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Lautsprecheranlagen und akustische Signalisierung in Straßentunneln
BASt-Bericht B 80
Rolf Mayer, Oliver Reimann, Volker Löwer, Verena Brettschneider, Isolde Los, IFB Consulting, Bischofsheim
67 Seiten
Erscheinungsjahr: 2011
Preis: 5,00 €
Bestellung eines gedruckten Exemplars beim Carl Schünemann Verlag GmbH
Ziel des vorliegenden Forschungsvorhabens ist die Erarbeitung weitergehender Anforderungen an elektroakustische Anlagen in Straßentunneln unter Beachtung der technischen und wirtschaftlichen Umsetzbarkeit. Hierzu sind allgemeingültige Kriterien zu definieren, anhand derer eine elektroakustische Beschallungsanlage für Tunnel ausgelegt werden kann, ohne dass aufwändige schalltechnische Einzeluntersuchungen durchgeführt werden müssen.
Aus den bereits vorliegenden Projekten wurden Ergebnisse schalltechnischer Untersuchungen aus 19 Tunneln kategorisiert und vergleichend gegenübergestellt.
Es wurden folgende wesentliche Erkenntnisse gewonnen:
- Die Nachhallzeiten liegen im Bereich von 5 sekunden bis 10 sekunden, im mittleren Bereich und für tiefe Frequenzen ansteigend bis auf 27 sekunden. Die Nachhallzeiten typischer Tunnel unterscheiden sich nur unwesentlich.
- Nachhallzeitmessungen sind daher nicht notwendig. Wichtig ist die Beurteilung der Primärstruktur eines Tunnels.
- Es gibt besondere Schallleitungseigenschaften von Tunnelröhren, die durch die Reflektionen entstehen. Diese Struktur zeichnet sich durch nützliche Schallreflexionen aus, die sich für eine Sprachverständlichkeit fördernde Unterstützung nutzen lassen.
Daraus lassen sich folgende akustische Anforderungen an einen für Tunnelbeschallungen geeigneten Lautsprecher formulieren:
- horizontale und vertikale Abstrahlwinkel von etwa jeweils 30 35°,
- Rückwärtsdämpfung von ARück ≥ 30 dB,
- Schalldruckpegel Lpmax ≥ 130 dB (SPL)
- Übertragungsfrequenzgang 300 Hz bis 12000 Hz
Auf Grund dieser Erkenntnisse werden Versuche in einem zur Verfügung gestellten Testtunnel mit auf dem Markt befindlichen Lautsprechersystemen durchgeführt, was zu folgender Aussagen für die Konzeption einer Beschallungsanlage führt:
- Herkömmliche Lautsprecher, auch sind für eine Beschallung mit Sammelruf ungeeignet.
- Ein nach dem Prinzip des Grenzflächenhorns entwickelter Speziallautsprecher hatte geeigneten akustischen Eigenschaften.
- Die Lautsprecher müssen zeitlich angepasst werden.
- Eine Sprachverständlichkeit von mindestens STI ≥ 0,45 ist anforderungsgerecht.
Bei Messungen in Tunneln, deren Beschallungsanlagen unter Berücksichtigung der im Forschungsvorhaben gewonnenen Erkenntnisse ausgelegt wurden, werden Sprachverständlichkeitswerte mit im Mittel STI = 0,52; 0,50 und 0,49 festgestellt.
Der Originalbericht enthält als Anhang "Generalisierte Muster-Ausschreibungs-Module für ein SLASS-Beschallungssystem – Erläuterungsbericht / Technische Vorbemerkungen / Leistungs-Positionstexte". Dieser Anhang steht auf der Homepage der Bundesanstalt für Straßenwesen zum kostenlosen Download zur Verfügung.
Speaker systems and acoustic signalling in road tunnels
The aim of this research project is to develop more stringent requirements on electro-acoustic equipment in road tunnels in compliance with technical and economic feasibility. Universally valid criteria have to be defined through which a Public Address System (PA) for tunnels can be designed without the need of performing complicated and specific acoustic engineering studies. From already existing projects the results of 19 acoustical tunnel studies were categorized and compared.
The following key findings have been obtained:
- The reverberation times are in the range of 5 s to 10 s in the central region and increasing up to 27 s for low frequencies. The typical decay times of the tunnels differ only slightly.
- Consequently reverberation time measurements are not necessary, but it is important to assess the primary structure of a tunnel.
- There are special sound-transmission properties of tunnels caused by reflections. This structure is characterized by useful sound reflections that can be used for advancing intelligibility support.
From these findings acoustical requirements for speaker systems can be derived to be suitable for PA Systems in tunnels as follows:
- Horizontal and vertical coverage angle of approximately 30° to 35°,
- Front to back Rejection Ratio ARück ≥ 30 dB,
- Sound Pressure-Level Lpmax ≥ 130 dB (SPL)
- Frequency Response 300 Hz to 12000 Hz
Based on these findings experiments are performed in a test tunnel equipped with commercially available loudspeakers, which leads to the following statements concerning the design of a PA system:
- Conventional speakers are not suitable for PA Systems in tunnels with all-zone paging
- A special horn-type-speaker based on the acoustic-mirroring principle showed sufficient acoustic properties.
- The signal of the speakers have to be aligned for arrival time.
- Intelligibility figures of at least STI ≥ 0,45 comply with requirements
Performing measurements in tunnels where the PA System had been designed based on the insights gained in this research project, speech intelligibility figures with an average of STI = 0.52, 0.50 and 0.40 could be verified.
The original report contains the appendix "Generalised sample tender module for a SLASS public address system - explanatory report / preliminary technical remarks / service position texts". This appendix is available for free download on the homepage of the Federal Highway Institute.