Межгосударственный стандарт ГОСТ 31191.1-2004 (ИСО 2631-1:1997) "Вибрация и удар. Измерение общей вибрации и оценка ее воздействия на человека. Часть 1. Общие требования" (введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 12 декабря 2007 г. N 357-ст)

Vibration and shock. Measurement and evaluation of human exposure to whole-body vibration. Part 1. General requirements

Дата введения - 1 июля 2008 г.

Введен впервые

Введение

Основной целью настоящего стандарта является установление методов получения количественной информации о воздействии общей вибрации на человека в отношении:

- его здоровья и степени комфорта;

- чувствительности к воздействию вибрации;

- подверженности болезни движения.

Настоящий стандарт устанавливает методы получения значений параметров, на основе которых могут быть сделаны заключения о допустимости действующей вибрации в соответствии с требованиями национального законодательства. Приводимый в стандарте перечень измеряемых параметров и рекомендации по их использованию при оценке вибрации установлены на основе международного опыта и применимы к разным условиям и разным видам вибрации, включая вибрацию с большим значением пик-фактора. Принятые на национальном уровне гигиенические нормативы могут устанавливать предельные значения для одного или нескольких параметров из данного перечня.

В трех приложениях к настоящему стандарту рассмотрены эффекты воздействия вибрации на здоровье (приложение В), степень комфорта и чувствительность к вибрации (приложение С) и подверженность болезни движения (приложение D).

Настоящий стандарт не рассматривает потенциальный эффект воздействия вибрации на качество выполняемых работ, поскольку это в сильной степени зависит от эргономических факторов, условий работы и выполняемого задания.

По сравнению с примененным международным стандартом ИСО 2631-1:1997 в текст настоящего стандарта внесены следующие изменения:

- изменена структура стандарта, как указано в приложении Е;

- раздел 1 дополнен способом оценки вибрации, воздействующей на ноги сидящего человека, с точки зрения риска получения вибрационной болезни;

- в разделе 2 международные стандарты заменены соответствующими межгосударственными;

- в раздел 3 добавлены определения терминов "комфорт", "чувствительность к вибрации", "порог чувствительности к вибрации", "болезнь движения";

- пункт 6.4.2 дополнен алгоритмом расчета корректированного ускорения с использованием метода быстрого преобразования Фурье (БПФ);

- исключены ссылки на зарубежные литературные источники, доступ к которым затруднен, а также исключен структурный элемент "Библиография".

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает общие требования по измерению общей вибрации разных видов: периодической, случайной, в форме переходных процессов. В стандарте указаны основные факторы, которые необходимо принимать во внимание для определения приемлемости действующей вибрации с точки зрения ее влияния на здоровье и степень комфорта, чувствительности к вибрации и подверженности болезни движения. Диапазон частот рассматриваемой вибрации составляет:

- от 0,5 до 80 Гц*(1) для оценки воздействия на здоровье и степень комфорта и чувствительности к вибрации;

- от 0,1 до 0,5 Гц для оценки подверженности болезни движения.

Настоящий стандарт распространяется на вибрацию, передаваемую через опорные поверхности на ноги (положение стоя), на ноги, ягодицы и спину (положение сидя) и на все тело в целом (положение лежа), которая может наблюдаться, например, на транспортных средствах, в зданиях и поблизости от работающего оборудования.

В настоящем стандарте в качестве фактора риска для здоровья рассмотрена только вибрация, передаваемая на ягодицы и спину сидящего человека через подушку и спинку сиденья. Продолжительное воздействие вибрации, передаваемой на ступни ног сидящего человека, также способно вызвать специфическое заболевание, называемое вибрационной болезнью*(2). Динамические характеристики ступней ног сидящего человека близки к характеристикам кистей рук, а этиология и патогенез вибрационной болезни аналогичны тем, что характерны для заболевания в результате воздействия локальной вибрации. Поэтому при измерении и оценке общей вибрации, воздействующей на ноги сидящего человека, следует руководствоваться ГОСТ 31192.1, применяя в части требований к месту и направлению измерений вибрации положения настоящего стандарта (5.2, 5.3).

Настоящий стандарт не распространяется на методы оценки параметров сильных одиночных ударов, в частности таких, что имеют место при аварии транспортных средств.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие межгосударственные стандарты:

ГОСТ 12.1.012-2004 Система стандартов безопасности труда. Вибрационная безопасность. Общие требования

ГОСТ ИСО 8041-2006 Вибрация. Воздействие вибрации на человека. Средства измерений (ИСО 8041:2005, IDT)

ГОСТ ИСО 10326-1-2002 Вибрация. Оценка вибрации сидений транспортных средств по результатам лабораторных испытаний. Часть 1. Общие требования (ИСО 10326-1:1992, IDT)

ГОСТ 17168-82 Фильтры электронные октавные и третьоктавные. Общие технические требования и методы испытаний (МЭК 61260:1995, NEQ)

ГОСТ 24346-80 Вибрация. Термины и определения (ИСО 2041:1990, NEQ)

ГОСТ 31191.2-2004 (ИСО 2631-2:2003) Вибрация и удар. Измерение общей вибрации и оценка ее воздействия на человека. Часть 2. Вибрация внутри зданий (ИСО 2631-2:2003, MOD)

ГОСТ 31192.1-2004 (ИСО 5349-1:2001) Вибрация. Измерение локальной вибрации и оценка ее воздействия на человека. Часть 1. Общие требования (ИСО 5349-1:2001, MOD)

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов на территории государства по соответствующему указателю стандартов, составленному по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по ГОСТ 12.1.012, ГОСТ ИСО 8041 и ГОСТ 24346, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 комфорт: Субъективное ощущение хорошего самочувствия в условиях воздействия внешних факторов, включая вибрацию и удар.

