КОЧКИ, ТРЯСКА И ЗДОРОВЬЕ
Вредное воздействие вибрации на здоровье человека уже давно установлено учеными. В 1929 г. Б.С. Преображенский провел эксперимент на белых мышах. Животные в течение 11 месяцев ежедневно проводили по 8 часов в автобусах, курсирующих по булыжной мостовой. В результате 8 из 20 мышей погибли, у остальных отмечалась подавленность, отказ от пищи, изменения в среднем ухе, малая жизнеспособность потомства (что же это за автобусы тогда были?! - Ред.). С конца тридцатых годов прошлого века в России воздействием вибрации машин на работников стала заниматься Е.Ц. Андреева-Галанина. Но только в 1958 г. прошла Первая всесоюзная конференция по борьбе с вибрацией. Симпозиумы, посвященные влиянию вибраций на организм человека и проблемам виброзащиты, неоднократно проводились Государственным научно-исследовательским институтом машиностроения по плану Академии наук СССР.
Многочисленными исследованиями установлено, что езда на автомобиле вследствие воздействия колебаний вызывает в первую очередь нервное утомление. Механические колебания тела человека или отдельных его частей оказывают сложное биологическое действие и могут вызывать ряд изменений в организме, затрагивающих его функциональное состояние, работоспособность, здоровье.
Человеческий организм воспринимает механические колебания по-разному в зависимости от их частоты. Колебания воспринимаются вестибулярным аппаратом, глазами, суставами и мышцами (суставно-мышечная чувствительность), кожей (кожная чувствительность); колебания передаются через костную ткань и могут действовать непосредственно на внутренние органы (желудок, печень).
Колебания с очень низкой частотой (до 0,5 Гц) обычно вызывают укачивание. На колебания с частотой до 3-5 Гц в первую очередь реагирует вестибулярный аппарат. Такие колебания вызывают расстройства, связанные со смещением массы крови в сосудах, т.е. сосудистые расстройства и синдром укачивания (морскую болезнь). При колебаниях с частотами от 3–5 до 11 Гц наблюдаются расстройства, обусловленные возбуждением лабиринтного аппарата внутреннего уха и резонансным колебанием как человеческого тела в целом, так и некоторых его частей, а также внутренних органов (голова, желудок, печень и кишечник).
При колебаниях с частотами 11–45 Гц у человека могут начаться функциональные расстройства ряда внутренних органов (в том числе мочеполового аппарата), ухудшиться зрение в связи с колебаниями глазных яблок, появляются тошнота и рвота. Механические колебания с частотами свыше 45 Гц при известной интенсивности вызывают серьезные изменения – так называемую вибрационную болезнь.
При колебаниях с большой амплитудой и частотах 0,5–5 Гц оценивающим показателем для человеческого организма является ускорение. Интервал частот 5–15 Гц соответствует переходной области, поскольку в формировании ощущения участвуют различные рецепторы. Колебания более высокой частоты воспринимаются человеком не как отдельные, как слитные. Это уже область вибраций. При колебаниях с малой амплитудой и частотами 15–80 Гц главным возбудителем ощущений будет скорость колебаний. Колебания с частотами свыше 80 Гц ощущаются и воспринимаются кожей. Их восприятие зависит от того, на какую часть тела они воздействуют и чем кожный покров прикрыт. Границы вибрационной чувствительности человеческого организма составляют до 1500 Гц.
При движении автомобиля его кузов испытывает воздействие одновременно и вибрации и колебаний. Резонансная частота колебаний для кузова составляет 1–3 Гц, для колес с элементами подвески, тормоза, трансмиссии и пр. 8–22 Гц. Вибрации двигателя и трансмиссии происходят с еще большими частотами. Кроме того, частоты вибраций и колебаний, действующих на водителя и пассажиров, не должны совпадать с частотой собственных колебаний большинства органов человека: 4 – 5 Гц, головы – 20 Гц, желудка – 2 Гц.
Наибольшее неприятное воздействие на пассажиров оказывают не вибрации, а колебания. Восприятие колебаний, связанных с изменением положения тела в пространстве, представляет собой сложный процесс, слагающийся из ряда ощущений, которые доходят до мозга от различных органов чувств. Основным органом человека, служащим для распознавания изменения направления или скорости движения (ускорение, вибрация), является вестибулярный аппарат. Раздражения вестибулярного аппарата, передаваясь головному мозгу, вызывают два вида рефлексов, которые влияют на работоспособность человека: мышечные рефлексы, т. е. движения головы, глаз, непроизвольные движения рук, ног и туловища, и так называемые вегетативные рефлексы – укачивание.
Вестибулярный аппарат способен приспосабливаться к колебаниям и позволяет привыкать человеку к езде в автомобиле. Эта способность различна у разных людей. Минимальное значение ускорений, на которое реагирует вестибулярный аппарат, так называемый порог раздражения, также различен для разных людей и меняется в зависимости от продолжения действия ускорения. Для порога раздражения можно принять следующие средние значения: 0,11–0,12 м/с2 для линейных колебаний, а для угловых – 20/с2 при продолжительности действия 0,8 с и 800/с2 при продолжительности действия 0,022 с. Известно, что произведение ускорения на время его действия постоянно, однако величина этой константы для разных людей различна.
