五、三种典型路面的路谱特征

光滑沥青路面、粗糙沥青路面和水泥路面是世界上最普遍的路面。在路噪开发中，为了统一标准和便于评估，就把它们作为标准路面。

1.光滑沥青路的路谱特征

沥青路面是沥青混凝土材料作为面层的路面，属于弹性路面。沥青路面表面平整、无接缝，路面孔隙率高，具备一定吸声能力。光滑和粗糙主要是体现在路面纹理波长和纹理深度。光滑路面的纹理波长主要是微观纹理，波动幅值低，纹理深度小。

图1.30a为一条光滑沥青路面的空间域位移曲线。位移曲线截取了80m长的路面段。在这个长度范围内，路面波动范围为-3～2mm，但是幅值集中在-1.8～1.2mm之间，主要波动范围约为3mm，均方根（RMS）值为0.68mm。图1.30b为空间功率谱密度（PSD）曲线，在空间频率4cycle/m以内，随着频率增加，功率谱降低，说明这是一条起伏路面，不平度偏大。在4cycle/m以上，功率谱密度几乎没有变化，幅值只有约0.00024mm2/（cycle/m），而且波动很小，即这是一条非常光滑的路面。

2.粗糙沥青路的路谱特征

与光滑沥青路面一样，粗糙沥青路面是弹性路面。它们的区别在于纹理波长和纹理深度，粗糙沥青路面以宏观纹理波长为主，纹理深度比光滑沥青路面大。

图1.31为一条粗糙沥青路面的空间域位移曲线和空间功率谱密度曲线。位移曲线截取了80m长的路面段。在这个长度范围内，位移沿着中心线的上下波动为-4～4mm，但是幅值集中在-2～2mm，主要波动范围约为4mm，RMS值为0.77mm。在空间功率谱密度曲线上，在低频段，有几个大的峰值，这是大颗粒造成的。随着空间频率的增加，谱密度幅值降低，低幅值由沥青路面小颗粒成分决定。在1～10cycle/m之间，功率谱幅值在0.0008～0.0016mm2/（cycle/m）之间，比光滑沥青路面大，而且波动也大。

3.水泥路的路谱特征

水泥路面是以水泥混凝土为主要材料做面层的路面，属于刚性路面。水泥路面的纹理波长和纹理深度没有光滑沥青路面和粗糙沥青路面那么清晰，即有大有小。

图1.32为一条水泥路面的空间域位移曲线和空间功率谱密度曲线。位移曲线截取了80m长的路面段。在这个长度范围内，位移沿着中心线的上下波动为-8～2.5mm，但是幅值主要集中在-1.8～1.8mm之间，主要波动范围约为3.6mm，RMS值为0.46mm。除了在3.34cycle/m处有一个大的峰值外，功率谱密度随着频率增加而迅速下降，这个峰值是由路面的横向刻痕所导致的。

4.三种典型路面的比较

将以上三种典型路面的位移曲线和功率谱密度曲线放在一起比较，可以看出它们幅值和频率的差异。

图1.33为三种路面的空间曲线比较。从整体幅值大小来看，光滑沥青路面与水泥路面相当，粗糙沥青路面的幅值最大，但是水泥路面上的刻痕带来周期性凸显的幅值。

图1.34是三种路面的空间功率谱密度比较。在1cycle/m以下，三种路面的功率谱都比较大，这说明这三条路面在长度方向有波动，即它们不是直线，而是上下起伏。对照图1.21的空间频率与不平度的关系，可以看到这三条路都存在跨度超过2m的不平度。光滑沥青路面的功率谱密度比粗糙沥青路面小很多，在10cycle/m（50km/h、65km/h和80km/h车速对应的频率为139Hz、180Hz和222Hz）以下，也比水泥路面低很多。在空间频率3.34cycle/m以下，水泥路面功率谱密度与粗糙沥青路面相当，随后迅速降低，甚至在大于10cycle/m之后，比光滑沥青路面的功率谱还低，但是在3.34cycle/m处，水泥路面功率谱密度曲线上有一个凸显的峰值，这是由特别设计的路面横向刻痕导致的。

根据式（1.8）和式（1.10），可以计算出不同行驶速度下的时间域功率谱。图1.35为汽车以50km/h、65km/h和80km/h行驶在一条有横向刻痕水泥路面上得到的时间域功率谱。空间功率谱曲线的横坐标是空间频率，时间域功率谱曲线的横坐标是时间域频率。两种功率谱曲线的形状一样，只是随着车速增加，时间域功率谱向频率变高方向平移。在三种速度下，路面横向刻痕带来的峰值所在频率分别为46.5Hz、60.4Hz和74.3Hz。随着车速增加，轮胎通过刻痕的时间越短，它撞击刻痕的能量越小，所带来的车内噪声峰值越小。