Effekt från beteende- och fysisk faktor på vibrationsexponering

Transkript

1

2 Effekt från beteende- och fysisk faktor på vibrationsexponering Bakgrund Varje dag utsätts miljontals arbetstagare för kroppsvibrationer (helkroppsoch handarm vibrationer). För att förebygga och minska hälsoriskerna från vibrationer i arbetslivet har ett EU-direktiv (2002/44/EG) och en arbetsmiljöföreskrift, AFS 2005:15 utarbetats. Direktiv och föreskrift definierar insats- och gränsvärde vilka anger när insatser och andra åtgärder skall vidtas. Arbetsgivaren är ansvarig att genomföra riskbedömning baserat på egna mätningar eller uppgifter från ex. från maskinleverantör. Många mätningar har utförts men med olika mätresultat oftast beroende på olika körbeteenden och körunderlag. Projektet För att öka förståelsen avseende helkroppsvibrationer och effekten från olika beteende och fysiska faktorer anlitade TYA (Transportfackens Yrkesoch Arbetsmiljönämnd) CVK (Center for Vibration Comfort AB) för en inledande projektplanering. Efter den inledande projektplaneringen genomfördes studie av effekten från olika hastighetsval (beteende faktor) och olika kör-underlag (fysisk faktor) på vibrationsexponeringen. Två olika arbetsfordon valdes för att ingå i studien. Testerna utfördes i Luleå och Boden, CVK Testrange. Houdini dokumenterade utförda tester genom fotografering. Arbetsfordon och arbetscykler Två arbetsfordon valdes för att ingå i studien, en ståtruck och en lastbil. Utifrån normalt förekommande arbetscykler utformades testbanor för att systematiskt och repeterbart kunna erhålla tillförlitliga mätresultat. Normala arbetscykler för de undersökta fordonen är i allmänhet transporter, med eller utan last, samt lastningsmoment. Ståtruck Linde T20-24 AP/SP (2.0t-2.4t), Modell låglyftare, Hjul: styva hjul, årsmodell Huvudsakliga och normala arbetsuppgifter - Transport och lastning av diverse gods i en lagerterminal, vilka ingick som olika moment på testbanan. 1

3 Lastbil Mercedes Benz 2435 (6x2), mil, Hjul: fram - Yokohama R22,5, Bak 12 R22.5, årsmodell 1989 Förarstol ISRI Hausen Huvudsakliga och normala arbetsuppgifter - Transport av jordmaterial. I dessa studier testades lastbilen i olastat tillstånd. Oftast ger olastat fordon högre vibrationsnivåer än vid lastat fordon. Figur 1. Linde T20 - låglyftande ståtruck. Figur 2. Mercedes Benz 2435 (6x2) - Lastbil. 2

4 Försöksplanering Syftet med utredningarna i detta projekt var att mäta vibrationer i två olika arbetsmiljöer under normal-liknande förhållanden. Testbanorna utformades för att vara enkla och lättförståeliga samt ge låg spridning i mätresultat mellan de olika repetitionerna. Testbanorna, ST10 och ST11, utvecklades för ståtruck, med arbetsmoment där föraren lastade och transporterade 4 stycken lastpallar med olika lastvikt (Figur 3). Testbanorna byggdes i två olika lokaler, ena med nytt jämnt underlag (ST10, Figur 4) och den andra med gammalt ojämnt underlag (ST11, Figur 4). Samma ståtruck och förare användes på båda banorna. Trucken kördes med två olika hastigheter (låg, 6 km/h och hög, 10 km/h), alla tester repeterades tre gånger, sammanlagt 12 tester. Figur 3. Testbana för ståtruck. Figur 4. Testbana ST10, jämnt underlag för ståtruck. Två testbanor för lastbilar byggdes, testbana LB10 och LB11. En motsvarade en väl preparerad transportväg, jämnt underlag (LB10, Figur 5), och den andra motsvarade en sämre preparerad transportväg, ojämnt underlag (LB11, Figur 6 och 7). Båda testbanorna efterliknades vanligt förekommande transportvägar. Samma lastbil och förare användes på båda banorna. Två olika hastigheter (7 km/h och 12 km/h) användes vid försöken, tre upprepningar för varje hastighet, sammanlagt 12 tester. 3

