EV ARAÇLAR İÇİN SESLİ UYARI SİSTEMİNİN GEREKSİNİMLERİNİN ORTAYA KONULMASI- FAZ 2 Ufuk UZUNDAĞ & Vicente Hector CAMPELLO (Kısaltılmış Web Paylaşım Versiyonu) OCTOBER 21, 2014 NOVOSİM MÜHENDİSLİK HİZMETLERİ GOSB TEKNOPARK
İÇİNDEKİLER İÇİNDEKİLER ŞEKİLLER İİİ EV ARAÇLAR İÇİN SESLİ UYARI SİSTEMİNİN GEREKSİNİMLERİNİN ORTAYA KONULMASI 5 AMAÇ 5 KAPSAM 5 ICE ARAÇ İÇİN KRİTİK MESAFELERİN TESPİTİ 5 ARKA PLAN GÜRÜLTÜSÜ ÇALIŞMASI 5 AMAÇ 5 KAPSAM 5 ÇALIŞMA 6 VERİLERİN İŞLENMESİ 7 ARAÇ YAKLAŞMA TESTLERİ 9 AMAÇ 9 KAPSAM 9 HAZIRLIK 9 ÇALIŞMA 13 VERİLERİN İŞLENMESİ 14 ICE ARAÇ İÇİN KRİTİK MESAFE SÜBJEKTİF TESTLERİ 17 AMAÇ 17 KAPSAM 18 ÇALIŞMA 18 SONUÇLAR 19 MANEVRA TESTLERİ 20 ICE VE EV BİNEK ARAÇLARIN GÜRÜLTÜ İÇ VE DIŞ KARAKTERİZASYONLARININ TEST İLE BELİRLENMESİ 21 AMAÇ 21 KAPSAM 21 VERİLERİN İŞLENMESİ VE KARŞILAŞTIRMA 23 EV ARACIN GÜRÜLTÜ KESTİRİMLERİ 31 i
FİRMAMIZDA YAPILAN ÇALIŞMANIN DEĞERLENDİRMESİ ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED. TEST YÖNTEMLERİ KULLANILARAK EV ARACIN DIŞARIYA YAYDIĞI GÜRÜLTÜ İÇİN YAPILAN ÇALIŞMA 32 ELEKTRİKLİ ARAÇLAR İÇİN GELİŞTİRİLEN KESTİRİM METODUNUN GÜRÜLTÜ HARİTALARINDA KULLANILMASI 36 EV ARAÇ DIŞ GÜRÜLTÜ KESTİRİMLERİ 38 LASTİK GÜRÜLTÜSÜ TESTLERİ 46 AMAÇ 46 ÇALIŞMA 46 SONUÇLAR 47 ii
ŞEKİLLER Şekil 1. Ölçümün yapıldığı bölgede hazırlanan testin kurulumu 6 Şekil 2. Ölçümün yapıldığı bölgenin uydu görüntüsü 6 Şekil 3. Ölçümün yapıldığı bölgenin resmi 6 Şekil 4. Ölçümün yapıldığı bölgenin uydu görüntüsü 6 Şekil 5. Hafif-Orta Yoğunluklu Yol Arka Plan Gürültüsü 7 Şekil 6. Hafif-Orta Yoğunluklu Yolun LAeqT Eşdeğer Ses Düzeyi 7 Şekil 7. Orta-Yoğun Yoğunluklu Yol Arka Plan Gürültüsü 8 Şekil 8. Orta-Ağır Yoğunluklu Yolun LAeqT Eşdeğer Ses Düzeyi 8 Şekil 9. Hafif-Orta Yoğunluklu Yol ile Orta-Ağır Yoğunluklu Yolun arka plan gürültülerinin karşılaştırılması 9 Şekil 10. Kritik mesafesi için hazırlanan ilk test yönteminin şeması 10 Şekil 11. Tetikleyici olarak kullanılan optik tako sensörü 11 Şekil 12. Reflektörün ve Tako Sensörün Konumu 11 Şekil 13. Yaklaşma Testinin Kurulumu 12 Şekil 14. Yaklaşma Testinin Yapıldığı Bölge 12 Şekil 15. Tetikleme Sistemi 13 Şekil 16. Tetikleme sistemi için hazırlanan Reflektör 13 Şekil 17. ISO /DIS 16524 Standarda göre test konumladırılması. 14 Şekil 18. 10 Km/Sa Hızında Seyreden Dizel Binek Aracın Zamana Göre Olan Over All Ses Basınç Düzeyleri 15 Şekil 19. Yaklaşma Testlerinin Frekans Dağılımı 10kph 15 Şekil 20. 20 Km/Sa Hızında Seyreden Dizel Binek Aracın Zamana Göre Olan Over All Ses Basınç Düzeyleri 16 Şekil 21. Yaklaşma Testlerinin Frekans Dağılımı 20kph 16 Şekil 22. 30 Km/Sa Hızında Seyreden Dizel Binek Aracın Zamana Göre Olan Over All Ses Basınç Düzeyleri 17 Şekil 23. Yaklaşma Testlerinin Frekans Dağılımı 30kph 17 Şekil 24. Deney Düzeneğinin Şematik Gösterimi 18 Şekil 25. Kritik Mesafe Hesaplanması İçin Matlab platformunda hazırlanan deney düzeneği 19 Şekil 26. Hafif Arka Plan Kritik Mesafe Testleri 20 Şekil 27. Yoğun Arka Plan Kritik Mesafe Testleri 20 Şekil 28. Manevra Testleri için hazırlanan testin kurulumu 20 Şekil 29. Araç Manevrası Test Alanı 20 Şekil 30. ICE Binek Araç Ön Koltuk Mikrofon Pozisyonu 22 Şekil 31. ICE Binek Araç Arka Koltuk Mikrofon Pozisyonu 22 Şekil 32. Elektrikli Araç İç ve Dış Gürültü Karakterizasyon Testleri 23 Şekil 33. Rölanti Kıyaslama EV vs Dizel. 23 Şekil 34. Cruise (Sabit Hız- 10kph- FLOE-Dizel) 24 Şekil 35. Cruise (Sabit Hız- 10kph- RROE- Dizel) 24 Şekil 36. Cruise (Sabit Hız- 30 kph- FLOE - Dizel) 25 Şekil 37. Cruise (Sabit Hız- 30 kph- RROE - Dizel) 25 Şekil 38. Cruise (Sabit Hız- 40 kph- FLOE - Dizel) 26 Şekil 39. Cruise (Sabit Hız- 40 kph- RROE - Dizel) 26 Şekil 40. Cruise (Sabit Hız- 40 kph- FLOE - EV) 27 Şekil 41. Cruise (Sabit Hız- 40 kph- RROE - EV) 27 Şekil 42. 1/3 Octave Karşılaştırma 40kph EV vs. Dizel FLOE 28 Şekil 43. 1/3 Octave Karşılaştırma 40kph EV vs. Dizel RROE 28 Şekil 44. Dizel FLOE & RROE 3WOT 29 Şekil 45. EV FLOE Comp RunUP 29 Şekil 46. EV RROE Comp RunUP 30 Şekil 47. Waterfall Comparisons FLOE- Dizel 30 Şekil 48. Dizel Aracın Articulation Index Değerleri 31 Şekil 49. EV Aracın Articulation Index Değerleri 31 Şekil 50. 185 Kategorisine Ait Tekerleklerin Coast-By Sonuçları 33 Şekil 51. 195 Kategorisine Ait Tekerleklerin Coast-By Sonuçları 33 iii
Şekil 52. 205 Kategorisine Ait Tekerleklerin Coast-By Sonuçları 34 Şekil 53. 205 Kategorisine Ait Tekerlekler vs Renault Fluence EV 35 Şekil 54. FLUENCE EV vs Dizel (Motor Kapalı) 35 Şekil 55. FLUENCE EV vs Dizel (Motor Açık) 35 Şekil 56. Imagine Project Tekerlek Gürültüsü Sonuçları İle Test Sonuçlarının Karşılaştırılması 37 Şekil 57. French Model Tekerlek Gürültüsü Sonuçları İle Test Sonuçlarının Karşılaştırılması 37 Şekil 58. Hazırlanan Programda Aracın Yayaya Olan Farklı Uzaklaklıkları İçin Sonuç Elde Edilebilir 38 Şekil 59. Fluence EV 40 km/sa vs Matlab Programı Sonuçlarının Korelasyonu 39 Şekil 60. Fluence EV 30 km/sa vs Matlab Programı Sonuçlarının Korelasyonu 40 Şekil 61. 10 km/sa Araç Hızı, Hafif Arka Plan Gürültüsü İçin Kritik Mesafenin Gösterimi 40 Şekil 62. 20 km/sa Araç Hızı, Hafif Arka Plan Gürültüsü İçin Kritik Mesafenin Gösterimi 41 Şekil 63. 30 km/sa Araç Hızı, Hafif Arka Plan Gürültüsü İçin Kritik Mesafenin Gösterimi 41 Şekil 64. 10 km/sa Araç Hızı, Yoğun Arka Plan Gürültüsü İçin Kritik Mesafenin Gösterimi 42 Şekil 65. 20 km/sa Araç Hızı, Yoğun Arka Plan Gürültüsü İçin Kritik Mesafenin Gösterimi 42 Şekil 66. 30 km/sa Araç Hızı, Yoğun Arka Plan Gürültüsü İçin Kritik Mesafenin Gösterimi 43 Şekil 67. Hafif Arka Plan Gürültüsü Altında Kritik Mesafe Test ve Analiz Sonuçlarının Karşılaştırılması 43 Şekil 68. Yoğun Arka Plan Gürültüsü Altında Kritik Mesafe Test ve Analiz Sonuçlarının Karşılaştırılması 44 Şekil 69. 10 km/sa Dizel Binek Araç Gürültüsü ile Standarta Verilen Minimum Gürültü Seviyelerin Karşılaştırılması 45 Şekil 70. 10 Km/Sa Araç Hızı İçin Çeşitli Arka Plan Gürültüleri İçin Çıkartılan Kritik Mesafeler [Alfred Zeitler, BMW Group] 46 Şekil 71. Lastik Gürültüsü Testi [ ISO/CD 11819-2] 47 Şekil 72. Ön Mikrofon Ölçüm Grafiği (10kph) 48 Şekil 73. Arka Mikrofon Ölçüm Grafiği (10kph) 48 Şekil 74. Ön Mikrofon Ölçüm Grafiği (20kph) 48 Şekil 75. Arka Mikrofon Ölçüm Grafiği (20kph) 49 Şekil 76. Ön Mikrofon Ölçüm Grafiği (30kph) 49 Şekil 77. Arka Mikrofon Ölçüm Grafiği (30kph) 50 iv
