автореферат диссертации по безопасности жизнедеятельности человека, 05.26.04, диссертация на тему:Повышение качества громкоговорящего оповещения при чрезвычайных ситуациях и обслуживании пассажиров на железнодорожных вокзалах

Введение.Г.Л

Глава I. Особенности работы системы громкоговорящего оповещения и ее функционирования в условиях железнодорожных вокзалов.

1.1. Обзор работ в области систем громкоговорящего оповещения.

1.2. Специфические условия работы систем громкоговорящего оповещения железнодорожных вокзалов.

1.3. Цель работы и постановка задачи.

Глава 2. Исследование функционирования системы громкоговорящего оповещения в условиях гулких помещений железнодорожных вокзалов.

2.1. Исследование влияния времени реверберации и уровня шумов озвучиваемых помещений железнодорожных вокзалов на качество работы системы громкоговорящего оповещения.

2.2. Обоснование методов повышения качества работы системы громкоговорящего оповещения в условиях гулких помещений железнодорожных вокзалов.

2.3. Разработка модели системы громкоговорящего оповещении в виде комплексной системы взаимосвязанных электрических, электроакустических и акустических подсистем.

Глава 3. Анализ и обоснование требований к характеристикам и параметрам элементов электрической и акустической подсистем и в целом системы громкоговорящего оповещения.

3.1. Определение оптимальных акустических условий дикторской студии системы громкоговорящего оповещения железнодорожного вокзала и ее оборудование.

3.2. Определение рациональной характеристики тракта громкоговорящего оповещения и его коррекция усилительными устройствами системы.

3.3. Исследование акустических систем озвучения помещений железнодорожных вокзалов.

Глава 4. Разработка и обоснование критериев качественных показателей системы громкоговорящего оповещения в условиях помещений железнодорожных вокзалов.

4.1. Обоснование минимально допустимой разборчивости речи.

4.2. Определение допустимой неравномерности звукового поля.

4.3. Допустимое время запаздывания прихода сигнала от соседних громкоговорителей.

4.4. Максимальный уровень передачи.

Глава 5. Расчет и реализация системы громкоговорящего оповещения на основе разработанных рекомендаций.

5.1. Предварительный расчет системы озвучивания.

5.2. Акустическое отношение.

5.3. Расчет разборчивости речи.

5.4. Расчет запаздывания сигналов от ближайших громкоговорителей и от цепочки удаленных громкоговорителей.

5.5. Испытания действующей и элементов новой системы озвучения.

5.6. Методы и результаты испытаний и проверки системы передачи речевой информации железнодорожного вокзала.

Выводы.

В настоящее время на железнодорожных вокзалах важную роль в справочно-информационной службе играют радиотехнические системы передачи речевой информации - СПРИ (системы громкоговорящего оповещения). Достоинства таких систем - оперативность передачи информации, возможность ее получения в любой точке помещений вокзалов и платформ, ведение передачи на русском, национальном и иностранном языках, возможность программировании передач.

Характер информации, передаваемой через эти системы, самый разнообразный. Это сообщения об отправлении и прибытии поездов, об изменениях в расписании, о работе всех подразделений вокзала, правилах перевозок пассажиров и багажа, правилах техники безопасности, объявления по просьбе пассажиров и др.

Системы передачи речевой информации, применяемые в настоящее время на вокзалах, функционируют в режиме, в основном обеспечивающем технологический процесс работы вокзала в эффективном освоении пассажиропотока.

Вместе с тем нельзя не учитывать того, что при достаточно высоком уровне интенсивности использования систем передачи речевой информации на крупных внеклассных железнодорожных вокзалах качественные показатели работ этих систем недостаточно высоки и они не обеспечивают требуемого качества передачи речевой информации. Сложность озвучения внеклассных железнодорожных вокзалов заключается в том, что залы представляют собой большие гулкие помещения с неудовлетворительными акустическими свойствами и высоким уровнем шумов. Поэтому обеспечить хорошую разборчивость речи передаваемой информации в таких помещениях трудно.

Вызывают определенные затруднения в озвучении внеклассных желез-подорожных вокзалов отсутствие унифицированной общепринятой методики расчета систем передачи речевой информации в закрытых помещениях. Существующие способы расчета сложны, недостаточно точны и не учитывают специфику железнодорожных вокзалов.

Дальнейшее повышение качественных показателей электрических и акустических свойств системы передачи речевой информации - важнейшее условие совершенствования технологического процесса работы вокзалов, оперативного регулирования пассажиропотока, повышения эффективности и качества обслуживания граждан.

