装甲车辆舱室噪声试验与评价

杨 波, 刘维平, 金 毅, 傅斌贺, 邱绵浩

(装甲兵工程学院机械工程系， 北京 100072)

装甲车辆舱室噪声试验与评价

杨 波, 刘维平, 金 毅, 傅斌贺, 邱绵浩

(装甲兵工程学院机械工程系， 北京100072)

为研究装甲车辆舱室噪声特性，测量并分析了某型装甲车辆各个工况下舱室不同测点的噪声情况。结果表明：装甲车辆运行时，舱室噪声以低频成分为主且强度较高，超出了相关标准规定限值；变速行驶工况下，舱室噪声波动性较大，噪声污染级偏高，超出了听力保护的卫生范围。研究结果可为相关评估工作提供参考，也表明现用装甲车辆舱室噪声测试与评价标准有待完善。

装甲车辆； 舱室噪声； 频谱分析； 噪声评价数

装甲车辆结构特殊，各种噪声源和共振引起的噪声强度大且传播途径复杂，导致其舱室噪声环境恶劣。这不但影响乘员的乘坐舒适性，而且会危害乘员的身心健康，降低其工作效率。王振国等[1]通过对装甲输送车驾驶员进行听觉损伤测试发现:入伍4年以上者听力损伤率可高达50%，且随着兵龄的增加，听力损害有加重趋势。因此，装甲车辆舱室噪声对乘员的听觉影响极为显著，开展相关评估工作十分重要。

目前,装甲车辆噪声试验与评价依据的标准主要为GJB59.2—86《装甲车辆试验规程 噪声测量》[2]和GJB2935—1997《装甲车辆车内噪声允许限值》[3]，但其仅包含静止及匀速行驶工况下装甲车辆噪声的测试及评价，缺乏对装甲车辆变速行驶工况下舱室噪声测量的相关规定。为深入研究装甲车辆舱室噪声特性及其对乘员的工效学影响，笔者对某型装甲车进行了舱室噪声测量与分析，以期为装甲车辆舱室噪声的试验与评价工作提供参考。

1 试验部分

依据GJB51—85《军事作业噪声测量规范》[4]和GJB59.2—86《装甲车辆试验规程 噪声测量》[2]，通过对装甲车辆原地发动、匀速行驶和变速行驶3种工况下舱室噪声测量，了解舱室噪声水平，分析舱室噪声的稳定性及噪声差异，以更加准确地评估噪声对乘员的影响。

1.1试验方案

测试场地为硬质环形水泥跑道，场地开阔，路面稍有起伏，无雨，微风；被试车辆为5辆某型装甲车。发动机转速用发动机转速表测量，其精度为±5%；选用声学测试仪器为BSWA806便携式Ⅰ型精密声级计，精度为±0.4 dB(A)，测试范围为18～140 dB(A)。测量前后对声级计进行校准。

测点选择：每辆车选取驾驶员、车长、炮手头部位置3个测点。其中：驾驶员测点选择在其头部位置右侧15 cm处，其他测点均置于乘员座椅上方约80 cm处。

将声级计安装于待测点，当装甲车辆工况达到测试要求并趋于稳定时开始测量,多次测量取等效平均值。其中：原地发动及匀速行驶工况下，选择空挡、2挡、3挡、4挡和5挡的最大扭矩转速(1 600 r/min)与额定转速(2 000 r/min)进行试验(因1挡使用较少，本次试验不对车辆1挡行驶时舱室噪声进行测量),每个工况的每个测点采集3组样本，每组样本采集时长为3 min；变速工况下，驾驶员根据路况自主驾驶，采集每辆被试车辆绕跑道行驶3圈(约35 min)的噪声数据。

1.2数据分析方法

Leq表示与所测噪声信号能量等效的稳态A声级(即等效连续声级)大小，其计算公式为

(1)

式中：p(t)为瞬时声压；p0=2×10-5Pa，为参考声压；LA为A声级的瞬时值；t1、t2分别为等效声级起止时间。考虑到 A 声级对低频噪声衰减较大，还测量了能够表现各个测点噪声能量大小的线性声级Lin,用于噪声分析 。

非稳态噪声采用噪声污染级Lnp评价噪声对人的干扰程度，即

Lnp=Leq+Kσ，

(2)