5 Figur 5. Testbana LB10, jämnt underlag för lastbil. Figur 6. Smågupp / Tvättbräda på Testbana LB10, ojämnt underlag för lastbil. Figur 7. Testbana LB11, ojämnt underlag för lastbil. Tabell 1. Grusbil- jämnt och ojämnt underlag med två olika hastigheter. Låg hastighet Normal hastighet Ojämnt underlag Test 1 Test 2 Jämnt underlag Test 3 Test 4 Tabell 2. Ståtruck- jämnt och ojämnt underlag med två olika hastigheter. Låg hastighet Normal hastighet Ojämnt underlag Test 1 Test 2 Jämnt underlag Test 3 Test 4 Mätmetod Vibrationerna mättes i enlighet med ISO (1997). Det innebär bl.a. att vibrationer i tre riktningar (x- (framåt/bakåt), y- (sidled) och z-riktning (vertikal led)) på förarsätet/förarplats skall mätas. R.M.S. - beräkning av helkroppsvibrationerna utförs automatiskt i Healthvib för de olika vibrationsriktningarna och jämförs med insatsvärdet (0.5 m/s 2 ) och gränsvärdet (1.1 m/s 2 ), AFS 2005:15. 4

6 Mätningarna av vibrationerna utfördes med mätsensor från CVK, HealthVib, serienummer AAF01, och loggades med Vibindicator, serienummer AAF01 för vidare analyser. Fordonsförarna i denna studie har haft både sittande och stående position, mätpunkterna blir således både på säte och under fötterna (se Figur 8a och b). Mätsensorn monterades i en sätesplatta och placerades enligt Figur 9. Den dominerande riktningen med högst värde avlästes från HealthVib efter varje försök. Tiden för varje försök med ståtrucken mättes och antecknades för att kontrollera att hastigheten varit korrekt. Lastbilens hastighet kontrollerades med en GPS (Garmin Zumo). Z Y Figur 8a. Sittande position enligt ISO X Figur 8b. Stående position enligt ISO Figur 9. Placering av HealthVib i lastbil. 5

7 Resultat Medelvärdet av uppmätta vibrationsnivåer i de olika testerna, redovisas i tabellerna 3-4. Utifrån uppmätta vibrationsnivåer beräknas även effekten från olika hastigheter och körunderlag. Ståtruck Ståtrucken är testade med låg hastighet, 6 km/h samt hög hastighet, 10 km/h på två olika underlag, jämnt och ojämnt. Tabell 3. Medelvärden av vibrationsnivåer i ståtruck, Linde T20. Mätning Riktning Vibrationsdos (r.m.s.) Testbana ST 10- Jämnt underlag Test 1 (Låg hastighet) X-led 0.41 m/s 2 Y-led 0.50 m/s 2 Z-led 0.23 m/s 2 Test 2 (Hög hastighet) X-led 0.66 m/s 2 Y-led 0.88 m/s 2 Z-led 0.36 m/s 2 Testbana ST 11- Ojämnt underlag Test 3 (Låg hastighet) X-led 0.41 m/s 2 Y-led 0.49 m/s 2 Z-led 0.80 m/s 2 Test 4 (Hög hastighet) X-led 0.72 m/s 2 Y-led 0.95 m/s 2 Z-led 1.54 m/s 2 Röd markering anger högsta värdet och dominerande riktning. I bilaga 1 presenteras uppmätta vibrationsnivåer från alla tester och repetitioner. I bilaga 2 presenteras exempel på vibrationsdiagram för de olika testerna. Spridningen i resultat låg mellan 0,02-0,18 motsvarande 4-12%, där högre spridning fanns på ojämnt underlag och för dominerande riktning. 6

