CZY JESTEŚMY WIDZIALNI I SŁYSZALNI? Część druga - sygnalizacja dźwiękowa

Natężenie ruchu samochodowego wszędzie na świecie wzrasta co powoduje spore przeciążenia. Pojazdy ratownicze straży pożarnej, aby nie utknęły w korkach i nie opóźniały się w dotarciu do celu musza być zatem słyszalne.

W pierwszej części mojego artykułu opisałem podstawy prawne i wymagania dla ostrzegawczej sygnalizacji świetlnej pojazdów straży pożarnej. W części drugiej zajmę się dźwiękiem naszych pojazdów. Na wstępie postawię łatwą do udowodnienia tezę, że zaniedbania i „radosna twórczość” w tym zakresie są jeszcze większe jak przy sygnalizacji świetlnej. To co się często wydobywa z głośników naszych samochodów strażackich to raczej skrzeczenie i buczenie niż sygnał pojazdu uprzywilejowanego w ruchu. Dodatkowo sygnał ten często jest o bardzo niskim poziomie dźwięku i niewłaściwej częstotliwości  przez co jest słabo słyszalny - szczególnie w „gęstym” ruch miejskim. Dzieje się tak dlatego, że problematyka dźwięku jest jeszcze bardziej skomplikowana jak światła ostrzegawczego a wiedza zamawiających i firm wyposażających pojazdy w te urządzenia jest jeszcze mniejsza. Prostym na to przykładem jest podawanie w wymaganiach technicznych sygnalizacji dźwiękowej mocy wzmacniacza a przecież moc w Watach niewiele ma wspólnego z dźwiękiem. Jednostką mierzalną dźwięku jest bowiem decybel (dB) lub dB(A) a nie Wat. Jaka jest miedzy nimi różnica wyjaśnię w dalszej części artykułu.

Co strażacy piszą w wymaganiach technicznych dla swojej sygnalizacji?

Do niedawna podstawowym i powszechnym parametrem opisywanym w wymaganiach  była moc wzmacniacza i głośników, tymczasem jak wspominałem wyżej ma się to jak „pięść do nosa. To tak jakby natężenie prądu mierzyć w jednostce objętości czyli litrach. Poniżej dwa przykłady z przetargów z ubiegłego roku.

„Światełko w tunelu” pojawiło się, po publikacji na forach społecznościowych nowych projektów standaryzacji wyposażenia pojazdów ratowniczych (autor uczestniczył w ich opracowywaniu). W wymaganiach technicznych zaczęły pojawiać się właściwe jednostki pomiaru dźwięku czyli dB ale ich progowe czyli oczekiwane przez zamawiającego wartości były kompletnie niedorzeczne. Oto przykłady:

„Widełkowanie” wartości ciśnienia akustycznego pomiędzy 100 a 120 dB jest absurdem (wartości te dzieli „przepaść”) a określenie poziomu minimalnego jako 100dB wskazuje jednoznacznie, że zamawiający dopuszcza sygnalizację uprzywilejowania pojazdu w ruchu drogowym, która może być znacznie cichsza od standardowego klaksonu pojazdu - wyjaśnię to w dalszej części artykułu. Powielanie takich zapisów, co jest nagminne w polskiej straży pożarnej doprowadza do sytuacji, że pojazdy ratownicze są praktycznie niesłyszalne w ruchu drogowym. Wpływa to co oczywiste, negatywnie na bezpieczeństwo ratowników udających się na miejsce prowadzenie akcji ratowniczo – gaśniczej, jak również sprowadza zagrożenie na innych uczestników ruchu drogowego.

Kolejnym przykładem braku jakiejkolwiek wiedzy o sygnalizacji dźwiękowej jest też „praktyka” zmiany wymagań technicznych podczas postępowania przetargowego pod wpływem niejednokrotnie prostych zapytań oferentów na które zamawiający nie wie jak odpowiedzieć. Jak nie wie to oczywiście najlepiej jakikolwiek wymagania po prostu wykreślić. Poniżej scany fragmentów wymagań z tego samego postępowania przetargowego jednej z Komend wojewódzkich PSP

Scan pierwszy to wymagania w dniu ogłoszenia przetargu a scan drugi to wymagania po pytaniach oferentów.

