Dziechciowski Z., Kromka

Zygmunt DZIECHCIOWSKI, Magdalena KROMKA-SZYDEK, Politechnika
Krakowska, Instytut Podstaw Konstrukcji Maszyn, Instytut Mechaniki Stosowanej, Kraków
KRYTERIA OCENY DRGAŃ PRZENOSZONYCH NA CIAŁO
UŻYTKOWNIKA PODCZAS JAZDY WÓZKIEM INWALIDZKIM
THE EVALUATION CRITERIA OF VIBRATION TRANSMITTED TO
THE BODY OF THE WHEELCHAIR USER
Słowa kluczowe: drgania, kryteria oceny drgań, wózek inwalidzki
1. WSTĘP
Podczas jazdy wózkiem inwalidzkim po nierównej nawierzchni powstają drgania ogólne,
które są przenoszone z siedziska do organizmu poprzez miednicę oraz plecy. Długotrwałe
narażenie organizmu na drgania może powodować trwałe zmiany chorobowe zarówno w
układzie kostnym jaki i w narządach wewnętrznych człowieka, a także zmniejszać komfort
jazdy oraz powodować szybsze męczenie się użytkownika wózka. Część drgań absorbowana
jest przez przednie i tylne ogumienie kół oraz ramę wózka, jednak podczas jazdy po
nierównym terenie część energii pochłaniana jest przez organizm ludzki [1].
Mimo oczywistego problemu jakim jest badanie i wdrożenie działań mających na celu
minimalizację drgań powstających w trakcie czynności dnia codziennego niewiele jest
opracowań, w których autorzy podejmują się oceny ilościowej wibracji przekazywanych na
użytkownika wózka inwalidzkiego. Współcześnie jako kryteria oceny drgań, głównie w
aspekcie ergonomicznym, stosuje się normy [2] oraz Rozporządzenie Ministra Pracy i
Polityki Społecznej [3]. Według nich rozróżnia się trzy charakterystyczne stany działania
drgań na organizm ludzki: komfort, uciążliwość i szkodliwość. Odpowiednie kryteria, przy
pomocy których poszczególne stany są od siebie oddzielone podane są formie tzw. krzywych
kryterialnych, które odniesione są do percepcji człowieka na drgania. Nie wszystkie istniejące
opracowania można jednak wykorzystać bezpośrednio w badaniach wpływu wibracji dla
użytkowania wózka inwalidzkiego. Według autorów najbardziej zbliżonym przypadkiem do
warunków jakie są spełnione dla człowieka podczas aktywnej jazdy wózkiem inwalidzkim są
założenia przyjęte w badaniach Marioki i Griffina [4]. Z kolei dla jazdy pasywnej
korzystniejsze wydaje się odniesienie do krzywej kryterialnej zgodnej z normą ISO [2], która
umożliwia również wyznaczenie progu odczuwania drgań, oraz granicy komfortu, co w
przypadku poruszania się wózkiem inwalidzkim może mieć istotne znaczenie (przewożenie
osób z różnymi schorzeniami oraz kobiet w ciąży).
2. CEL I ZAKRES PRACY
Celem pracy była ocena drgań, przenoszonych na ciało użytkownika wózka
inwalidzkiego, powstających w wyniku przejazdu po różnego typu nawierzchniach.
Posłużono się porównaniem otrzymanej charakterystyki amplitudowo – częstotliwościowej z
krzywymi progowymi percepcji drganiowej. Pozwoliło to na określenie wpływu wybranych
XIII Konferencja Naukowa Majówka Młodych Biomechaników im. prof. Dagmary Tejszerskiej
s. 34
czynników na wartość amplitudy przyspieszenia drgań odbieraną przez człowieka w
analizowanym zakresie częstotliwości. Określono, czy otrzymane wyniki mieszczą się w
zakresie wartości dopuszczalnych wielkości charakteryzujących drgania mechaniczne w
czasie ekspozycji trwającej 30 min., a także w jakich zakresach częstotliwości następowały
przekroczenia wartości drgań w odniesieniu do progu percepcji oraz granicy komfortu
drganiowego użytkownika wózka. W oparciu o wytyczne normowe oszacowano ryzyko
związane z występowaniem drgań mechanicznych w postaci krotności przekroczenia
zmierzonej wartości w stosunku do określonej wartości dopuszczalnej.
3. METODYKA BADAŃ
Pomiar drgań przeprowadzono przy pomocy miernika drgań SVAN 958, wraz z dyskiem
do pomiaru drgań ogólnych, w trzech kierunkach. Dysk z czujnikami drgań znajdował się na
środku siedziska wózka inwalidzkiego. Pomiar drgań przeprowadzono na dwunastu różnych
nawierzchniach, na terenie kampusu Wydziału Mechanicznego Politechniki Krakowskiej.
Pomiary wykonano dla trzech wózków inwalidzkich (uniwersalnych i aktywnego). W
badaniach wzięło udział pięć osób: cztery sprawne, które użytkowały wózki uniwersalne oraz
jedna osoba niepełnosprawna, która była użytkownikiem wózka aktywnego.
4. WNIOSKI
Na poziom drgań wpływał: rodzaj podłoża, rodzaj wózka, ale także masa osoby, która na
siedzisku przebywała. W trakcie badań najwyższy poziom drgań zarejestrowano dla
nawierzchni wykonanej z kostki granitowej, dla każdego z analizowanych wózków.
Istotny problem w analizie drgań stanowi dobór kryterium, do którego należy odnosić
wyniki badań. Zgodnie z normą ISO 2631-1 osoby w pozycji siedzącej są narażone na ryzyko
obrażeń na skutek długotrwałej ekspozycji na drgania. Osoby na wózkach inwalidzkich
pasują do tego opisu. Inne badania wykazały, że użytkownik wózka inwalidzkiego o napędzie
ręcznym narażony jest na wibracje, które przekraczają normy ISO 2631-1. Stwierdzono, że
norma ta jest użyteczna w ocenie wibracji człowieka w jednej osi, jednak przy badaniach
wieloosiowych nie jest wystarczająca. Wyniki pomiarów wykazały niedoszacowanie
współczynników ważenia częstotliwościowego dla kierunków poprzecznych.
LITERATURA
[1]. Sydor M., Wybór i eksploatacja wózka inwalidzkiego. Poznań; Wydawnictwo Akademii
Rolniczej, 2003.
[2]. ISO 2631-1 (1997) Mechanical vibration and shock–evaluation of human exposure to
whole-body vibration–Part 1: General Requirements. International Organization for
Standardization, Geneva
[3]. Rozporządzenie Ministra Pracy i Polityki Społecznej w sprawie najwyższych
dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia w środowisku
pracy (Dz.U. 2014 poz. 817).
[4]. Morioka M., Griffin M.J., Absolute thresholds for the perception of fore-and-aft, lateral,
and vertical vibration at the hand, the seat, and the foot, Journal of Sound and Vibration
(2008) 314, 357–370.