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Submitted on 1 Jan 1990
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APPLICATION D’UN MODÈLE DE DÉTECTION D’AVERTISSEURS SONORES EN MILIEUX DE
TRAVAIL BRUYANTS
C. Laroche, S. Mcduff, H. Tran Quoc, R. Hetu
To cite this version:
C. Laroche, S. Mcduff, H. Tran Quoc, R. Hetu. APPLICATION D’UN MODÈLE DE DÉTECTION
D’AVERTISSEURS SONORES EN MILIEUX DE TRAVAIL BRUYANTS. Journal de Physique Col-
loques, 1990, 51 (C2), pp.C2-171-C2-174. �10.1051/jphyscol:1990241�. �jpa-00230661�
COLLOQUE DE PHYSIQUE
Colloque C2, supplément au n°2. Tome 51, Février 1990
1er Congrès Français d'Acoustique 1990
C2-171
APPLICATION D'UN MODÈLE DE DÉTECTION D'AVERTISSEURS SONORES EN MILIEUX DE TRAVAIL BRUYANTS
C. LAROCHE, S. McDUFF, H. TRAN QUOC et R. HETU
Groupe d'Acoustique de l'Université de Montréal, C.P. 6128, Suce. A, Montréal, Que., Canada, H3C 3J7
Résumé - Le Groupe d'Acoustique de l'Université de Montréal (GAUM) a développé un modèle informatisé ("Détectson") qui permet de prédire les capacités de détection d'avertisseurs sonores de danger par les travailleurs en milieu bruyant. Le logiciel a été utilisé pour évaluer 93 conditions d'utilisation de ce type de signaux dans une aciérie. Dans plus de la moitié des cas, les signaux ne rencontrent pas les critères minima pour assurer leur reconnaissance par des travailleurs âgés entre 20 et 60 ans. Une version conviviale du logiciel sera bientôt disponible. Cet outil pratique permettra de corriger les situations problématiques et de concevoir des signaux adéquats.
1-INTRODUCTION
Chaque année, des accidents mortels en milieux de travail bruyants sont attribués au fait qu'un avertisseur sonore de danger n'a pas été perçu IV. Ces accidents surviennent en dépit du fait que des normes et des règlements régissent l'utilisation de ce type de signal 121. Ces derniers sont fondés sur les résultats de nombreuses études expérimentales portant sur la détection d'un signal quelconque dans un bruit ambiant /3,4,5/. Ces travaux ont toutefois porté sur les capacités auditives de jeunes adultes audiologiquement normaux. Les règles de détection n'ont pas encore été intégrées dans un modèle de perception auditive qui permettrait d'évaluer l'efficacité des avertisseurs sonores en milieux bruyants où l'on retrouve des travailleurs atteints de perte d'audition due à l'âge ou au bruit. Le modèle informatisé "Détectson" mis au point par le GAUM permet, dans sa forme actuelle, de prendre en compte la baisse de sensibilité et de sélectivité fréquentielle associée à l'effet d'âge. Un projet en cours devrait permettre d'intégrer sous peu l'effet d'une perte auditive due au bruit sur les capacités auditives de détection.
Plusieurs décisions ont précédé la formulation du modèle. Il est fondé essentiellement sur les notions de patron d'excitation proposées par Zwicker et Scharf /3/ et les notions d'élargissement de la bande critique en fonction de l'âge proposées par Patterson et al. /6/. Par ailleurs, la pente des filtres auditifs est ajustée en fonction du niveau de pression sonore. Une sous-routine du programme calcule la contribution du port de protecteurs anti-bruit, ceux-ci pouvant compromettre les capacités de détection des travailleurs 171. Les détails du modèle sont exposés ailleurs (Laroche et al., soumis pour publication). L'objectif de cet exposé est de présenter un exemple d'application du logiciel "Détectson" dans une usine de métallurgie québécoise.
