SV 100. Измерение общей вибрации в транспортном средстве

В соответствии с методикой ГОСТ 31319-2006 [1], измерения общей вибрации на рабочем месте водителей транспортных и транспортно - технологических средств должны выполняться в естественных ежедневных условиях нахождения работника на рабочем месте с обязательным контролем режимов движения транспортного средства, состояния дорожного полотна, всех изменений дорожных условий.

Однако, практика показывает, что измерения общей вибрации в транспорте зачастую выполняются в неких стандартных, «эталонных» условиях. Для этого специально выбираются участки дорог, находящиеся в относительно неплохом состоянии, а измерения выполняются на одной и той же средней скорости. При этом не учитываются такие факторы, как техническое состояние дорожного полотна и его покрытия, реальное изменение скорости движения в транспортных потоках, особенности и манеры управления автомобилем конкретным водителем и т.д. Игнорирование этих факторов приводит как к занижению, так и к завышению оценки воздействия общей вибрации в транспортных средствах.

Развитие персональных виброметров позволило использовать возможности систем ГЛОНАСС/GPS для местоопределения транспортного средства, определять в любой момент скорость его движения, связать эту информацию с уровнями вибрации, построить на карте маршрут движения автомобиля и с помощью цветовой гаммы отобразить действующие в каждой точке маршрута уровни вибрации.

Метод измерения

В данной работе анализировался результат измерения, выполненный новейшим персональным виброметром, анализатором спектра SV 100, производства фирмы SVANTEK (Польша) – Рис 1.

SV 100 соответствует требованиям, предъявляемым к виброметрам в ГОСТ ИСО 8041-2006 [2], и предназначен для выполнения измерений общей вибрации на рабочих местах как в стационарных объектах при установке на металлическую платформу, так и в транспортных средствах при установке на сидении водителя, в соответствии с методикой измерений ГОСТ 31319-2006 [1]. Прибор выполняет одновременные измерения вибрации по осям X, Y, Z трехосевым акселерометром, созданным на базе MEMS технологий.

Помимо измерения стандартных корректированных одночисловых значений awx, awy, awz и многих других, прибор выполняет анализ сигналов в 1/1 и 1/3 октавных спектрах с одновременной записью временной истории всех параметров с очень коротким шагом записи (от 100 мс).

Для правильной оценки воздействия вибрации за рабочий день прибор обладает детектором присутствия человека на рабочем месте, позволяющим выявлять и фиксировать периоды времени, когда человек находился на сидении транспортного средства, а когда отсутствовал. Через беспроводной порт Bluetooth SV100 может подключаться к другим устройствам (компьютеру, планшету, смартфону) и обмениваться с ними данными.

Для обработки и анализа полученных результатов применялось программное обеспечение «Помощник». ПО «Помощник» - простой и удобный инструмент автоматического вычисления сменного воздействия производственной вибрации А(8) с возможностью выявления, выделения и исключения из общего результата вклада различных источников помех.

Измерения выполнялись на рабочем месте (сидении) водителя автомобиля Mercedes Sprinter, который двигался по одному из рабочих маршрутов по городским дорогам общего использования. В процессе измерений виброметр SV100 через беспроводной порт Bluetooth постоянно поддерживал связь со смартфоном водителя, который, в свою очередь, был подключен к системе определения координат ГЛОНАСС/GPS, обеспечивая в реальном времени корреляцию результатов измерения вибрации с координатами местоположения автомобиля и скоростью его движения. Общая длительность измерения составила 3 часа 39 минут 17 секунд. Это время было поделено на пятиминутные интервалы времени, на которых результат измерения усреднялся и записывался в память прибора. Информация о дате и длительности выполненного измерения, а также о настройке прибора, приведена в таблице на Рис.2.

Рис. 2. Информация о настройке прибора SV100

По окончании измерений все эти данные были переданы в программное обеспечение «Помощник» для дальнейшей последующей обработки.