EV ARAÇLAR İÇİN SESLİ UYARI SİSTEMİNİN GEREKSİNİMLERİNİN ORTAYA KONULMASI AMAÇ Yapılan Çalışma, Elektrikli araçlar (EV) için tasarlanması planlanan sesli uyarı sistemi için EV araçların gürültü karakteristiğini anlamak ve ICE araçlarla arasındaki farklılıkları ortaya koymak için yapılan bir dizi test (Objektif ve Subjektif testler) ve analizi içermektedir. Raporda elde edilen sonuçlar Sesli Uyarı Sisteminin gereksinimlerine ışık tutmaktadır. KAPSAM Bu çalışma için öncelikle ARKA PLAN GÜRÜLTÜSÜ ÇALIŞMASI Yapılmıştır. Bu çalışma ile ICE aracın çeşitli arka plan gürültüsü seviyelerinde yayalar için uyarıcı nitelikli olan ICE gürültülerinin etkinliği için gerekli olan veriler sağlanmıştır. PASS BY testleri 10-20-30-40 km/sa hızlarındaki ICE aracın yayalara ilettiği gürültü tespit edilmiştir. ICE ARAÇ İÇİN KRİTİK MESAFE SÜBJEKTİF TESTLERİ aşamasında ise kritik mesafelerin çıkarılması için kullanılacak test set-up ının hazırlanması ve testlerin denekler üzerinde denenerek kritik mesafelerin çıkarılması sağlanmıştır. ICE ve EV BİNEK ARAÇLARIN GÜRÜLTÜ İÇ VE DIŞ KARAKTERİZASYONLARININ TEST ile BELİRLENMESİ aşamasında EV araçlarla ICE araçların gürültü karakterizasyonları incelenmiş ve karşılaştırılmıştır. EV ARACIN GÜRÜLTÜ KESTRİMLERİ aşamasında EV aracın dışarıya yaydığı gürültünün ana özelliklerine bakılarak kestirim metodu geliştirilmiş, testlerle elde edilen sonuçlarla karşılaştırılmıştır. LASTİK GÜRÜLTÜSÜ TESTLERİ aşamasında ise EV araçtan elde edilen sonuçlar doğrultusunda komponent bazında bir testin yapılması gerekli görülmüştür. ICE ARAÇ İÇİN KRİTİK MESAFELERİN TESPİTİ ICE binek araçlar düşük hızlarda, yayaların araçtan kaçınabilmesi için, uyarıcı nitelikte gürültü üretebilmektedirler. ICE araçların etkinliğinin tespit edilebilmesi için yayaların hangi mesafelerde ICE araçları fark ettiklerinin incelenmesi gerekmektedir. ARKA PLAN GÜRÜLTÜSÜ ÇALIŞMASI AMAÇ Arka plan gürültüsü; elektrikli araçlar için kullanılması planlanan sesli uyarı sisteminin etkinliğini belirleyen önemli bir unsurdur. Uyarı sesi, bağlı bulunduğu araç ile yaya arasındaki kritik bir mesafede duyulabilir olması gerekmektedir. Araç ile yaya arasındaki kritik mesafe ise arka plan gürültüsünün seviyesi ile birlikte değişmektedir. Bu sebeple arka plan gürültü ölçümlerinin yapılması gerekmektedir. KAPSAM Yayalar söz konusu olduğunda arka plan gürültüsü yol gürültüsü olarak gerçekleşmektedir. Yol gürültüsü ise araç geçiş sayısına ve yoldaki araçların hızına bağlı olarak gürültü seviyesi değişen dinamik bir yapıdır. Bu sebeple araç yoğunlukları farklı olan iki ayrı yoldan ölçüm yapılmıştır. 5
İkinci olarak yapılan arka plan ölçümlerinden dinamik etkenler kaldırılmış ve arka plan gürültüleri durağan bir yapı haline getirilmiştir. ÇALIŞMA Yol gürültüsü verisini toplamak için hafif-orta yoğunluklu bir bölge ile orta-ağır yoğunluklu iki bölge seçilmiştir. Yollardaki hız sınırı 30 km/sa olduğu tespit edilmiştir. Testler için seçilen bölgelerde mikrofonun arkasında, önünde veya yanında engellerin bulunmamasına dikkat edilmiştir. 1. Yol gürültüsü verisi toplama seçilen hafif - orta yoğunluklu bölge: Hafif orta yoğunluklu yoldan gürültü verisi toplamak için Koşuyolu bölgesi uygun görülmüştür. Yolun yanında bulunan park sayesinde mikrofona engel olacak yansıtıcı yüzeylerden kaçınılmıştır. Hava sıcaklığı 17,7 C ve Rüzgâr hızı 2,7 km/sa olarak ölçülmüştür. Testlerde 3 er dakikalık 3 adet gürültü verisi toplanmıştır. Şekil 1. Ölçümün yapıldığı bölgede hazırlanan testin kurulumu Şekil 2. Ölçümün yapıldığı bölgenin uydu görüntüsü 2. Yol gürültüsü verisi toplama seçilen orta-ağır yoğunluklu bölge: Orta-ağır yoğunluklu bölgeden yol gürültüsü toplamak için yine Koşuyolu bölgesinde Koşuyolu Caddesi seçilmiştir. Hava sıcaklığı 17 C ve Rüzgâr hızı 2,2 km/sa olarak ölçülmüştür. Şekil 3. Ölçümün yapıldığı bölgenin resmi Şekil 4. Ölçümün yapıldığı bölgenin uydu görüntüsü 6
SPL db(a) SPL db(a) VERİLERİN İŞLENMESİ Yapılan testlerde toplanan gürültü verisi, yayalar için kritik mesafelerin çıkarılmasında kullanılacaktır. Ayrıca, gürültü sistemi geliştirilecek olan aracın arka planlardaki araçlardan ayrılması gerekli olmaktadır. Bu sebeple MATLAB yazılımı kullanılarak, arka plan gürültüsünün FFT analizlerinde gürültünün her frekansında ortalamaları alınarak durağan hale getirilmiştir. Dijital işleme sonucunda elde edilen gürültü kritik mesafenin belirlenmesi için yapılacak sübjektif testlerde kullanılacaktır. Yapılan çalışmanın 1/3 oktav bantlarındaki gösterimi; hafif ve daha yoğun yol için Şekil 5 ve tekrar hafif ve ağır yoğunluklu yol için Şekil 6 da verilmiştir. 100,00 Yogun Az Yogun 10,00 1,00 32,00 320,00 3200,00 32000,00 1/3 Octave Şekil 5. Hafif-Orta Yoğunluklu Yol Arka Plan Gürültüsü Şekil 6 da ise Hafif-Orta yoğunluklu yolun LAeqT eşdeğer ses düzeyi görülmektedir. 60,00 55,00 50,00 45,00 40,00 35,00 30,00 25,00 20,00 Yogun 15,00 Az Yogun 10,00 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 16,00 Zaman (s) Şekil 6. Hafif-Orta Yoğunluklu Yolun LAeqT Eşdeğer Ses Düzeyi 7
SPL db(a) SPL db(a) Şekil 7 de ise orta-ağır yoğunluklu yolun durağan 1/3 CBP analiz grafiği bulunmaktadır. 70,00 65,00 60,00 55,00 50,00 45,00 40,00 35,00 30,00 25,00 20,00 32,00 320,00 3200,00 1/3 Octave Yogun Şekil 7. Orta-Yoğun Yoğunluklu Yol Arka Plan Gürültüsü Orta-Ağır Yoğunluklu yolun LAeqT eşdeğer ses düzeyi Şekil 8 de görülmektedir. 80,00 75,00 70,00 65,00 60,00 55,00 50,00 45,00 40,00 35,00 Yogun 30,00 0,00 50,00 100,00 150,00 200,00 250,00 300,00 350,00 Zaman (s) Şekil 8. Orta-Ağır Yoğunluklu Yolun LAeqT Eşdeğer Ses Düzeyi Hafif-Orta Yoğunluklu Yol ile Orta-Ağır Yoğunluklu Yolun arka plan gürültülerinin karşılaştırılması Şekil 9 da verilmiştir. 8
70,00 60,00 Az Yogun Yogun 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 32,00 320,00 3200,00 Şekil 9. Hafif-Orta Yoğunluklu Yol ile Orta-Ağır Yoğunluklu Yolun arka plan gürültülerinin karşılaştırılması Bu aşamada arka plan gürültüleri ölçümleri yapılmış, ölçülen gürültüler yayaların kritik mesafe ölçümleri için işlenmiştir. ARAÇ YAKLAŞMA TESTLERİ AMAÇ Pass-By testleri ile mikrofonun önünden geçen aracın gürültü verisi toplanarak, yayalar için kritik mesafelerin çıkarılmasında kullanılması planlanmaktadır. KAPSAM Pass-By testleri ICE binek araçlarda yapılmıştır. Testler için öncelikle benzinli araç tercih edilmiştir. Pass-by testlerinde kullanılan benzinli aracın hızı 10 km/sa, 20 km/sa, 30 km/sa hızlarında yapılmıştır. Testlerden elde edilen sonuçlar yayalar için kritik mesafenin çıkarılması için yapılacak sübjektif testlerde kullanılacaktır. Raporlama aracın gittiği sabit hızındaki konumu ve overall gürültü verisi grafiği verilerek raporlanmıştır. HAZIRLIK TEST METODU ÖRNEKLERİ İlk verilen örnekte, aracın test mesafesi yol üzerinde belirlenmiş ve testlerin manuel olarak başlatılıp manuel olarak bitirilmesi düşünülmüştür. İlk örnekte verilen test metodunun kısa özeti aşağıdaki gibidir: 1. Örnek: Manuel tetikleme Örnek uygulama Şekil 10 da verilmiştir. 9