8 Figur 10. Effekten från olika underlag och hastigheter på vibrationsexponeringen i ståtruck Tabell 3 och Figur 10 visar att vibrationsnivån ökar med ökad hastigheten och med ojämnt underlag. I Tabell 3 och Figur 10 framgår det att vibrationsnivåökningen p.g.a. hastighetsökningen är störst vid ojämnt underlag (93 %). På jämnt underlag är ökningen 76 %. Detta kan jämföras med att hastigheten ökar med 67 % från låg (6 km/h) till hög (10 km/h) hastighet. Effekt från underlaget Vid låg hastighet ökar vibrationsnivån från 0.50 m/s 2 (Y-led) till 0.80 m/s 2 (Z-led) från jämnt till ojämnt underlag (Test 1 och 3), d.v.s. en ökning med 60 %. Vid hög hastighet ökar vibrationsnivån från 0.88 m/s 2 (Y-led) till 1.54 m/s 2 (Z-led) från jämnt till ojämnt underlag (Test 2 och 4), d.v.s. en ökning med 75 %. Effekt från hastighet Vid körning på jämnt underlag ökar vibrationsnivån från 0.50 m/s 2 (Y-led) till 0.88 m/s 2 (Y-led) från låg till hög hastighet (Test 1 och 2), d.v.s. en ökning med 76 %. Vid körning på ojämnt underlag ökar vibrationsnivån från 0.80 m/s 2 (Zled) till 1.54 m/s 2 (Z-led) från låg till hög hastighet (Test 3 och 4), d.v.s. en ökning med 93 %. Viktigaste faktorn och tillåten arbetstid Hastigheten hade störst inverkan på vibrationsexponering (se Figur 10, lutningen på linjerna ger lite större effekt än avståndet mellan linjerna). Vid körning på ojämnt underlag (Testbana ST 11) från låg till hög hastighet ökade vibrationsnivån med 93 %. Detta skulle kunna innebära 7

9 att tillåten arbetstid med avseende på gränsvärdet endast är 4.1 timmar vid körning med högsta hastigheten istället för 15.1 timmar vid körning med låga hastigheten. Lastbil Lastbilen är testade med låg hastighet, 7 km/h samt normal hastighet, 12 km/h på två olika underlag, jämn och ojämn. Tabell 4. Medelvärden av vibrationsnivåer i lastbil, Mercedes Benz 2435 (6x2). Mätning Riktning Vibrationsdos (r.m.s.) Testbana LB 10- Jämn underlag Test 1 (Låg hastighet) X-led 0.11 m/s 2 Y-led 0.13 m/s 2 Z-led 0.19 m/s 2 Test 2 (Normal hastighet) X-led 0.10 m/s 2 Y-led 0.16 m/s 2 Z-led 0.21 m/s 2 Testbana LB 11- Ojämnt underlag Test 3 (Låg hastighet) X-led 0.55 m/s 2 Y-led 0.99 m/s 2 Z-led 0.60 m/s 2 Test 4 (Normal hastighet) X-led 0.64 m/s 2 Y-led 1.21 m/s 2 Z-led 0.89 m/s 2 Röd markering anger högsta värdet och dominerande riktning. I bilaga 1 presenteras uppmätta vibrationsnivåer från alla tester och repetitioner. I bilaga 3 presenteras exempel på vibrationsdiagram för de olika testerna. Spridningen i resultat låg mellan 0-0,09 motsvarande 0-8 %, där högre spridning fanns på ojämnt underlag och för dominerande riktning. 8

