡膠實(shí)體輪胎規(guī)格：寬度為20~25mm，扁平比約為65%，輪輞的直徑約為1.5英寸；輪胎磨損超過3mm時(shí)，需更換輪胎；（7）與步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動軸同一軸心處，鋼板橫梁上部設(shè)有加載砝碼用螺紋桿4，通過螺紋桿實(shí)現(xiàn)載荷加載與固定，載荷由0.1kg、0.2kg、0.5kg、1kg、2kg、5kg6個等級的砝碼組成；（8）步進(jìn)電機(jī)其特征在于，采用110系列（機(jī)座寬度為110mm），靜力矩10~22N?m，機(jī)身長度17.5~22cm，重量8.5~12kg，步進(jìn)電機(jī)通過線路與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器、步進(jìn)電機(jī)控制器連接，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器與步進(jìn)電機(jī)配套，通過步進(jìn)電機(jī)控制器發(fā)射脈沖信號的頻率，精確控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。應(yīng)用本發(fā)明所述儀器進(jìn)行輪胎/路面噪聲測試的方法，具體步驟為：（1）將符合要求的路面塊狀試件（上下表面平整且上下表面夾角不超過2o，尺寸約為30cm×30cm×5cm），在試驗(yàn)所需的溫度、濕度條件下放置4~6小時(shí)；（2）在該溫濕度條件下，將塊狀試件放置到權(quán)利要求1所述的儀器工作平臺上并固定，方法為：提起步進(jìn)電機(jī)及附屬部分，通過豎直鋼架兩側(cè)的豎直固定螺栓將電機(jī)架設(shè)起來；再將塊狀試件放置到儀器工作平臺上，旋緊平臺兩側(cè)的四個水平螺栓，固定塊狀試件；（3）將三個小型仿真橡膠實(shí)體輪胎分別安裝于三個萬向輪上，再將萬向輪安裝于Y型傳動桿上，接著將Y型傳動桿與步進(jìn)電機(jī)的傳動軸下端固定；最后放下步進(jìn)電機(jī)，使橡膠實(shí)體輪胎與塊狀試件接觸，通過調(diào)平螺絲和水準(zhǔn)儀對儀器進(jìn)行調(diào)平；（4）采用加載砝碼完成特定加載，試驗(yàn)載荷分為步進(jìn)電機(jī)及其附屬結(jié)構(gòu)凈重和加載砝碼重量兩個部分，其中，步進(jìn)電機(jī)及其附屬結(jié)構(gòu)凈重在出廠時(shí)進(jìn)行標(biāo)定；當(dāng)載荷總重約為170N時(shí)，小型仿真輪胎的承重相當(dāng)于真實(shí)小汽車輪胎的承重；加載完成后通過豎直鋼架兩側(cè)的豎直固定螺栓將步進(jìn)電機(jī)固定，固定時(shí)，保證水準(zhǔn)儀的氣泡處在中央位置；（5）接通電源，在步進(jìn)電機(jī)控制器中輸入脈沖頻率和脈沖數(shù)，脈沖信號進(jìn)入驅(qū)動器進(jìn)而使步進(jìn)電機(jī)勻速轉(zhuǎn)動，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動軸通過Y型傳動桿帶動三個小型仿真橡膠實(shí)體輪胎在塊狀試件上做圓周運(yùn)動；根據(jù)權(quán)利要求1所述的Y型傳動桿長度和小型輪胎的半徑尺寸，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速為2~6r/s時(shí)，小型輪胎轉(zhuǎn)動的角速度相當(dāng)于小型汽車以30~90km/h運(yùn)行時(shí)輪胎轉(zhuǎn)動的角速度；（6）步進(jìn)電機(jī)進(jìn)入穩(wěn)定工作狀態(tài)后，通過聲級計(jì)測試特定速度、特定載荷下的小型仿真橡膠實(shí)體輪胎與塊狀試件之間的噪聲值。