Şekil 10. Kritik mesafesi için hazırlanan ilk test yönteminin şeması Bu metod düşük hızlar için yeterrli hassasiyeti sağlamaktadır. Özellikle, şehir trafiği akarken yolun ortasına ek ekipmanlar kullanılamayacaksa ve testi yapılan araçların üzerine reflektör bağlanamayacaksa uygundur. Bu sebeple çok istisnai durumlar dışında testin başlangıcının otomatik olarak tetiklenmesi daha hassas sonuçlar alınması için gereklidir. 2. Örnek: Testi Araç Üzerindeki Reflektör Vasıtası ile Tetikleyerek Başlatma Testi manuel olarak başlatmak yerine ikinci örnekte, mikrofonun konumlandırıldığı yerleşkeden belli bir mesafe uzaklıkta, optik tako sensör konumlandırılmıştır. Bu amaçla Tako yapılmaya uyumlu bir optik lazer sensör temin edilmiştir. Reflektörün araç üzerinde kullanılması sayesinde yola ek bir donanım konulmadan, belirli bir trafik yoğunluğuna sahip yolun trafik güvenliği sağlanmıştır. Firmamız araç dış gürültüsünün ISO 362-1 standardına uygun olarak ölçülmesine sağlayan yazılım ve donanımı geliştirmiştir. Bu tip test sistemine ihtiyacı olan firmalar firmamız ile irtibata geçebilirler. Bu kapsamda; a. Sensör Seçimi b. Devre Elemanları ve Devrenin Kurulum Süreci c. Analizörle Sensörün Haberleşmesi ve Hataların Düzeltilmesi d. Devreye Alma ve Test süreçleri gerçekleşmeştedir. Şekil 11 ve 12 de tetikleyici olarak kullanılan optik tako sensörü ve araca sabitlenmiş reflektör ile testin başlaması aşaması görülmektedir. 10
Şekil 11. Tetikleyici olarak kullanılan optik tako sensörü Şekil 12. Reflektörün ve Tako Sensörün Konumu Testlerde araçlar sabit hızlarda gittiklerinden, testi bitirmek için ayrıca bir tetikleyici sensörün kullanılmasına gerek yoktur. Bunun yerine test süresi 20 sn olarak belirlenmiş ve 20 sn sonunda testin bitmesi için yazılım içerinde zaman tetikleyicisi kullanılmışıtır. 20 sn sonunda zaman tetikleyicisi testi otomatik olarak bitirmektedir. İkinci örnek için yapılan testlerde ICE benzinli binek araç kullanılmıştır. 3. Örnek: Işık Perdesi Kullanılarak Yapılan Testler Kritik mesafe ölçümler için aracın en ön noktası ile yaya arasında ölçülen mesafe kritik mesafeyi belirlediğinden, aracın uç bölgesinden daha geriye konumlandırılmış reflektör yüzünden, yapılan kaydırmanın ölçülmesi ve hesaplarda aracın uç noktasına göre güncelleme yapılması gerekmektedir. Bu sebeple 3. örnekteki testlerde, reflektör sensörün karşısına konumlandırılarak ışık perdesi yaratılmış (senörün optik ışığı reflektörün üzerine her daim düşmektedir) ve bu ışık perdesi araç geçtiğinde kesilmesinden yola çıkılarak tetiklenme sağlanmıştır. 11
Şekil 13. Yaklaşma Testinin Kurulumu Şekil 14. Yaklaşma Testinin Yapıldığı Bölge Araç yaklaşma testlerinde testin başladığı andaki aracın konumunun bilinmesi gerektiğinden; aracın belirli bir konumda testi başlatan-tetikleyen bir tetikleyici kullanılmıştır. Şekil 15 ve 16 da testin başlangıç konumu için hazırlanan tetikleyici sistemi Şekil 14 te ise testin yapıldığı bölge görülmektedir. 12
Şekil 15. Tetikleme Sistemi Şekil 16. Tetikleme sistemi için hazırlanan Reflektör Şekil 15 de görülen tetikleme sistemi araç sensor ile reflektör arasındaki iletişimi kestiğinde çalışmaktadır. Şekil 16 da tetikleme sistemi için hazırlanan reflektör görülmektedir. Üçüncü örnekte anlatılan test metodu, trafik güvenliği sağlandığında en kullanışlı yöntemdir. Fakat diğer örneklerde anlatılan metodlar da yol şartlarının gerektiridiği özel durumlarda kullanılabilir.bütün örneklerde araç hızının doğru şekilde ölçülebilmesi için GPS kullanılması tavsiye edilmektedir. ÇALIŞMA Araç yaklaşma testleri ile isimlendirdiğimiz testler Pass-By testlerine benzemektedir. Pass-By testleri içten yanmalı araçlar için ISO 362-1 Acoustics Engineering method for the measurement of noise emitted by accelerating road vehicles standardına göre yapılmaktadır. Elektrikli araçlar için ise Draft Internetional Standart aşamasına gelen ISO/DIS 16254 (veya SAE J2889-1) Acoustics Measurement of minimum noise emitted by road vehicles adlı standart kullanılmaya başlanmıştır. İki standart arasındaki temel fark mikrofon konumlarının araba merkezine göre 7,5 uzaklıktan 2 m ye çekilmesidir (Şekil 17). Firmamız yaptığı testlerde mikrofon konumunu araba merkezine göre 2 m de tutmuş ve iki mikrofondan yol tarafında olan mikrofonu iptal etmiştir. Testlerde kaldırım tarafında olacak şekilde bir adet mikrofon kullanılmıştır. Böylelikle yolun kenarında duran bir yayanın konumu sağlanmıştır. Testlerin yapıldığı ilk denemelerde testin başlangıç noktası olarak mikrofon konumuna göre 10m uzaklık esas alınmış; fakat araçlar bu mesafeyi özellikle 30 km/sa ve 40 km/sa hızlarında çok hızlı bir zamanda kat ettiğinden testin başlangıç noktası 30m nin üzerine alınmıştır (Şekil 17). 40 km/sa test için kullanılması düşünülen test hızları standardlar kapsamında olmadığı için çıkarılmıştır. 13
Şekil 17. ISO /DIS 16524 Standarda göre test konumladırılması. Testler için GOSB (Gebze Organize Sanayi Bölgesi) seçilmiştir (Şekil 17). Bu alanda şehir trafiği olmadığından ve çevre bölgesinde yerleşim olmadığından testler için uygun bulunmuştur. Testler için dizel binek araç kullanılmıştır. Hava sıcaklığı 29 C ve rüzgar hızı 2,9 km/sa olarak ölçülmüştür. Testin başlangıç noktası ile mikrofon arasındaki toplam mesafe 36m dir. Verilerin işlenmesi için seçilen testlerdeki araç hızları aşağıdaki gibidir: 10,6 km/sa 20,5 km/sa 30 km/sa Tek bir testin süresi 20 sn olarak belirlenmiştir. VERİLERİN İŞLENMESİ Testlerden elde edilen veriler, durağan hale getirilmiş arka plan gürültüleri ile birlikte kullanılarak yayalar için çıkarılacak kritik mesafe sübjektif testlerinde kullanılacaktır. Bu amaçla pass-by testlerinden elde edilen araç gürültüleri, arka plan gürültüleri ile birlikte işlenmiştir. Test verilerinin raporlamasında ise aracın mikrofona olan konumu ve araç Over-all gürültüsü verilmiştir. Test sonuçları aşağıdaki gibidir: Dizel Binek Araç 10 km/sa test sonucu Şekil 18 de görülmektedir. Test dört tekrar olarak yapılmıştır. Şekilde görülen mavi ve yeşil eğriler özellikle çok yüksek tekrarlılık (repeatability) göstermiştir. 4 farklı test sırasıda araç hızları tam olarak 10kph de tutulamadığı için, verilerin zaman eskeninde kayma olmaktadır. Ancak dış gürültü seviyeleri +-2dB içersinde kaldığından, ilk 3 verinin psikoakustik testlerde kullanılmasına karar verilmiştir. 14