10 Figur 11. Effekten från olika underlag och hastigheter på vibrationsexponeringen i lastbil Tabell 4 och Figur 11 visar att vibrationsnivån ökar med ökad hastigheten och med ojämnt underlag. I Tabell 4 och Figur 11 framgår det att vibrationsnivåökningen p.g.a. hastighetsökningen är störst vid ojämnt underlag (22 %). På jämnt underlag är ökningen 11 %. Detta kan jämföras med att hastigheten ökar med 71 % från låg (7 km/h) till normal (12 km/h) hastighet. Effekt från underlaget Vid låg hastighet ökar vibrationsnivån från 0.19 m/s 2 (Z-led) till 0.99 m/s 2 (Y-led) från jämnt till ojämnt underlag (Test 1 och 3), d.v.s. en ökning med 421 %. Vid normal hastighet ökar vibrationsnivån från 0.21 m/s 2 (Z-led) till 1.21 m/s 2 (Y-led) från jämnt till ojämnt underlag (Test 2 och 4), d.v.s. en ökning med 476 %. Effekt från hastighet Vid körning på jämnt underlag ökar vibrationsnivån från 0.19 m/s 2 (Z-led) till 0.21 m/s 2 (Z-led) från låg till normal hastighet (Test 1 och 2), d.v.s. en ökning med 11 %. Vid körning på ojämnt underlag ökar vibrationsnivån från 0.99 m/s 2 (Yled) till 1.21 m/s 2 (Y-led) från låg till normal hastighet (Test 3 och 4), d.v.s. en ökning med 22 %. Viktigaste faktorn och tillåten arbetstid Underlaget hade störst inverkan på vibrationsexponering (se Figur 11, ett stort avstånd mellan underlagen och liten lutningen på linjerna). Vid körning med normal hastighet på ojämnt underlag (Testbana LB 11) samt på jämnt underlag (Testbana LB 10) ökade vibrationsnivån med 476 %. 9

11 Detta innebär att tillåten arbetstid med avseende på gränsvärdet sjönk till 6.6 timmar istället för 220 timmar vid körning på jämnt underlag (välpreparerad transportväg). Diskussion I detta kapitel diskuteras de två viktiga vibrationsriktningar var för sig som förekom i aktuella fordon. Dessa diskussioner kan vara viktiga i den totala förståelsen men ingår inte i slutsatser. Ståtrucken Vid körning på jämnt underlag är sidledes (Y-led) vibrationer den dominerande och vid ojämnt underlag är vertikala (Z-led) vibrationer den dominerande vibrationsriktningen. Vertikala vibrationer Vibrationsnivån i vertikal led ökar från 0.23 m/s 2 till 0.36 m/s 2 på jämnt underlag med ökande hastighet, en ökning med 57 %. På ojämnt underlag ökar vertikala vibrationerna från 0.80 m/s 2 till 1.54 m/s 2 med ökande hastighet vilket innebär en ökning med 93 %. Vid körning med högsta hastigheten blir effekten från underlagets egenskap mycket betydelsefull, vibrationsnivån i vertikal riktning ökar från 0.36 m/s 2 på jämnt underlag till 1.54 m/s 2 på ojämnt underlag, en ökning med 328 %. Vid låga hastigheten, från jämnt till ojämnt underlag, ökar vibrationsnivån från 0.23 m/s 2 till 0.80 m/s 2, en ökning med 248 %. Sidledes vibrationer Sidledes vibrationer på jämnt underlag, från låg till hög hastighet, ökar från 0.50 m/s 2 till 0.88 m/s 2, en ökning med 76 %. Vid ojämnt underlag ökar vibrationsnivån från 0.49 m/s 2 till 0.95 m/s 2, en ökning med 94 %. Effekten från underlagets egenskap på sidledes vibrationer är ingen eller mycket liten. Lastbilen Vid jämnt underlag är vertikala (Z-led) vibrationer dominerande och vid ojämnt underlag övergår den dominerande vibrationsriktningen i sidled (Y-led). Sidledes vibrationer Vibrationsnivån i sidled ökar från 0.13 till 0.16 m/s 2 på jämnt underlag med ökande hastighet, en ökning med 23 %. På ojämnt underlag ökar sidledes vibrationerna från 0.99 m/s 2 till 1.21 m/s 2 med ökande hastighet vilket innebär en ökning med 22 %. Vid körning med normal hastighet på jämnt och ojämnt underlag blir effekten mycket betydelsefull, vibrationsnivån i sidled ökar från 0.16 m/s 2 på jämnt underlag till 1.21 m/s 2 på ojämnt underlag, en ökning med