2-METHODOLOGIE
En l'absence d'outil approprié, il n'y a eu, à ce jour, aucune évaluation des conditions d'utilisation des avertisseurs sonores en milieux de travail québécois. Cette étude représente donc la première exploration de ce genre pour un milieu de travail (aciérie) qui fait appel à de tels signaux pour informer les travailleurs des étapes d'opération des machines et des situations de danger. 93 conditions d'utilisation d'avertisseurs sonores ont été étudiées. Il s'agissait principalement de ronfleurs, cloches, sirènes et klaxons. Le bruit ambiant et l'avertisseur sonore ont été enregistrés à chacun des postes de travail concernés, à l'aide d'une enregistreuse numérique Sony PC-2000. Des analyses spectrales en bandes de tiers d'octave ont été réalisées à l'aide d'un analyseur B&K 2515. Dans le cas des bruits fluctuants, les analyses ont porté sur les conditions de niveaux sonores maxima. Ces spectres ont permis l'analyse de chacun des avertisseurs en fonction de:
- son audibilité (seuil masqué) pour des travailleurs de différents âges et
- son pouvoir de sollicitation de l'attention et de sa reconnaissance selon les critères suggérés dans la littérature /4/. Pour attirer l'attention et être reconnu parmi d'autres signaux sonores, un avertisseur doit être 10 à 15 dB supérieur au seuil masqué dans au moins une bande de tiers d'octave. Par ailleurs, le rapport signal/seuil masqué ne doit pas dépasser 25 dB pour éviter toute réaction de sursaut ou présenter des risques d'atteinte à l'audition.
Abstract - The Groupe d'Acoustique de I'Universite de Montreal (GAUM) has developped a computerized model ("Detectsound") for the detection of warning sounds by workers in noisy environments. The program was used to analyse 93 different configurations of warning signals in a steel plant. In more than half of the cases, the warning signals did not meet the recognition criteria for workers aged between 20 and 60. A "user friendly" version of the program will be soon available. This practical tool will allow to improve and to design safer existing signals.
Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphyscol:1990241
C2-172 COLLOQUE DE PHYSIQUE
Un signal sonore était considéré comme pouvant être détecte si son patron d'excitation surpassait celui du bruit dans au moins une bande critique. Ce même signal était jugé acceptable si son niveau sonore surpassait de 10 à 25 dB le seuil masqué prédit par le modèle dans au moins une bande critique (dont la largeur est similaire à celle des bandes de 113 octave).
3
-
PFSULTATS ET DISCUSSIONLa figure 1A présente un exemple de spectre d'un bruit (trait pointillé) auquel se superpose le spectre d'un signal (trait plein). La figure 1B illustre les patrons d'excitation correspondants pour un sujet de 20 ans.
Dans ce cas, le signal sonore (siréne dont la bande prédominate est
a
500 Hz) présente un rapport signallseuil masqué acceptable, A savoir +17 dB pour les sujets de 20 ans et de +15 dB pour les travailleurs Agés de 60 ans. La différence de 2 dB peut s'expliquer par l'élargissement des bandes critiques associé A l'effet de I'age. A la figure 2, la cloche dont le spectre est concentré autour de 4000 Hz est inaudible pour les sujets des deux groupes d'age. Dans ce cas, aucune portion du patron d'excitation du signal n'émerge au- dessus de celui du bruit de fond.Fig. 1
-
Exemple d'une situation où une sirbne présente un rapport signal/seuil masqué acceptable (1A: spectres du bruit (----) et de la sirène (-); 1B: patrons d'excitation correspondants)...
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Fig. 2
-
Exemple d'une situation où une cloche présente un rapport signallseuil masqué trop faible (2A: spectres du bruit (----) et de la cloche (-); 28: patrons d'excitation correspondants)La figure 3A illustre les résultats obtenus avec l'ensemble des avertisseurs pour un groupe ag6 de 20 ans (Q -10e percentile de la population, i.e. parmi les plus sensibles aux effets de I'age). 55% des conditions d'utilisation sont jugées acceptables alors que 30% ne rencontrent pas le crithre d'un rapport signaVseuil masqué minimal de +IO dB et 15% surpassent un rapport de +25 dB.
a . AGE: 2 0 a n s ( Q = 1 0 )
SIGNAL TROP F A I B L E
SIGNAL TROP FORT
b. AGE: 2 0 à 60 a n s ( Q = 1 0 )
s a n s p r o t e c t e u r s
c. AGE: 2 0 à 60 a n s (Q = 1 0 ) a v e c p r o t e c t e u r s
Fig.3
-
Adéquacité des avertisseurs sonores en fonction des facteurs "âge" et "protecteurs auditifs".C2-174 COLLOQUE DE PHYSIQUE
Lorsque des protecteurs anti-bruit sont portés par les travailleurs de 20 B 60 ans (figure 38, 3C). le pourcentage d'avertisseurs acceptables passent de 49 B 45 %. Le tableau 1 permet d'expliquer ce résultat.