SPL db(a) 70,00 65,00 run1 run2 run3 60,00 run4 55,00 50,00 45,00 40,00 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 16,00 18,00 20,00 Zaman (s) Şekil 18. 10 Km/Sa Hızında Seyreden Dizel Binek Aracın Zamana Göre Olan Over All Ses Basınç Düzeyleri Şekil 19 da bu hızda yapılan testlerden 2no.lu test için zaman-frekans-genlik waterfall olarak verilmiştir (Gizlilik için bu aşamada kapatılmıştır). Şekil 19. Yaklaşma Testlerinin Frekans Dağılımı 10kph Dizel Binek Araç 20 km/sa test sonucu Şekil 20 de görülmektedir. Test üç tekrar olarak yapılmıştır. şekilden de görüldüğü üzere test sonuçları birbirine oldukça yakındır. 15
SPL db(a) 70,00 run1 65,00 60,00 run2 run3 55,00 50,00 45,00 40,00 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 16,00 18,00 20,00 Zaman (s) Şekil 20. 20 Km/Sa Hızında Seyreden Dizel Binek Aracın Zamana Göre Olan Over All Ses Basınç Düzeyleri Şekil 21. Yaklaşma Testlerinin Frekans Dağılımı 20kph Dizel Binek Aracın 30 km/sa test sonucu Şekil 22 de görülmektedir. Test dört tekrar olarak yapılmıştır. Şekilden de görüldüğü üzere test sonuçları birbirine oldukça yakındır. Kırmızı olarak gösterilen ikinci eğri diğer araçların hızlarına göre nispeten biraz daha yavaş kaldığı için düşük kalmaktadır. 16
SPL db(a) 75,00 70,00 65,00 run1 run2 run3 run4 60,00 55,00 50,00 45,00 40,00 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 16,00 18,00 20,00 Zaman (s) Şekil 22. 30 Km/Sa Hızında Seyreden Dizel Binek Aracın Zamana Göre Olan Over All Ses Basınç Düzeyleri Şekil 23. Yaklaşma Testlerinin Frekans Dağılımı 30kph ICE ARAÇ İÇİN KRİTİK MESAFE SÜBJEKTİF TESTLERİ AMAÇ ICE araç için yapılacak kritik mesafe sübjektif testleri ile yayalar için güvenli olan kritik mesafelerin çıkarılması amaçlanmıştır. 17
KAPSAM Öncelikle testler için test düzeneği hazırlanmış ve hazırlanan test düzeneği ile testler deneklere yaptırılarak kritik mesafelerin çıkarılması sağlanmıştır. ÇALIŞMA Denekler için kullanılan test düzeneği Şekil 24 deki gibidir. Düzenek temel alınarak program hazırlanmıştır. Şekil 24. Deney Düzeneğinin Şematik Gösterimi Test düzeneğinin çalışması aşağıdaki gibi planlanmıştır: Denekler tarafından ilk bölümdeki kısımdan (1 ve 2 numaraları ile belirtilen) araç seçimi yapılır. ICE binek ve ticari araçların deney verileri bu seçimlerde kullanılacaktır. EV araç (binek ve ticari) gürültüleri, EV araçlar zaten çevreye gürültü yaymadıkları için; sesli uyarı sistemi için hazırlanan uyarı seslerinin hazırlanmasından sonra deneye dahil edilecektirler. Bu psikoakustik testin hazırlanmasının amacı, binek araçlardan elde edilen kritik mesafeler ile uyarı sistemi için hazırlanan uyarı seslerinin kritik mesafe sonuçlarının karşılaştırılmasıdır. İkinci seçim alanı arka plan gürültüleri (3 numara ile belirtilen) ile ilgilidir. Kritik mesafeler arka plan gürültü seviyesine göre değişeceği için bu seçim önemlidir. Deneyde deneklerin seçebileceği arka plan gürültüleri Hafif-Orta Yoğunluklu yol ile Ağır-Orta Yoğunluklu Kavşak olmak üzere iki adettir. Bu 18
iki tercihten sonra deney başlamaktadır. Deneyin ilk bölümü seçilen arka plan gürültüsünün over-all gürültü düzeyinin artımlı ve azalımlı olarak değiştiği bir dizi deneyden ibarettir. (Önemli Not: Avrupa ve Amerika standard geliştirme çalışmalarında, düşük seviyeli tek bir arka plan gürültüsünün subjektif değerlendirme testleri için yeterli olacağı kararına varılmıştır). Deneyin ikinci bölümünde ikinci arka plan gürültüsü seçildikten sonra testler tekrarlanmaktadır. Bu sayede iki adet arka plan gürültüsü için araç hızına bağlı değişen kritik mesafe grafikleri elde edilmektedir. Grafikler aracın hızı sabit tutularak, arka plan gürültüsüne bağlı da hazırlanabilir. Sol alt kısımdaki grafikler binek araçların grafiklerine ait temsili resimlerdir. Ayrıca yapılan her deneyde anlık olarak kritik mesafeler denek yukarıda aracı duyunca bas ile ifade edilen ünlem işaretli butona bastığında butonun altındaki göstergede görülecektir. Deneyler aracın 10-20-30 km/sa hızları için yapılacaktır. Subjektif testler için hazırlanmış olan arayüz Şekil 25 deki gibidir. Şekil 25. Kritik Mesafe Hesaplanması için hazırlanan yazılım. 19
Kritik Mesafe [m] Kritik Mesafe [m] SONUÇLAR ICE binek aracının arka plan gürültüsüne göre deneklerle yapılan psikoakustik test sonuçları Şekil 26 ve Şekil 27 deki gibidir (Çalışmalar halen devam ettiği için bu aşamada sonuçlar paylaşılmamıştır). KRITIK MESAFE (HAFIF ARKA PLAN) KRITIK MESAFE (YOĞUN ARKA PLAN) 14,53 9,77 6,18 7,84 4,76 2,96 10,6 20,5 30 Araç Hızları [km/sa] Şekil 26. Hafif Arka Plan Kritik Mesafe Testleri 10,6 20,5 30 Araç Hızları [km/sa] Şekil 27. Yoğun Arka Plan Kritik Mesafe Testleri MANEVRA TESTLERİ Manevra testleri, binek araçların seyir esnasında yaptığı manevraların insanlar tarafından nasıl algılandığını araştırmak için yapılan bir çalışmadır. Bu amaçla araç manevralarının kayıtları için Head Acoustics firmasının üretttiği Binaural head kullanılmıştır. Şekil 28 de ve Şekil 29 da manevra testi kurulumu ve manevra testlerinin yapıldığı bölge görülmektedir. Testler için seçilen bölge İstanbul Park ın geniş otoparkı olup, araçların rahatlıkla manevra yapabilmesi için ideal durumdadır. Şekil 28. Manevra Testleri için hazırlanan testin kurulumu Şekil 29. Araç Manevrası Test Alanı Araç Manevraları kaydedilirken aynı zamanda araca her durumda arkası dönük ve manevraların doğru algılanıp algılanmadığının değerlendirmesini yapan gözlemciler kullanılmıştır. Manevra testlerinin sağlamasını yapan gözlemciler Şekil 28 de görülmektedir. Deneyler esnasında kullanılan manevralar aşağıdaki gibidir: Gözlemciye Karşıdan Dik Açıyla Yaklaşma Ve 2m Mesafe Kala Park Konumuna Geçme. Gözlemcinin Arkasından Dik Açıyla Yaklaşma Ve 2m Mesafe Kala Park Konumuna Geçme. 20
