謝東明，張志國，陸 春

（中國汽車技術研究中心有限公司，天津 300300）

歐洲經濟委員會依據UN ECE R51法規(guī)測量方法[1]收集的1 000余組樣車加速行駛車外噪聲試驗數據中，N2、N3類貨車的試驗數據共有 194 組[2]，UN ECE R51-03法規(guī)據此確定了貨車車外噪聲限值，并于2016年7月1日起正式執(zhí)行[3]。

通過分析UN ECE R51-03法規(guī)車外噪聲限值體系，以及《汽車加速行駛車外噪聲限值及測量方法（修訂GB 1495-2002）》項目組開展的驗證試驗發(fā)現，中國貨車產品，尤其是發(fā)動機最大凈功率較小的重型貨車極難符合相應車外噪聲限值要求[4]。通過分析中、歐貨車產品特征差異，以及UN ECE R51-03法規(guī)車外噪聲限值體系對中國貨車產品的沖擊，本文提出了基于最大總質量和軸數的車外噪聲限值亞分類方式以及中國貨車產品達到UN ECE R51-03車外噪聲限值要求的技術解決方案。

1 UN ECE R51-03貨車車外噪聲限值方案

UN ECE R51-03系列法規(guī)的車外噪聲限值草案最早由德國于2011年9月提出[5]，日本于2012年2月提出了日本對于ECE R51/03系列法規(guī)的車外噪聲限值意見[6]。在貨車車外噪聲限值領域，德、日雙方僅在N2類貨車的最大凈功率亞分類，以及N2和N3類貨車的具體車外噪聲限值上存在較小分歧，2013年9月德、日等多方初步達成了對于貨車車外噪聲限值的一致意見[7]，并最終確定技術方案如表1所示，表中Pn為汽車最大凈功率。

表1 UN ECE R51-03車外噪聲限值草案，單位dB（A）

UN ECE R51-03第1階段車外噪聲限值已經于2016年起執(zhí)行，第2階段車外噪聲限值將于2020年起執(zhí)行，第3階段車外噪聲限值將于2024年起執(zhí)行。

整個車外噪聲限值體系均以發(fā)動機最大凈功率作為亞分類依據，即功率越大車外噪聲限值越大。但中國生產的N2類貨車最大凈功率均普遍較歐洲貨車產品小，這就意味著中國生產的同尺寸、同噸位的N2類貨車產品將因為功率原因執(zhí)行更為苛刻的車外噪聲限值；中國生產的N3類貨車中，三軸、四軸貨車占有較高比例，從國內、外驗證試驗結果來看，多軸車噪聲試驗結果較兩軸車偏高2 dB(A)左右[8]，僅通過最大凈功率差異進行車外噪聲限值亞分類劃分，將無法反映中國N3類貨車的噪聲水平實情，也不適合中國N3類貨車的特征。

2 典型中、歐貨車產品主要特征

依據對德國、日本2013年9月提交的車外噪聲限值草案的分析《，汽車加速行駛車外噪聲限值及測量方法（修訂GB 1495-2002）》項目組發(fā)現其草案與中國國內情況并不適應，這源于中、歐貨車產品特征存在巨大差異，且中國貨車產品特征未被充分考慮[9]。

2.1 歐洲貨車產品特征

歐洲貨車產品類別較少，整個歐洲范圍內主要有 MAN，SCANIA，VOLVO，IVECO，DAIMLER，DAF等6家制造商，除了少數專用貨車以外，其產品主要分為3類：與輕型客車同平臺的輕型貨車（最大總質量GVM≤7.5 t，全部為N2類貨車）；用于城區(qū)和郊區(qū)短途運輸的中型貨車（最大總質量7.5 t≤GVM≤18.0 t，涵蓋部分由輕型客車平臺衍生的N2類，和功率較小的N3類貨車）；用于長途運輸的重型貨車（最大總質量GVM＞18.0 t，全部為N3類貨車）。其中輕型貨車主要采用兩軸布置，為普通貨車（具有敞開或封閉載貨空間）和多用途貨車（Van）；中型貨車主要采用兩軸布置，為普通貨車（具有敞開或封閉載貨空間）和功率較小的牽引汽車；重型貨車主要為牽引汽車（采用兩軸布置，極少數采用三軸布置）。由于歐洲貨車產品的軸數主要為兩軸車，且重型貨車的多為牽引汽車，所以歐洲市場的貨車車長多小于8 m[10]。

