Насколько вибрация вредна для операторов тракторов?

Группа ученых из Канады, США и Индии исследовала воздействие вибрации на тело человека при работе сельскохозяйственного трактора с навесным погрузчиком в реальных полевых условиях. С этой целью они разработали специальный IoT-модуль для дистанционного получения данных о вибрации. Работа была опубликована в журнале Smart Agricultural Technology.

Целью исследования стало изучение реакции водителей тракторов на вибрацию всего тела (WBV) во время работы трактора с погрузчиком в реальных условиях. Для изучения влияния вибрации фиксировались реакции трактористов на передачу вибрации от сиденья к голове. Во время эксперимента девять мужчин-трактористов управляли трактором с навесным погрузчиком. Уровни вибрации тестировались вдоль трех осей в области сиденья и головы. Для этого был разработан IoT-модуль для онлайн-передачи данных с целью повышения эффективности экспериментов путем устранения потенциальных причин ошибок исследователей.

Вред здоровью

Фермеры занимаются сельхозработами в течение многих часов в день практически весь год, а в самые напряженные дни фермеры используют трактор до 12-14 часов в день. Следовательно, они подвергаются воздействию опасных производственных факторов, таких как вибрация всего тела (WBV). Ее воздействие на трактористов более сложное, чем в промышленном секторе, поскольку оно зависит от нескольких переменных факторов во время полевых работ. Вибрация всего тела, испытываемая трактористами, вызывается навесными орудиями и взаимодействием трактора с местностью. Пол кабины трактора, рычаги управления, поддон сиденья, спинка сиденья и рулевое колесо являются одними из мест контакта, где вибрация передается на тело тракториста. Эти вибрации могут вызывать дискомфорт и иногда проблемы со здоровьем у людей. Несколько исследований показали, что трактористы часто подвергаются воздействию вибрации, превышающей значение воздействия (0,5 м/с2), предусмотренное Директивой Европарламента и Совета ЕС 2002/44/ЕС от 25 июня 2002 г. о минимальных требованиях к здоровью и безопасности работников в отношении рисков, связанных с физическим воздействием (вибрация). Высокие уровни воздействия вибрации прочно связаны с рядом заболеваний, включая опасность для опорно-двигательного аппарата (например, боли в спине), усталость (например, мышечная усталость), физиологические проблемы (концентрация внимания, сонливость и т. д.) и проблемы с нервной системой (например, синдром запястного канала).

Кроме того, механизаторы на тракторах обычно подвергаются вибрации в диапазоне частот от 1 до 10 Гц, который включает резонансную частоту человеческого тела, которое чрезвычайно чувствительно к низкочастотной вибрации из-за собственных частот различных частей тела. Такое длительное воздействие может повлиять на способность водителя управлять транспортным средством. Кроме того, длительное воздействие WBV может повлиять на биодинамическое поведение человеческого тела.

Опасный резонанс

Исследование проводилось в Пенджабском сельскохозяйственном университете (Индия). Руководство университета предоставило дорогу и технику, необходимую для проведения эксперимента. Эксперимент проводился на конгломератно-битумной дороге длиной 1400 м. Дорога была в хорошем состоянии, ее шероховатость составляла 3,5 мм/м. Для данного исследования был выбран трактор Farmtrac с приводом на два колеса и мощностью 55 л.с. Трактор был оснащен оригинальным сиденьем, предоставленным производителем. Существующие шины были заменены на новые за три месяца до начала исследования. Давление воздуха в шинах было установлено в соответствии со стандартом компании. Эксперимент проводился с использованием погрузчика (1,16 × 1,52 м), изготовленного из низкоуглеродистой стали, грузоподъемностью 500 кг.

На основании данного исследования ученые сделали следующие выводы и предположения на будущее:

- Уровни вибрации всего тела преобладали вдоль вертикальной оси;

- Средний показатель A(8), т.е. ежедневная реакция на воздействие (0,69 м/с2) на поддоне сиденья, превысил рекомендуемое значение воздействия, предписанное Директивой 2002/44/EU;

- Условия езды при минимальной скорости и максимальной нагрузке приводят к снижению вредной нагрузки;

- Спектральная плотность мощности (PSD) на поддоне сиденья и голове обнаружила, что при работе погрузчика доминирующие частоты находятся в зоне воздействия низкочастотной вибрации (до 10 Гц). Это может повлиять на здоровье человека и комфорт езды из-за наличия доминирующих частот вблизи резонансной частоты человеческого тела.

- Разработчики и производители тракторов могут использовать результаты исследования для снижения высоких амплитуд вибрации и важных резонансных частот, чтобы улучшить езду на тракторе.