Примечание - Состояние комфорта не означает полного отсутствия каких-либо мешающих или вредных факторов. Оно определяется целым комплексом воздействий на органы чувств человека и его индивидуальным отношением к этим воздействиям.

3.2 чувствительность к вибрации: Субъективное восприятие человеком наличия воздействующей на него вибрации.

3.3 порог чувствительности к вибрации: Низший уровень вибрации, при котором человек еще способен ощущать ее воздействие.

3.4 болезнь движения: Рвотный рефлекс, тошнота и недомогание, провоцируемые движением самого человека или окружающих его предметов (среды).

Примечание - Болезнь движения, обусловленную морской качкой, часто называют морской болезнью.

3.5 укачивание: Процесс воздействия низкочастотных колебаний, способный привести к болезни движения.

4 Обозначения

В настоящем стандарте применены следующие условные обозначения:

a	- виброускорение. Поступательное ускорение выражают в метрах на секунду в квадрате , а угловое виброускорение - в радианах на секунду в квадрате . Если иное не определено, измеряемым параметром является среднеквадратичное значение виброускорения;
H(p)	- передаточная функция фильтра, выраженная как функция комплексной угловой частоты;
	- комплексная угловая частота;
W	- частотная коррекция;
с, d, e, f, j, k	- индексы, используемые для обозначения различных форм частотной коррекции (см. таблицы 1 и 2);
w	- индекс, используемый для обозначения корректированного виброускорения;
х, y,z	- индексы, используемые для обозначения направления поступательной вибрации (см. рисунок 1). Для угловой вибрации они указывают ось вращения r (вращения вокруг осей х, у и z соответствуют раскачиванию с бока на бок, наклонам вперед и назад и поворотам из стороны в сторону, см. рисунок 1);
	- индекс, используемый для обозначения полной вибрации, рассчитанной по измерениям в направлениях х, y и z (см. 6.5).

Таблица 1 - Применение основных функций частотной коррекции

Частотная коррекция	Здоровье (см. раздел 7)	Комфорт (см. раздел 8)	Чувствительность (см. раздел 8)	Болезнь движения (см. раздел 9)
	Ось z для поверхности сиденья	Ось z для поверхности сиденья Ось z для стоящего человека Вертикальное направление для лежащего человека (кроме головы) Направления х, у и z для опоры ног сидящего человека	Ось z для поверхности сиденья Ось z для стоящего человека Вертикальное направление для лежащего человека (кроме головы)	-
	Ось х для поверхности сиденья Ось у для поверхности сиденья	Ось х для поверхности сиденья Ось у для поверхности сиденья Горизонтальное направление для лежащего человека (кроме головы) Направления х, у и z для спинки сиденья	Ось х для поверхности сиденья Ось у для поверхности сиденья Горизонтальное направление для лежащего человека (кроме головы)	-
	-	-	-	Вертикальное направление

Таблица 2 - Применение дополнительных функций частотной коррекции

Частотная коррекция	Здоровье (см. раздел 7)	Комфорт (см. раздел 8)	Чувствительность (см. раздел 8)	Болезнь движения (см. раздел 9)
	Ось х для спинки сиденья*	Ось х для спинки сиденья	Ось х для спинки сиденья	-
	-	Оси , и для поверхности сиденья	Оси , и для поверхности сиденья	-
	-	Вертикальное направление для лежащего человека (голова)**	Вертикальное направление для лежащего человека (голова)**	-
* См. примечание к 7.2.3. ** См. примечание к 8.2.2, перечисление С).

5 Измерение вибрации

5.1 Общие положения

Основной измеряемой величиной является виброускорение (см. раздел 4).

В области очень низких частот и низких уровней вибрации, что можно наблюдать, например, внутри зданий или на морских судах, измеряемой величиной может быть виброскорость, которая затем должна быть преобразована в виброускорение.

5.2 Направление измерений

5.2.1 Вибрацию измеряют в направлении осей системы координат с центром в точке контакта тела человека с вибрирующей поверхностью. Основные базицентрические системы координат показаны на рисунке 1.

5.2.2 Если точно совместить ось чувствительности датчика вибрации (далее - датчик) с осью базицентрической системы координат невозможно, допускается расхождение между ними в пределах 15°. Для наклонного сиденья оси системы координат следует связать с телом человека; при этом направление оси z не обязательно будет вертикальным. Направление осей базицентрической системы координат относительно поля силы тяжести должно быть зафиксировано.

5.2.3 При одновременном измерении вибрации в одной точке, но разных направлениях датчики должны быть расположены как можно ближе друг к другу.

5.3 Точки измерений

5.3.1 Датчик должен быть размещен в точке, где вибрация передается на тело человека. Рекомендуются следующие точки измерений:

- подушка сиденья - точка под седалищным бугром сидящего человека;

- спинка сиденья - точка, в которой давление тела человека максимально;

- опорная поверхность для ног - точка наиболее частого контакта ноги с поверхностью.

Для лежащего человека измерения проводят на опорной поверхности под тазом, спиной и головой. Во всех случаях точки измерений должны быть точно зафиксированы.

Примечания

1 Если проведение непосредственных измерений вибрации на поверхности контакта тела человека и опорной поверхности невозможно из практических соображений, ее допускается измерять на жестких элементах конструкции здания или транспортного средства. Использование таких данных в целях оценки воздействия вибрации на человека требует проведения дополнительных расчетов и знания динамики поведения конструкции.

2 Если измерения на спинке сиденья в точке ее контакта с телом человека невозможны, допускается их проведение на раме за спинкой. В этом случае результаты измерений должны быть корректированы с учетом передаточных свойств спинки сиденья.