從其最大凈功率上來看，與輕型客車同平臺的輕型貨車，其最大凈功率Pn均分布在100 kW～150 kW范圍內；中型貨車的最大凈功率Pn均分布在160 kW～250 kW范圍內；重型貨車的最大凈功率Pn均分布在220 kW～410 kW范圍內。貨車的功率與最大總質量呈現出比較高的相關性。

2.2 國內貨車產品特征

中國的貨車市場為高度本土化的市場，2016年全年共產銷貨車及底盤約248萬臺（不含N1類）[11]，主要的貨車（不計改裝車廠）制造商有安徽江淮、中國重汽、北汽福田、陜汽、東風、安徽華菱、一汽解放、北奔重型、上汽紅巖、大運汽車、力帆汽車、四川現代、江鈴、長安、金杯、唐駿、南京依維柯、凱馬、慶鈴、南京徐工等二十余家，其產品特征體現出多樣化的特征。從產品特征上來看，普通貨車（兩軸、三軸布置為主，具有敞開或封閉載貨空間，N2類和N3類貨車均有）、自卸汽車（三軸、四軸布置為主，N3類貨車）、牽引汽車（三軸布置為主，部分小噸位牽引汽車為兩軸布置，均為N3類貨車）都是主力的產銷車型，而與輕型客車同平臺的產品較少（江鈴汽車等有相應產品制造）。

中國貨車產品的尺寸，軸荷及最大總質量常達到GB 1589標準許用的上限值，《汽車加速行駛車外噪聲限值及測量方法（修訂GB 1495-2002）》項目組通過對“中國加速行駛車外噪聲數據庫”的38款各型貨車產品分析發(fā)現，其中的13款牽引汽車的最大總質量均達到了18 （t兩軸牽引汽車最大允許總質量）或25 （t三軸牽引汽車最大允許總質量），具有雙轉向軸的四軸自卸車及貨車最大總質量均達到了31 （t具有雙轉向軸的四軸貨車最大允許總質量）。為了獲取更大的裝載空間，數據庫中的6款中國N3類普通貨車產品（包括廂式貨車）車長也都遠超過歐洲普通貨車產品的8 m左右，達到或接近尺寸上限12 m。

“中國加速行駛車外噪聲數據庫”的38款各型N2、N3類貨車中，最大總質量GVM≤7.5 t的N2類貨車的最大凈功率分布在66 kW～115 kW范圍內；最大總質量GVM＞7.5 t的N2類貨車的功率分布在95 kW～120 kW范圍內；GVM≤17.0 t的N3類貨車的功率分布在110 kW～180 kW范圍內；GVM＞17.0 t的N3類貨車的功率分布在180 kW～350 kW范圍內。與最大總質量相近的歐洲貨車產品相比，中國貨車產品的最大凈功率明顯偏低。

3 UN ECE R51-03對中國貨車產品影響

UN ECE R51-03法規(guī)貨車車外噪聲限值主要考慮了歐洲市場特征，即按照不同的功率進行車型的亞分類，功率越低則車外噪聲限值越嚴苛，功率越高則車外噪聲限值越寬松。由于中國貨車產品的最大凈功率明顯偏低，導致與歐洲貨車產品相近噸位的中國貨車產品需執(zhí)行更為苛刻的噪聲車外噪聲限值，對中國貨車產品的出口造成巨大的影響。

3.1 UN ECE R51-03考慮的主要車型

如表1所示的車外噪聲限值劃分方式，Pn≤135 kW的N2亞分類主要考慮了與輕型客車同平臺的多用途貨車，其第1階段車外噪聲限值為77 dB(A)；Pn＞135 kW的N2亞分類，以及Pn≤150 kW的N3亞分類主要考慮了由輕型客車平臺衍生的中型貨車，其第1階段車外噪聲限值分別為78 dB(A)和79 dB(A)；150 kW＜Pn≤250 kW的N3亞分類主要考慮了中型貨車中尺寸、噸位較大的產品及小功率的牽引汽車，第1階段車外噪聲限值提高到了81 dB(A)；Pn＞250 kW的N3亞分類主要考慮了最大凈功率較大的牽引汽車以及同平臺的重型專用車等，其第1階段車外噪聲限值為82 dB(A)。