To tylko dwa przykłady postawionej na wstępie tezy że problematyka dźwięku pojazdu uprzywilejowanego jest strażakom kompletnie nieznana i obrazuje „mechanizm pisania” wymagań technicznych na zasadzie kopiuj/wklej z powielaniem błędów. Często też „projekty SIWZ” udostępniają sami producenci zabudów, których propozycje w tym zakresie są również niedorzeczne, bo też nie określają żadnych parametrów technicznych i jakościowych - są po prostu tylko tanie. Konsekwencją tego jest wielkie rozczarowanie przy odbiorze samochodu, bo rzeczywistość zdecydowanie odbiega od oczekiwań strażaków. Czas to zmienić (czyli postawić wymagania) ale do tego potrzebna jest niestety podstawowa wiedza, przynajmniej do czasu, kiedy nie powstaną wewnętrzne standardy a docelowo Polskie Normy, które wzorem innych krajów europejskich np. Niemcy, Francja itp powinny powstać już dawno.

Jak być powinno !

Na świecie od wielu lat trwają prace nad określeniem (unormowaniem) właściwych poziomów ciśnienia akustycznego dla sygnalizacji uprzywilejowania pojazdów w ruchu drogowym. To co wiadomo dotychczas ponad wszelką wątpliwości to to, że:

• Pomiar dźwięku powinien być wykonywany nie z 7 a z 3 metrów od przedniego zderzaka pojazdu (tak jak ma to miejsce w przypadku norm SAE, czy też innych dokumentów normatywnych stosowanych w krajach Europejskich). Odległość tą określono na podstawie wieloletnich badań i udowodniono, że jedynie pomiar z 3 metrów pozwala właściwie ocenić działanie sygnalizacji uprzywilejowania zamontowanej na pojeździe, gdyż fala dźwiękowa jest falą opadającą (w szczególności dźwięki o zmiennym tonie, których charakterystyka rozchodzenia się jest dość specyficzna). Zatem pomiar dokonywany z odległości 3 metrów przed pojazdem jest znacznie mniej narażony na przekłamania powodowane chociażby warunkami zewnętrznymi takimi jak wiatr, wilgotność, ciśnienie atmosferyczne, jak również ukształtowanie terenu wokół pojazdu w trakcie badania,
• Pomiar winien być dokonywany całkującym miernikiem poziomu dźwięku wg krzywej korekcyjnej „A” – czyli w zakresie częstotliwości najlepiej słyszalnych (odbieranych) przez ucho ludzkie i mierzony winien być tzw. poziom ekwiwalentny
• Poziom ekwiwalentny ciśnienia akustycznego generowanego przez urządzenie, powinien wynosić minimum 120dBA dla każdego rodzaju dźwięku o zmiennym tonie.

Dla określenia jednolitych warunków badań przyjęto wytyczne z Regulaminu 28 EKG/ONZ - Jednolite przepisy dotyczące homologacji dźwiękowych urządzeń ostrzegawczych oraz pojazdów silnikowych w odniesieniu do sygnałów dźwiękowych.

Pragnę podkreślić że z Regulaminu 28 EKG/ONZ przyjęto tylko warunki badań dźwięku bo sam regulamin dotyczy tylko dźwiękowych urządzeń ostrzegawczych tzw. klaksonów pojazdów i te badania wykonuje się z 7 metrów. Nie można zatem napisać w wymaganiach technicznych sygnalizacji dźwiękowej, że urządzenia mają być zgodne z tym regulaminem.

Zatem prawidłowy ale bardzo uproszczony zapis w wymaganiach technicznych dla pojazdu uprzywilejowanego straży pożarnej w zakresie sygnalizacji dźwiękowej winien brzmieć:

Urządzenie dźwiękowe (min. 3 modulowane tony z możliwością zmiany przyciskiem sygnału przy kierownicy). Poziom ekwiwalentny ciśnienia akustycznego generowanego przez urządzenie, mierzony całkującym miernikiem poziomu dźwięku wg krzywej korekcyjnej „A” , w odległości 3m przed pojazdem - minimum 120dBA dla każdego rodzaju dźwięku o zmiennym tonie. Warunki badań zgodnie z wymaganiami Regulaminu 28 EKG/ONZ”

Bardzo ważnym wymaganiem winno być uzyskanie pisemnego potwierdzenia wyników badań. Powinna to zrobić akredytowana jednostka badawcza np. Laboratorium Elektroniki i Akustyki PIMOT

Tyle i aż tyle. Oczywiście jeżeli zamawiający sobie życzy można wpisać, że urządzenie ma być wyposażone w funkcję megafonu.