Gözlemciye Sağdan 2. Vitese Kadar Hızlanarak Yaklaşma Gözlemciye Sabit Hızlarda Sağdan Yaklaşma(10,20,30,40 Kph). (Binaural Head Yaklaşan Aracı Görmeyecek Şekilde Çevrilerek Test Tekrarlandı) Gözlemcinin Sağından Sabit Hızlarla Yaklaşıp(10,20,30,40kph) Gözlemcinin Soluna Manevra Y Apma.( Binaural Head Yaklaşan Aracı Görmeyecek Şekilde Çevrilerek Test Tekrarlandı) Gözlemciye 10,20,30,40 Kph İle Yaklaşıp Tam Önünde Durma Ve Tekrar 10,20,30,40 Kph İle Devam Etme. Gözlemcinin Önünden 2m Mesafede Rölantide Çalışma. Gözlemcinin Sağından Geri Vitesle Yaklaşma. Bu testlerin sonuçları deneklere dinletilmek üzere.vaw formatında hazırlanmıştır. ICE ve EV BİNEK ARAÇLARIN GÜRÜLTÜ İÇ VE DIŞ KARAKTERİZASYONLARININ TEST ile BELİRLENMESİ AMAÇ Burada yapılan test ve analizlerin amacı EV ve ICE araçların araç içine ve dışına yaydıkları gürültülerinin karakterizasyonunu yapmak ve ICE ile EV araçlar arasındaki farklılıkları gözlemlemektir. KAPSAM ICE ARAÇ İLE YAPILAN TESTLER ICE binek araçların iç ve dış gürültü karakterizasyonları testlerle belirlenmiştir. ICE araçların dışarıya verdikleri gürültü yayalar için uyarı niteliğindedir. Dolayısı ile araçtan belirli mesafe uzaklıklarda ölçülen ses basınç seviyelerine ulaşmak tasarlanacak uyarı sistemi sesleri için bir başarı kıstasıdır. ICE araç için yapılan İç gürültü karakterizasyonu testleri EV aracın dinamik yapısını anlamak ve ICE araçlarla karşılaştırma yapmak içindir. İç ve dış gürültü karakterizasyonları ölçümleri aynı aracın ICE (Dizel) ve EV binek versiyonları için yapılmıştır. Mikrofon lokasyonları Şekil 30 ve 31 de verilmiştir. ICE binek araç testleri için kullanılan test düzeneğinin resimleri: 21
Şekil 30. ICE Binek Araç Ön Koltuk Mikrofon Pozisyonu Şekil 31. ICE Binek Araç Arka Koltuk Mikrofon Pozisyonu ICE binek araçlardan elde edilen testlerin sonuçları analiz sonuçları ile karşılaştırılacaktır. Böylelikle analiz sonuçlarının güvenilirliği tespit edilecektir. Bu karşılaştırma projenin başarı kıstaslarındandır. Uyarı sistemi tasarlanırken uyarı sisteminin belirli mesafelerde üretmesi gereken ses basınç seviyeleri testlerle bilindiğinden uyarı sistemi için gerekli olan ses gücü hesaplanacak ve bu hesaba göre uyarı sisteminin donanımı seçilecektir. Aşağıda listesi verilmiş olan sürüş koşullarında ICE testleri yapılmıştır: 1) Cruise- sabit hızda ilerleme 2) 3. Vites PT 3.viteste yarım gaz hızlanma 3) 3. Vites WOT 3.viteste tam gaz hızlanma 4) Idle- rölanti 22
SPL db(a) ELEKTRİK ARAÇ İLE YAPILAN TESTLER Şekil 32. Elektrikli Araç İç ve Dış Gürültü Karakterizasyon Testleri Aşağıda listesi verilmiş olan sürüş koşullarında EV testleri yapılmıştır: 1) Çevre Gürültüsü 2) Rölanti İç ve Dış 3) Sabit Hızda Seyir İç 40 ve 50 kph 4) Tam gaz hızlanma WOT 70 kph e kadar 5) Yarım gaz hızlanma PT 70 kph e kadar 6) Key On/ Key Off uyarı sinyalleri testi VERİLERİN İŞLENMESİ VE KARŞILAŞTIRMA Şekil 33 te EV ve Dizel araçların rölanti gürültülerinin kıyaslaması görülmektedir. 60,00 55,00 50,00 45,00 40,00 35,00 30,00 Dizel 25,00 EV 20,00 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 14,00 16,00 Zaman (s) Şekil 33. Rölanti Kıyaslama EV vs Dizel. 23
SPL db(a) SPL db(a) Şekil 34 de Cruise (Sabit Hız- 10kph- FLOE-Dizel) karşılaştırması görülmektedir. 60,00 58,00 56,00 54,00 52,00 50,00 48,00 46,00 44,00 10kph_run1 42,00 10kph_run2 40,00 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 Zaman (s) Şekil 34. Cruise (Sabit Hız- 10kph- FLOE-Dizel) Şekil 35 te Cruise (Sabit Hız- 10kph- RROE- Dizel) karşılaştırması görülmektedir. 60,00 58,00 56,00 54,00 52,00 50,00 48,00 46,00 44,00 10kph_run1 42,00 10kph_run2 40,00 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 8,00 9,00 Zaman (s) Şekil 35. Cruise (Sabit Hız- 10kph- RROE- Dizel) 24
SPL db(a) SPL db(a) Şekil 36 da Cruise (Sabit Hız- 30 kph- FLOE - Dizel) karşılaştırması görülmektedir. 70,00 68,00 66,00 64,00 62,00 60,00 58,00 56,00 54,00 30kph_r un1 52,00 30kph_r un2 50,00 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 Zaman (s) Şekil 36. Cruise (Sabit Hız- 30 kph- FLOE - Dizel) Şekil 37 de Cruise (Sabit Hız- 30 kph- RROE - Dizel) karşılaştırması görülmektedir. 70,00 68,00 66,00 64,00 62,00 60,00 58,00 56,00 54,00 30kph_r un1 52,00 30kph_r un2 50,00 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 Zaman (s) Şekil 37. Cruise (Sabit Hız- 30 kph- RROE - Dizel) 25
SPL db(a) SPL db(a) Şekil 38 te Cruise (Sabit Hız- 40 kph- FLOE - Dizel) karşılaştırması görülmektedir. 70,00 68,00 66,00 64,00 62,00 60,00 58,00 56,00 54,00 40kph_run1 40kph_run2 52,00 40kph_run3 50,00 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 Zaman (s) Şekil 38. Cruise (Sabit Hız- 40 kph- FLOE - Dizel) Şekil 39 da Cruise (Sabit Hız- 40 kph- RROE - Dizel) karşılaştırması görülmektedir. 70,00 68,00 66,00 64,00 62,00 60,00 58,00 56,00 40kph_run1 54,00 40kph_run2 52,00 40kph_run3 50,00 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 Zaman (s) Şekil 39. Cruise (Sabit Hız- 40 kph- RROE - Dizel) Şekil 40 ta Cruise (Sabit Hız- 40 kph- FLOE - EV) karşılaştırması görülmektedir. 26
SPL db(a) SPL db(a) 70,00 68,00 66,00 64,00 62,00 60,00 58,00 56,00 54,00 40kph_run1 52,00 40kph_run2 50,00 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 Zaman (s) Şekil 40. Cruise (Sabit Hız- 40 kph- FLOE - EV) Şekil 41 de Cruise (Sabit Hız- 40 kph- RROE - EV) karşılaştırması görülmektedir. 70,00 68,00 66,00 64,00 62,00 60,00 58,00 56,00 54,00 40kph_run1 52,00 40kph_run2 50,00 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 12,00 Zaman (s) Şekil 41. Cruise (Sabit Hız- 40 kph- RROE - EV) Şekil 42 te 1/3 Octave Karşılaştırma 40kph EV vs. Dizel FLOE görülmektedir. 27
60,00 50,00 EV Dizel 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00 32,00 320,00 3200,00 Şekil 42. 1/3 Octave Karşılaştırma 40kph EV vs. Dizel FLOE Şekil 43 te 1/3 Octave Karşılaştırma 40kph EV vs. Dizel RROE görülmektedir. 60,00 50,00 EV Dizel 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00 32,00 320,00 3200,00 Şekil 43. 1/3 Octave Karşılaştırma 40kph EV vs. Dizel RROE 28
SPL db(a) SPL db(a) Şekil 44 te Dizel FLOE & RROE 3WOT karşılaştırması görülmektedir. 80,00 75,00 70,00 65,00 60,00 55,00 50,00 FLOE 45,00 RROE 40,00 1000,00 1500,00 2000,00 2500,00 3000,00 3500,00 rpm Şekil 44. Dizel FLOE & RROE 3WOT Şekil 45 te EV FLOE Comp RunUP mertebe kıyaslaması görülmektedir*. 80,00 75,00 70,00 65,00 60,00 55,00 50,00 45,00 40,00 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 Zaman (s) Şekil 45. EV FLOE Comp RunUP *Bu tablo sadece mertebe kıyaslaması içindir. Verilerin süreleri birbiri ile aynı değildir. Dolayısıyla her «t» anı için kıyaslanamazlar. 29 EV_Run1 Dizel EV_Run2 EV_Run3
SPL db(a) Şekil 46 da EV RROE Comp RunUP mertebe kıyaslaması görülmektedir*. 80,00 75,00 70,00 65,00 60,00 55,00 EV_Run1 50,00 Dizel EV_Run2 45,00 EV_Run3 Ev_Run4 40,00 0,00 2,00 4,00 6,00 8,00 10,00 Zaman (s) Şekil 46. EV RROE Comp RunUP *Bu tablo sadece mertebe kıyaslaması içindir. Verilerin süreleri birbiri ile aynı değildir. Dolayısıyla her «t» anı için kıyaslanamazlar. Şekil 47 de Waterfall Comparisons FLOE- Dizel karşılaştırması görülmektedir. Elektrikli araçta özellikle araç içinde duyulan iniltiler (whine) kaynakları döner elemanlardan oluştuğu için bazı mertebeler görülmektedir. Şekil 47. Waterfall Comparisons FLOE- Dizel 30