3.2 中國貨車對UN ECE R51-03的不適應性及分析

由于中國貨車產品特征與歐洲貨車產品存在巨大差異，尤其是功率250 kW以下的中國貨車產品，其噸位大，軸數多，最大凈功率小。導致其噪聲試驗結果較歐洲相近最大凈功率的貨車產品偏大。表1中的車外噪聲限值方案并不適合中國的貨車產品。

3.2.1 中國N2類貨車存在的問題

Pn≤135 kW的N2亞分類原本主要考慮的是衍生于M2類輕型客車平臺的多用途貨車（Van），但從圖1分析可得，“中國加速行駛車外噪聲數據庫”中所有12款N2類貨車產品的最大凈功率均小于135 kW，即均被劃入了該亞分類，執(zhí)行第1階段77 dB(A)的苛刻限值。從分析來看，僅2款產品能符合其要求，通過率僅為16.7%。

圖1 中國N2類貨車與UN法規(guī)噪聲車外噪聲限值符合性

以某款典型的N2類歐洲貨車產品與N2類中國貨車產品對比為例，如表2所示，中國貨車產品的最大總質量大于歐洲貨車產品的2倍，發(fā)動機排量、扭矩也更大，試驗結果較歐洲貨車產品高1.4 dB（A），但由于兩車的最大凈功率均小于135 kW，需執(zhí)行相同的車外噪聲限值77 dB（A），此種車外噪聲限值亞分類方式導致中國貨車產品不能滿足UN ECE R51-03法規(guī)的要求。

表2 中、歐N2類貨車產品特征及噪聲試驗結果對比

3.2.2 中國N3類貨車存在的問題

通過分析“中國加速行駛車外噪聲數據庫”，如圖2所示，Pn≤150 kW的N3亞分類，其第1階段車外噪聲限值為79 dB(A)，有4款產品在此亞分類中，但僅1款產品滿足UN噪聲法規(guī)車外噪聲限值要求；150 kW＜Pn≤250 kW的N3亞分類，其第1階段車外噪聲限值為81 dB(A)，有5款產品在此亞分類中，僅1款產品滿足UN噪聲法規(guī)車外噪聲限值要求；Pn＞250 kW的N3亞分類，其第1階段車外噪聲限值為82 dB(A)，有17款產品在此亞分類中，僅1款產品滿足UN噪聲法規(guī)車外噪聲限值要求。

以某款典型的N3類歐洲貨車產品與N3類中國貨車產品對比為例，如表3所示。

圖2 中國N3類貨車與UN法規(guī)噪聲車外噪聲限值符合性

表3 中、歐N3類貨車產品特征及噪聲試驗結果對比

中國貨車產品的最大總質量大于歐洲貨車產品約17 t，軸數多于歐洲貨車產品2軸，發(fā)動機排量、扭矩也更大，試驗結果較歐洲貨車產品高4.8 dB（A），但由于兩車的最大凈功率均小于250 kW，需執(zhí)行相同的車外噪聲限值81 dB（A），此種車外噪聲限值亞分類方式導致中國貨車產品不能滿足UN ECE R51-03法規(guī)的要求。

4 適合中國貨車產品的車外噪聲限值亞分類方式

《汽車加速行駛車外噪聲限值及測量方法（修訂GB 1495-2002）》項目組通過對數據庫的分析發(fā)現，UN ECE R51-03依據發(fā)動機最大凈功率進行貨車亞分類的方式并不適合中國貨車產品特征，如圖1、圖2所示的最大總質量較大的重型車被劃為了輕、中型貨車類別管理，導致該類車型無法通過法規(guī)要求。中國就此開始研究可以作為中國貨車產品車外噪聲限值分類方式的車輛參數，研究發(fā)現貨車最穩(wěn)定的車輛參數為最大總質量和軸數。

4.1 中國在貨車亞分類方式上的探索

《汽車加速行駛車外噪聲限值及測量方法（修訂GB 1495-2002）》項目組于2012年2月代表中國政府向聯合國歐洲經濟委員會提交了非正式文件[12]，提出不同的最大凈功率亞分類方式。2012年9月，項目組代表中國政府初步闡明發(fā)動機最大凈功率只是汽車的眾多參數之一，不應作為汽車亞分類的唯一依據，應綜合考慮汽車用途、整車特征、以及噪聲來源等多種因素。并建議將整車最大總質量作為車輛亞分類的基本依據，由于汽車的行駛系統(tǒng)（主要指輪胎）也是重要聲源，整車軸數、驅動軸軸數也應作為亞分類的重要補充。自此，中國對于貨車產品噪聲車外噪聲限值亞分類的技術路線得以確定[13]。