Skąd to wszystko się bierze? Co z tym dźwiękiem? 

Pojecie decybela

Dźwięk jest to z fizycznego punktu widzenia fala rozchodząca się np. w powietrzu, ale także w wodzie, czy ciałach stałych. Na co dzień, najczęściej mamy do czynienia z powietrzem jako nośnikiem dźwięku, wtedy fala dźwiękowa rozchodzi się poprzez zagęszczone i rozrzedzone „fragmenty” gazu (powietrza). Zmieniające się poziomy ciśnienia akustycznego są odbierane przez nasze ucho jak różnego rodzaju odgłosy.

Dźwięk jest zatem wrażeniem wywołanym przez szybkie zmiany ciśnienia powietrza względem statycznego ciśnienia atmosferycznego, które rozchodzą się w przestrzeni w postaci fal akustycznych.

Skoro więc dźwięk jest wrażeniem wywołanym zmianami ciśnienia jego pomiar też musi odbywać się w jednostkach ciśnienia. Tak jest ale nie do końca bo przecież używamy decybeli. O co wiec chodzi? 

Aby dźwięk był słyszalny, zmiany ciśnienia akustycznego muszą być odpowiednio szybkie a natężenie jego fali musi być odpowiednio duże. Ucho ludzkie może odbierać dźwięki od ok. 20 µPa (0,0002 Pa - próg słyszalności) do 100 Pa (próg bólu). Stosunek tych dwóch skrajnych wartości jest większy niż 10⁶ dlatego posługiwanie się liczbami o takiej rozpiętości jest niewygodne. Wprowadzono więc skalę logarytmiczną pomiaru ciśnienia akustycznego.

Jednostką tej skali jest właśnie decybel (dB). Skala logarytmiczna jest skalą porównawczą, tzn. wartość podana w dB jest zawsze używana w odniesieniu do czegoś tzn. mówi nam ile razy coś jest np. mocniejsze, większe, lub też mniejsze od pewnego poziomu zerowego. Zatem decybel to tylko przyjęty sposób zapisu dźwięku w celu jego łatwiejszej interpretacji i sam w sobie nic nie znaczy. Np. ktoś może powiedzieć że waży 18dB albo że ma 15 dB wzrostu, jeżeli tylko zdefiniuje odpowiednie poziomy odniesienia.

Wcale nie musimy posługiwać się decybelami do opisu dźwięku, możemy oczywiście używać jednostek ciśnienia w Pa. Nie będzie błędem powiedzenie, że poziom ciśnienia akustycznego najcichszego możliwego do usłyszenia dźwięku to 0,00002 Pa, szeleszczącego liścia to 0,0002 Pa a silnika samolotu odrzutowego to 2000 Pa lub odpowiednio 0dB, 20 dB oraz 160 dB.

Porównując powyższe wartości w Pa do w dB widzimy, że skala decybelowa jest przyjaźniejsza w stosowaniu. Nie dość że liczby są łatwiejsze do zapamiętania, to zakres w jakim się poruszamy zmniejszył nam się z (0,00002 - 2000) do (0 - 160), bo mniej więcej z takim zakresem ciśnienia akustycznego mamy do czynienia w codziennym życiu - nawet węższym (bo do ok 130dB).

 Pytanie skąd się wzięły wartości 0, 20 oraz 160? Oczywiście decybele, o których piszę należy rozumieć jako dB SPL = Sound Pressure Level czyli poziom ciśnienia akustycznego.

0dB (zero decybeli) to wartość ustalona, ogólnie przyjęta. Na podstawie badań przyjęto bowiem, że najmniejsze ciśnienie akustyczne, jakie jest w stanie usłyszeć człowiek, to 20μPa i w ten sposób zdefiniowany jest poziom 0dB. Ciśnienia mniejszego nie słyszymy, dlatego też nie  ma wartości mniejszych niż 0dB (nie może być np. -5dB).

Przeliczanie Pascali na decybele wcale nie jest bardzo skomplikowane ale wymaga znajomości matematyki logarytmicznej. Znając podstawy teoretyczne szybko jesteśmy w stanie przeliczyć jedną wartość na drugą tzn. Pascale na dB i odwrotnie. Jako ciekawostkę podam, ze samolot odrzutowy wytwarza dźwięk o poziomie 160 dB, a dźwięki powyżej 130 dB, nie są już przez nas słyszane, lecz odczuwane jako ból i są niebezpieczna dla naszego słuchu.

