Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Die «Aura» von beschleunigenden Autos

23.02.2016

Künftigen Lärm simulieren, um ihn zu vermindern

Lärm stört und kann die Gesundheit beeinträchtigen. Nun ist es Forschern der Empa gelungen, Strassenlärm mittels «Auralisierung» zu simulieren. Das Ziel: Lärm entlang von erst in Planung stehenden Verkehrswegen hörbar machen – und dadurch Gegenmassnahmen mit einzuplanen.


Mit dieser Versuchsanordnung zeichneten die Empa-Wissenschaftler die Reifengeräusche auf, die sie im Auralisierungsmodell neben den Motor- respektive Antriebsgeräuschen als Schallquellen berücksichtigt haben.

Unter Auralisierung versteht man das Hörbarmachen von Schallereignissen, die erst in Zukunft stattfinden werden. Bis vor wenigen Jahren nutzten sie in erster Linie Innenarchitekten zur Optimierung der Raumakustik.

Im vom Schweizerischen Nationalfonds (SNF) geförderten Projekt «TAURA» der Empa arbeitet eine Forschungsgruppe um Reto Pieren nun an einem Auralisierungsmodell, das die Geräusche von beschleunigenden, an einem Beobachter vorbeifahrenden Personenwagen simuliert. Das Modell macht es dadurch möglich, Lärm vermindernde Vorkehrungen bereits in der Planung von Strassenbauprojekten zu berücksichtigen.

Ein solches Auralisierungsmodell zu entwickeln ist einfacher gesagt als getan. Denn der Lärm, den ein vorbeirasendes Auto verursacht, rührt von unterschiedlichen Quellen her, die im «Emissionsmodul» in das Computermodell eingegangen sind. Zum einen ist da der Motor, der vor allem bei starkem Beschleunigen in den Ohren dröhnt. Aber auch Fahrgeschwindigkeit, Wagentyp und Fahrstil des Lenkers beeinflussen das Motor- respektive Antriebsgeräusch.

Zum anderen verursachen die Reifen durch das Abrollen auf der Strasse Geräusche. Diese hängen in erster Linie von der Art des Strassenbelags und vom Reifentyp ab. Künftig wollen Pieren und seine Kollegen gar noch weitere Schallquellen in ihrem Auralisierungsmodell abbilden, etwa den Effekt von unterschiedlichen Strassenbelägen sowie Windgeräusche.

Tausende von Parametern – so komplex sind Fahrzeuggeräusche

All diese Einflussgrössen mussten die Forscher zuerst einmal identifizieren. Zu diesem Zweck nahmen sie die Fahrgeräusche diverser Wagentypen auf, zum Beispiel jene eines VW Touran, eines Ford Focus 1.8i oder eines Skoda Fabia. Diese Messungen erfolgten aus mehreren Mikrofonpositionen und bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten. Variiert haben die Forscher zusätzlich den Reifentyp, die Motorlast und die Drehzahl. Aus den Aufnahmen extrahierten sie die Geräuschmerkmale und übertrugen diese als Parameter in ihr Auralisierungsmodell. Dabei kamen insgesamt mehrere Tausend derartiger Parameter zusammen, die je nach Zusammenspiel ein vollkommen unterschiedliches Fahrgeräusch verursachen.

Doch damit nicht genug: Als Nächstes galt es, Ausbreitungsphänomene wie den Doppler-Effekt, die Schallabsorption durch die Luft oder die Abschwächung des Schalls aufgrund der Distanz zwischen Geräuschquelle und Beobachter zu berücksichtigen. Denn je nachdem, wo sich ein Beobachter im Verhältnis zur Lärmquelle befindet und wie sich die beiden relativ zueinander bewegen, wird der Beobachter den Lärm unterschiedlich wahrnehmen. Der Doppler-Effekt etwa ist aus dem Alltag wohl bekannt: Das Martinshorn eines Notfallwagens klingt hoch, wenn sich der Wagen auf einen zubewegt, und vergleichsweise tief, sobald er sich wieder von einem entfernt.

Wie lästig werden Geräusche empfunden?

Zu guter Letzt müssen die modellierten Signale via Kopfhörer oder Lautsprecherpaar in Schall umgewandelt werden. Lärm entsteht allerdings erst in unserem Bewusstsein, wird also von Hörer zu Hörer unterschiedlich wahrgenommen und lässt sich nicht objektiv in physikalischen Masseinheiten erfassen. Deswegen hören sich Testpersonen die simulierten Fahrgeräusche an und treffen Aussagen über deren Lästigkeit, den Grad ihrer lärmverursachten Beeinträchtigung. Wenn mehrere Testpersonen verschiedene Geräusche nach ihrer Lästigkeit beurteilen, lassen sich objektivierbare Zusammenhänge ermitteln, obwohl Lärm eine subjektive Grösse ist.