Plus le signal est centré en hautes fréquences (ex. cloches), plus le niveau de celui-ci doit être Blevé pour compenser l'effet de la perte auditive due B l'age et I'atténuation des protecteurs plus marquées aux hautes fréquences. Ces observations demontrent la nécessité, pour le développement d'avertisseurs sonores adéquats en milieu industriel, de n'utiliser que la bande des fréquences inférieures à 3 kHz.
Tableau 1
-
Calcul du niveau minimal en dB SPL que doit atteindre le signal pour satisfaire aux critéres de reconnaissance et de sollicitation de l'attention (travailleurs Agés de 60 ans utilisant des protecteurs anti- bruit 181)Bande de Seuil d'audition fréquence (Age=6O, Q=10)
(Hz) (dB SPL)
Atténuation
+
10 dB TOTAL médiane desprotecteurs
(dB SPL) (dB) (dB SPL)
L'utilisation du logiciel "Détectson" dans une acierie québécoise a permis de démontrer que plusieurs conditions d'utilisation d'avertisseurs sonores peuvent compromettre la sécurité des travailleurs. Cette situation prévaut sans aucun doute dans d'autres milieux industriels. II s'avére donc important de poursuivre ce type d'évaluation systématique dans les milieux de travail bruyants où la sécurité des travailleurs est li6e à la détection d'avertisseurs sonores. Ce logiciel sera bientôt rendu convivial afin de le rendre accessible à des intervenants en santé et en sécurité du travail non-familiers avec les concepts psycho-acoustique de détection sonore. Par ailleurs, il permettra aux concepteurs d'avertisseurs sonores de concevoir des signaux plus adéquats. En effet, quand les caractéristiques du bruit ambiant (spectre et niveaux de pression sonore) et du receveur (sensibilité auditive et sélectivité fréquentielle associée, port de protecteurs) sont connues, il est possible de déterminer dans quelle zone fréquentielle un avertisseur peut gtre dBveloppé. Cet avertisseur devrait comporter un minimum de 3 composantes fréquentielles (inférieures à 3000 Hz) pour assurer sa détection et sa reconnaissance 141. Le niveau de pression acoustique de chaque composante pourra ensuite &tre ajusté en référence au rapport signallseuil masqué de +10 à +25 dB. L'ajout prochain d'une base de prédiction des capacités de détection des personnes atteintes de pertes d'audition dues au bruit permettra de géneraliser l'emploi du modèle à l'ensemble de la population industrielle.
REMERCIEMENTS
Une subvention octroyée à C. Laroche et R. Hétu ainsi qu'une bourse de maîtrise accordée à S. McDuff ont permis la réalisation de ce projet de recherche.
FIEFDlrmCES
111 Wilkins, P.A. and Acton, W.I., Ann. Occup. Hyg. L(1982) 249.
121 ISO 7731, (1986)
/3/ Zwicker, E. and Scharf, B., Psychol. Review
22
(1965) 3.141 Patterson, R.D., CAA Paper 8201 7, Civil Aviation Authority (1982).
151 Coleman, C.J., Leamon, T.B. and Drayton, I.D.R., Final Report on CEC Contract 6245-1118/019 (1 9 8 0 ) .
161 Patterson, R.D., Nimmo-Smith, I.,, Weber, D.L. and Milroy, R., J. Acoust. Soc Am.
2 2
(1 982) 1788.171 Wilkins, P. and Martin, A.M., Applied Acoustics (1987) 267.
181 Edwards, R.G., Broderson, A.B.., Green, W.W. and Lempert, B.L., Noise Control Eng. J. a ( 1 9 8 3 ) 6.