4.2 基于最大總質量的車外噪聲限值分類方式

由于歐洲國家一直拒絕采用中國依據汽車最大總質量進行亞分類的方式，導致中、歐噪聲標準法規(guī)在貨車產品的車外噪聲限值亞分類上朝著不同的技術方向繼續(xù)發(fā)展，最終中國獨立建立了以最大總質量為依據的車外噪聲限值亞分類體系[14]。

表4 中國貨車車外噪聲限值亞分類體系，單位dB（A）

如表4所示，為GB1495-20XX《汽車加速行駛車外噪聲車外噪聲限值及測量方法》征求意見稿中確定的貨車產品車外噪聲限值亞分類及附加條款。

采用此種車外噪聲限值分類方式，能夠將與輕型客車同平臺的輕型貨車列入GVM≤7 500 kg的N2類貨車；傳統(tǒng)的貨車底盤及中型貨車，將列入GVM＞7 500 kg的N2類貨車；與中型貨車同平臺的兩軸N3類貨車產品，被列入了GVM≤17 000 kg的N3類貨車亞分類中；大功率的兩軸牽引汽車、三軸及三軸以上的重型貨車被列入了GVM＞17 000 kg的N3類貨車亞分類中。

同時，對于6×2、6×4、8×4等多軸（多驅動軸）重型牽引汽車、貨車和自卸車等，驗證試驗發(fā)現，在同一個亞分類中三軸貨車較兩軸貨車試驗結果偏高2 dB（A），四軸貨車較兩軸貨車試驗結果偏高3 dB（A），應當予以2 dB(A)～3 dB(A)的車外噪聲限值寬松。具體的處理辦法為：噪聲測量時采用多于兩軸行駛，其車外噪聲限值增加1 dB（A）；如噪聲測量時采用多軸驅動，其車外噪聲限值再增加1 dB（A）；對于重型的越野貨車，其車外噪聲限值再增加1 dB（A）[15]。此驗證試驗技術結論也與法國、德國等國技術機構的驗證試驗分析結論吻合。

5 仍然面臨的技術問題及解決方案

由于中國與歐洲未在貨車領域達成車外噪聲限值方案的一致意見，中國貨車產品出口將面臨車外噪聲限值壁壘。需要從發(fā)動機最大凈功率、輪胎使用、試驗樣車等方面尋求短期解決方案；從長遠角度還應協(xié)調中、歐貨車車外噪聲限值亞分類辦法，并提高中國貨車產品的聲學水平，降低噪聲。

5.1 選裝適應UN ECE R51-03法規(guī)最大凈功率的發(fā)動機

目前國內貨車產品在相同底盤上往往選裝多種功率的發(fā)動機，以某重型貨車制造商XX 5317XXXX型N3類廂式貨車為例，其選裝的有上柴SC9DF310型柴油機，濰柴WP12.375型柴油機；如選裝SC9DF310型柴油機時，其最大凈功率Pn≤250 kW，將執(zhí)行81 dB(A)的車外噪聲限值；如選裝另外一款發(fā)動機時，由于最大凈功率Pn＞250 kW，將可以執(zhí)行82 dB(A)的車外噪聲限值，能獲得1 dB(A)的車外噪聲限值寬松。

但選裝功率較大的發(fā)動機則只適用于選裝發(fā)動機功率在135 kW附近的N2類貨車，150 kW或250 kW附近的N3類貨車，且需要因為車外噪聲限值影響而淘汰功率較小的發(fā)動機，這將導致部分采用單一發(fā)動機型號的貨車制造商以及相應的發(fā)動機制造商面臨絕境。