Skala decybelowa sprowadza zatem zakres słyszalny do przedziału zawartego pomiędzy 0 dB do 130 dB. Ciekawy dla zrozumienia wartości jakości sygnalizacji dźwiękowej jest wykres obrazujący wrażenia subiektywne związane ze zmianą ciśnienia akustycznego.

Z wykresu wynika, że różnica na poziomie 3 dB jest zauważalna a dopiero różnica na poziomie 10 dB jest znacząca. Oznacza to, żę sygnalizacja akustyczna na poziomie 120 dB będzie zdecydowanie lepiej słyszalna niż gdy jej parametry zamawiający określi na poziomie np. 110 dB lub mniej.

Bardzo ważnym jest też świadomość wynikająca z badań, że głośność „syreny” z podwojeniem odległości zmniejsza się o 6 dB. Zatem pojazd  będący w odległości 200 metrów od pojazdu uprzywilejowanego będzie odbierał „syrenę” (o głośności 120 dB z 3 metrów) na poziomie ok. 82 dB. Mówimy tu dodatkowo o zewnętrznym odbiorze a przecież nowoczesne pojazdy są dobrze wyciszone a słuch kierowców zakłócają dodatkowo urządzenia wewnętrzne pojazdu jak radio czy wentylacja itp. Z racji tej że ruch uliczny wytwarza ciśnienie akustyczne na poziomie ok. 80 dB dlatego „syreny” muszą wiec znacznie przekraczać (o 12-15 dB) wartość 80 dB z min 150 metrów (możliwość reakcji kierowcy) aby "przezwyciężyć" ogólne zakłócenia ruchu.

Częstotliwość dźwięku - krzywe równego poziomu głośności

Jak pisałem wcześniej wrażenie głośności sygnału związane jest z ciśnieniem akustycznym ale bardzo ważnym parametrem jest też częstotliwość fali dźwiękowej która związana jest z wysokością sygnału. Zatem wrażenie głośności sygnału przy zadanym poziomie ciśnienia akustycznego, zależy też od jego częstotliwości. Układ słuchowy człowieka jest najbardziej wrażliwy w zakresie 1 – 5 kHz. Poza tym zakresem tj. dla częstotliwości niższych i wyższych, czułość układu słuchowego pogarsza się.

Na rysunku poniżej przedstawiono rodzinę krzywych łączących punkty o takiej samej głośności. Umownym sygnałem odniesienia jest ton o częstotliwości 1000 Hz a parametrem krzywych jest jego poziom ciśnienia akustycznego.

Rysunek przedstawia jaki powinien być poziom ciśnienia tonu o częstotliwości f aby jego głośność była taka sama jak tonu o częstotliwości f1 którego głośność (poziom ciśnienia) opisuje dana krzywa.

Jak zaznaczono na wykresie ton o częstotliwości 100 Hz wymaga poziomu 51 dB aby był postrzegany jako równogłośny z tonem odniesienia 40 dB. Zatem dwa dźwięki o tym samym poziomie ciśnienia akustycznego a różnej częstotliwości mogą być różnie słyszalne.

Poziom dźwięku

Z powyższego rysunku wynika zatem, że poziom ciśnienia akustycznego nie jest idealną miarą odczucia głośności dźwięku, ponieważ głośność dwóch tonów o takim samym poziomie ciśnienia akustycznego, lecz różnych częstotliwościach, nie jest jednakowa. Różnica poziomów sygnałów dających jednakowe wrażenie głośności wynosi aż w tym konkretnym przypadku z wykresu aż 11 dB.

Do pomiarów i obliczeń wprowadzono więc poprawki, które są stabelaryzowane i tworzą zbiór, który określany jest krzywą korekcyjną A. Ta nowa wartość nosi nazwę poziomu ciśnienia akustycznego ważonego krzywą korekcyjną A lub w skrócie – poziom dźwięku. Jednostką poziomu dźwięku jest decybel A (dBA)

Co to jest równoważny (ekwiwalentny) poziom dźwięku A?

