Auditieve aandacht: een mogelijke verklaring voor de railway bonus?

Bert De Coensel, Dick Botteldooren, Universiteit Gent, 27 november 2009

Doorgaans wordt, op basis van enquêtes, het verband tussen blootstelling aan en hinder veroorzaakt door geluid uitgedrukt op populatieniveau in een blootstelling-effectrelatie. Het meest gekend zijn deze voor geluidhinder veroorzaakt door weg-, spoor- en luchtverkeer. Het energie-equivalente geluiddrukniveau LAeq en verwante grootheden zoals SEL, Lden of Lnight zijn een maat voor de totale blootstelling aan geluid over een periode, en vormen de standaard blootstellingsindicatoren.

Uit onderzoek blijkt onder meer dat het geluid van spoorwegverkeer minder hinder veroorzaakt dan het geluid van wegverkeer, bij een zelfde Lden. Dit verschil in hinder leidde tot een soepelere wetgeving voor spoorweggeluid in een aantal landen (de zgn. railway bonus). Verschillende mogelijke verklaringen voor dit fenomeen werden reeds geopperd: spectrale, temporele of spatiale verschillen in het geluid veroorzaakt door beide bronnen, de efficiëntie van woningisolatie voor beide bronnen, het “groene imago” van de trein dat zou bijdragen tot een grotere mate van aanvaarding van de bron, etc.

Het tijdspatroon van blootstelling speelt een belangrijke rol in het ontstaan van geluidhinder. Het menselijk auditief systeem is namelijk erg gevoelig voor zowel veranderingen in geluidniveau als voor het absolute geluidniveau zelf. Tevens wordt in de literatuur vaak gewezen op het belang van bewuste waarneming in het geluidperceptieproces, en bijgevolg in het ontstaan van geluidhinder. De standaard indicatoren voor geluidblootstelling houden hier echter geen rekening mee. In wat volgt wordt een methode geschetst voor het bepalen van de bewust waargenomen geluidblootstelling. Resultaten bekomen met dit model suggereren dat de railway bonus kan worden verklaard aan de hand van een combinatie van de typische tijdspatronen van weg- en spoorweggeluid en het menselijke aandachtsproces.

Het bewust waargenomen blootstellingsniveau

De basishypothese is dat geluidhinder ontstaat uit een aaneenschakeling van relatief korte periodes (zgn. notice-events) waarin de auditieve aandacht van de luisteraar effectief wordt gefocust op een storend geluid, en dit bijgevolg bewust wordt waargenomen. Het bewust waargenomen blootstellingsniveau SELthr vormt hierbij een fractie van het totale blootstellingsniveau SEL. De notice-events worden bepaald aan de hand van een eenvoudig perceptiemodel: wanneer het niveau van het geluid in kwestie een bepaalde drempel relatief t.o.v. het achtergrondniveau overschrijdt, wordt het geluid waargenomen. Deze drempel varieert echter in de tijd, en wordt bepaald door een aantal elementaire perceptuele processen, zoals de mate van gewenning aan het geluid en de mate van aandachtsfocusering voor het geluid. (zie onderaan dit artikel een nadere toelichting)

De variatie in auditieve perceptie tussen individuen wordt weerspiegeld in de vrije parameters (tijdsconstanten) dat dit perceptiemodel bevat. Om resultaten op populatieniveau te bekomen, dient men dan ook een groep van gemodelleerde individuen (een zgn. synthetische populatie) te beschouwen, waarbij de tijdsconstanten worden bemonsterd uit een realistische distributie. Voor een numerieke illustratie van het model werd een representatief staal (7500 individuen) van de Vlaamse bevolking geselecteerd. De afstand van de woning tot de dichtstbijzijnde hoofdweg en spoorweg werd bepaald, evenals de intensiteit van voertuigen/treinen op deze wegen. Deze informatie liet toe om het tijdsverloop van het geluiddrukniveau aan de gevel van de woning gedurende 24 uur te simuleren (weliswaar op een stochastische manier). Het bewust waargenomen blootstellingsniveau werd tenslotte zowel voor het wegverkeer als voor het spoorwegverkeer bepaald. De figuur toont de resultaten in functie van Lden, uitgemiddeld in klassen van 5 dB(A).