5.2 選裝符合規(guī)定的滾動胎

UN ECE R51-03法規(guī)規(guī)定雪地胎、牽引胎等容易引起額外噪聲的輪胎被禁止使用，而要求使用滾動胎等正常輪胎進行試驗。國內貨車產品實際使用的輪胎并未對以上輪胎花紋進行區(qū)分，且國內目前無滾動胎等相應概念的準確描述。如表5所示，為了驗證輪胎對貨車產品車外噪聲水平的影響，《汽車加速行駛車外噪聲限值及測量方法（修訂GB 1495-2002）》項目組選用了歐洲某品牌重型牽引汽車分別裝用牽引胎與滾動胎進行噪聲比對試驗，試驗發(fā)現裝用牽引胎時，該品牌重型牽引汽車不能滿足UN ECE R51-03法規(guī)車外噪聲限值要求的82 dB（A），而裝用滾動胎之后，其試驗結果減小了1.1 dB（A），可以滿足UN ECE R51-03法規(guī)車外噪聲限值要求。

表5 輪胎對貨車產品噪聲試驗結果的影響

世界汽車制造商聯合會OICA的研究顯示，采用滾動胎將使得UN ECE R51-03法規(guī)試驗結果平均減小1～2 dB（A）左右[16]。“中國加速行駛車外噪聲數據庫”顯示，即使是將GVM＞17 000 kg的中國N3類貨車產品全部劃入最寬松的UN ECE R51-03法規(guī)亞分類（Pn＞250 kW），第1階段執(zhí)行82 dB（A）的車外噪聲限值，中國貨車產品（全部未采用滾動胎進行試驗）仍難以滿足其車外噪聲限值要求，應考慮在出口認證時，采用UN ECE R51-03法規(guī)要求的滾動胎進行試驗，以獲取更好的試驗結果。

5.3 選擇軸數較少的車型用于認證

UN ECE R51-03法規(guī)只將發(fā)動機艙形狀、材質，發(fā)動機型式兩個條件作為車型差異判定條件，而對于不同軸數帶來的差異，UN ECE R51-03法規(guī)認為可以通過選裝滾動胎加以抵消。即采用相同的發(fā)動機及動力系統(tǒng)的車型，如最大總質量、軸數、長度等不同，則可視為同一車型，只需要選用一臺樣車進行該車系的認證[17]，從目前驗證試驗的情況來看，采用軸數較少的樣車，將有利于試驗準備（試驗載荷增加較為容易），同時試驗結果也更小。

5.4 長期解決方案

目前長期可行的辦法是重新在聯合國歐洲經濟委員會世界車輛法規(guī)協(xié)調論壇噪聲專家工作組（WP29/GRB）框架下，與歐盟及歐洲國家展開貨車車外噪聲限值分類方式的合作研究與協(xié)調，逐步影響UN ECE R51-03法規(guī)，促使其采用與中國一致或能覆蓋中國貨車產品的車外噪聲限值亞分類方式。同時，發(fā)動機制造企業(yè)應積極提升發(fā)動機技術，提高相應發(fā)動機型號的效率及最大凈功率，從根本上縮小中、歐貨車產品裝用發(fā)動機的最大凈功率差距，以減小與歐洲國家進行法規(guī)協(xié)調的技術難度。

通過對“中國加速行駛車外噪聲數據庫”重型貨車的數據分析以及與典型歐洲貨車產品的對比來看，中國重型貨車噪聲平均水平較歐洲貨車產品仍偏高1 dB（A）～3 dB（A），需要采取增加發(fā)動機罩，優(yōu)化進排氣系統(tǒng)、對傳動系統(tǒng)材料進行重新設計、并選用滾動胎等措施[18]，切實降低貨車產品噪聲試驗結果。

6 結語

通過研究中國貨車產品特征的及依據UN ECE R51-03系列開展的驗證試驗結果得到以下結論：

(1)中國貨車產品特征不同于歐洲，采用的發(fā)動機最大凈功率普遍低于歐洲；

(2)現行UN ECE R51-03法規(guī)采用了最大凈功率進行貨車產品的車外噪聲限值亞分類，中國貨車產品噪聲出口認證的技術風險已經形成；

(3)亟需中國貨車行業(yè)積極與歐洲主要國家和地區(qū)積極協(xié)調，爭取重新確立貨車車外噪聲限值亞分類方式，同時提升發(fā)動機最大凈功率，從根本上消除中國貨車產品出口海外的噪聲法規(guī)技術壁壘；

(4)滾動胎等技術概念在中國尚不明確，需要輪胎技術領域制修訂相應標準，中國汽車行業(yè)也需要進一步研究其對噪聲試驗結果的具體影響。