12 %. Vid låga hastigheten, från jämnt till ojämnt underlag, ökar vibrationsnivån från 0.13 m/s 2 till 0.99 m/s 2, en ökning med 661 %. Vertikala vibrationer De vertikala vibrationerna på jämnt underlag ökar från 0.19 m/s 2 till 0.21 m/s 2 från låg till normal hastighet, en ökning med 11 %. Vid ojämnt underlag ökar vibrationsnivån från 0.60 m/s 2 till 0.89 m/s 2, en ökning med 48 %. Skillnaden mellan jämnt och ojämnt underlag för vertikala vibrationer är vid låg hastighet 216 % samt vid normal hastighet 324 %. Kommentarer När insatsvärdet överskrids skall en åtgärdsplan utarbetas för att på sikt komma under insatsvärdet. Vid ett eventuellt överskridande av gränsvärdet skall en utredning vidtas för att säkerställa att gränsvärdet inte överskrids ytterligare, även orsaken till överskridandet skall förklaras. Eftersom mätning utförts under ett försök som skall motsvara ett moment under en arbetsdag kan man inte säga konkret något om hur skadliga vibrationerna egentligen är. Att skillnaden mellan de två underlagen i försöken med ståtrucken var så pass stora är värt att notera och då även titta på hur kort tid under en arbetsdag man egentligen får utsättas för dessa vibrationer. I två av de undersökta arbetsmiljöerna överskrids den dagliga vibrationsdosen gränsvärdet ifall föraren exponeras i mer än 4.1 timmar på ståtrucken och 6.6 timmar i lastbilen. Frekventa kroppsvridningar kan medföra 2-3 ggr ökad hälsorisk från vibrationer vilket också kan vara aktuellt i den arbetsmiljön där trucken körs framåt, bakåt och girar kraftigt under arbetsmomenten. Ofta brukar körtekniken vara en viktig faktor att förändra för att minska vibrationsnivåerna. Det är alltid svårt för en utomstående att dra slutsatser kring hur körtekniken kan och ska förändras, men ett effektivt sätt är att ge förståelse för sambandet mellan körteknik och vibrationsnivåer åt föraren. På så vis kan föraren få möjlighet att förändra körtekniken och beteendet. Generellt ger ett mjukare körsätt en lägre vibrationsdos. Ytterligare orsaker till höga vibrationsnivåer kan vara bristande fordonsunderhåll, fordonsegenskaper, ojämnt underlag, etc. Ovanstående åtgärder understöds enkelt med mätutrustning som enkelt och snabbt visar resultat av vibrationsnivåerna. På så vis kan de negativa vibrationseffekterna minskas. Information om sådan utrustning finns att få på 11

13 Sammanfattning Vibrationsmätning på två olika arbetsfordon, ståtruck och lastbil har utförts och analyserats i enlighet med ISO (1997) samt AFS 2005:15. Hastighet och underlag har varierats för att påvisa effekten på vibrationsexponeringen från en beteende faktor (hastighet) samt en fysisk faktor (underlag). Vid tester av ståtruck hade hastigheten störst (lite större än underlaget) inverkan på vibrationexponeringen och vid tester av lastbil hade underlaget mycket stor inverkan. Vibrationsexponering i ståtrucken ökade med ökande hastighet och ojämnt underlag. Körning med aktuell ståtruck i högsta hastighet och på ojämnt underlag resulterade i en vibrationsnivå av 1.54 m/s 2. Detta innebär att föraren inte får exponeras mer än 50 minuter under en normal arbetsdag för att inte överskrida insatsvärdet och 4.1 timmar med avseende på gränsvärdet. Ett överskridande av gränsvärdet inträffar eftersom många truckförare arbetar mer än 5 timmar effektiv tid per dag. Många kroppsvridningar ökar hälsorisken ytterligare. Vibrationsexponeringen i lastbilen ökade marginellt med ökad hastighet på jämnt underlag. Däremot var ökningen mycket stor från jämnt till ojämnt underlag. Körning med aktuell lastbil i normal hastighet på ojämnt underlag resulterade i en vibrationsnivå av 1.21 m/s 2. Om föraren skulle köra på detta vis under en åtta timmars period (vilket normalt sett inte bedöms inträffa), skulle det innebära att föraren inte får exponeras mer än 1.3 timmar för att inte överskrida insatsvärdet. Tillåten exponeringstid är 6.6 timmar med avseende på gränsvärdet. Luleå den 17:e Augusti 2007 Peter Jönsson CVK - Center for Vibration Comfort AB 12