3 Вибрация, передаваемая на тело человека от жестких поверхностей, может быть измерена на опорной поверхности вблизи области контакта (обычно в пределах 10 см от центра этой области).

5.3.2 Вибрация, передаваемая телу человека через мягкие или упругие материалы (например, подушку сиденья или дивана), должна быть измерена с помощью датчика, установленного между телом человека и основной областью контакта на поверхности. Для этого датчик помещают внутрь специального установочного приспособления. Последнее не должно сильно изменять распределение давления на поверхность упругого материала. При измерениях на мягкой поверхности человек должен принять нормальное для данных условий положение.

Примечание - Типичная конструкция приспособления для крепления акселерометра при проведении измерений на сиденье представлена в ГОСТ ИСО 10326-1.

5.4 Общие требования к средствам измерения

Средства измерения должны соответствовать требованиям ГОСТ ИСО 8041.

Если предусмотрена запись сигналов вибрации для их последующего анализа, в целях максимизации отношения сигнал/шум сигнал может быть предварительно пропущен через фильтр низких частот с частотой среза (по уровню минус 3 дБ), примерно в 1,5 раза превышающей верхнюю границу диапазона частот измерений. При этом фазовая характеристика измерительного тракта должна быть линейной в пределах диапазона частот измерений.

5.5 Длительность измерений

Длительность измерений должна быть достаточной для того, чтобы обеспечить требуемую статистическую точность обработки сигнала. Кроме того, она должна обеспечивать проведение измерения для представительного участка сигнала вибрации. Длительность измерений должна быть зафиксирована.

Если общая запись сигнала вибрации, воздействующей на человека, содержит несколько участков с разными характеристиками, то для каждого такого участка может потребоваться проведение отдельного анализа.

Примечание - В случае стационарного случайного сигнала точность измерений зависит от длительности измерений и полосы фильтрации. Например, чтобы ошибка измерений при проведении анализа вибрации в третьоктавной полосе частот не превышала 3 дБ при доверительной вероятности 90%, минимальная длительность измерений для значения нижней границы диапазона частот измерений 1 Гц должна составлять 108 с, а для значения 0,5 Гц - 227 с. Обычно условие получения представительного участка сигнала вибрации требует значительно большей длительности измерений.

5.6 Регистрация условий измерения вибрации

При выполнении требований настоящего стандарта результаты измерений должны быть точно документированы. Это подразумевает ссылки на соответствующие разделы и приложения настоящего стандарта и указание применяемой функции (функций) частотной коррекции.

В случае использования альтернативного метода оценки должно быть дано его описание. При этом должны быть зафиксированы параметры вибрации (амплитудные характеристики и период измерений), измеренные как основным, так и альтернативным (альтернативными) методами.

В протоколе измерений рекомендуется указывать подробности условий измерения вибрации, а также такие ее характеристики, как частотный состав (т.е. спектр), направления действия, характер изменения вибрации с течением времени и другие факторы, которые могут оказать влияние на результат оценивания.

Примечание - Другими факторами, оказывающими влияние на реакцию человека на воздействие вибрации, являются тип популяции (возраст, пол, число членов, ощущение защищенности и т. д.), опыт, то, насколько воздействие вибрации ожидаемо, степень возбуждения, мотивация (например, степень трудности выполняемого задания), принимаемая поза, вид деятельности (например, водитель или пассажир транспортного средства), финансовые обстоятельства.

6 Оценка вибрации

6.1 Основной метод

Любой метод оценки вибрации согласно настоящему стандарту включает в себя измерения среднеквадратичного значения корректированного виброускорения в метрах на секунду в квадрате в случае поступательной вибрации и в радианах на секунду в квадрате в случае угловой вибрации. Для получения этого значения можно использовать представление сигнала вибрации как во временной, так и в частотной областях.

Во временной области формула расчета имеет вид:

,

(1)

где - корректированное поступательное (угловое) виброускорение как функция времени, ;

T - длительность измерений, с.

Числовые значения функций частотной коррекции приведены в таблицах 3 и 4, а аналитические выражения этих функций - в приложении А. В последующих разделах, а также в приложениях В, С и D рассмотрены функции частотной коррекции, применяемые для различных направлений и различных условий действия вибрации (см. таблицы 1 и 2).

6.2 Условия применимости основного метода

6.2.1 Определение пик-фактора

В целях настоящего стандарта пик-фактор определяют как абсолютное значение отношения максимального значения мгновенного корректированного виброускорения к его среднеквадратичному значению. Максимальное значение мгновенного корректированного виброускорения определяют на всем интервале измерения (см. 5.5), т.е. периоде интегрирования T для получения среднеквадратичного значения (см. 6.1).

Примечание - Пик-фактор не всегда может служить показателем степени жесткости вибрации (см. 6.3).

Таблица 3 - Значения основных функций частотной коррекции в третьоктавных полосах частот