Een verklaring voor de railway bonus?

In de figuur is een significant verschil in bewust waargenomen blootstellingsniveau zichtbaar tussen weg- en spoorweggeluid, boven een Lden van 45 dB(A). Dit verschil toont een opvallende gelijkenis met de typische verschillen in hinder tussen beide bronnen. Hoe kan het perceptiemodel dit verklaren? Beschouwen we het geluid veroorzaakt door een enkele treinpassage. Deze passage zal worden waargenomen wanneer (i) het geluiddrukniveau veroorzaakt door de trein voldoende hoog is, (ii) het geluiddrukniveau veroorzaakt door de andere bronnen (bv. wegverkeer) voldoende laag is, en (iii) de drempel voor waarneming voldoende laag is. De duur van de passage speelt een rol, aangezien zowel het achtergrondniveau als de waarnemingsdrempel variëren in de tijd. Als het geluiddrukniveau veroorzaakt door de trein niet al te hoog is, dan dienen het achtergrondniveau en de drempel beiden bij toeval laag te zijn, opdat de trein bewust zou worden gehoord. Bijgevolg is de kans op het horen van wegverkeersgeluid met een stabiel geluiddrukniveau hoger. Wanneer spoorweggeluid op zichzelf wordt beschouwd, dan zal gewenning de kans op waarnemen gradueel doen verminderen. Indien er ook geluid is van een nabijgelegen hoofdweg, dan zal dit fungeren als een extra achtergrond, wat de algemene kans op waarnemen van het spoorweggeluid verder verlaagt. Dit mechanisme is echter niet reciprook: als gevolg van het intermitterend karakter zal spoorweggeluid minder invloed hebben op het waarnemen van wegverkeersgeluid. Eveneens speelt gewenning een grotere rol voor wegverkeersgeluid.

Nadere toelichting op de SELthr

De bepaling voor SELthr voor wegverkeersgeluid gebeurt op exact dezelfde manier als voor spoorweggeluid - het model houdt zelfs geen rekening met het type bron. Kort samengevat werkt het model als volgt: een geluid afkomstig van een bepaalde bron geeft aanleiding tot een notice-event wanneer dit geluid niet wordt gemaskeerd door de geluiden afkomstig van alle andere bronnen, m.a.w. wanneer het niveau voldoende boven het achtergrondniveau (=niveau van alle andere bronnen) uitkomt. Dit is de algemene regel, en geldt zowel voor geluiden met variabel of constant niveau. "Voldoende boven" impliceert een drempelwaarde. In ons model varieert deze drempel in de tijd, en is deze afhankelijk van gewenning, aandachtsfocusering etc.

Intermitterend geluid geeft in principe aanleiding tot notice-events rondom de pieken (als deze voldoende hoog zijn uiteraard); constant geluid geeft in principe aanleiding tot een notice-event dat de volledige simulatieduur omvat (als het niveau hoog genoeg is). Gewenning (habituation) doet echter de notice-threshold stijgen met de tijd, zodat voor constant geluid het notice-event op gegeven moment stopt. M.a.w. men hoort de weg voor een tijdje, bv. enkele tientallen seconden, maar daarna schenkt men er geen aandacht meer aan omwille van gewenning. Andere veranderingen zoals bv. plotse pieken of verandering van activiteit, hebben ook een invloed op de drempel, en kunnen dus ook aanleiding geven tot nieuwe notice-events. De dynamiek van dit process wordt vooral bepaald door de tijdsconstant-parameters van het model (gesampled uit distributies bij simulaties).

Bron: B. De Coensel, D. Botteldooren, T. De Muer, B. Berglund, M. E. Nilsson, P. Lercher, “A model for the perception of environmental sound based on notice-events”, Journal of the Acoustical Society of America 126(2):656-665, 2009.

Over de auteurs: Bert De Coensel is als postdoctoraal onderzoeker van het Fonds Wetenschappelijk Onderzoek – Vlaanderen verbonden aan de vakgroep Informatietechnologie van Universiteit Gent. Dick Botteldooren is als hoogleraar verbonden aan dezelfde vakgroep.

home...