Na co dzień mamy do czynienia z dźwiękami zmiennymi w czasie. W przypadku takich sygnałów zarówno  poziom ciśnienia akustycznego (dB) jak i poziom dźwięku (dBA)  również zmieniają się w czasie. Dlatego do obiektywnego pomiaru dźwięku wprowadzono tzw. pomiar równoważny. Należy go rozumieć jako równy co do wartości poziomowi dźwięku sygnału stałego w czasie (linia prosta na rysunku poniżej), który niesie tę samą energię (ekwiwalent) co badany sygnał zmienny w równoważnym przedziale czasu. Dlatego poziom równoważny bywa nazywany ekwiwalentnym.

Sumowanie źródeł dźwięku i poziomu dźwięku

Wiele osób zadaje mi pytania o dodawanie decybeli. Wątpliwości są zrozumiałe i sprawę należy wyjaśnić. Przykładowo poziom ciśnienia akustycznego pracującej pilarki do drewna to ok 90 dB. Czy to znaczy, że dwie pilarki dadzą nam poziom 180 dB? Czy dwa pojazdy stojąc obok siebie z włączonymi sygnałami o poziomie dźwięku 120 dB(A) w sumie wytworzą poziom dźwięku na poziomie 240 dB(A)? Oczywiście nie, bo w pierwszym i drugim przypadku rozsadziło by nam uszy. Więc jak to jest?

Decybele nie dają się dodawać w taki sposób jak jesteśmy do tego przyzwyczajeni, ponieważ jak już pisałem oparte są o skalę logarytmiczną. Dlatego 50 dB + 50 dB nie równa się 100 dB. Ponieważ dodawanie decybeli jest na tyle skomplikowane (przynajmniej w porównaniu do zwykłego dodawania), że bez potęgowania i logarytmowania się nie obejdzie przedstawię to w bardzo dużym uproszczeniu. 

Dodawanie takich samych wartości

Suma dwóch takich samych wartości, daje nam wartość o 3dB większą.
np.
24 dB + 24 dB = 27dB
100  dB + 100 dB = 103 dB

Dodawanie dwóch wartości, których różnica jest większa niż 10 
Suma dwóch poziomów różniących się więcej niż o 10 dB, jest większą z tych wartości
np.
10 dB + 60 dB = 60 dB
40 dB + 60 dB = 60 dB

W przypadku sumowania poziomu dźwięku w dB(A), przyjmijmy, że co do wartości wyniki są przybliżone ale same wyliczenia są trochę inne ponieważ przy wyliczaniu poziomu dźwięku należy uwzględnić skomplikowane zależności fazowe i zjawiska koherencji fal.

Wielu zamawiających żąda teraz w swoich wymaganiach dwóch głośników tej samej mocy. Jest to słuszny trend bo dwa głośniki w tej samej fazie mogą prowadzić do zwiększonej głośności w wyniku zjawiska tzw. „konstruktywnej interferencji fal". Wartość zwiększenia głośności wynosi - max 6 dB, nie więcej. Jest to jednak wartość bardzo oczekiwana i często umożliwia całej sygnalizacji dźwiękowej pojazdu przekroczenie wymaganej granicy 120 dB. Musi być spełniony jednak podstawowy warunek – głośniki musza być prawidłowo zamontowane we właściwej odległości od siebie. Odległość tą wyznaczyć trzeba na podstawie badań i pomiarów. W przypadku ich niewłaściwego montażu może nastąpić anulowanie fazy i ogólna głośność zostanie nawet zredukowana.

Wymagania dla sygnalizacji dźwiękowej w polskim systemie prawnym

W polskim systemie prawnym z wymaganiami technicznymi dla dźwięku pojazdu uprzywilejowanego jest jeszcze gorzej jak ze światłem ostrzegawczym. Możemy śmiało powiedzieć, że wymagań technicznych praktycznie nie ma żadnych a obowiązujący w Europie Regulamin Nr 28 Komisji Gospodarczej Organizacji Narodów Zjednoczonych (EKG ONZ) z którego można implementować warunki badań sygnału akustycznego jest całkowicie pomijany. W zasadzie tylko w Rozporządzeniu Ministra Infrastruktury w sprawie warunków technicznych pojazdów oraz zakresu ich niezbędnego wyposażenia mówi się o zmiennym tonie i o falach dźwiękowych które mają być wysyłane do przodu.

