Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-1359
Main Title: Terzspektrenbasierte Bewertung der Tonhaltigkeit von Schienenfahrzeuggeräuschen - Verfahrensentwicklung und -validierung aus Laborstudien
Translated Title: Third-octave band based tonality assessment of railway sounds - procedure development and validation by laboratory studies
Author(s): Salz, Dorothea
Advisor(s): Hecht, Markus
Granting Institution: Technische Universität Berlin, Fakultät V - Verkehrs- und Maschinensysteme
Type: Doctoral Thesis
Language: German
Language Code: de
Abstract: Die Tonhaltigkeit kann die Unangenehmheit von Geräuschen erhöhen, deshalb fordern auch Geräuschvorschriften für Schienenfahrzeuge die Erkennung von Tonhaltigkeit und sollten auch Tonhaltigkeitszuschläge festlegen. Dennoch kann die Tonhaltigkeit von Schienenfahrzeuggeräuschen mit existierenden Verfahren zur Bestimmung der Tonhaltigkeit nicht hinreichend bewertet werden. Terzspektren bieten ein erhebliches Potenzial für die Bewertung der Tonhaltigkeit und können die Einführung in die Praxis erleichtern. Das Ziel der Arbeit ist deshalb die Entwicklung eines auf Terzspektren basierenden Verfahrens zur Bewertung der Tonhaltigkeit von Schienenfahrzeuggeräuschen. Die entwickelten terzspektrenbasierten Verfahren zur Bewertung der Tonhaltigkeit von Schienenfahrzeuggeräuschen wurden Ergebnissen aus psychoakustischen Laborstudien zur Tonhaltigkeit und Unangenehmheit gegenübergestellt. Vergleichend wurden die Ergebnisse existierender Verfahren zur Bestimmung der Tonhaltigkeit analysiert. In die Entwicklung der neuen terzspektrenbasierten Verfahren werden die Erkenntnisse über das Wahrnehmen der Tonhaltigkeit und die Ergebnisse der durchgeführten Laborstudien integriert. Für eine Auswahl von 18 verschiedenen Geräuschen - 14 davon modifizierte und originale Schienenfahrzeuggeräusche - konnten sehr hohe signifikante Korrelationen (bis zu -0,906) zwischen der subjektiven Bewertung der Tonhaltigkeit der Geräusche und den - mittels der neuen terzspektrenbasierten Verfahren - berechneten Tonhaltigkeitswerten nachgewiesen werden. Damit ist belegt, dass mit Berechnungen auf der Basis von Terzspektren Schienenfahrzeuggeräusche, die hörbare Töne aufweisen, richtig bewertet werden können. Dabei wurden sowohl sich zeitlich ändernde Geräusche, als auch Geräusche, bei denen eine tonale Komponente in zwei benachbarte Terzen fällt, und Geräusche mit tonalen Anteilen im Frequenzbereich von 40 Hz bis 200 Hz in die Auswertung einbezogen. Die Ergebnisse terzspektrenbasierter Bewertungsvarianten, welche die spektrale Verdeckung und eine gesonderte Analyse des Herausragens zweier benachbarter Terzen in die Bewertung einbeziehen, erklären die Urteile der Versuchspersonen besser als Varianten, die dies nicht berücksichtigen. Zur Untersuchung der sich zeitlich ändernden Geräusche erwies sich die Aufteilung in 1-Sekunden-Geräuschabschnitte und die daran anschließende Analyse der einzelnen Terzspektren als erfolgreich. Mit den entwickelten Verfahren kann mit relativ geringem Aufwand die Tonhaltigkeit der Schienenfahrzeuggeräusche bewertet werden.
Tonality is known to amplify the annoyance of sounds. Therefore also noise regulations of railway vehicles demand the identification of tonality and should determine tonality adjustments. Nevertheless, existing evaluation procedures fail in the sufficient tonality assessment of railway sounds. Third-octave band spectra offer a considerable potential and can facilitate the introduction into praxis. Hence, the aim of the paper was the development of a third-octave band spectra based evaluation procedure of the tonality of railway sounds. The developed third-octave band based procedures for the assessment of the tonality of railway sounds were faced to results of psychoacoustic laboratory studies about tonality and annoyance. Comparatively, the results of existing procedures for the determination of tonality were regarded. The knowledge about the percepience of tonality and the results of the performed laboratory studies are integrated in the development of the new third-octave band spectra based procedures. The proof of very high and significant correlations between the subjective assessment of the tonality and the tonality values calculated by means of new third-octave band based prodedures has been taken as the basis for a selection of 18 different sounds - 14 of them are modified and original railway sounds. That demonstrated that railway sounds which contain tonal components can be assessed correctly by calculations based on third-octave band spectra. Not only time-varying sounds were included in the evaluation but also sounds with tonal components, which fall in two adjacent third-octave bands, and sounds with tonal components in the frequency range from 40 Hz to 200 Hz. The results of third-octave band based assessment variants, which include spectral and separate analysis of the outstanding in the spectrum of two adjacent increased third-octave bands as well, explain the judgements of the experimental subjects better than variants which do not consider this. Taking the entire signal into pieces of 1 second and the following analysis of the third-octave band spectra were found to be successful for the examination of time-varying signals, too. The tonality of railway sounds can be assessed with the developed procedures with rather small efforts.
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus-12780
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/1656
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-1359
Exam Date: 4-Nov-2005
Issue Date: 26-May-2006
Date Available: 26-May-2006
DDC Class: 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Subject(s): Akustik
Geräuschbewertung
Schienenfahrzeuggeräusche
Tonhaltigkeit
Acoustics
Railway sounds
Sound assessment
Sound evaluation
Tonality
Usage rights: Terms of German Copyright Law
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