Номер полосы частот* х	Среднегеометрическая частота f, Гц
		х 1000	дБ	x 1000	дБ	x 1000	дБ
-17	0,02					24,2	-32,33
-16	0,025					37,7	-28,48
-15	0,0315					59,7	-24,47
-14	0,04					97,1	-20,25
-13	0,05					157	-16,10
-12	0,063					267	-11,49
-11	0,08					461	-6,73
-10	0,1	31,2	-30,11	62,4	-24,09	695	-3,16
-9	0,125	49,3	-26,26	97,3	-20,24	895	-0,96
-8	0,16	77,6	-22,05	158	-16,01	1006	0,05
-7	0,2	121	-18,33	243	-12,28	992	-0,07
-6	0,25	182	-14,81	365	-8,75	854	-1,37
-5	0,315	263	-11,60	530	-5,52	619	-4,17
-4	0,4	352	-9,07	713	-2,94	384	-8,31
-3	0,5	418	-7,57	853	-1,38	224	-13,00
-2	0,63	459	-6,77	944	-0,50	116	-18,69
-1	0,8	477	-6,43	992	-0,07	53,0	-25,51
0	1	482	-6,33	1011	0,10	23,5	-32,57
1	1,25	484	-6,29	1008	0,07	9,98	-40,02
2	1,6	494	-6,12	968	-0,28	3,77	-48,47
3	2	531	-5,49	890	-1,01	1,55	-56,19
4	2,5	631	-4,01	776	-2,20	0,64	-63,93
5	3,15	804	-1,90	642	-3,85	0,25	-71,96
6	4	967	-0,29	512	-5,82	0,097	-80,26
7	5	1039	0,33	409	-7,76
8	6,3	1054	0,46	323	-9,81
9	8	1036	0,31	253	-11,93
10	10	988	-0,10	212	-13,91
11	12,5	902	-0,89	161	-15,87
12	16	768	-2,28	125	-18,03
13	20	636	-3,93	100	-19,99
14	25	513	-5,80	80,0	-21,94
15	31,5	405	-7,86	63,2	-23,98
16	40	314	-10,05	49,4	-26,13
17	50	246	-12,19	38,8	-28,22
18	63	186	-14,61	29,5	-30,60
19	80	132	-17,56	21,1	-33,53
20	100	88,7	-21,04	14,1	-36,99
21	125	54,0	-25,35	8,63	-41,28
22	160	28,5	-30,91	4,54	-46,84
23	200	15,2	-36,38	2,43	-52,30
24	250	7,90	-42,04	1,26	-57,97
25	315	3,98	-18,00	0,64	-63,92
26	400	1,95	-54,20	0,31	-70,12
* х- номер полосы частот в соответствии с ГОСТ 17168. Примечания 1 Допуск на значения частотной коррекции - по 6.4.1.2. 2 Если известно, что составляющие на частотах ниже 1 Гц несущественны с точки зрения их влияния на корректированное виброускорение, рекомендуется использовать диапазон частот от 1 до 80 Гц. 3 Приведенные в таблице значения частотной коррекции рассчитаны с учетом полосовой фильтрации сигнала.

Таблица 4 - Значения дополнительных функций частотной коррекции в третьоктавных полосах частот

Номер полосы частот* х	Среднегеометрическая частота f, Гц
		x 1000	дБ	x 1000	дБ	x 1000	дБ
-10	0,1	62,4	-24,11	62,5	-24,08	31,0	-30,18
-9	0,125	97,2	-20,25	97,5	-20,22	48,3	-26,32
-8	0,16	158	-16,03	159	-15,98	78,5	-22,11
-7	0,2	243	-12,30	245	-12,23	120	-18,38
-6	0,25	364	-8,78	368	-8,67	181	-14,86
-5	0,315	527	-5,56	536	-5,41	262	-11,65
-4	0,4	708	-3,01	723	-2,81	351	-9,10
-3	0,5	843	-1,48	862	-1,29	417	-7,60
-2	0,63	929	-0,64	939	-0,55	458	-6,78
-1	0,8	972	-0,24	941	-0,53	478	-6,42
0	1	991	-0,08	880	-1,11	484	-6,30
1	1,25	1000	0,00	772	-2,29	485	-6,28
2	1,6	1007	0,06	632	-3,99	483	-6,32
3	2	1012	0,10	512	-5,82	482	-6,34
4	2,5	1017	0,15	409	-7,77	489	-6,22
5	3,15	1022	0,19	323	-9,81	524	-5,62
6	4	1024	0,20	253	-11,93	628	-4,04
7	5	1013	0,11	202	-13,91	793	-2,01
8	6,3	974	-0,23	160	-15,94	946	-0,48
9	8	891	-1,00	125	-18,03	1017	0,15
10	10	776	-2,20	100	-19,98	1030	0,26
11	12,5	647	-3,79	80,1	-21,93	1026	0,22
12	16	512	-5,82	62,5	-24,08	1018	0,16
13	20	409	-7,77	50,0	-26,02	1012	0,10
14	25	325	-9,76	39,9	-27,97	1007	0,06
15	31,5	256	-11,84	31,6	-30,01	1001	0,00
16	40	199	-14,02	24,7	-32,15	991	-0,08
17	50	156	-16,13	19,4	-34,24	972	-0,24
18	63	118	-18,53	14,8	-36,62	931	-0,62
19	80	84,4	-21,47	10,5	-39,55	843	-1,48
20	100	56,7	-24,94	7,07	-43,01	708	-3,01
21	125	34,5	-29,24	4,31	-47,31	539	-5,36
22	160	18,2	-34,80	2,27	-52,86	364	-8,78
23	200	9,71	-40,26	1,21	-58,33	243	-12,30
24	250	5,06	-45,92	0,63	-63,99	158	-16,03
25	315	2,55	-51,88	0,32	-69,94	100	-19,98
26	400	1,25	-58,08	0,16	-76,14	62,4	-24,10
* х - номер полосы частот в соответствии с ГОСТ 17168. Примечания 1 Допуск на значения частотной коррекции - по 6.4.1.2. 2 Если известно, что составляющие на частотах ниже 1 Гц несущественны с точки зрения их влияния на корректированное виброускорение, рекомендуется использовать диапазон частот от 1 до 80 Гц. 3 Приведенные в таблице значения частотной коррекции рассчитаны с учетом полосовой фильтрации сигнала.

6.2.2 Применимость основного метода в случае вибрации с большим значением пик-фактора

Пик-фактор является тем критерием, по которому можно определить, достаточен ли основной метод оценки степени жесткости вибрации с позиции ее воздействия на человека. Обычно основной метод считают достаточным, если значение пик-фактора не превышает 9. В 6.3 определены методы, которые применяют, когда основной метод оценки недостаточен.