AI % AI % Şekil 48 de Dizel aracın Articulation Index değerleri görülmektedir. 100,00 95,00 FLOE RROE 90,00 85,00 80,00 75,00 70,00 1000,00 1500,00 2000,00 2500,00 3000,00 rpm Şekil 48. Dizel Aracın Articulation Index Değerleri Şekil 49 da EV aracın Articulation Index değerleri görülmektedir. 100,00 95,00 RROE FLOEl 90,00 85,00 80,00 75,00 70,00 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 7,00 Zaman(s) Şekil 49. EV Aracın Articulation Index Değerleri EV ARACIN GÜRÜLTÜ KESTİRİMLERİ Aşağıdaki standarta uyularak bir adet Hibrit araçta farklı tekerlek tipleri kullanılarak tekerlek gürültüleri toplanmıştır. EV araçta ise bir tip tekerlek kullanılarak testler karşılaştırılmıştır. [ISO 11819-1, Acoustics Method for measuring the influence of road surfaces on traffic noise Part 1: The Statistical Pass-By Method. International Organization for 31
Standardization, Geneva, Switzerland, 1997.Application of electric vehicles into Noise Prediction Models] Yapılan testlerin sonuçları gürültü haritaları çıkaran programlardaki nümerik hesaplama yöntemleri kullanılarak karşılaştırılmıştır. Elektrikli araçlar için geliştirilen Matlab kodundan elde edilen sonuçlar gürültü harilatalarında kullanılarak eletkrikli araçların şehir gürültüsüne etkileri irdelenmiştir Yapılan diğer çalışmalar; SAE J2889-1 standardına göre EV araçlar için simülasyon modeli hazırlanmıştır. Elektrikli araçlar için kritik mesafenin nümerik yöntemlerle belirlenmesi (simulasyon modeli yeni standarta göre güncellenmektedir) ICE araçların test sonuçları kullanılarak kritik mesafenin nümerik yöntemlerle belirlenmesi Kritik mesafe belirlenmesi için deneklerle yapılan Psikoakustik test sonuçlarının, nümerik yöntemlerle elde edilen sonuçlarla karşılaştırılması TEST YÖNTEMLERİ KULLANILARAK EV ARACIN DIŞARIYA YAYDIĞI GÜRÜLTÜ İÇİN YAPILAN ÇALIŞMA Bu aşamada ISO 11819-1 standartında bahsi geçen ve Pass-by testine benzer test olan, fakat motor kapatılarak yapılan Coast By Method kullanılmıştır. Testlerde araç belirli bir hızda iken motor kapatıldığında aynı EV araçlarda olduğu gibi tekerlek gürültüsü çevreye yayılan dominant gürültü olması sağlanmıştır. Yapılan testlerin sonuçları çalışmada üç farklı karşılaştırma ile gösterilmiştir: 1. Tek bir Hibrit araçta kullanılan 14 farklı tekerlekten elde edilen Coast By test sonuçlarının karşılaştırılması 2. 14 tyre vs Renault Fluence EV (Karşılaştırmaya EV sonuçlarının eklenmesi) 3. Fluence EV vs 12 Araç (FLUENCE EV motor kapalı, motor açık ve Hibrit araçların karşılaştıması) 1.- Tek bir Hibrit araçta kullanılan 14 farklı tekerlekten elde edilen Coast By test sonuçlarının karşılaştırılması Ev araçlarda tekerlek gürültüsü dominant olduğundan iyi bir model oluşturulabilmesi için farklı tip, markaya ait tekerleklerin kullanılması ve sonuçların değerlendirilmesinin yapılması şarttır. Bu amaçla, aynı araçta 14 farklı tekerlek denenmiştir. Şekil 50 de 185 lastik kategorisine ait 4 farklı tekerleğin Coast By test sonuçları görülmektedir. Test sonuçları verilirken maksimum (Araç ile mikrofon arasındaki uzaklığın yatay eksende 0 olduğu an) 185 kategorisine ait tekerlekler: 32
Şekil 50. 185 Kategorisine Ait Tekerleklerin Coast-By Sonuçları Şekil 51 de ise 195 kategorisine ait tekerleklerin Coast-By Sonuçları görülmektedir. 195 kategorisine ait tekerlekler: Şekil 51. 195 Kategorisine Ait Tekerleklerin Coast-By Sonuçları Şekil 52 de ise 205 kategorisine ait tekerleklerin Coast-By Sonuçları görülmektedir.205 kategorisine ait tekerlekler: 33
Şekil 52. 205 Kategorisine Ait Tekerleklerin Coast-By Sonuçları Şekil 56, 57 ve 58 deki sonuçlardan da görüldüğü gibi farklı tipteki ve markadaki tekerlekler arasındaki farklılık ±1,5dB(A) olmuştur. Bu sebeple elektrikli araçla yapılacak testlerde de sonuçların bu aralık içinde kalması beklenir. 2.- 14 tekerlek vs. Renault Fluence EV (Karşılaştırmaya EV sonuçlarının eklenmesi) Bir önceki çalışmada yapılan öngörünün sınanması için karşılaştırmalara Fluence ZE EV aracı da eklenmiştir. Yapılan karşılaştırma sonucunda EV aracın elektrikli motorunun gürültüsünün belirgin bir fark yaratmadığı görülmüştür. Diğer bir deyişle elektrikli aracın ürettiği toplam gürültü motorsu kapalı olarak hareket eden ICE aracın ürettiği tekerlek gürültüsüne eşittir. Karşılaştırma sonuçları Şekil 53 te görülebilir. Sonuçlar için burada 205 Kategorisine ait tekerleklerin karşılaştırma grafiği yeterli görülmüştür. 34
L Eq = L Eq ± 1, 5dB(A) Şekil 53. 205 Kategorisine Ait Tekerlekler vs Renault Fluence EV Şekil 53 teki sonuçlara bakıldığında FLUENCE olarak belirtilen mavi eğri beklendiği gibi ±1,5dB(A) aralığında kalmıştır. 3.- Fluence EV vs 12 Araç (FLUENCE EV motor kapalı, motor açık ve Hibrit araçların karşılaştıması) Elektrik araçtan yayılan gürültü bir kez tanımlandıktan sonra, bu tanımlamanın validasyonunu sağlamak amacıyla farklı tipteki araçlarında gürültü verileri toplanmış ve sonuçlar EV aracın gürültüsüyle karşılaştırılmıştır. Bu aşamada raporda validasyon sonuçlarından ziyade FLUENCE EV aracın dizel versiyonu ile yapılan karşılaştırılmalara yer verilmiştir. Şekil 54 te görülen grafikte FLUENCE EV aracının Pass-By testi ile FLUENCE Dizel aracın Coast-By test sonuçları karşılaşırılmıştır. Sonuçlardan da görüldüğü üzere motoru kapalı haldeki Fluence Dizel ile EV aracın sonuçları birbirine oldukça yakındır. Şekil 55 te ise FLUENCE EV ile Dizel versiyonlarının Pass-By sonuçları karşılaştırılmıştır. Bu sonuçlara göre dizel aracın motor gürültüsü düşük hızlarda baskınken yüksek hızlarda tekerlek gürültüsü giderek dominant olduğundan aradaki fark kapanmaktadır. Şekil 54. FLUENCE EV vs Dizel (Motor Kapalı) Şekil 55. FLUENCE EV vs Dizel (Motor Açık) 35
