Versuchsreihe zur Signalvereinheitlichung Vergleich zweier Warnsignale durch subjektive Hörversuche Sandra Dantscher Fachtagung Sicherheit am Gleis 2011
Fragestellung - Versuchskonzept In Deutschland werden zwei verschiedene Warnsignale verwendet. Ist eines davon besser geeignet? Was bedeutet besser geeignet und wie kann man das herausfinden? Möglichkeiten: Das Signal ist bei einem niedrigeren Pegel im Störlärm hörbar. Das Signal wird als leichter wahrnehmbar empfunden. Durchführung: Rechenverfahren (Modelle der menschlichen Wahrnehmung) Hörversuche mit Personen Versuchsreihe am IFA von BG BAU und EUK initiiert.
Versuchsanordnung (1) Geeignete Darbietung des Warnsignals im Störgeräusch im Labor Versuchsskizze von Dr. Sauer
Versuchsanordnung (2) Aufbau im Voll-Schallschluckraum des IFA Entzerrung der Lautsprecher Rechnergestütze Durchführung
Entzerrung der Lautsprecher Entzerrung mit Rosa Rauschen und Spektrumformern Entzerrung der Lautsprecher für das Störgeräusch Entzerrung des Lautsprechers für das Warnsignal 75 60 70 55 Terzpegel [db] 65 60 55 50 45 40 25 40 63 100 160 250 400 Frequenz [Hz] Kanal 1 Kanal 2 630 1000 1600 2500 4000 6300 10000 16000 Terzpegel [db] 50 45 40 35 30 25 20 25 40 63 100 160 250 400 630 Frequenz [Hz] 1000 1600 2500 4000 6300 10000 16000
Charakterisierung der Störgeräusche Vergleich der Messungen im Labor mit denen der BG BAU vor Ort Schotter sieben (RM 801) Schotter schütten (RPMW) Kontinuierliches Störgeräusch Diskontinuierliches Störgeräusch 95 95 90 90 Terzpegel [db] 85 80 BG BAU (1) BG BAU (2) IFA norm. Terzpegel [db] 85 80 75 BG BAU (1) BG BAU (2) IFA norm. 75 70 100 160 250 400 630 1000 1600 2500 4000 6300 10000 100 160 250 400 630 1000 1600 2500 4000 6300 10000 Frequenz [Hz] Frequenz [Hz]
Charakterisierung der Warnsignale Vergleich der Messungen im Labor mit denen der Hersteller. Subjektiver Höreindruck sehr gut. Warnsignal: der Fa. Schweizer Warnsignal: der Fa. Zöllner 80 80 70 70 Terzpegel [db] 60 50 40 30 20 IFA Hersteller Terzpegel [db] 60 50 40 30 20 IFA Hersteller 10 10 100 160 250 400 630 1000 1600 2500 4000 6300 10000 100 160 250 400 630 1000 1600 2500 4000 6300 10000 Frequenz [Hz] Frequenz [Hz]
Versuchspersonen erfahren in Bezug auf Hörversuche (Probanden aus der Baumusterprüfung von Gehörschutz) neutral hinsichtlich der hier untersuchten Warnsignale; keine Verbindung zum Gleisbau Für verschiedene Versuchsteile wurden jeweils andere Personen eingesetzt, um eine Gewöhnung (vorgefasste Meinung) auszuschließen.
1. Versuchsteil: Ermittlung der Mithörschwelle (MHS) im Störgeräusch
MHS-Versuche: Instruktion der Probanden Die Versuchspersonen wurden vor Versuchsbeginn folgendermaßen instruiert: Es werden insgesamt 60 Warnsignale bei verschiedenen Pegeln dargeboten. Einige sind sicher hörbar, andere gar nicht. Wenn ein Signal eindeutig gehört wurde, ist mit der Probandentaste spätestens eine Sekunde nach Signalende zu bestätigen. Im kontinuierlichen Störgeräusch folgen die Signale in zufälligen Abstand aufeinander. Im diskontinuierlichen Geräusch werden die Signale während einiger der Schüttungen eingespielt.