式中：K为常数，本文取2.56；σ为噪声瞬时声级的标准差。综合能量平均和变动特性(以标准差表示)，评价噪声对人的影响。

为研究噪声频谱特性，对噪声信号进行了倍频程分析，并结合噪声评价曲线(NR曲线)[5]对噪声进行标定。

2 结果与分析

2.1噪声测量结果

2.1.1 原地发动及匀速行驶工况

表1为原地发动及匀速行驶工况下不同测点的噪声测量结果。

表1 原地发动及匀速行驶工况下不同测点的噪声测量结果

由表1可以看出：

1)与原地发动相比，装甲车辆匀速行驶时舱室噪声强度明显较高，且随车速的增大而增大。这是因为：原地发动时，装甲车辆舱室主要噪声源为发动机噪声；装甲车辆匀速行驶时，发动机噪声，传动噪声，履带及主动轮、诱导轮、托带轮、负重轮因受地面激励和相互摩擦冲击而产生的噪声，均会随车速的提高而增大。

2)距离发动机较近的驾驶员位置噪声强度高于炮手与车长位置，说明发动机噪声对装甲车辆舱室噪声场产生了较为明显的影响，是装甲车辆舱室噪声的重要声源，这与相关研究结果[5]一致。

3)装甲车辆匀速行驶时，舱室噪声强度较稳定，属于稳态噪声，但舱内噪声强度普遍高于100 dB(A)，高速行驶时接近120 dB(A)，超出了GJB 2935—1997[3]中的限值规定。

2.1.2 变速行驶工况

图1为变速行驶工况下舱室噪声强度变化曲线，其相关测量结果如表2所示。

图1 变速行驶工况下舱室噪声强度变化曲线

表2 变速行驶工况下装甲车舱室噪声测量结果dB(A)

结合图1和表2可以看出：

1)变速行驶工况下，装甲车辆舱室噪声强度波动性较大，为非稳态噪声，仅以A声级为评价指标难以准确衡量变速行驶工况下装甲车辆舱室噪声对人的实际影响。

2)噪声等效声级Leq=113.7 dB(A)。为保护噪声作业中劳动者的听力健康，国内外相关噪声标准规定了工作场所噪声等效声级接触限值(如表3所示)：工作人员每天接触噪声8 h，等效声级限值为85 dB(A)；噪声暴露时间不足8 h，按接触时间减半、限值增加3 dB(A)的原则，确定噪声强度限值[6-7]，但最高限值不得超过115 dB(A)。装甲车辆舱室噪声等效声级为113.7 dB(A)，接近最高限值，且允许暴露时间不足1 min，说明装甲车舱室噪声强度较高，噪声环境恶劣。

表3 工作场所噪声等效声级接触限值

3)噪声污染级Lnp=128.4 dB(A)，远高于等效声级。实践表明：暴露于Lnp>88 dB(A)的噪声中即可使人感到明显不适。随着装甲车辆信息化建设，乘员信息作业增加，脑力负荷加重，对舱室环境舒适性要求日益提高。装甲车辆舱室噪声污染级较大，必然造成乘员作业绩效降低，影响装备整体性能发挥。

2.2噪声频谱分析结果

表4为原地发动及匀速行驶工况下舱室噪声倍频程声压级测量结果。

表4 原地发动及匀速行驶工况下舱室噪声倍频程声压级测量结果 dB

由表4可以看出：

1)装甲车辆舱室噪声以低频成分为主，具有穿透力强和不易阻隔的特点。研究发现[8]：坦克帽对于125～500 Hz噪声阻隔效果仅为2～7 dB，远远低于相关标准所规定的20 dB；长期接触高强度低频噪声会引起神经系统、呼吸系统、心血管系统和视觉系统损伤，导致大脑皮层兴奋和抑制平衡失调，对乘员健康及工作效率均会产生较大影响。因此，在对装甲车辆舱室噪声进行评价时需考虑其低频特性。

2)车辆噪声NR数均在100以上，当在较常使用的3挡、4挡时，舱室噪声NR数达到了115。研究表明[9]：长时间暴露于NR数大于70的噪声中会使人非常烦恼；NR数大于85的噪声会使人面对面无法正常交流。因此，装甲车舱室噪声的NR数过大，表明噪声语言干扰级较高，且对引起乘员烦恼以及听力损伤有较大隐患。