В связи с этим в диссертационной работе проведены исследования акустических и электрических параметров системы передачи речевой информации, разработаны основные требования, предъявляемые к системам и их элементам, а также рекомендации по их практической реализации. Систематизированы и обобщены основные методы и способы современных измерений и контроля электрических параметров систем передачи речевой информации железнодорожных вокзалов, методы измерения акустических характеристик. Наряду с аппаратурными методами измерений представлены субъективный и объективный методы оценки разборчивости речи. Разработаны технические методы и приемы, с помощью которых оказалось возможным обеспечить высокие качественные показатели системы передачи речевой информации внеклассного железнодорожного вокзала, которые могут быть применены при создании аналогичных систем на других железнодорожных вокзалах.

Основные выводы и результаты

1. Самым первым звеном структуры обеспечения безопасности жизнедеятельности является оповещение работников железнодорожного транспорта, пассажиров и населения прилегающей жилой застройки о грозящей или наступившей чрезвычайной ситуации. Поэтому качество и надежность его работы приобретают особое значение, учитывая, что здесь имеет место скопление большого количества людей и что в грузовом подвижном составе могут находиться опасные грузы. Кроме того, следует иметь в виду, что в чрезвычайных ситуациях военного характера объекты железнодорожного транспорта, включая вокзалы, подвергаются нападению потенциального противника в первую очередь.

2. В качестве объекта исследований, отработки и проверки эффективности разработанных технических решений выбран самый сложный в стране по акустическим свойствам внеклассный Киевский вокзал в Москве. Это позволило на основе проведенной работы создать универсальные общие технические требования и рекомендации для проектирования систем озвучения любых железнодорожных вокзалов

3. Предварительные теоретические и экспериментальные исследования показали, что выбранный вокзал обладает практически всеми вариантами по акустическим свойствам и геометрическим характеристикам озвучиваемых помещений и открытых платформ, включая такие сложные случаи как дебаркадер и акустически связанные помещения. Это определило необходимость индивидуального подхода в каждом случае и применения разных методов озвучения помещений и платформ.

4. Известно, что очень большие гулкие помещения с высоким временем реверберации обладают неудовлетворительными акустическими свойствами и низкой разборчивостью речи. Проведенные исследования показали, что задача достижения необходимой разборчивости речи может быть решена без улучшения акустических свойств помещений, как принято обычно, а с помощью ряда специальных методов и технических решений. Следует отметить, что Киевский вокзал является памятником архитектуры, вследствие чего исключались какие-либо перестройки и даже искажения внешнего вида сооружения и его помещений.

5. Для решения поставленных задач в работе с учетом свойств человеческого слуха обоснованы и реализованы специальные методы и средства, включающие оптимальный выбор коррекции амплитудно-частотных характеристик электрического тракта, используемых в каждом случае источников звука с определенными частотными характеристиками, характеристиками, диаграммами направленности, отдаваемой акустической мощностью, их числом, фазировкой, способов расположения и углов наклона.

6. Исходя из известных положений физиологической акустики о том, что разборчивость речи практически не зависит от отсутствия частот ниже 400.500 Гц в передаваемом речевом сигнале, который представляет собой нестационарный случайный процесс, было принято и реализовано решение о введении в канал передачи соответствующей коррекции низких частот. Этот метод по-существу адекватен резкому уменьшению времени реверберации, которое по частоте имеет максимум на низких частотах и убывающий характер с повышением частоты.

7. Отдельной самостоятельной проблемой в работе являлась разработка остронаправленных групповых излучателей звука. Выполненные исследования характеристик существующих громкоговорителей и звуковых колонок показали, что для этой цели наиболее подходящими являются звуковые колонки ЕГО-436 венгерской фирмы «Электроимпекс». Разработанные групповые излучатели из четырех и двух по вертикали звуковых колонок 1ГО-436 создают локально направленный луч к озвучиваемому месту и минимум звуковой энергии, расходящейся по всему объему помещения. Это приводит к значительному снижению отраженного звука, общего времени реверберации и соответственно к повышению разборчивости речи в залах вокзала и в самом сложном месте -на центральной платформе дебаркадера.

8. Одной из важных задач являлось обеспечение равномерности звукового поля на озвучиваемых площадях, что обеспечивалось обоснованным выбором способов озвучения в каждом случае. Именно поэтому в отдельных местах вокзала нашли применение разные методы озвучения -распределенные, зональные, сосредоточенные и их комбинации из излучателей звука разных типов. С этой же целью общая система имеет ряд фидерных линий с отдельно устанавливаемым выходным напряжением, обеспечивающим одновременно фиксацию оптимальных уровней звука на озвучиваемых площадях.