Yapılan çalışma sonucunda aynı model FLUENCE arabanın EV ve Dizel seçenekleri arasındaki fark gözükmektedir. Arıca Pass-By testleri ile Coast-By testleri karşılaştırılarak yapılan testlerin geçerliliği ortaya konulmuştur. ELEKTRİKLİ ARAÇLAR İÇİN GELİŞTİRİLEN KESTİRİM METODUNUN GÜRÜLTÜ HARİTALARINDA KULLANILMASI Elektrik araç için tekerlek gürültüsünün en önemli gürültü kaynağı olduğu belirlendikten sonra test sonuçları, ticari gürültü haritalarında kullanılan IMAGINE PROJECT ve FRENCH MODEL ten elde edilen nümerik sonuçlarla karşılaştırılmıştır. IMAGINE PROJECT [PEETERS, B; VAN.BLOKLAND, G. The noise emission model for European road traffic. Deliverable 11 of the IMAGINE project, IMA55TR-060821-MP10. January 11th. 2007] kuzey avrupa ülkelerinde geçerli olan bir model olup FRENCH MODEL [ROAD NOISE PREDICTION 1 - Calculating sound emissions from road traffic Sétra. Service d'études sur les transports, les routes et leurs aménagements june 2009] ve [ROAD NOISE PREDICTION 2 - Noise propagation computation method including meteorological effects (NMPB 2008). Service d'études sur les transports, les routes et leurs aménagements june 2009] ise güney avrupa ülkelerinde geçerlidir. Gürültü haritaları oluşturmakta kullanılan ticari programlar hesaplama yöntemi olarak bu modelleri kullanmaktadırlar. Avrupada kullanılan bu iki model aracın toplam gürültüsünü hesaplarken araçtan yayılan üç adet ana gürültü kaynağını kullanmaktadırlar: Motor gürültüsü Tekerlek Gürültüsü Rüzgar Gürültüsü (Araç Hızı > 120 km/sa hızından sonra modellere eklenmektedir [ SANDBERG, U.; EJSMONT, J.A. Tyre/road noise reference book. Informex, Kisa, Sweden, 2002]. Ticari programlar hasaplamalardan elde edilen sonuçları ayrı ayrı göstermemektedirler. Sonuçları aracın toplam gürültüsü olarak vermektedirler. Imagine Project ten alınan kod ile hesaplanan tekerlek gürültüsünün sonuçlarının Fluence test verileri ile karşılaştırılması Şekil 56 daki gibidir. 36
Şekil 56. Imagine Project Tekerlek Gürültüsü Sonuçları İle Test Sonuçlarının Karşılaştırılması Aynı şekilde French Model ile yapılan çalışmanın sonuçları şekil 57 de görülmektedir. Şekil 57. French Model Tekerlek Gürültüsü Sonuçları İle Test Sonuçlarının Karşılaştırılması Buradan görüldüğü üzere elektrikli araçların dışarıya verdiği gürültünün hesaplama yöntemleri ile bulunması için tekerlek gürültüsü hesaplamalarının kullanılması yeterlidir. İleriki aşamalarında French Modelde yapılan hesaplama yöntemlerine elektrikli araç gürültüsü modelini de ekleyip toplam yol gürültüsünü hesaplamış ve bu çalışmasının sonuçlarını gürültü haritalarını oluşturmakta kullanmıştır. Gürültü haritaları French Model kullanan ticari bir programla oluşturulmuştur. 37
EV ARAÇ DIŞ GÜRÜLTÜ KESTİRİMLERİ J2889-1 TEST STANDARTININ MATLAB PLATFORMUNDA YAPILAN SİMULASYONU Yapılan simulasyon, araç yaklaşma testlerinde yapılan çalışmadan ilham alınmıştır. Hesaplamada elektrikli aracın dominant gürültüsü olan tekerlek gürültüsü kullanılmıştır. Hesaplama yöntemi, sonuçları frekans bantlarında gösterecek şekilde yeniden düzenlenmiştir. Ayrıca programda aracın yayaya olan herhangi bir konumu seçilerek; aractan yayanın olduğu bulunduğu konuma yayılan gürültü görülebilmektedir (Şekil 58). Son olarak programda kritik mesafe hesaplamaları için de çalışma yapılmıştır[rosenblum, L. D. Testing the audibility of quiet cars. Presentation at the National Highway Transportation Safety Administration Public Forum on Quiet Cars, 23rd June 2008]. Kritik mesafe hesaplamasında; araç yayaya yaklaşırken, aracın yayaya ulaşan Overall gürültüsünün çevre Overall gürültüsünden en az 8 dba fazla olması gerektiği şartı aranmıştır. Şekil 58. Hazırlanan Programda Aracın Yayaya Olan Farklı Uzaklaklıkları İçin Sonuç Elde Edilebilir Yapılan çalışmanın karşılaştırılmasında Çalışmaya konu olan EV binek aracın test sonuçları ile yapılan hesaplamanın sonuçları kullanılmıştır. Karşılaştırma aracın 40 km/sa ve 30 km/sa hızları için yapılmıştır. Tekerlek gürültüsü düşük hızlarda yakalanamadığından (Mikrofonun araca olan uzaklığı 7,5 m dir) tekerlek gürültüsünün yakalanabilmesi için daha yüksek hızlar tercih edilmiştir. Raporlama için mikrofonun topladığı maksimum değerler ile programın hesapladığı maksimum değerler karşılaştırılmıştır. Sonuçlara bakıldığında en önemli frekans aralığı olan 630-2000 Hz aralığında korelasyonun oldukça uyumlu olduğu görülmüştür. Fluence EV 40 km/sa vs Matlab programı sonuçlarının korelasyonu Şekil 59 taki gibidir. 38
70 60 50 40 30 20 10 0 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 Matlab40 measures Şekil 59. Fluence EV 40 km/sa vs Matlab Programı Sonuçlarının Korelasyonu Fluence EV 30 km/sa vs Matlab programı sonuçlarının korelasyonu Şekil 60 taki gibidir. 39
60 50 40 30 20 Matlab30 measures 10 0 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 Şekil 60. Fluence EV 30 km/sa vs Matlab Programı Sonuçlarının Korelasyonu İkinci olarak raporlanan çalışma ise kritik mesafe hesaplamaları için yapılan çalışmadır. Yukarıda bahsettiğimiz çalışma için hazırlanan programdan elde edilen sonuçlar aşağıdaki gibidir. Hafif Arka Plan Gürültüsüne Göre Hesaplanan Kritik Mesafeler : 10 km/sa araç hızı gürültüsü ve hafif arka plan gürültüsüne göre kritik mesafenin gösterimi şekil 61 deki gibidir. Yapılan hesaplama sonucunda kritik mesafe 4,2 m bulunmuştur. Şekil 61. 10 km/sa Araç Hızı, Hafif Arka Plan Gürültüsü İçin Kritik Mesafenin Gösterimi 20 km/sa araç hızı gürültüsü ve hafif arka plan gürültüsüne göre kritik mesafenin gösterimi şekil 62 deki gibidir. Yapılan hesaplama sonucunda kritik mesafe 4 m bulunmuştur. 40
Şekil 62. 20 km/sa Araç Hızı, Hafif Arka Plan Gürültüsü İçin Kritik Mesafenin Gösterimi 30 km/sa araç hızı gürültüsü ve hafif arka plan gürültüsüne göre kritik mesafenin gösterimi şekil 63 teki gibidir. Yapılan hesaplama sonucunda kritik mesafe 11,7 m bulunmuştur. Şekil 63. 30 km/sa Araç Hızı, Hafif Arka Plan Gürültüsü İçin Kritik Mesafenin Gösterimi 41
Yoğun Arka Plan Gürültüsüne Göre Hesaplanan Kritik Mesafeler : 10 km/sa araç hızı gürültüsü ve yoğun arka plan gürültüsüne göre kritik mesafenin gösterimi şekil 64 teki gibidir. Yapılan hesaplama sonucunda kritik mesafe 1,2 m bulunmuştur. Şekil 64. 10 km/sa Araç Hızı, Yoğun Arka Plan Gürültüsü İçin Kritik Mesafenin Gösterimi 20 km/sa araç hızı gürültüsü ve yoğun arka plan gürültüsüne göre kritik mesafenin gösterimi şekil 65 teki gibidir. Yapılan hesaplama sonucunda yaya aracı ancak araç geçtikten sonra duyabilmektedir. Şekil 65. 20 km/sa Araç Hızı, Yoğun Arka Plan Gürültüsü İçin Kritik Mesafenin Gösterimi 30 km/sa araç hızı gürültüsü ve yoğun arka plan gürültüsüne göre kritik mesafenin gösterimi şekil 66 daki gibidir. Yapılan hesaplama sonucunda kritik mesafe 3,4 m bulunmuştur. 42
KRITIK MESAFE [M] Şekil 66. 30 km/sa Araç Hızı, Yoğun Arka Plan Gürültüsü İçin Kritik Mesafenin Gösterimi Kritik Mesafelerinin Karşılaştırılması : Şekil 67 de insanlara dinletilerek elde edilen kritik mesafe sonuçları ile hesaplama sonuçları görülmektedir. Karşılaştırma hafif arka plan şartında yapılmıştır. Kritik Mesafe Karşılaştırma - Hafif 16,00 14,00 12,00 10,00 8,00 6,00 4,00 2,00 0,00 14,53 11,7 7,84 6,18 4,2 4 10,6 20,5 30 ARAÇ HıZı [KM/SA] Test Hesaplama Şekil 67. Hafif Arka Plan Gürültüsü Altında Kritik Mesafe Test ve Analiz Sonuçlarının Karşılaştırılması Hafif arka plan gürültüleri şartında denekler 10,6 km/sa hızındaki aracı çok kolay duyduklarını hissetmektedirler. 30 km/sa hızındaki aracın gürültüsü ise beklenenden düşük çıkmıştır. Bunun sebeplerinden birinin deneklerin reaksiyon süreleri sebebi ile yaşanan gecikmeler olduğu düşünülmektedir. Denekler testi tekrarladıkça her seferinde daha erken reaksiyon süreleri göstermiştir. 43
