ГОСТ 31191.5-2007 (ИСО 2631-5:2004) Вибрация и удар. Измерение общей вибрации и оценка ее воздействия на человека. Часть 5. Вибрация, содержащая множественные ударные импульсы

Приложение А
(обязательное)

     
Руководство по оценке влияния множественных ударов
на здоровье человека

А.1 Зависимость неблагоприятного воздействия вибрации на здоровье от значения дозы ускорения

Настоящее руководство распространяется на людей с нормальным состоянием здоровья, которые регулярно подвергаются воздействию вибрации, содержащей множественные ударные импульсы. Лица, которые прежде уже имели заболевания позвоночника, включая лиц, страдающих скрытым остеопорозом или другими схожими заболеваниями, могут быть в большей степени подвержены травматизму вследствие воздействия подобной вибрации. В настоящем руководстве приведена оценка поступательной вибрации в направлении осей , и базицентрической системы координат, связанной с телом человека. Оно не распространяется на сильные одиночные удары наподобие тех, что имеют место во время дорожных происшествий и которые могут привести к травматическим последствиям.

Предполагается, что результатом многократно повторяющихся ударов является изменение давления в концевых пластинках поясничных позвонков, что с течением времени приводит к нарастанию усталостных процессов в тканях позвонков и, как следствие, к ухудшению состояния здоровья. Ключевыми факторами, которые необходимо принимать во внимание при рассмотрении вибрационного воздействия такого рода, являются число локальных максимумов сжатия позвоночника и количественные значения этих максимумов. Максимальная компрессия в позвоночнике зависит от антропометрических характеристик человека (массы тела, размеров концевых пластинок) и принимаемой им позы.

В число неблагоприятных факторов, связанных с длительным воздействием множественных ударов, входит повышенный риск повреждений нижней части поясничного отдела позвоночника и связанного с ним участка нервной системы. Чрезмерные механические напряжения, нарушения питания тканей диска и диффузионные процессы в них могут привести к дегенеративным процессам в поясничном сегменте. Воздействие вибрации и множественных ударов может вызвать также определенные эндогенные патологические изменения в позвоночнике.

Для оценки влияния изменений внутреннего давления применена модель Пальмгрена-Майнера. Из экспериментальных данных следует, что значение показателя Пальмгрена-Майнера изменяется в зависимости от вида биологической ткани и методологии испытаний в пределах от 5 до 14 для трубчатых костей и трабекул до 20 для хрящевых тканей. В целях оценки неблагоприятного воздействия вибрации на здоровье было выбрано умеренное значение показателя, равное 6.

Соотношение между расчетным изменением давления и расчетной общей толерантностью человека, подвергающегося воздействию вибрации, может быть использовано для оценки потенциального неблагоприятного эффекта этого воздействия. За основу был взят расчетный отклик концевых пластинок позвонков (плотных тканей). Оценку строят исходя из предположения, что человек находится в сидячем положении с выпрямленной спиной. Поза с наклоном или поворотом спины с большой вероятностью приведет к усилению неблагоприятного эффекта.

Влияние занимаемой позы и многократно повторяющихся ударов на межпозвоночные диски (мягкие ткани) рассмотрено в приложении В.

А.2 Оценка влияния на состояние здоровья

Использование биомеханической модели, построенной на основе экспериментальных данных, показывает наличие линейной связи между частью компрессионного напряжения, обусловленного воздействием ударных импульсов, и пиковыми значениями ускорения отклика в позвоночнике. Эквивалентное постоянное компрессионное напряжение , МПа, рассчитывают по формуле

,                                           (А.1)

где - доза ускорения в -м направлении, м/с;

- коэффициенты, для которых рекомендованы следующие значения:

0,015 МПа/(м/с),

0,035 МПа/(м/с),

0,032 МПа/(м/с).

Доза суточного эквивалентного постоянного напряжения может быть рассчитана из формулы (А.1) подстановкой вместо дозы ускорения для среднего суточного времени воздействия в соответствии с формулой (6)

.                                    (A.2)

В общем случае для оценки неблагоприятного влияния на здоровье, основанной на расчетных значениях дозы ускорения, может быть использован показатель . Этот показатель следует определять на протяжении ряда лет, принимая во внимание изменение возраста человека (и связанное с этим уменьшение прочности тканей) и нарастающее время воздействия, по формуле

,                                    (A.3)

где - число дней в году, когда имеет место воздействие вибрации;

- порядковый номер года;

- число лет, в течение которых имело место воздействие вибрации;

- постоянная, обусловленная статическим напряжением вследствие действия сил гравитации, МПа;

- предельная прочность для поясничного отдела позвоночника у человека в возрасте лет, МПа;