四、路谱分析

1.路谱

路谱是道路路面谱的简称，指的是路面不平度或纹理的功率谱密度分布曲线，是空间频率的函数，反映空间频率域内的激励特征。

路面不平度或纹理是以长度域或空间域的形式给出的。在工程分析中，人们更加关心路面激励的频率特征。在得到频率特征之前，必须将路面不平度转换到时间域内，而这与汽车行驶的速度相关。时间域与长度域的关系是

式中，x是路面长度坐标值；t是时间；u是车速。

路面垂向位移在时间域与长度域的关系为

在一定的速度下，路面垂向位移随长度的函数z（x）=f（x）就可以转换为z（t）=f（t，u），这样，路面不平度和纹理在长度域内的曲线转换成时间域内的曲线。例如，某辆车以50km/h的速度行驶时，图1.29a中的路面纹理长度域曲线变成了图1.29b所示的时间域曲线。

路面激励特征用自功率谱来表征，垂向位移的自相关函数为

位移的自功率谱密度为

获得时间域自功率谱的另一个方法是先得到空间域内的功率谱函数，然后转换成时间域内的功率谱函数，两者的关系为

式中，Ω为空间频率；G（Ω）为空间域内的路谱功率谱函数。

空间频率与时间域频率之间的关系为

2.路谱的用途与采集

路噪源来自路面，路谱是分析路噪源的基础。采集路谱有以下三种用途：

第一，研究道路对轮胎和整车的振动输入特征。在了解路谱频率激励特征的基础上，在分析车内噪声和振动信号时，可以将车内信号与路谱信号做相关分析，从而分辨出哪些响应是来自路面激励，哪些响应是轮胎和悬架结构的贡献。

第二，在车型开发前期，没有样车，只有通过计算机辅助工程（CAE）计算来预测车内的路噪。将路谱输入CAE模型中作为激励源，来计算由于道路激励所产生的车内噪声和振动。

第三，在试验台架上测试汽车路噪时，将采集的路谱输入激振器来激励轮胎，便可以识别出通过轮胎和悬架传递到车内的结构声路噪。

采集路谱的方法有接触法和非接触法。接触法用指针端头接触路面，采集路面信号。非接触法用激光照射路面，获取路谱信号。