Результаты измерений

В течение всего времени измерения была получена выборка из 43-х корректированных среднеквадратичных значений виброускорения, усредненных на пятиминутных интервалах времени. Параллельно определялись координаты местонахождения автомобиля и его скорость движения. Маршрут движения автомобиля, наложенный на карту, показан на Рис. 3, результаты измерений вибрации и скорости движения автомобиля показаны на Рис.4.

Рис.3. Маршрут движения

Рис. 4. Результаты измерения корректированного виброускорения по осям X, Y, Z и скорости движения автомобиля

Видно, что на сидении водителя доминирующей является вибрация по оси Z. На маршруте автомобиль делал две остановки, водитель дважды покидал свое рабочее место, а скорость автомобиля на некоторых участках достигала 110 км/ч.

Анализируя соотношение скорости движения и уровней вибрации на сидении водителя, можно сделать вывод, что вибрация практически не зависит от скорости движения транспортного средства, а определяется, в первую очередь, состоянием дорожного покрытия. Максимальные уровни вибрации воздействовали на водителя в моменты времени, когда скорость автомобиля составляла 50-70 км/ч.

Максимальные уровни вибрации и соответствующий им участок дороги показаны на Рис. 5

Рис. 5. Участок дороги с максимальными уровнями вибрации

На графике главных результатов выделены два пятиминутных интервала времени, в течение которых водитель получил максимальное воздействие вибрации составляющее 113,4 дБ. Соответствующий им участок дороги показан на карте Рис.5. Красным цветом показаны участки с максимальным воздействием вибрации.

На Рис. 6 и 7 показаны спектрограммы 1/1 октавного спектра, связанные с выделенными интервалами времени. Первый интервал соответствует движению в одну сторону, второй - движению в обратном направлении. Средняя скорость движения на этом участке дороги составила 54 км/ч.

В том, что увеличение вибрации напрямую связано с техническим состоянием дорожного полотна, можно убедиться по спектрограмме 1/1 октавного спектра.

Рис. 6. Спектрограмма движения автомобиля по плохому участку дороги в одном направлении

Рис.7. Спектрограмма движения автомобиля по плохому участку дороги в обратном направлении

Вибрация на выделенных участках имеет ярко выраженные низкочастотные и высокочастотные составляющие, что характерно для контакта колеса транспортного средства с трещинами, ямами и другими артефактами плохого дорожного покрытия.

Полученные данные были использованы для оценки воздействия вибрации на водителя при движении по указанному маршруту. Вычисления выполнялись с использованием программного обеспечения «Помощник», которое автоматически исключило из расчета результаты, когда водитель отсутствовал на рабочем месте. Результат вычисления представлен на Рис. 8.

Рис.8. Расчет сменного воздействия общей вибрации на водителя с учетом периодов времени его отсутствия на рабочем месте

Выводы

Персональный виброметр полностью удовлетворяет требованиям методики измерения ГОСТ 31319-2006 [1], позволяя выполнить измерения общей вибрации на рабочем месте водителей транспортных и транспортно - технологических средств в естественных ежедневных условиях с обязательным контролем режимов движения транспортного средства, состояния дорожного полотна, всех изменений дорожных условий.

Применение систем глобального местоопределения (ГЛОНАСС/GPS) позволило контролировать скорость движения транспортного средства, связать эту информацию с уровнями вибрации, построить на карте маршрут движения автомобиля и с помощью цветовой гаммы отобразить действующие в каждой точке маршрута уровни вибрации. Это, в свою очередь, позволило выявлять участки дорог, при движении по которым на водителя воздействует повышенная вибрация.

Уровни вибрации на рабочем месте водителя напрямую связаны с техническим состоянием дорожного покрытия и мало зависят от скорости движения автомобиля.
Применение дополнительных технических средств, таких, как анализ спектрограммы, позволяет идентифицировать причины повышения вибрации на рабочем месте водителя.