本實(shí)施例采用某品牌的110系列的三相混合式步進(jìn)電機(jī)，其詳細(xì)技術(shù)參數(shù)為：電機(jī)長度為175mm，機(jī)座寬度為110mm，步距角1.2o（完成一周轉(zhuǎn)動需要300次脈沖），電壓220V，相電阻1.1Ω，相電流3A，靜力矩12.5N?m，電感20mH，轉(zhuǎn)動慣量8.4kg?m2，重量9.5kg。無砝碼加載時(shí)，步進(jìn)電機(jī)6、鋼板橫梁9、螺紋桿4、Y型傳動桿7、三個小型輪胎8總重量為10.9kg，即在空載條件下，輪胎8與塊狀試件11接觸面承受壓力為109N。本次實(shí)施例目的：相同試驗(yàn)條件下，AC、SMA、OGFC三種瀝青混凝土路面的輪胎/路面噪聲的測試對比。試驗(yàn)條件為：室溫20oC，空氣相對濕度20%，總載荷150N，步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速為3r/s。如圖1所示，本次試驗(yàn)的具體步驟為：（1）試驗(yàn)前檢查儀器各部件，使符合試驗(yàn)要求；（2）將AC瀝青混凝土塊狀試件11（上下表面平整且上下表面夾角不超過2o，尺寸為30cm×30cm×5cm）在試驗(yàn)600C下放置6小時(shí)；（3）將三個小型仿真橡膠實(shí)體輪胎8分別安裝于三個萬向輪16上，將萬向輪16安裝于Y型傳動桿7上，再將Y型傳動桿7與步進(jìn)電機(jī)的傳動軸15下端固定；步進(jìn)電機(jī)6與控制器、驅(qū)動器的線路連接完畢；（4）收起滾輪1，使儀器工作平臺12平穩(wěn)著地，提起步進(jìn)電機(jī)6，通過豎直固定鋼架10兩側(cè)的豎直固定螺栓13將電機(jī)6架設(shè)起來，再將塊狀試件11放置到儀器工作平臺12上，并通過平臺兩側(cè)的四個螺栓14旋緊固定塊狀試件11，最后放下步進(jìn)電機(jī)6，使其著陸于塊狀試件11上；（4）通過調(diào)平螺絲2和水準(zhǔn)儀3，將儀器工作平臺12調(diào)平；通過加載螺紋桿4加載砝碼5共4.1kg；用豎直固定螺栓13將電機(jī)6固定，保證水準(zhǔn)儀3的氣泡處在中央位置；（5）接通電源，通過步進(jìn)電機(jī)控制器輸入脈沖頻率為900次/秒，參數(shù)設(shè)置完成，脈沖信號進(jìn)入驅(qū)動器進(jìn)而使步進(jìn)電機(jī)6勻速轉(zhuǎn)動，步進(jìn)電機(jī)6轉(zhuǎn)動軸通過Y型傳動桿7帶動三個小型仿真實(shí)體輪胎8在AC瀝青混凝土塊狀試件11上做圓周運(yùn)動，輪胎繞電機(jī)轉(zhuǎn)動軸轉(zhuǎn)速為3r/s；（6）步進(jìn)電機(jī)6進(jìn)入穩(wěn)定工作狀態(tài)后，通過聲級計(jì)測試小型仿真實(shí)體輪胎8與AC瀝青混凝土塊狀試件11之間在試驗(yàn)條件下的噪聲值，記錄噪聲值，其中，噪聲測點(diǎn)距工作平臺中心橫向距離為20~25cm、豎向距離為10~15cm。（7）數(shù)據(jù)記錄結(jié)束后，切斷電源，提起步進(jìn)電機(jī)6，通過豎直固定鋼架10兩側(cè)的豎直固定螺栓13將電機(jī)6架設(shè)起來，取出AC瀝青混凝土塊狀試件。（8）再按照如前所述步驟，分別使用SMA與OGFC瀝青混凝土塊狀試件測出輪胎/路面噪聲值，并記錄比較。以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種等同變換，這些等同變換均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。另外需要說明的是，在上述具體實(shí)施方式中所描述的各個具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合。為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。此外，本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。