В зависимости от положения тела ускорения воспринимаются человеком по-разному. Легче всего переносятся ускорения, направленные перпендикулярно продольной оси тела (разгон, торможение). Хуже переносятся короткие резкие вертикальные толчки, направленные вдоль продольной оси тела. Несколько последовательных слабых толчков приводят к накапливанию остаточных явлений и могут дать более сильное ощущение, чем отдельные толчки.
Оценка положения в пространстве зависит не только от вестибулярного аппарата, но и от глаз, нервных окончаний на коже, в подкожной жировой клетчатке, в суставных сумках, мышцах, в связках, которыми удерживаются внутренние органы от смещения. Например, благодаря осязаниям – кожной чувствительности, человек начинает воспринимать наклоны значительно раньше. Однако вестибулярный аппарат имеет первостепенное значение при медленных колебаниях. Осязательная чувствительность преобладает при частоте 15 Гц и выше.
Качественные и количественные критерии и показатели неблагоприятного воздействия вибраций на человека определяет ГОСТ 12.1.012-90 «Вибрационная безопасность». Стандарт устанавливает общие требования к обеспечению вибрационной безопасности труда в отраслях народного хозяйства и устанавливает санитарные нормы. Критерий «безопасность» предусматривает ненарушение здоровья человека, оцениваемого по объективным показателям с учетом риска возникновения предусмотренных медицинской классификацией профессиональных заболеваний и патологий, а также исключения возникновения травмоопасных или аварийных ситуаций из-за воздействия вибрации.
Требования ГОСТ 12.1.012–90 «Вибрационная безопасность» предусматривают, что контроль вибрации должен осуществляться при контроле качества машин и технического состояния эксплуатируемых машин для оценки их вибробезопасности. По требованиям ГОСТ оценку вибробезопасности машин производят на основе контроля их вибрационной характеристики. Контроль качества должен производиться при контрольных испытаниях на безопасность, а также при сертификационных испытаниях. Контроль должен осуществляться после ремонта и периодически. Вибрация должна контролироваться в условиях, которые воспроизводят или имитируют типовые условия эксплуатации.
Также в Российской Федерации имеют силу санитарные правила и нормы СанПиН 1102-73. «Санитарные нормы и правила по ограничению вибрации и шума на рабочих местах тракторов, сельскохозяйственных мелиоративных, строительно-дорожных машин и грузового автотранспорта». Предельно допустимые виброскорости и виброускорения по СанПиН 1102-73 и ГОСТ 12.1.012-90 «Вибрационная безопасность» согласуются с международным стандартом ИСО 2631 «Вибрация, передаваемая человеческому телу. Руководство по оценке воздействия на человека».
Система нормирования воздействия вибрации на человека продолжает пополняться новыми стандартами, разработанными на основе международных требований. К таким документам относятся: ГОСТ 31191-2004 «Вибрация и удар. Измерение общей вибрации и оценка ее воздействия на человека», ГОСТ 31192-2004 «Вибрация и удар. Измерение локальной вибрации и оценка ее воздействия на человека», ГОСТ 31319-2006 «Вибрация. Измерение общей вибрации и оценка ее воздействия на человека. Требования к проведению измерения на рабочих местах». Соотношение нормируемых пределов средних квадратических вертикальных ускорений с реальными величинами, замеряемыми на сиденьях автомобилей, показаны на графике, где приведены результаты испытаний, проведенных в США и СССР. На графиках средние квадратические вертикальные ускорения в третьоктавных полосах частот сопоставимы с предельно допустимыми по требованиям ИСО уровнями.
Из графика А следует, что испытанные в 1972 г. в США грузовые автомобили не укладываются в требования стандарта ИСО по снижению производительности труда для 8-часового воздействия даже при движении по очень ровным дорогам (скоростная автострада).
Ускорения, замеренные на легковых автомобилях (график Б), оказываются выше пределов по «снижению комфорта», установленных стандартом ИСО. Это относится даже к большим автомобилям США, которые, как известно, имеют очень мягкую подвеску, при движении с умеренной для них скоростью по скоростным автострадам (кривая 4) и к автомобилям высшего класса (кривая 6).
В соответствии с требованиями стандарта ИСО 2631 были проведены испытания плавности хода у нас в стране. На приведенном ниже рисунке спектры вертикальных ускорений на сиденьях различных грузовых автомобилей сравниваются с допустимыми пределами по снижению производительности труда при продолжительности воздействия 8, 4 и 2 часа. Измеренные ускорения укладываются в предписанные пределы для 8-часовой продолжительности воздействия лишь в одном случае. Этот случай соответствует грузовому автомобилю 6х4 полной массой 18 т, оборудованному подрессоренным сиденьем водителя, при движении по участку ровной асфальтобетонной дороги со скоростью 70 км/ч. В этих же условиях грузовой автомобиль 4х2 полной массой 9 т с кабиной над двигателем и с неподрессоренным сиденьем может эксплуатироваться без ущерба здоровью водителя немногим более 1 ч.
Исследования, проведенные на автомобиле «КАМАЗ» в 1992 г., показали парадоксальные результаты – ускорения на сиденье водителя в два раза выше, чем на лонжероне рамы грузовика над передней осью. С тех пор, как известно, плавностью хода этого популярного грузовика никто не занимался.
Не правда ли, есть над чем подумать? Но именно подумать! Ведь технические нормы на плавность хода необходимо устанавливать исходя из реального уровня автомобильной техники. Нормы, соответствующие этой категории качества, должны основываться на статистических данных, характеризующих плавность хода современных автомобилей. И конечно, нормативы ГОСТов, как и других законодательных актов, должны выполняться.
