Испытание источников звуковых сигналов

Тифоны и свистки

Требования к акустическим параметрам источников звуковых сигналов на железнодорожном транспорте – тифонов, свистков и т.п. -  связаны с обеспечением безопасности.

Количественные характеристики  акустических сигналов  содержатся в следующих стандартах.

ГОСТ  33321-2015.  Железнодорожный подвижной состав. Устройства акустические сигнальные. Общие технические условия.

ГОСТ 33327-2015.  Рельсовые автобусы. Общие технические требования.

ГОСТ Р 55434-2013. Электропоезда. Общие технические требования (введён взамен ГОСТ 30487-97)

ГОСТ 12.2.056-81.  ССБТ. Электровозы и тепловозы колеи 1520 мм. Требования безопасности.

Последние два стандарта (ГОСТ Р 55434-2013 / ГОСТ 30487-97 и ГОСТ 12.2.056-81) включены в список документов, выполнение которых обеспечивает выполнение технических регламентов Таможенного союза «О безопасности железнодорожного подвижного состава» и «О безопасности высокоскоростного железнодорожного транспорта».

Постановка задачи

Стандарты содержат следующие требования к источникам звуковых сигналов.

  1. Уровни звука на характеристике Z (Лин), создаваемые тифоном и свистком, должны превышать определённые пороговые значения.
  2. Частота основного тона издаваемого звукового сигнала должна находиться в определённой узкой полосе.

Количественные требования для различного транспорта приведены в таблице ниже.

 

Предельный уровень звука,
не менее, дБZ (лин)

Частота основного тона, Гц

Требования к электропоездам пригородного сообщения по ГОСТ 30487-97

 тифоны:  115±5

свистки: 100

тифоны: 360-380  или 645-675 

свистки: 600-700

Требования к электровозам и тепловозам по ГОСТ 12.2.056-81

тифоны: 120±5 

свистки: 105 

тифоны: 360-380  или 645-675 

свистки: 600-700

 

  1. Указанная в стандартах частотная характеристика шумомера Лин соответствует стандартизованной частотной характеристике Z по  ГОСТ 17187-2010.  Уровень звука на характеристике Z (дБZ) не следует путать с уровнями звука, корректированными по А или С  (дБА и дБС соответственно).
  2. Звуковые сигналы тифонов и свистков неизбежно будут содержать нелинейные искажения. Это значит, что кроме основного тона будут наблюдаться тональные составляющие и на других частотах. Обычно это частоты кратные частоте основного тона. Типовые спектры уровней звукового давления приведены на рисунке выше.

Метод решения

Для измерений уровня звука подойдёт любой шумомер первого класса, имеющий частотную коррекцию Z. Замеры уровня звука следует проводить по методике прямых однократных измерений, приведенной в руководстве по эксплуатации шумомера.

Следует провести 2-3 замера. Как правило, результаты отдельных замеров отличаются в пределах 1-2 дБ. За результат измерений принимают максимальное значение, а за неопределённость (или погрешность) измерения - неопределённость (погрешность) прямого однократного измерения (приведена в руководстве по эксплуатации).

Одновременно с замером уровня звука можно провести запись в память прибора временной реализации акустического сигнала  (эта функция доступна только в приборах ЭКОФИЗИКА-110А). Это позволит воспроизвести замер в лабораторных условиях, а также выделить частоту основного тона методом постобработки с помощью  ПО Signal+.

Частоту основного тона можно измерить и непосредственно в полевых условиях.

Для  этого следует  использовать режим Микровольтметр (имеется только в приборах ЭКОФИЗИКА-110А) или  Анализатор-DIN (имеется только в приборах ОКТАФОН-110).

Примечание. Режим Микровольтметр входит в наборы измерительных программ  Инженерная виброакустика (Инженерная виброакустика-ЭФБ-HF) и Инженерная акустика-110А (Инженерная акустика-ЭФБ-110А).

Порядок проведения измерения частоты основного тона.

  1. Визуально найти основной тон акустического сигнала в обзорном спектре БПФ, представленном в окне «БПФ» и установить на него курсор.
    Примечание. Удобнее всего это сделать, нажав клавишу ДАННЫЕ; при этом курсор автоматически перемещается на ближайший максимум в спектре.

  2. Перейти в окно «Вольтметр». Параметр BW  (bandwith - ширина селективной полосы) установить равным 22-33 Гц. Центральная частота при этом будет соответствовать частоте курсора в БПФ-спектре (см.п.1).

  3. Нажатием кнопки ДАННЫЕ провести подстройку центральной частоты и уменьшить ширину селективной полосы.
  4. После нескольких итераций в поле «Центральная частота» будет указана частота основного тона с точностью ±1 Гц.

Задачи, схожие с описанной, встречаются также при испытаниях гудков и сирен автомобилей. В частности, требования к частоте основного тона и уровню автомобильных гудков содержатся в ГОСТ Р 41.28-99 "Единообразные предписания, касающиеся официального утверждения звуковых сигнальных приборов и автомобилей в отношении их звуковой сигнализации". Для их решения предлагается использовать аналогичные методы.

Рекомендуемое оборудование

Для измерений уровня звука и частоты основного тона источников сигналов рекомендуем следующий комплект.

  • Экофизика-110А / Комплект Белый Базовый-110А.
  • Набор измерительных программ "Инженерная акустика-ЭФБ-110А".
  • Кабель микрофонный удлинительный EXC005R (5 м или большей длины).
  • Штатив - TRP001R.
  • Ветрозащита W-2.
  • Signal+RTA. Программное обеспечение (опция).
  • Калибратор акустический AК-1000 (опция).

Примечание. Вместо указанного выше комплекта можно использовать любой прибор серий ЭКОФИЗИКА или ЭКОФИЗИКА-110А,  оснащенный режимами "ЭкоЗвук" ("MIC:ЭкоЗвук") и "Микровольтметр" ("MIС:мкВ-метр").