14 Bilaga 1. Tabell över vibrationsexponeringarna från alla test Vibrationsnivå, m/s2 Fordon Test X Y Z Testbana Underlag Hastighet Ståtruck 1 0,47 0,53 0,21 ST 10 jämnt låg 2 0,38 0,49 0,20 ST 10 jämnt låg 3 0,39 0,50 0,28 ST 10 jämnt låg 0,41 0,50 0,23 medel 1 0,69 0,91 0,34 ST 10 jämnt hög 2 0,68 0,85 0,32 ST 10 jämnt hög 3 0,63 0,90 0,41 ST 10 jämnt hög 0,66 0,88 0,36 medel Ståtruck 1 0,47 0,51 0,76 ST 11 ojämnt låg 2 0,40 0,52 0,71 ST 11 ojämnt låg 3 0,35 0,42 0,93 ST 11 ojämnt låg 0,41 0,49 0,80 medel 1 0,78 0,95 1,39 ST 11 ojämnt hög 2 0,68 0,91 1,49 ST 11 ojämnt hög 3 0,70 0,99 1,73 ST 11 ojämnt hög 0,72 0,95 1,54 medel Lastbil 1 0,11 0,13 0,19 LB 10 jämnt låg 2 0,12 0,13 0,20 LB 10 jämnt låg 3 0,09 0,13 0,19 LB 10 jämnt låg 0,11 0,13 0,19 medel 1 0,10 0,15 0,23 LB 10 jämnt normal 2 0,13 0,16 0,21 LB 10 jämnt normal 3 0,08 0,15 0,19 LB 10 jämnt normal 0,10 0,16 0,21 medel Lastbil 1 0,45 1,05 0,63 LB 11 ojämnt låg 2 0,59 1,02 0,60 LB 11 ojämnt låg 3 0,62 0,89 0,57 LB 11 ojämnt låg 0,55 0,99 0,60 medel 1 0,70 1,17 0,94 LB 11 ojämnt normal 2 0,66 1,26 0,91 LB 11 ojämnt normal 3 0,54 1,20 0,82 LB 11 ojämnt normal 0,64 1,21 0,89 medel 13

15 Bilaga 2. Exempel på vibrationsnivåer för ståtruck, testbana ST 10 och ST 11 Test 1 ST10, jämnt underlag, låg hastighet. Figur 12. Ståtruck, jämnt underlag, låg hastighet. Test 2 ST10, jämnt underlag, hög hastighet. Figur 13. Ståtruck, jämnt underlag, hög hastighet. Test 3 ST 11, ojämnt underlag, låg hastighet. 14

16 Figur 14. Ståtruck, ojämnt underlag, låg hastighet. Test 4 ST 11, ojämnt underlag, hög hastighet. Figur 15. Ståtruck, ojämnt underlag, hög hastighet. 15

17 Bilaga 3. Exempel på vibrationsnivåer för lastbil, testbana LB 10 och LB 11 Test 1 LB 10, jämnt underlag, låg hastighet. Figur 16. Lastbil, jämnt underlag, låg hastighet Test 2 LB 10, jämnt underlag, normal hastighet. Figur 17. Lastbil, jämnt underlag, normal hastighet Test 3 LB 11, ojämnt underlag, låg hastighet. 16

18 Figur 18. Lastbil, ojämnt underlag, låg hastighet Test 4 LB 11, ojämnt underlag, normal hastighet. Figur 19. Lastbil, ojämnt underlag, normal hastighet 17

19