Примечание - Для вибрации некоторых видов, особенно включающей в себя случайные процессы ударного характера, основной метод может давать заниженные (с точки зрения комфорта) оценки степени жесткости вибрации даже в том случае, когда значение пик-фактора не превышает 9. При сомнениях рекомендуется использовать альтернативные методы, описанные в 6.3. В 6.3.3 приведены значения отношений между характеристиками вибрации, полученными для основного и альтернативных методов, при превышении которых рекомендуется использовать в качестве основы для оценки влияния вибрации на человека один из альтернативных методов.

6.3 Альтернативные методы

В случае, когда основной метод дает заниженные оценки воздействия вибрации (большое значение пик-фактора, случайные удары, вибрация переходного характера), следует проводить измерения одного из альтернативных параметров - текущего среднеквадратичного значения корректированного виброускорения или дозы вибрации.

6.3.1 Метод с измерением текущего среднеквадратичного значения корректированного виброускорения

Метод на основе измерения текущего среднеквадратичного значения корректированного виброускорения чувствителен к процессам переходного типа и случайным ударам в сигнале вибрации из-за малого времени интегрирования. Используют вибрационную характеристику, определяемую как максимальное текущее среднеквадратичное значение корректированного виброускорения MTVV*(3), т.е. наибольшее значение величины , :

,

(2)

где - мгновенное значение корректированного виброускорения, ;

- постоянная времени, с;

t - время (переменная интегрирования), с;

- время наблюдения (мгновенное время), с.

Формула (2) соответствует процедуре линейного усреднения, которое может быть аппроксимировано экспоненциальным усреднением (см. ГОСТ ИСО 8041):

.

(3)

Применительно к ударным и переходным процессам и процессам короткой длительности, сравнимой с постоянной времени %, разница в результатах, получаемых по формулам (2) и (3), будет очень мала, но в случае процессов большей длительности она может увеличиваться (до 30%).

Максимальное текущее среднеквадратичное значение MTVV, определяемое формулой

,

(4)

соответствует максимальному значению на периоде измерений 7 (см. 6.1).

При измерении MTVV рекомендуется использовать значение постоянной времени , равное 1 с (это соответствует характеристике "медленно" шумомера).

6.3.2 Метод с измерением дозы вибрации

Метод с измерением дозы вибрации (VDV)*(4) более чувствителен к пиковым выбросам, чем основной метод оценки, поскольку усреднению в нем подвергают корректированное виброускорение, возведенное не в квадрат, а в четвертую степень. Дозу вибрации VDV, , определяют по формуле

,

(5)

где - мгновенное значение корректированного виброускорения, ;

Т - период измерений, с (см. 6.1).

Примечание - Если воздействие вибрации наблюдают на двух или нескольких временных интервалах i, для каждого из которых характерен свой уровень вибрации, доза вибрации для всего воздействия в целом может быть рассчитана через сумму четвертых степеней доз вибрации на каждом интервале по формуле

.

(6)

6.3.3 Отношения, используемые для сравнения основного и альтернативных методов оценки

Использование альтернативных методов оценки воздействия вибрации на человека (состояние его здоровья или степень комфорта) рекомендуется в случаях превышения следующих значений отношений параметров вибрации (в зависимости от того, какой альтернативный метод предполагается использовать):

,

(7)

.

(8)

Для оценки воздействия вибрации основной метод используют всегда. Если применяют также один из альтернативных методов, необходимо зафиксировать результаты измерений, полученные по каждому из методов.

6.4 Частотная коррекция

6.4.1 Частотная коррекция ускорения во временной области

Функции частотной коррекции, которые необходимо использовать при усреднении сигнала вибрации, определены в разделах 7 - 9.

То, как вибрация влияет на здоровье и состояние комфорта, чувствительность к вибрации и подверженность болезни движения, зависит от ее частотного состава. Для разных направлений действия вибрации используют разные функции коррекции. Специальную функцию частотной коррекции используют для оценки воздействия низкочастотной вибрации, вызывающей болезнь движения.

Два основных вида частотной коррекции, относящиеся к здоровью, комфорту и вибрационной чувствительности, указаны в таблице 1:

для направления z, а также для вертикального направления для лежащего человека (исключая голову);

для направлений х и у, а также для горизонтального направления для лежащего человека.

Основной вид частотной коррекции, связанной с болезнью движения, в таблице 1 обозначен как .

Дополнительные виды частотной коррекции указаны в таблице 2 для следующих случаев:

- измерений на спинке сидений ;

- измерений угловой вибрации ;

- измерений вибрации под головой лежащего человека .

Значения основных и дополнительных функций частотной коррекции приведены в таблицах 3 и 4. Соответствующие кривые частотной коррекции показаны на рисунках 2 и 3 соответственно.

Частотная коррекция может быть аппаратно реализована как в аналоговом, так и в цифровом виде. В приложении А дано аналитическое представление функций частотной коррекции в форме фильтров.

Функции частотной коррекции, приведенные в таблицах 3 и 4 и на рисунках 2 и 3, даны с учетом фильтрации сигнала полосовым фильтром. Уравнение для такого фильтра в приложении А приведено отдельно.

6.4.1.1 Фильтрация в полосе частот

Высокочастотные и низкочастотные составляющие вибрации обрезаются в результате совместного использования двухполюсных фильтров Баттерворта низких и высоких частот соответственно, имеющих спад за частотой среза 12 дБ на октаву. Частоты среза полосовых фильтров отстоят на треть октавы по обе стороны от номинального диапазона частот измерений.