MHS-Versuche: Auswertung MHS-Messung: Auswertung durch Interpolation Anteil gehörter Signale [%] 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 MHS-Messung: Beispiel-Datensatz 10 2,00 0 1,50 66 68 70 72 74 76 78 80 82 1,00 Signalpegel [db] 0,50 0,00 Anteil gehörter Signale [%] -0,50-1,00-1,50 110 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 66 68 70 72 74 76 78 80 82 Signalpegel [db] MHS-Messung: Auswertung durch psychometrische Funktion y = 0,387x - 28,023 MHS = 72,4 db R 2 = 0,899-2,00 68 70 72 74 76 78 Signalpegel [db]
MHS-Versuche: Auswertung (2) Vergleich der beiden Auswertemethoden: Störgeräusch Warnsignal arctgh interpoliert MW SD MW SD kontinuierlich 0 72,2 2,2 72,6 1,9 diskontinuierlich 0 72,6 64,7 2,2 2,9 73,3 64,8 2,3 2,8 Variation des Ergebnisses: 64,2 2,5 64,2 2,6 MW SD kontinuierlich 90 70,9 71,1 3,8 1,5 71,4 71,2 3,4 1,6 Alle Daten (n = 21) 72,2 72,6 2,2 2,2 Mit R 2 >0,8 72,6 2,1 (n = 18) 72,7 2,2 Mit R 2 >0,9 72,7 2,2 (n = 15) 73,2 2,2
MHS-Versuche: Diskussion Endergebnis: Störgeräusch Richtung # VP MHS [db] Unsicherheit [db] MHS [db] Unsicherheit [db] kontinuierlich 0 21 72,2 2,2 72,6 2,2 diskontinuierlich 0 9 64,7 2,9 64,2 2,5 kontinuierlich 90 10 70,9 3,8 71,1 1,5 Die MHS für die beiden Signale unterscheiden sich nicht signifikant. Es ist somit keine Entscheidung möglich.
Hörversuch näher an der Praxis? 2. Versuchsteil: Überschwelliger Paarvergleich
Paarvergleich: Versuchsablauf Überschwellige Versuche Signale jeweils paarweise angeboten (/) Beide Reihenfolgen Verschiedene Abstände Signal Störgeräusch (SN = -10 db, -8 db, -5 db, -3 db, 0 db, 3 db, 5 db) Nur kontinuierliches Störgeräusch
Paarvergleich: Instruktion der Probanden Sie hören im Arbeitsgeräusch nacheinander jeweils zwei verschiedene Warnsignale. Markieren Sie bitte (X), ob Sie das erste (A) oder das zweite (B) angebotene Warnsignal besser/leichter wahrgenommen haben. Ein "gleich gut" gibt es nicht. Nach jeder Sequenz wird das Arbeitsgeräusch leiser und Sie haben Zeit, Ihr "Kreuz zu machen. Mit der Probandentaste wird die nächste Sequenz gestartet.
Paarvergleich: Ergebnisse (ohne Gehörschutz) Vergleich Nummer 1 Warnsignal A SN / db(a) 3 % besser 24 Probanden 306 Urteile 2-5 95,83 3-10 88,89 4-3 5 5 87,50 6-8 83,33 7 0 91,67 8-5 91,67 9 3 95,83 10-8 11 5 12-3 91,67 13-10 88,89 14 0 Gesamt % besser 93,95
Paarvergleich: Ergebnisse (ohne Gehörschutz) SN / db(a) %-Satz Paarvergleich ohne Gehörschutz -10 88,89 100-8 -5-3 0 3 5 91,65 93,75 95,84 95,84 97,92 93,75 % besser 80 60 40 20 Mittelwert 93,95 0-12 -10-8 -6-4 -2 0 2 4 6 Signal-Störabstand SN [db]
Paarvergleich: Ergebnisse (mit Gehörschutz) Vergleich Nummer 1 Warnsignal A SN / db(a) 3 % besser 75,00 8 Probanden 112 Urteile 2-5 3-10 4-3 5 5 6-8 75,00 7 0 8-5 87,50 9 3 10-8 87,50 11 5 12-3 87,50 13-10 87,50 14 0 87,50 Gesamt % besser 91,96
Paarvergleich: Ergebnisse (mit Gehörschutz) SN / db(a) %-Satz Paarvergleich mit Gehörschutz -10 93,75 100-8 -5-3 0 3 5 81,25 93,75 93,75 93,75 87,5 100 % besser 80 60 40 20 Mittelwert 91,96 0-12 -10-8 -6-4 -2 0 2 4 6 Signal-Störabstand SN [db]
Zusammenfassung (1) Keine Präferenz bei den MHS-Messungen Eindeutiges Ergebnis beim Paarvergleich Das -Signal der Fa. Schweizer ist im direkten Vergleich mit dem -Signal der Fa. Zöllner als geeigneteres Warnsignal auf Gleisbaustellen anzusehen. Da die Warnsignale elektronisch gespeichert sind, können sie mit verschiedenen und bisher eingesetzten Warnsystemen wiedergegeben werden.
Zusammenfassung (2) Empfehlung an DB Netz AG: Das -Signal als einheitliches Warnsignal (bi sound) einsetzen und auch das CO 2 -Tyfon ersetzen. Zeitplan der Umsetzung: angedacht ist der Jahreswechsel 2013/2014. Empfehlung zur Übernahme des Ergebnisses in die europäische Normung.
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!