KRITIK MESAFE [M] Şekil 68 de insanlara dinletilerek elde edilen kritik mesafe sonuçları ile hesaplama sonuçları görülmektedir. Karşılaştırma yoğun arka plan şartında yapılmıştır. 12,00 Kritik Mesafe Karşılaştırma Yoğun 10,00 8,00 9,77 6,00 4,00 4,76 3,4 2,00 0,00 1,2 2,96 0 10,6 20,5 30 ARAÇ HıZı [KM/SA] Test Hesaplama Şekil 68. Yoğun Arka Plan Gürültüsü Altında Kritik Mesafe Test ve Analiz Sonuçlarının Karşılaştırılması Yoğun arka plan gürültüsü altında da 10,6 km/sa hızındaki aracın daha rahat duyulduğu denekler tarafından iddia edilmektedir. Hesaplamalara göre 20,5 km/sa aracın sesi duyulmaması gerekirken denekler bu sesi duyabildiklerini iddia etmektedirler. 44
DEĞERLENDİRME SONUÇLARI Denekler teste alıştırılmalıdır. Bu amaçla sonuçlara dahil edilmeyecek şekilde ön testler yapılmalıdır. Denekler aracı kaçırmamak için butona basmak yerine aracın sesine odaklanmalıdır. Bu sebeple arka plan gürültüsü teste başlandığında bir süre dinletilerek deneke gerekli zaman verilmelidir. Deneğin butona basma süresi ile aracı duyma arasındaki reaksiyon süresini göz önüne alarak testteki zaman akışı yavaşlatılabilir. Normal zaman düzlemi ile yavaşlatılmış zaman düzleminde yapılacak karşılaştırma testleri ile reaksiyon sürelerinin teste etkisi gözlemlenebilir. Hesaplama yönteminde reaksiyon süreleri bulunmamaktadır. Hesaplama dinleyicinin sesi duyduğu ana odaklanmaktadır. Test çalışmaları projeye paralel olarak devam edecektir. Yukarıda düşünülen güncellemelere göre testler denekler ile yeniden yapılacak ve sonuçlar bir sonraki paylaşılacaktır. Bu arada en son yayınlanan US Elektrikli gürültü draftına göre 10km/sa ile giden bir aracın yayması gereken min. gürültü seviyesi aşağıdaki şekilde verilmiştir. Burada Mavi çizgi ile belirtilen araç Dizel binek araç olup, EV aracın yayması beklenen minimum gürültü bir dizel araçtan bile daha yüksektir. 70 60 50 40 30 FLUENCE MINIMALDETECTION 20 10 0 0 1000 2000 3000 4000 5000 6000 Şekil 69. 10 km/sa Dizel Binek Araç Gürültüsü ile Standarta Verilen Minimum Gürültü Seviyelerin Karşılaştırılması Yukarıda verilen şekle göre elektrikli araçların kendi doğal yaydığı sese oranla nerdeyse bütün frekans bantlarında 5-10 db lik bir gürültü yükseltimi yapılması gereklidir (regülasyona göre 10/20/30 km/sa için). Ancak her frekans bandının bu kadar yükseltilmesi şehir merkezi çevre gürültüsü için bir hayli problem arz edebilir. 45
Son tahlilde, psikoakustik test programı kritik mesafe sonuçları ile referans kabul edilen belgeden alınan değerlere göre yapılan hesaplamadan elde edilen kritik mesafe sonuçlarının değerlendirmesi yapılırken başarı kriterimiz bu verilerin birebir uyuşması olmayacaktır. Regülasyonda verilen değerlerin üzerinde kalmamız yeterli görülmektedir. Şekil 70. 10 Km/Sa Araç Hızı İçin Çeşitli Arka Plan Gürültüleri İçin Çıkartılan Kritik Mesafeler [Alfred Zeitler, BMW Group] BMW grubunun [Psychoacoustic Requirements for Warning Sounds of Quiet Cars, Alfred Zeitler, BMW Group, 2012] yaptığı çalışmaya ait bu grafik 10 km/sa hızındaki aracın farklı arka plan gürültüleri için yaptığı çalışmadır. Değerlendirmede görülen kritik mesafe ifadesi sürücünün aracı durdurabileceği minimum mesafeyi göstermektedir. Bu çalışmasında BMW grupta bizim yaptığımız benzeri bir psikoakustik test yapmıştır. Sonuçlara bakıldığında ICE araç 52 dba arka plan gürültüsü için gerekli mesafe yaklaşık olarak 19m dir. Oysa bizim çalışmamızda hesaplama yöntemi ile 51dBA arka plan gürültüsüne göre elde edilen kritik mesafe 4,2m dir. Testlerde kullandığımız aracın dizel olduğu düşünülürse hesaplama yöntemi ile elde edilen değerlerin oldukça düşük olduğu açıktır. Bu sebeple başarı kriteri olarak bu değerlerin üzerinde kalmamız ileride gelecek regülasyonlara uyumlu olmamız açısında fayda sağlar. LASTİK GÜRÜLTÜSÜ TESTLERİ AMAÇ Elektrikli araçlarla yapılan gürültü testleri sonucu, bu araçların dominant gürültüsünün lastik yol gürültüsü olduğu görülmüştür. Bu sonuçlara bakılarak araçlar için bileşen bazında gürültü testleri yapılması kararlaştırılmış ve lastik gürültüsü test çalışmaları yapılmıştır. ÇALIŞMA Test prosedürü [ ISO/CD 11819-2: Acoustics Measurement of the influence of road surfaces on traffic noise Part 2: The close-proximity method ] adlı standart kullanılarak hazırlanmış ve testler bu standarta göre yapılmıştır. 46
Çevre Şartları SICAKLIK (CELSIUS) : 23 RÜZGAR HIZI (M/SN) : 13.4 LOKASYON (GPS) : 40.933461, 29.411772 Testler, sektörün önde gelen otomotiv firmalarının da araç testleri yaptığı ve ölçüme engel çevre gürültüsü barındırmayan bir lokasyonda gerçekleştirilmiştir. Tek lastik gürültüsü ölçümü için, 2 mikrofonla ve mikrofonlar karşılıklı duracak şekilde uygulanmıştır. Lastik gürültüsü testleri, kontak kapatılarak yapılmış, motor gürültüsü verilere yansımamıştır. Ölçüm Şartları MİKROFONLARIN YERDEN YÜKSEKLİĞİ (cm) : 20 MİKROFONLARIN LASTİĞE UZAKLIĞI (cm) : 10 MİKROFONLAR ARASI UZAKLIK (cm) : 10 TEST ÖLÇÜM HIZLARI (KPH) : 10-20-30 Tabloda test kurulumunun referans alındığı mesafeler görülmektedir. Araç; yukarıda belirtilen hızlara ulaşınca motor kapatılıp hız değerleri GPS cihazıyla ölçülmüş ve araç sabit hızda tutulmuştur. Çalışmanın fotoğrafı Şekil 71 deki gibidir: Şekil 71. Lastik Gürültüsü Testi [ ISO/CD 11819-2] SONUÇLAR 10 Kph Hız Değerindeki Ön Ve Arka Mikrofon Ölçümleri 47
Tekerleğin ön tarafından alınan ölçüm sonuçları Şekil 72 deki gibidir. Şekil 72. Ön Mikrofon Ölçüm Grafiği (10kph) Tekerleğin arka tarafından alınan ölçüm sonuçları ise şekil 73 teki gibidir. Şekil 73. Arka Mikrofon Ölçüm Grafiği (10kph) 20 Kph Hız Değerindeki Ön Ve Arka Mikrofon Ölçümleri Tekerleğin ön tarafından alınan ölçüm sonuçları şekil 74 teki gibidir. Şekil 74. Ön Mikrofon Ölçüm Grafiği (20kph) 48
Tekerleğin arka tarafından alınan ölçüm sonuçları ise şekil 75 teki gibidir. Şekil 75. Arka Mikrofon Ölçüm Grafiği (20kph) 30 Kph Hız Değerindeki Ön Ve Arka Mikrofon Ölçümleri Tekerleğin ön tarafından alınan ölçüm sonuçları şekil 76 daki gibidir. Şekil 76. Ön Mikrofon Ölçüm Grafiği (30kph) Tekerleğin arka tarafından alınan ölçüm sonuçları ise şekil 77 deki gibidir. 49