Функции частотной коррекции , , , и реализованы (см. приложение А) с помощью полосового фильтра, пропускающего составляющие на частотах свыше 0,4 Гц и ниже 100 Гц, a - с помощью фильтра, пропускающего частоты в полосе от 0,08 до 0,63 Гц.

6.4.1.2 Допуски

В пределах номинальной полосы частот плюс треть октавы по обе стороны от этой полосы допуск на функцию частотной коррекции (включающей в себя полосовую фильтрацию) составляет дБ. За границами этого диапазона допуск равен дБ. На расстоянии октавы по обе стороны от номинальной полосы частот ослабление сигнала может спадать до бесконечности (см. также ГОСТ ИСО 8041).

6.4.2 Частотная коррекция ускорения в частотной области

Допускается проводить измерения некорректированного виброускорения в третьоктавных или узких полосах частот. В случае анализа в третьоктавных полосах частот их среднегеометрические частоты должны соответствовать значениям, приведенным в таблицах 3 и 4. При любой форме спектрального анализа - аналоговой или цифровой - среднеквадратичное значение виброускорения в третьоктавной полосе частот может быть получено непосредственным измерением или суммированием результатов измерений в узких полосах частот. Используемые при анализе вибрации третьоктавные фильтры должны удовлетворять требованиям ГОСТ 17168.

Среднеквадратичное значение корректированного виброускорения должно быть получено путем умножения результатов измерений в третьоктавных или узких полосах частот на соответствующие весовые коэффициенты с последующим суммированием.

Весовые коэффициенты, используемые при анализе в третьоктавных полосах частот, приведены в таблицах 3 и 4. Корректированное виброускорение , , должно быть получено в результате аналоговой или цифровой реализации во временной или частотной области следующего алгоритма:

,

(9)

где весовой коэффициент для i-й третьоктавной полосы частот по таблицам 3 и 4;

- среднеквадратичное значение виброускорения в i-й третьоктавной полосе частот,

В случае проведения измерений в узких полосах частот, включая измерения с использованием метода быстрого преобразования Фурье (БПФ) (см. ГОСТ ИСО 8041), корректированное виброускорение , , получают по формуле

,

(10)

где - средняя частота i-й узкой полосы частот (частота спектральной линии при использовании БПФ), Гц;

- передаточная функция для данного вида частотной коррекции по формуле (А.5);

- среднеквадратичное значение виброускорения в i-й узкой полосе частот (линии спектра), .

6.5 Трехкомпонентная вибрация

Полное среднеквадратичное значение корректированного виброускорения вычисляют по результатам измерений в трех ортогональных направлениях действия вибрации по формуле

,

(11)

где - среднеквадратичные значения корректированного виброускорения, , вдоль направлений осей координат х, у и z соответственно;

, , - весовые коэффициенты.

Измерение полной вибрации рекомендуется при проведении оценки степени комфорта (см. 8.2).

Примечания

1 Точные значения коэффициентов в формуле (11), зависящие от выбранной функции частотной коррекции, установлены в разделах 7 и 8.

2 Значение полной вибрации рекомендуется использовать также для оценки воздействия вибрации на здоровье и безопасность в случае, когда отсутствует доминирующее направление ее действия.

6.6 Руководство по использованию методов оценки вибрации

В разделе 7 дано руководство по использованию различных методов оценки и функций частотной коррекции с точки зрения воздействия вибрации на здоровье, в разделе 8 - воздействия на степень комфорта и чувствительности к вибрации, в разделе 9 - подверженности болезни движения. Дополнительные сведения по интерпретации результатов измерений в вышеуказанных целях представлены в приложениях В, С и D.

7 Влияние вибрации на состояние здоровья

7.1 Общие положения

В настоящем разделе рассмотрено влияние на состояние здоровья человека (не имеющего патологий) общей вибрации, которой он может быть подвергнут на транспорте, на рабочем месте, во время активного отдыха. Рассмотрено воздействие вибрации на сидящего человека, но некоторые рекомендации даны также для положений лежа или стоя.

Настоящее руководство распространяется на вибрацию в диапазоне частот 0,5-80 Гц, передаваемую на тело сидящего человека через подушку сиденья. Если известно, что составляющие на частотах ниже 1 Гц несущественны, измерения допускается проводить в диапазоне 1-80 Гц.

В отношении сидящего человека вибрация представляет собой фактор риска, в первую очередь для поясничных позвонков и связанных с ними нервных окончаний. Большие механические напряжения, нарушения питания ткани диска могут вызвать развитие дегенеративных процессов в поясничных сегментах позвоночника (спондилеза, межпозвонкового остеохондроза, артроза). Воздействие общей вибрации может привести также к появлению определенных эндогенных патологических отклонений позвоночника. Кроме того, вибрация может оказывать влияние на органы пищеварения, мочевыделительную систему и женские репродуктивные органы.

Обычно изменения в состоянии здоровья человека проявляются только после продолжительного многолетнего воздействия общей вибрации. Поэтому для оценки необходимо иметь представительные данные об этом воздействии за длительный период времени.

7.2 Характеристики воздействующей вибрации

7.2.1 Для каждого направления поступательной вибрации (х, у и z), действующей на поверхности сиденья, необходимо определять среднеквадратичное значение корректированного виброускорения (см. 6.1).

7.2.2 Оценку воздействия вибрации на состояние здоровья необходимо проводить раздельно для каждого направления. При этом для оценки воздействия следует брать максимальное значение корректированного виброускорения по любому из направлений. Если вибрация по двум или более направлениям имеет сопоставимые значения, для оценки риска здоровью человека рекомендуется определить значение полной вибрации.

7.2.3 Для человека в положении сидя следует использовать частотные характеристики с соответствующими коэффициентами:

- ось х: , ;

- ось у: , ;

- ось z. , .

