Nowatorski sygnalizator dla niewidomych pieszych może być cichszy niż hałas ulicy, przy której stoi, ale jednocześnie dobrze słyszalny.
Druga w nocy. Miasto śpi. Jest względnie cicho, tak więc każdy hałas jest znacznie bardziej słyszalny. Obudzić śpiących mieszkańców może młody człowiek, który akurat teraz musi ćwiczyć ekwilibrystyczne skoki na deskorolce, ścigający się z własnym cieniem motocyklista czy choćby zbyt głośny sygnalizator zielonego światła na przejściu dla pieszych. Zbyt głośny po zmroku, choć w ciągu dnia zlewa się z szumem ulicy i nikt specjalnie na niego nie zwraca uwagi. Oczywiście, poza tymi, którym pomaga bezpiecznie przejść przez ulicę.
– Właśnie z myślą o zmniejszeniu uciążliwości tego hałasu m.in. nocą opracowaliśmy nasz wynalazek, czyli adaptacyjny sygnalizator dźwiękowy na przejściach dla pieszych – opowiada dr inż. Leszek Morzyński, zastępca kierownika w Zakładzie Zagrożeń Wibroakustycznych w Centralnym Instytucie Ochrony Pracy – Państwowym Instytucie Badawczym. Innowację opracował wspólnie z dr. Pawłem Górskim. – Nasze ulepszenie powoduje, że głośność sygnału akustycznego dostosowuje się automatycznie do poziomu hałasu ruchu ulicznego panującego w otoczeniu przejścia dla pieszych, tzw. tła akustycznego – wyjaśnia naukowiec.
Zasada działania tego typu urządzeń do tej pory była stosunkowo prosta – poziom emitowanego sygnału był nieco głośniejszy od otoczenia. Jeśli więc np. przy relatywnie ruchliwej ulicy w ciągu dnia panował hałas o natężeniu 70 decybeli, to sygnał miał natężenie np. 85 decybeli. Te bardziej nowoczesne urządzenia miały wbudowany miernik hałasu otoczenia, tak więc jeśli nocą było to np. 40 decybeli, to sygnał miał odpowiednio więcej, czyli w tym wypadku 55 decybeli. Ale nawet to bywa mocno uciążliwe dla okolicznych mieszkańców, którzy przy uruchomieniu sygnalizatora mogą zostać wyrwani ze snu. I choć ten problem wydaje się trywialny, ci, którzy znaleźli się w podobnej sytuacji, wiedzą doskonale, że taki szczegół bardzo skutecznie potrafi uprzykrzyć życie, a nawet powodować notoryczne niewyspanie.
Dlatego naukowcy z Warszawy, szukając ulepszenia sygnalizatorów, skupili się nie tylko na głośności emitowanego sygnału. – W zaproponowanym rozwiązaniu poziom emitowanego przez sygnalizator sygnału dźwiękowego (czyli jego głośność) ustalany jest nie tylko na podstawie poziomu tła akustycznego, ale również w oparciu o jego parametry częstotliwościowe – wyjaśnia Morzyński. – Pozwala to uwzględnić przy doborze głośności emitowanego sygnału tzw. zjawisko maskowania dźwięków, czyli zagłuszania jednych dźwięków przez inne. Gdy częstotliwość emitowanego sygnału różni się w odpowiedni sposób od częstotliwości hałasu z otoczenia, jego głośność nie musi być znacząco większa od głośności hałasu otoczenia, żeby był słyszalny i rozpoznawalny – stwierdza ekspert. Można wręcz wyobrazić sobie sytuację, w której emitowany przez sygnalizator dźwięk jest nawet cichszy niż tło akustyczne – w tym wypadku kluczowa jest częstotliwość.
By zrozumieć to zjawisko, można wyobrazić sobie zespół, w którym grają np. trąbka i kontrabas. I choć oczywiście znacznie głośniejsza będzie ta pierwsza, to jednak ten drugi instrument też możemy doskonale usłyszeć, ponieważ korzysta on z innych częstotliwości. Dźwiękiem o niższej częstotliwości jest łatwiej zagłuszyć dźwięk o wyższej częstotliwości. Łatwiej jest więc zagłuszyć trąbkę kontrabasem niż na odwrót.