Lärm wirkt sich je nach Tageszeit, Gesundheitszustand und Alter unterschiedlich auf Menschen aus. Dementsprechend reichen die gesundheitlichen Folgen von zeitweiligen Schlafstörungen bis hin zu einem erhöhten Risiko einer Herz-Kreislauf-Erkrankung. Um solchen Beeinträchtigungen vorzubeugen, müssen in der Planung von Wohn- und Industriezonen sowie von Verkehrswegen Lärm vermindernde Massnahmen mit berücksichtigt werden. Dazu benötigen Stadtplaner/innen, politische Entscheidungsträger/innen sowie die Öffentlichkeit Anhaltspunkte über die zu erwartenden Lärmimmissionen. Standardmassnahmen sind heute berechenbar – die Auralisierung kann aber dabei helfen, neue Ideen der Lärmoptimierung zu evaluieren. So tragen die Empa-Forscher mithilfe ihres Auralisierungsmodells zur Lärmreduktion bei.
Auch für die Forschung von Interesse

Neben den praktischen Nutzen tritt ein wissenschaftlicher. Denn bevor Reto Pieren und seine Kollegen ihre Forschung aufgenommen hatten, gab es kein derart detailliertes Auralisierungsmodell, um Strassenlärm zu simulieren. Neu ist insbesondere die Simulation von beschleunigenden Fahrzeugen. Insofern leistet die Forschungsgruppe Pionierarbeit auf dem Gebiet der Auralisierung. In den nächsten Wochen wollen die Wissenschaftler im eigens eingerichteten Hörlabor erste Tests mit Probanden durchführen.

Weitere Informationen:

http://www.empa.ch/web/s604/-/auralisierung-von-beschleunigenden-autos

Cornelia Zogg | Empa - Eidgenössische Materialprüfungs- und Forschungsanstalt
Weitere Informationen:
https://www.empa.ch

Weitere Berichte zu: Doppler-Effekt Geräusche Industriezonen Lärm Reifentyp Reto Strassenlärm

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Architektur Bauwesen:

nachricht Holzhäuser bei grauer Energie im grünen Bereich
22.06.2017 | Bau-Fritz GmbH & Co. KG, seit 1896

nachricht Wie Menschen Schäden an Gebäuden wahrnehmen
22.06.2017 | Ruhr-Universität Bochum

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Architektur Bauwesen >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Der schärfste Laserstrahl der Welt

Physikalisch-Technische Bundesanstalt entwickelt einen Laser mit nur 10 mHz Linienbreite

So nah an den idealen Laser kam bisher noch keiner: In der Theorie hat ein Laser zwar genau eine einzige Farbe (Frequenz bzw. Wellenlänge). In Wirklichkeit...

Im Focus: Wellen schlagen

Computerwissenschaftler verwenden die Theorie von Wellenpaketen, um realistische und detaillierte Simulationen von Wasserwellen in Echtzeit zu erstellen. Ihre Ergebnisse werden auf der diesjährigen SIGGRAPH Konferenz vorgestellt.

Denkt man an einen See, einen Fluss oder an das Meer, so sieht man vor sich, wie sich das Wasser kräuselt, wie Wellen gegen die Felsen schlagen, wie Bugwellen...

Im Focus: Making Waves

Computer scientists use wave packet theory to develop realistic, detailed water wave simulations in real time. Their results will be presented at this year’s SIGGRAPH conference.

Think about the last time you were at a lake, river, or the ocean. Remember the ripples of the water, the waves crashing against the rocks, the wake following...

Im Focus: Schnelles und umweltschonendes Laserstrukturieren von Werkzeugen zur Folienherstellung

Kosteneffizienz und hohe Produktivität ohne dabei die Umwelt zu belasten: Im EU-Projekt »PoLaRoll« entwickelt das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT aus Aachen gemeinsam mit dem Oberhausener Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheit- und Energietechnik UMSICHT und sechs Industriepartnern ein Modul zur direkten Laser-Mikrostrukturierung in einem Rolle-zu-Rolle-Verfahren. Ziel ist es, mit Hilfe dieses Systems eine siebartige Metallfolie als Demonstrator zu fertigen, die zum Sonnenschutz von Glasfassaden verwendet wird: Durch ihre besondere Geometrie wird die Sonneneinstrahlung reduziert, woraus sich ein verminderter Energieaufwand für Kühlung und Belüftung ergibt.

Das Fraunhofer IPT ist im Projekt »PoLaRoll« für die Prozessentwicklung der Laserstrukturierung sowie für die Mess- und Systemtechnik zuständig. Von den...

Im Focus: Das Auto lernt vorauszudenken

Ein neues Christian Doppler Labor an der TU Wien beschäftigt sich mit der Regelung und Überwachung von Antriebssystemen – mit Unterstützung des Wissenschaftsministeriums und von AVL List.

Wer ein Auto fährt, trifft ständig Entscheidungen: Man gibt Gas, bremst und dreht am Lenkrad. Doch zusätzlich muss auch das Fahrzeug selbst ununterbrochen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Marine Pilze – hervorragende Quellen für neue marine Wirkstoffe?

28.06.2017 | Veranstaltungen

Willkommen an Bord!

28.06.2017 | Veranstaltungen

Internationale Fachkonferenz IEEE ICDCM - Lokale Gleichstromnetze bereichern die Energieversorgung

27.06.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Der schärfste Laserstrahl der Welt

29.06.2017 | Physik Astronomie

Maßgeschneiderte Nanopartikel gegen Krebs gesucht

29.06.2017 | Biowissenschaften Chemie

Wolken über der Wetterküche: Die Azoren im Fokus eines internationalen Forschungsteams

29.06.2017 | Geowissenschaften