Примечание - Рекомендуется дополнительно проводить измерения на спинке сиденья в направлении х с использованием функции частотной коррекции и коэффициента k = 0,8. Однако из-за ограниченности данных, свидетельствующих о влиянии такой вибрации на здоровье человека, ее не принимают в расчет при оценке степени жесткости вибрации (см. приложение В).

7.3 Рекомендации по оценке влияния вибрации на здоровье человека

Рекомендации по оценке влияния вибрации на здоровье человека приведены в приложении В.

8 Влияние вибрации на степень комфорта и чувствительность к вибрации

8.1 Общие положения

В настоящем разделе рассмотрена оценка влияния на степень комфорта человека (не имеющего патологий) общей вибрации, которой он может быть подвергнут на транспорте, на рабочем месте, во время активного отдыха.

Применительно к степени комфорта человека в положении сидя в настоящем разделе рассмотрена вибрация в диапазоне частот 0,5-80 Гц, действующая на подушке сиденья по шести направлениям (три направления для поступательной вибрации: оси х, у и z, - и три направления угловой вибрации , и ), а также поступательная вибрация (оси х, у и z) на спинке сиденья и на поверхности опоры ног сидящего человека (см. рисунок 1).

Применительно к степени комфорта человека для положений стоя и лежа рассмотрена поступательная вибрация в трех направлениях (оси х, у и z) на основной опорной поверхности.

8.2 Комфорт

8.2.1 В настоящее время не имеется данных, подтверждающих существование какой-либо определенной зависимости между длительностью воздействия вибрации и степенью вызываемого ею дискомфорта.

Для каждого направления поступательной вибрации (х, у и z), действующей на опорной поверхности, необходимо измерять среднеквадратичное значение корректированного виброускорения (см. 6.1).

Примечание - Если характеристики вибрации изменяются со временем (как это имеет место, например, на железнодорожном транспорте), для оценки степени комфорта могут быть использованы статистики, полученные на основе вероятностного распределения среднеквадратичных значений корректированных сигналов.

8.2.2 Для предсказания, каким образом будет влиять вибрация на степень комфорта человека, используют следующие виды частотной коррекции: , , , и . Эти функции применяют вместе с соответствующими коэффициентами так, как указано ниже.

А) Для человека в положении сидя:

- ось х (вибрация на поверхности сиденья): , ;

- ось у (вибрация на поверхности сиденья): , ;

- ось z (вибрация на поверхности сиденья): , .

Примечания

1 Для специальных условий и целей применения при оценке степени комфорта могут быть использованы другие виды частотной коррекции.

2 Для оценки степени комфорта на железнодорожном транспорте используют другую функцию частотной коррекции, обозначаемую (см. С.2.2.1).

3 В ряде случаев на комфорт сидящего человека могут оказывать влияние угловые колебания сиденья, вибрация спинки сиденья или опорной поверхности для ног. Такая вибрация может быть оценена с использованием следующих функций частотной коррекции и соответствующих весовых коэффициентов k.

- ось (вибрация на поверхности сиденья): , м/рад;

- ось (вибрация на поверхности сиденья): , м/рад;

- ось (вибрация на поверхности сиденья): , м/рад;

- ось х (вибрация на спинке сиденья): , ;

- ось у (вибрация на спинке сиденья): , ;

- ось z (вибрация на спинке сиденья): , ;

- ось х (вибрация на поверхности сиденья): , ;

- ось у (вибрация на поверхности сиденья): , ;

- ось z (вибрация на поверхности сиденья): , .

Коэффициент k для угловой вибрации выражают в метрах на радиан (м/рад) и применяют в соответствии с примечанием 2 к 8.2.3.

B) Для человека в положении стоя:

- ось х (вибрация пола): , ;

- ось у (вибрация пола): , ;

- ось z (вибрация пола): , .

C) Для человека в положении лежа:

- вибрация в горизонтальном направлении: , ;

- вибрация в вертикальном направлении: , .

Примечание - В отсутствие мягкой подушки рекомендуется проводить также измерения под головой лежащего человека, используя функцию частотной коррекции и коэффициент , хотя в приложении С не содержится каких-либо специальных указаний по оценке условий комфорта или чувствительности к вибрации в зависимости от результатов таких измерений.

8.2.3 Вибрация, действующая в нескольких точках и в нескольких направлениях

Измерения с целью оценить степень комфорта обычно проводят во всех направлениях действия поступательной вибрации и, возможно, в нескольких точках. Результаты измерений корректированного виброускорения по каждому направлению и в каждой точке должны быть зафиксированы отдельно.

После этого для каждой точки измерений рассчитывают полное значение вибрации в этой точке как корень из суммы квадратов измерений по каждому из направлений (см. 6.5)

Если на состояние комфорта оказывает влияние вибрация в нескольких точках (например, на подушке сиденья, на его спинке и на опоре для ног), может быть рассчитана полная вибрация по всем точкам как корень из суммы квадратов полной вибрации в каждой точке.

Примечания

1 Если человек попеременно находится в разных положениях: сидя, стоя или лежа, - необходимо рассматривать влияние вибрации с учетом всех поз и положений.

2 В некоторых случаях для оценки степени комфорта важно учитывать угловую вибрацию. Тогда при расчетах полной вибрации по всем точкам в сумму для ее вычисления могут быть включены полные значения угловой вибрации в точках [полное значение угловой вибрации в точке может быть рассчитано по формуле, аналогичной формуле (11)].

3 Если по какому-нибудь направлению поступательной или угловой вибрации ее корректированное значение составляет менее 25% максимального значения, измеренного в той же точке, но в другом направлении, результатами измерений этой составляющей вибрации можно пренебречь. Аналогично, если полная вибрация в какой-либо точке меньше 25% максимального значения этой величины по другим точкам, ее можно не учитывать при вычислении полной вибрации по всем точкам.