3)噪声各频段的噪声强度均有所增加，其中0～4 kHz强度变化较大，这与相关研究结果[10-11]吻合。

3 结论

1)装甲车辆舱室噪声强度偏高，超出了相关标准的限值规定。变速行驶工况下，舱室噪声波动性较大，噪声污染级偏高且具有明显的低频特征，对乘员健康及工作效率均会产生较大影响，不符合人机工程学，有待优化。

2)现用装甲车辆车内噪声评价标准为GJB 2935—1997[3]，标准规定履带式装甲车2/3最大速度下噪声允许限值为113 dB(A)。笔者认为其内容过于简略和宽松，主要存在以下4方面问题：(1)该标准缺乏对变速行驶工况下噪声限值的相应说明；(2)113 dB(A)已超出了一般人体所能承受的卫生范围，以此为标准难以对乘员起到保障作用，无实际意义；(3)A声级中不包含噪声的波动性与频谱特性信息，以A声级为单值评价指标难以全面反映噪声对乘员的影响；(4)噪声对人的影响是一个积累过程，与噪声强度和持续时间有关，该标准只给出了噪声强度的参考限值，缺乏对乘员作业时间的相应规定。

总之，随着装甲装备的更新换代，其信息化水平及对舱室环境舒适性要求日益提高。相关噪声评价方法和噪声标准体系也应在技术能力不断提高的情况下合理降低噪声限值，细化标准内容，完善评价指标体系。

[1] 王振国.装甲车辆噪声对乘员听力的影响及对策[J].人民军医,2002,45(3):136-137.

[2] 国防科学技术工业委员会. 装甲车辆试验规程 噪声测量：GJB 59.2—86[S].北京：军事科学出版社,1986.

[3] 国防科学技术工业委员会. 装甲车辆车内噪声允许限值：GJB 2935—97[S]. 北京：军事科学出版社,1997.

[4] 国防科学技术工业委员会.军事作业噪声测量规范：GJB 51—85[S].北京：军事科学出版社,1985.

[5] 仪垂杰,黄协清,吴成军,等.装甲运兵车车内噪声控制研究[J].兵工学报,1995(3):73-77.

[6] 中华人民共和国卫生部.工作场所有害因素职业接触限值 物理因素：GBZ 2.2-2007[S]. 北京:法律出版社,2007.

[7] 中华人民共和国卫生部.工业企业设计卫生标准：GBZ 1-2010[S].北京:法律出版社,2010.

[8] 邓运龙,张咏梅.组合护耳器预防装甲车辆乘员噪声性听力损失的效果[J].中华劳动卫生职业病杂志,1998,16(2):106-107.

[9] 陈小剑.舰船噪声控制技术[M].上海：上海交通大学出版社,2013:98-103.

[10] 陈花岭，张铁山，胡选利,等.履带式装甲车辆降噪研究[J].噪声与振动控制，1994，12(6)：22-26.

[11] 赵倩,郝长中,张成德.装甲车噪声源诊断[J].辽东学院学报,2011,18(3):215-217.

(责任编辑: 尚菲菲)

NoiseTestandEvaluationofArmoredVehicleCabin

YANG Bo, LIU Wei-ping, JIN Yi, FU Bin-he, QIU Mian-hao

(Department of Mechanical Engineering, Academy of Armored Force Engineering, Beijing100072, China)

To explore the cabin noise characteristics of armored vehicle comprehensively, the cabin noise of a certain kind of armored vehicles at different test point under different working conditions is measured and analyzed. The results show that: the cabin noise of running armored vehicle is high in intensity and mainly low-frequency, exceeding the standard limits; when the vehicle moves with non-uniform velocity, the cabin noise is volatile, and the noise pollution level is high, overrunning the noise limit of hearing protection. However, the testing and evaluation standard presently used by our military needs to be improved. The research can provide reference for relevant assessment work.

armored vehicle; cabin noise; spectral analysis; noise rating number

1672-1497(2017)04-0052-04

2017-04-19

杨 波(1992-)，男，硕士研究生。

TB18;TB53

：ADOI：10.3969/j.issn.1672-1497.2017.04.010