Prace nad wynalazkiem toczyły się od lat, a naukowców zainspirowało to, że wcześniej zajmowali się sygnałami pojazdów uprzywilejowanych. Co ciekawe, zgłoszenie patentowe zostało wysłane do Urzędu Patentowego już w 2012 r. Decyzja jednak jeszcze nie zapadła. Ale przy innym wynalazku Morzyński czekał na odpowiedź z tego urzędu lat siedem (zazwyczaj jest to 4–5 lat) – przyzwyczaił się więc już do tego, że proces wdrożenia wynalazku do produkcji jest długi i mozolny.
Mimo to liczba zgłaszanych innowacji akustycznych w niedalekiej przyszłości może znacząco wzrosnąć. W CIOP właśnie otwarto nową komorę do badań akustycznych. Pomieszczenie jest imponujące. Zewnętrzną warstwę stanowią żelbetowe ściany, później jest warstwa wełny mineralnej, a kolejna ściana wykonana z bloczków silikatowych (swego rodzaju pustaki) w żelbetowej ramie stoi na gumowych wibroizolatorach. Do tego wielowarstwowa podłoga również zawieszona na specjalnych wibroizolatorach (sprężynach). Wszystko po to, by żadne dźwięki z zewnątrz nie docierały do środka. Na ścianach od wewnątrz pomieszczenia tkwią gąbczaste kliny, które przypominają wytłaczanki do jajek, jakie 20–30 lat zdobiły ściany sal prób kapel garażowych. Cel jest ten sam – wytłumić fale dźwiękowe. Na ścianach tego nietypowego laboratorium rozmieszczono 128 głośników i 80 mikrofonów. Dopełnienie stanowi wielka szafa, w której mieści się kilkanaście wzmacniaczy, a całość jest oczywiście sterowana komputerowo. Wszystko po to, by móc jak najlepiej symulować akustyczne warunki pracy w różnych miejscach. – Obecnie sprawdzamy, jak na hałas w środowisku pracy reagują pracownicy w wieku 50+. Możemy np. zasymulować warunki pracy w głośnej fabryce, gdzie za pracownikiem porusza się wózek widłowy, który stanowi zagrożenie, i sprawdzić, czy w takich okolicznościach jest on w stanie go usłyszeć i odpowiednio zareagować na zagrożenie. Tego typu badania mogą się znacznie przyczynić do poprawy bezpieczeństwa pracy – wyjaśnia dr Morzyński.
W Centralnym Instytucie Ochrony Pracy to niejedyne tak nowoczesne pomieszczenie. Dzięki liczącej kilkadziesiąt milionów złotych dotacji unijnej w nowym budynku laboratoryjnym Tech-Safe-Bio udało się zainstalować wiele innych nowoczesnych laboratoriów z obszarów ergonomii, zagrożeń chemicznych, biologicznych, elektromagnetycznych oraz techniki bezpieczeństwa, w tym m.in. laboratorium, w którym równie precyzyjnie są imitowane nie dźwięki, ale obrazy. Wszystko ma służyć wypełnianiu misji tego instytutu badawczego, czyli „prowadzeniu badań naukowych i prac rozwojowych prowadzących do nowych rozwiązań technicznych i organizacyjnych w zakresie ochrony pracy w dziedzinie bezpieczeństwa, higieny pracy i ergonomii”. W tym wypadku także w ochronie snu potencjalnych pracowników, wybudzonych przez irytujący dźwięk sygnalizatora. Kiedy to się zmieni? Na razie wynalazcy czekają na decyzję Urzędu Patentowego, a żadne rozmowy z potencjalnymi firmami mogącymi produkować tego typu urządzenia nie są prowadzone.
Rozpoczynamy trzecią edycję konkursu „Eureka! DGP – odkrywamy polskie wynalazki”, do którego zaprosiliśmy polskie uczelnie, instytuty badawcze i jednostki naukowe PAN. Od dziś do czerwca w Magazynie DGP będziemy opisywać wynalazki nominowane przez naszą redakcję do nagrody głównej, wybrane spośród 47 nadesłanych przez 15 uczelni oraz 35 zgłoszonych przez 23 instytuty badawcze i jednostki naukowe PAN.
Rozstrzygnięcie konkursu nastąpi pod koniec czerwca. Nagrodą jest 30 tys. zł dla zespołu, który pracował nad zwycięskim wynalazkiem, ufundowane przez Mecenasa Polskiej Nauki – firmę Polpharma, oraz kampania promocyjna dla uczelni lub instytutu o wartości 50 tys. zł w mediach INFOR Biznes (wydawcy Dziennika Gazety Prawnej) ufundowana przez organizatora