4 Значительное влияние на ощущение комфорта в транспортном средстве может оказывать вибрация в горизонтальном направлении на спинке сиденья. Если вибрацию на спинке сиденья не удается измерить по каким-либо техническим причинам, для вибрации, измеренной на подушке сидения в направлении осей х и у, следует вместо коэффициента брать .

8.3 Чувствительность к вибрации

8.3.1 Общие положения

В настоящем пункте рассмотрен метод оценки чувствительности к периодической или случайной поступательной вибрации в направлении осей х, у и z на поверхности, воспринимающей основной вес тела, для человека в положении сидя, стоя или лежа.

8.3.2 Характеристики воздействующей вибрации

Для каждого направления воздействия поступательной вибрации (х, у и z) на поверхности, воспринимающей основной вес тела человека, необходимо определять среднеквадратичное значение корректированного виброускорения (см. 6.1).

Оценку чувствительности к вибрации необходимо проводить для максимального значения среднеквадратичного значения корректированного виброускорения по любому из направлений, в любой точке контакта тела человека с вибрирующей поверхностью и для любого времени воздействия.

8.3.3 Функции частотной коррекции

Для предсказания чувствительности человека к вибрации используют две функции частотной коррекции: для вибрации в горизонтальном направлении и для вибрации в вертикальном направлении. Эти функции могут быть применены для следующих сочетаний поз и направлений действия вибрации:

- оси х, у и z на поверхности сиденья для сидящего человека, ;

- оси х, у и z на поверхности пола под ногами стоящего человека, ;

- оси х, у и z на поверхности, служащей опорой для лежащего человека (исключая голову),

Примечание - Рекомендуется наряду с параметрами корректированного виброускорения измерять и фиксировать также среднеквадратичные значения исходного виброускорения (без использования функций коррекции).

8.4 Рекомендации по оценке влияния вибрации на степень комфорта и чувствительности к вибрации

Рекомендации по оценке влияния вибрации на степень комфорта и чувствительности к вибрации приведены в приложении С.

9 Болезни движения

9.1 Общие положения

Данный раздел посвящен влиянию низкочастотной вибрации на появление болезни движения.

В других разделах настоящего стандарта рассмотрена преимущественно вибрация на частотах свыше 0,5 Гц. Колебания на частотах ниже 0,5 Гц также могут оказывать нежелательные воздействия на организм человека, приводящие к ощущению дискомфорта и мешающие его нормальной деятельности. Однако в большей степени такие низкочастотные колебания связаны с появлением болезни движения, преимущественно для человека в положении сидя или стоя.

Представленные в настоящем разделе методы применимы, в первую очередь, к случаям морской болезни на кораблях и других морских судах.

9.2 Характеристики воздействующей вибрации

9.2.1 Для вибрации в направлении z на поверхности, служащей человеку опорой, необходимо измерять среднеквадратичное значение корректированного виброускорения в диапазоне частот 0,1-0,5 Гц. При этом следует использовать только линейное (не экспоненциальное) интегрирование.

9.2.2 Оценку воздействия вибрации необходимо проводить в отношении полного корректированного виброускорения в направлении z.

Примечания

1 Существуют свидетельства, что вращательные и боковые колебания тела человека (см. рисунок 1) также могут привести к появлению симптомов болезни движения. После сбора достаточных данных о влиянии колебаний в различных направлениях процедура оценки вибрации может быть изменена таким образом, чтобы учитывать суммарное воздействие вибрации по всем направлениям.

2 На низких частотах все части тела человека совершают колебания схожим образом. Однако при этом часто наблюдаются произвольные и непроизвольные движения головой. В настоящее время считают, что ограничение таких движений может привести к ослаблению болезни движения. На практике этого обычно достигают упиранием головы в ту часть конструкции, что совершает движение вместе с сиденьем (например, подголовник).

3 Метод, описанный в настоящем разделе, применим только к лицам, находящимся в положении сидя или стоя. Возможно, вероятность появления болезни движения может быть уменьшена, когда человек находится в положении лежа. Пока не вполне ясно, происходит ли это вследствие того, что в этом случае вертикальные колебания совпадают с направлением оси х базицентрической системы координат тела человека, или потому, что в данном положении существуют естественные ограничения на движения головы.

9.2.3 Функция частотной коррекции

Для оценки влияния вибрации на появление болезни движения рекомендуется применять единственную функцию частотной коррекции .

Примечания

1 Рекомендуется фиксировать дополнительную информацию об условиях качки. Сюда могут входить частотный состав вибрации, длительность и направления ее воздействия.

2 Существует ряд свидетельств, что влияние, оказываемое колебаниями с одинаковым частотным составом и одинаковым среднеквадратичным значением виброускорения, но разными формами временного сигнала, также может быть различным.

9.3 Рекомендации по оценке влияния вибрации на появление болезни движения

Рекомендации по оценке влияния вибрации на появление болезни движения приведены в приложении D.

_____________________________

*(1) Здесь и далее диапазон частот измерений (оценки) определен в виде последовательности третьоктавных полос, а границы диапазона частот указаны через среднегеометрические частоты крайних полос этой последовательности. Таким образом, номинальный диапазон частот измерений (оценки) будет несколько шире указанного. Это в особенности следует иметь в виду при рассмотрении требований к измерениям вибрации (раздел 5).

*(2) Случаи заболевания вибрационной болезнью при воздействии вибрации на ноги человека наблюдаются только при грубых нарушениях условий безопасного ведения работ и требований к конструкции машин в части снижения вреда от воздействия вибрации по ГОСТ 12.1.012.

*(3) От английских слов "maximum transient vibration value".

*(4) От английских слов "vibration dose value".