Pomiędzy tym co napisałem w pierwszej części swojego wpisu a tym co „wymaga” cytowane wyżej rozporządzenie tworzy się w Polsce ogromna przestrzeń do eksperymentowania z sygnałami pojazdów uprzywilejowanych, żeby nie powiedzieć dosadniej - kombinowania.

Jest to kompletnie niezrozumiałe tym bardziej, że tymże rozporządzeniu podaje się wymagania techniczne dla klaksonu pojazdu a nawet motocykla.

Co ciekawe nic na temat sygnalizacji dźwiękowej i jej parametrów nic nie mówi dokument CNBOP PIB, na który często powołują się producenci zabudów czyli „System dopuszczeń i odbiorów techniczno – jakościowych sprzętu wykorzystywanego w jednostkach Państwowej Straży Pożarnej” - twierdząc, że pojazd ma „certyfikat CNBOP” i sygnalizacja była tam sprawdzana. Pytam, jak mogła być sprawdzana jak nie zostały określone żadne warunki techniczne badań czy parametry odniesienia do badań?

Cała ta sytuacja prawna otwiera pole do "wielkiej improwizacji" i „radosnej twórczości” z sygnalizacją dźwiękową pojazdów uprzywilejowanych. Świadectwo dopuszczenia CNBOP PIB też jak widać nic nie znaczy, w tym aspekcie, poza faktem zaistnienia w certyfikowanym pojeździe sygnału dwutonowego o nieznanym poziomie dźwięku i częstotliwości.

Oddolną próbą uregulowania problematyki sygnalizacji dźwiękowej w pojazdach ratowniczych straży pożarnej było opracowanie przez zespół kierowany przez st. bryg. dr Grzegorza Stankiewicza Komendanta SA PSP w Poznaniu nowej standaryzacji pojazdów straży pożarnej i ich wyposażenia w roku 2016. Zostały tam dość szczegółowo opisane wymagania techniczne dla sygnalizacji świetlnej i dźwiękowej pojazdów ratowniczych straży pożarnej. Niestety, nie wiedzieć czemu, do dnia dzisiejszego, ten ważny dla formacji dokument nie został zatwierdzony i wdrożony do stosowania.

Światowe i europejskie wymagania dla sygnalizacji dźwiękowej pojazdów uprzywilejowanych

Na poziomie Unii Europejskiej nie istnieją normy w zakresie wymagań dla sygnalizacji dźwiękowej pojazdów uprzywilejowanych. Jednakże wiele krajów o wysokiej kulturze technicznej opracowało takie wymagania w formie własnych norm krajowych w których warunki badań opierają się na wspomnianym wcześniej Regulaminie Nr 28 EKG ONZ. W normach tych uwzględnione są również wymagania Regulaminu Nr 10 Europejskiej Komisji Gospodarczej Organizacji Narodów Zjednoczonych (EKG ONZ) – Jednolite przepisy dotyczące homologacji pojazdów w odniesieniu do kompatybilności elektromagnetycznej. Jego wymagania opisałem w pierwszej części artykułu o sygnalizacji ostrzegawczej.  

Wzorem wyznaczającym standardy światowe, które warto naśladować jest amerykańska z normy SAE J1849 i NFPA 1901.

http://standards.sae.org/j1849_200804/

http://www.nfpa.org/codes-and-standards/all-codes-and-standards/list-of-codes-and-standards/detail?code=1901.

W Europie własne uregulowania mają Niemcy w normie DIN 14610

https://www.din.de/en/wdc-beuth:din21:111714119

Francuzi w normie NF S61-503

https://www.boutique.afnor.org/norme/nf-s61-503/vehicules-des-services-de-secours-et-de-lutte-contre-l-incendie-signalisation-complementaire/article/761279/fa169353

i wiele innych krajów.

Poniżej podaję porównanie podstawowych wymagań dwóch norm SAE J1849 i DIN 14610. Proszę zauważyć, że odległości pomiarów są podobne 3 i 3,5 metra. Norma amerykańska dzieli dodatkowo syreny na klasę A z minimalnym ekwiwalentnym poziomem ciśnienia akustycznego 120 dB i klasą B z minimalnym ważonym poziomem ciśnienia akustycznego 115 dB w kierunku najwyższej emisji dźwięku.

W normie SAE J1849 mierzy się dodatkowo też poziom dźwięku pod różnymi kątami. Co ważne norma amerykańska jest aktualizowana praktycznie raz do roku.