9. Повышение надежности функционирования системы озвучения вокзала в целом и ее помехоустойчивости обеспечивалось резервированием

172 усилителей - наиболее слабого звена, а микрофонные и фидерные линии прокладывались с учетом возможности наводок от электрических полей сильноточных систем (контактная сеть, освещение и др.), а в необходимых случаях мощно экранировались.

10. Испытания всех элементов системы озвучения вокзала показали, что их параметры соответствуют оптимальным, в результате чего артикуляционные измерения дали высокие конечные результаты - разборчивость речи около л

100% во всех залах, на платформах и в дебаркадере объемом 280 тыс.м с временем реверберации 13 с. Это является подтверждением правильности научных и прикладных итогов работы.

11. Основные методы и технические решения, разработанные в диссертации, могут быть использованы не только для железнодорожных вокзалов, но и в смежных областях - в системах поездной и других видах радиосвязи, при озвучении сортировочных и грузовых станций, в системах оповещения пассажиров поездов и метрополитена, в системах передачи синтезированных речевых команд и информации, в системах оповещения о чрезвычайных ситуациях природного, техногенного, экологического и военного характеров.

1. О мерах по внедрению перспективных информационных технологий и созданию взаимоувязанной сети связи федерального железнодорожного транспорта. Приказ МПС РФ, № 21Ц от 17 августа 1998г.

2. Айзенберг Н. и др. Справочник по звукопоглощающим материалам и конструкциям. Изд-во научно методического отдела Комитета по радиовещанию и телевидению. М., 1967г.

3. Акулынин П.К., Кащеев И.А., Кульбацкий К.Е. Теория связи по проводам. «Связьиздат», М., 1940.

4. Бабуркин В.Н., Гензель Г.С., Павлов H.H. Электроакустика и радиовещание. Акустические вопросы вещания. «Связь».М., 1967.

5. Безладнов Н.Л., Кликман С.Е., Поздеев Б.Г., Савина H.A. Станционные устройства вещания по проводам. «Связьиздат» М.Д955.

6. Безладнов Н.Л., Герценштейн Б.Я., Савина H.A. Сети проводного вещания. «Связьиздат». М., 1959.

7. Бенин М.С., Побунов A.C. Звукотехника. «ДОСААФ СССР». М., 1976.

8. Береговский Я.М., Горнштейн И.Л. Затухание проводного вещания и методы его измерений. «Связьиздат». М., 1959.

9. Будзинский В.Ф., Куциян В.К. Громкоговорящая связь. «Вестник противовоздушной обороны». 1961, №5.

10. Быков Ю.С. Теория разборчивости и повышение эффективности радиотелефонной связи. «Госэнергоиздат». М., 1959.

11. Бурдун Г.Д. Справочник по международной системе единиц. «Издательство стандартов».М., 1980.

12. Быков Ю.С. Расчет каналов связи в сильных акустических шумах. Труды секции электроакустики и звукозаписи Всесоюзного научно-технического общества радиотехники и электросвязи им.А.С.Попова, 1948.

13. Быков Ю.С. Теория разборчивости речи в линиях связи. «Оборонгиз». 1954.

14. Ватсон Ф. Архитектурная акустика. Изд-во иностранной литературы. М., 1948.

15. Волобуев В.П., Смирнова М.А. Радиосвязь на железнодорожном транспорте. «Транспортам., 1964.

16. Ганзбург М.Д. Улучшение звучания приемника. «Энергия».М., 1971.

17. Ганус К. Архитектурная акустика. Госстройиздат.М. 1963.

18. Гладышев Г.И. Магнитофоны. «Наукова думка». Киев, 1969.

19. Глухов A.A. Основы звукового вещания. «Связь».М., 1977.

20. Гольдберг Г.М., Коновалов В.Ф. Прием стереофонических радиопередач. «Госэнергоиздат».М.-Л., 1963.

21. ГоронИ.Е. Радиовещание. «Связъ».М. 1979.

22. Горон И.Е., Римский-Корсаков A.B. Исследование заметности искажений и помех в радиовещательном тракте. Пленарный доклад, У1 Всесоюзная акустическая конференция. М., 1968.

23. ГОСТ 11515-75. Каналы и тракты звукового вещания. Классы. Основные параметры качества.

24. ГОСТ 22504-77. Тракты звукового вещания. Методы измерения основных параметров качества трактов вторичного распределения программ.

25. ГОСТ 12416-74. Магнитофоны студийные и репортерские. Методы испытаний.

26. ГОСТ 16122-70. Громкоговорители. Методы электроакустических испытаний и измерений.

27. Дикторская студия системы громкоговорящего оповещения вокзала. «Автоматика, телемеханика и связь», 1979, №10.

28. Днепровская И.А. Практика озвучения и звукоусиления речи и музыки в помещении и на открытом пространстве. «Вопросы радиоэлектроники», издание Государственного комитета по радиоэлектронике, вып. I, 1971.

29. Дольник А., Эфрусси М. Микрофоны. «Энергия», М., 1967.

30. Дрейзен И.Г. Электроакустика и звуковое вещание. «Связьиздат». М., 1961.

31. Дрейзен И.Г. Курс электроакустики. Часть II. «Связьиздат». М., 1940.

32. Дрейзен И.Г. Системы электронного управления акустикой залов и радиовещательных студий . «Связь» М. 1967.

33. Емельянов Е.Д. Звукофикация театров. «Искусство». М., 1974.

34. Зарков Н., Волчев Н., Исследование акустических качеств закрытых помещений с помощью модели. «Труды НИИКР», София. ТУ ч. 1964.

35. Индлин Ю.А., Бурдуев В.В. Регенеративня реверберация при звукоусилении в закрытых помещениях. «Акустический журнал», 1968,14.

36. Индлин Ю.А. Исследование взаимозаменяемости методов регулирования искусственной реверберации. «Техника кино и телевидения», 1972.

37. Инструкция по технике безопасности и производственной санитарии для электромехаников и электромонтеров сигнализации и связи железнодорожного транспорта. «Транспорт». М., 1973.

38. Иофе В.К. Электроакустика. «Связьиздат». М.,1954.

39. Иофе В.К., Сапожков М.А. Об оптимальных частотных характеристиках. «Труды комиссии по акустике» АН СССР. Сборник №6,1951.

40. Иофе В.К. Янпольский A.A. Расчетные графики и таблицы по электроакустике. «Госстройиздат», 1954.

41. Иофе В.К., Сапожков М.А. К вопросу о методике расчета разборчивости речи. «Труды комиссии по акустике» АН СССР, 1951. №6.

42. Исакович М.А. Общая акустика. «Наука».М., 1973.

43. Казанкина Т.П., Смирнова М.А. Радиосвязь на железнодорожном транспорте. «Транспорт». М., 1975.

44. Караваева С.С. Проводное вещание. «Связь». М., 1973

45. Каширская М.С., Бунин Д.А., Попов С.Т. Громкоговорящая технологическая связь на железнодорожном транспорте. «Транспорт». М., 1974.

46. Кок Уинстон Е. Видимый звук. «Мир». М., 1974

47. Контюри JI. Акустика в строительстве. «Госстройиздат». М., 1960

48. Коррекция частной характеристики усилителя ТУ-600. «Автоматика, телемеханика и связь», 1978, №9.

49. Корольков В.Г. Испытания магнитофонов. «Энергия» M.-JI., 1965.

50. Кофман С.Э. О возможности электроакустического подавления реверберации. «Труды НИКФИ», 1970. вып.56.

51. Кофман С.Э. Реверберация в системе с электроакустической обратной связью. «Акустический журнал». 1971, 17(1).

52. Кофман С.Э.О возможности подавления реверберации электроакустическими средствами. «Акустический журнал». 1971, 17(2).

53. Крылов Г.М. Нелинейные электронные усилители. «Знание». М. 1973.

54. Лепендин Л.Ф. Акустика. «Высшая школа». М. 1978.

55. Мазо Я.А. Магнитная лента. «Энергия» М., 1968.

56. Маньковский В. Акустика студий и залов для звуковоспроизведения. «Искусство». М. 1966.

57. Meyer Е., Burgtorf W., Damaske Р. Eine apparatur zur elektro akustisch?^ Nachbildung von Schallfeldern. "Akustika", 1965

58. Мигулин И.Н., Чаповский М.З. Усилительные устройства на транзисторах. «Техника». Киев, 1974.

59. Молодая Н.Т. Акустическое проектирование радиовещательных и телевизионных студий. «Связьиздат». М., 1964.

60. Ноздрев В.Ф., Федорищенко Н.В. Молекулярная акустика. «Высшая школа». М., 1974.

61. Нормы технологического проектирования железнодорожных вокзалов. «Транспорт». М. 1971.

62. Общие технические требования к системам громкогорящего оповещения железнодорожных вокзалов. «Транспорт», 1973.

63. Окунь JI.M. Трансляционный усилитель ТУ-600. «Связь». М., 1971.

64. Папернов JI.3. Озвучение открытых пространств. «Связьиздат». М., 1963.

65. Папернов JI.3. и др. Расчет и проектирование систем озвучения и звукоусиления в закрытых помещениях. «Связь». М., 1970

66. Петин Г.П. Транзисторные усилители и генераторы с линейными и нелинейными обратными связями. «Энергия». М., 1973.