Warunki badań zgodne R 28 EKG ONZ

Regulamin R 28 EKG ONZ mówi, że badanie urządzenia ostrzegawczego powinno być przeprowadzone w środowisku bezechowym. Ewentualnie badanie można przeprowadzić w komorze półbezechowej lub na otwartej przestrzeni. Miejsce to może mieć przykładowo postać otwartej przestrzeni o promieniu 50 m, której część środkowa powinna być praktycznie pozioma w promieniu co najmniej 20 m, przy czym nawierzchnia powinna być wykonana z betonu, asfaltu lub podobnego materiału i wolna od sypkiego śniegu, wysokiej trawy, sypkiej gleby lub żużlu. Pomiarów dokonuje się przy dobrej pogodzie. W sąsiedztwie dźwiękowego urządzenia ostrzegawczego lub mikrofonu nie może przebywać nikt poza obserwatorem odczytującym wskazania przyrządu, ponieważ obecność widzów może wywrzeć znaczny wpływ na odczyty rejestrowane przez przyrząd, jeśli widzowie ci znajdą się w pobliżu dźwiękowego urządzenia ostrzegawczego lub mikrofonu. Podczas odczytu należy zignorować wszelkie wartości szczytowe sprawiające wrażenie niezwiązanych z ogólnym poziomem dźwięku.

Poziom szumu otoczenia powinien być niższy od mierzonego poziomu ciśnienia akustycznego o co najmniej 10 dB.

Mikrofon oraz urządzenie poddawane badaniu należy umieścić na tej samej wysokości. Wysokość ta winna wynosić między 1,14 a 1,25 m. Oś maksymalnej wrażliwości mikrofonu powinna pokrywa się z kierunkiem maksymalnego poziomu dźwięku urządzenia.

Pomiary poziomu ciśnienia akustycznego dokonywane są przy użyciu precyzyjnego znormalizowanego miernika poziomu dźwięku. Wszystkie pomiary należy przeprowadzać z zastosowaniem stałej czasowej „F”. Przy pomiarach całkowitych poziomów ciśnienia akustycznego należy zastosować krzywą korekcyjną A. 

Amatorskie badania autora poziomu dźwięku, w warunkach zbliżonych do wymagań R 28 EKG ONZ przedstawiają poniższe zdjęcia.

Podstawowe błędy w montażu sygnalizacji dźwiękowej

Sytuacje kuriozalne !!! 

Optymalny montaż głośników i sygnału pneumatycznego

Podsumowanie i wnioski 

Dobra sygnalizacja świetlno ostrzegawcza winna spełniać kilka warunków:

• Mieć optymalną widoczność i słyszalność
• Powinna spełniać kompatybilność środowiskową tzn. nie zanieczyszczać otoczenia dźwiękami o niewłaściwej częstotliwości powodując hałas
• Powinna być czytelna i zrozumiała dla kierowców. Kierowca musi być w stanie prawidłowo zinterpretować system ostrzegawczy, aby mógł na niego zareagować
• Winna być łatwa w obsłudze - różne sygnały powinny być obsługiwane bez wykonywania dodatkowych ruchów
• Być niezawodna - system ostrzegawczy pojazdu powinien być bardzo dobrej jakości stosunkowo prosty, oraz łatwy do naprawienia
• Kompatybilna z pojazdem, na którym jest zamontowana, łatwa w montażu i demontażu, energooszczędna i nie zajmująca zbyt dużo przestrzeni.