67. Petzoldt H.L. Elektroacustic, BIV. Leipzig, 1957.

68. Полковский И.М. Распределение мощности сигнала при групповом соединении абонентских устройств. Труды ЦНИИС МО, 1958. №8.

69. Полковский И.М., Ткаченко А.Д. Электроакустические тракты с обратной связью. «Связь». М., 1969.

70. Поляков Г.А. Применение громкоговорителей и телефонов. «Энергия». М., 1973.

71. Покровский Н.Б. Разборчивость речи в различных акустических условиях. Сборник статей «Восприятие сигналов в различных акустических условиях». Изд. АН СССР, 1956.

72. Покровский Н.Б. Расчет и измерение разборчивости речи. «Связьиздат». М., 1962

73. Правила техники безопасности и производственной санитарии в хозяйстве сигнализации и связи железнодорожного транспорта. «Транспорт». М., 1970.

74. Рабинович Г.Р. Некоторые вопросы озвучения особо гулких помещений. «Вестник связи». 1965, №8.

75. Радиосвязь на железнодорожном транспорте. Изд. пятое, переработанное и дополненное . Под редакцией проф. П.Н.Ромлау. «Транспорт». М., 1976.

76. Reichardt W., Haustein B.G. Zur Ursache des Effektes der "Im Kopf Lokalisation". "Hochfrequenztechn. u. Elektroakustik", 1968, 77 (5,6)

77. Римский-Корсаков A.B. Электроакустика. «Связь». M., 1973.

78. Сапожков М.А. Защита трактов радио и проводной телефонной связи от помех и шумов. «Связьиздат». М., 1959.

79. Справочник проектировщика. Защита от шума. Под редакцией доктора технических наук. проф. Е.Я.Юдина. «Стройиздат».М., 1974.

80. Технические указания по испытаниям систем громкоговорящего оповещения железнодорожных вокзалов. «Транспорт». М., 1975.

81. Типовой технологический процесс работы вокзалов . «Транспор». М.,1967.

82. Ткаченко А.Д. К вопросу о достоверности комплекса характеристик, определяющих разборчивость русской речи. Труды ЦНИИИС. 1955.

83. Ткаченко А.Д., Сапожков М.А. Способ измерения разборчивости речи. Авторское свидетельство № 103391.

84. Томашевская М.М., Бутаков Г.В., Швецов H.H. Система громкоговорящего оповещения Киевского вокзала в городе Москве. «Транспорт». М.,1977.

85. Требования к аппаратуре и устройствам системы громкоговорящего оповещения, «Автоматика, телемеханика и связь», 1980, №5.

86. Фазировка и включение громкоговорителей и звуковых колонок в системе громкоговорящего оповещения вокзала, «Автоматика, телемеханика и связь», 1978, №2.

87. Фант Г. Акустическая теория речепреобразования. «Наука». М., 1964.

88. Флетчер Г. Громкость, маскировка, их отношение к процессу слушания и проблема измерения шумов. «JASA», 1938, У, №4.

89. Фурдуев В.В. Акустические основы вещания. «Связьиздат». М., 1960.

90. Фурдуев В.В. Предельное усиление звука в закрытых помещениях. «Акустических журнал». 1965, 11(3).

91. Фурдуев В.В. Стереофония и многоканальные звуковые системы. «Энергия». М., 1973.

92. Цыкина A.B. Усилители. «Связь». М., 1972.

93. Цыкин Г.С. Усилители электрических сигналов. «Энергия». М., 1969.

94. Цыкин Г.С. Усилительные устройства. «Связь». М., 1971.

95. Шитов Л.В., Белкин Б.Г, Статистические характеристики сигналов, представляющих натуральные звучания, и их применение при исследовании электроакустических систем. «Труды НИКФИ», 1970, вып.56.

96. Бутаков Г.В., Томашевская М.М., Швецов H.H. Технические указания по испытаниям систем громкоговорящего оповещения железнодорожных вокзалов. М. «Транспорт», 1975 с. 1-32/1 печатный лист/.

97. Томашевская М.М., Бутаков Г.В., Швецов Н.Н.Система громкоговорящего оповещения Киевского вокзала в городе Москве. Серия «Достижения науки и техники в производство». М.»Транспорт», 1977, с. 1-24/1,5 печатных листа/.

98. Швецов H.H. Фазировка и включение громкоговорителей и звуковых колонок в системе громкоговорящего оповещения вокзала. Журнал «Автоматика, телемеханика и связь», 1978,№2, с.35-37.