Wnioski

1. Odpowiedniej jakości i skuteczności sygnalizacja świetlno-dźwiękowa dla pojazdu ratowniczego to koszt ok. 2% wartości jego zakupu. Jest to jak widać niewielka cyfra części wartości pojazdu, którą bezwzględnie należy zabezpieczyć, bo to cena bezpieczeństwa ratowników i innych użytkowników dróg.
2. Wiele się teraz mówi o edukacji kierowców w zakresie umiejętności tworzenia przez nich „korytarza ratunkowego” dla umożliwienia przejazdu pojazdowi uprzywilejowanemu. Na niewiele się to jednak zda jeżeli sygnalizacja pojazdu uprzywilejowanego nie będzie dla nich widoczna i słyszalna, umożliwiająca wcześniejszy manewr drogowy.
3. Aby zagwarantować bezpieczeństwo w ruchu drogowym, konieczne jest zapewnienie bezpiecznej percepcji akustycznej sygnałów pojazdów ratowniczych przez innych użytkowników drogi. Ta „odczuwalność” jest niestety coraz mniejsza w realiach polskich z uwagi na to, że sygnalizacja jest słabej jakości a pojazdy są coraz bardziej dźwiękochłonne.
4. W Niemczech i USA przeprowadzono badania na temat odbioru dźwiękowych systemów sygnalizacyjnych przez kierowców. Wynika z nich, że Niemczech w ponad 50% (52,2%) przypadków, pojazdy awaryjne są po raz pierwszy usłyszane, zanim zostaną zauważone, podczas gdy w Stanach Zjednoczonych są to prawie dwie trzecie (65,4%). Zestawienie wyników prowadzi do wniosku, że skuteczność niemieckich sygnałów dźwiękowych jest odbierana jako znacznie niższa niż w przypadku sygnałów używanych w USA. Brzmi to zaskakująco bo niemiecka sygnalizacja dźwiękowa uważana jest w Polsce za bardzo dobrą. Jak zatem te wyniki wyglądałyby w polskich badaniach gdyby je przeprowadzono?
5. Należy bezwzględnie dążyć do pilnego opracowania polskich norm technicznych dla sygnalizacji świetlnej i dźwiękowej pojazdów uprzywilejowanych. Należałoby też przedefiniować rolę CNBOP PIB w tym procesie albo ta jednostka badawcza sama powinna zainicjować badania tego obszaru, celem wypracowania wewnętrznych standardów dla straży pożarnej. By jednak nie tracić cennego czasu należy podjąć działania wyprzedzające w postaci pilnego ustalenia wewnętrznych wytycznych w tym zakresie.
6. Bardzo ważna jest technika montażu sygnalizacji dźwiękowej. Kamuflowanie głośników w komorze silnika w przypadku pojazdów straży pożarnej czy zasłanianie ich atrapami wlotu powietrza itp. jest irracjonalne bo tłumi sygnał i powoduje, że „wraca on do wnętrza przedziału załogi”. Montaż niezgodnie z instrukcją producenta skutkuje, że nie osiąga ona wymaganych badaniami i oczekiwanych przez użytkownika parametrów. Należy pamiętać, ze największą efektywność głośnik osiąga wtedy kiedy na drodze dźwięku nie ma żadnych przeszkód i sygnał rozchodzi się do przodu.
7. Należy odejść w sposób definitywny od montażu głośników na dachu pojazdu. Nie ma to żadnego racjonalnego uzasadnienia i daje to zdecydowanie lepszy komfort akustyczny załodze przemieszczającej się takim pojazdem.
8. Prace nad systemami akustycznymi powinny także uwzględniać badania nad kabiną pojazdów ratowniczych, zarówno w kontekście izolacji od hałasu jak i szerzej w pełnym zakresie zagadnień ergonomii kabiny.
9. W dalszej kolejności należy także uzupełnić braki w zakresie innych elementów wyposażenia pojazdów warunkujących bezpieczeństwo np. dodatkowy sygnał mechaniczny (pneumatyczny), tylna fala świetlna - tutaj też jest totalna "wolnoamerykanka"
10. Należy prowadzić ciągłą analizę wypadkowości pojazdów uprzywilejowanych i na bieżąco poprawiać błędy w obowiązujących przepisach i specyfikacjach.
11. Jak wskazują badania, niezwykle istotnym elementem jest także rozpoznawalność przez użytkowników drogi brzmienia sygnału. Także w tym zakresie powinno się podjąć stosowne działania.

Literatura:

1.       Lucas Kolb – „Akustische Wahrnehmung von Fahrzeugen mit Sondersignal - Im internationalen Vergleich Deutschland vs. USA” , 2016

2.       Piotr Kokowski – „Wyznaczanie parametrów generacji i propagacji dzwięku”, UAM Poznań 2002

3.       SAE J1849

4.       NFPA 1901

5.       DIN 14 610

6.       NF S61-503

PS. DZIĘKUJĘ:
Koledze Krzysztofowi Kijowskiemu za pomoc w zbieraniu materiałów i formułowaniu wniosków
Koledze Dariuszowi Maciakowi za pomoc techniczną w prowadzeniu badań i prób technicznych