Oddziaływanie drgań pionowych na dziecko

PRACE NAUKOWE POLITECHNIKI WARSZAWSKIEJ
z. 101
Transport
2014
Tadeusz Gromadowski, Dariusz Wi!ckowski
Przemys!owy Instytut Motoryzacji
ODDZIA"YWANIE DRGA# PIONOWYCH
NA DZIECKO-NIEMOWL$ POSADOWIONE
W FOTELIKU PODCZAS JAZDY
W SAMOCHODZIE
R"kopis dostarczono, lipiec 2013
Streszczenie: W pracy przedstawiono problematyk" zwi#zan# z oddzia!ywaniem drga$ pionowych na
dziecko-niemowl" posadowione w foteliku podczas jazdy w samochodzie, w dwóch wariantach:
fotelik zamocowany na fotelu przednim oraz fotelik umieszczony na kanapie tylnej. Przedstawiono
zagadnienie zwi#zane z zagro&eniem drganiami mechanicznymi w 'rodkach transportu drogowego.
Podj"to temat oddzia!ywania drga$ na dziecko-niemowl". Przeprowadzono badania eksperymentalne
drogowe z wykorzystaniem manekina NIEMOWL( (N). Podkre'lono brak bada$ w tym zakresie.
Na podstawie w!asnych bada$ eksperymentalnych wykonano analiz" w dziedzinie czasu.
S%owa kluczowe: oddzia!ywanie drga$, niemowl" w foteliku, komfort jazdy
1. WST$P
Spo'ród drga$ wywo!ywanych przez techniczne 'rodki transportu, najwi"ksze
zagro&enie od nich wyst"puje w transporcie samochodowym [3]. Mimo, &e nast"puje
podnoszenie poziomu komfortu jazdy, to jednak równie& zwi"ksza si" przedzia! czasu, jaki
ludzie sp"dzaj# podró&uj#c samochodami [11].
W ostatnim okresie, coraz cz"'ciej zwraca si" uwag" na przewo&one w fotelikach
samochodowych dzieci. Badania homologacyjne dotycz#ce fotelików dzieci"cych
skoncentrowane s# g!ównie na ocenie zabezpieczenia przed szkodliwymi skutkami zderze$
[S14]. Nie obejmuj# one wp!ywu drga$ (wyst"puj#cych podczas „normalnej” jazdy) na
organizm dziecka, które s# 5ród!em negatywnego wp!ywu na zdrowie.
Stosunkowo szeroko opisane jest zagadnienie wp!ywu drga$ na organizm ludzi
doros!ych, o czym 'wiadcz# opracowane normatywy [S1 do S12]. Natomiast w przypadku
dzieci zagadnienie to wci#& jest w pocz#tkowej fazie rozpoznania. Podj"cie tematyki
oddzia!ywania drga$ na organizm dziecka podczas jazdy samochodem jest g!"boko
uzasadnione z punktu widzenia naukowego rozpoznania, jak i praktycznych skutków
34
Tadeusz Gromadowski, Dariusz Wi"ckowski
oddzia!ywania tego typu czynników na dziecko. Zapewnienie mo&liwie ma!ego obci#&enia
wywo!anego drganiami jest wa&nym zadaniem dla konstruktorów pojazdów i fotelików
dzieci"cych. Przy czym nale&y mie6 na uwadze, &e zbudowanie pojazdu „dobrego” pod
k#tem komfortu jazdy w zakresie drga$ nie zapewnia równocze'nie „optymalnych”
w!asno'ci jezdnych w zakresie bezpiecze$stwa [6].
W pracy podj"to tematyk" oddzia!ywania drga$ ogólnych pionowych na dzieckoniemowl", przenoszonych przez fotelik podczas jazdy samochodem.
2. WSKA&NIKI GLOBALNE OPISUJ'CE
ODDZIA"YWANIE DRGA# NA CZ"OWIEKA
Drgania s# zjawiskiem z!o&onym, nie ma jednej wielko'ci czy jednej miary, która
opisywa!aby je w zupe!no'ci. W przypadku drga$ harmonicznych amplituda
i cz"stotliwo'6 drga$ opisuj# je w pe!ni. Natomiast w przypadku drga$ poliharmonicznych
czy losowych sprawa nie jest prosta, gdy& amplituda i cz"stotliwo'6 nie s# wystarczaj#ce
do pe!nego opisu takich drga$. W zwi#zku z tym nale&y szuka6 takich wielko'ci
(estymatorów), które umo&liwi# opisanie „wielko'ci” drga$, uwzgl"dniaj#cych ich z!o&ony
charakter.
Na podstawie wieloletnich bada$ eksperymentalnych zosta!y opracowane miary
oceniaj#ce odczuwanie wibracji przez cz!owieka. Maj#c do czynienia ze zmierzonymi
bezpo'rednio przyspieszeniami drga$ do oceny ich wp!ywu wykorzystuje si" wska5niki
komfortu.
International Standards Organisation ISO 2631-1 [S2] i British Standards BS 6841 [S3]
opisuj# podobne podej'cie dotycz#ce wykorzystania pomiarów przyspiesze$ drga$
(siedzenia, oparcia siedzenia, pod!ogi pojazdu). Przewiduj# nast"puj#ce miary do oceny
wp!ywu pionowych drga$ na cz!owieka w pozycji siedz#cej:
Warto'6 skuteczna rms (root mean square) (1)
1
1 T 2
€2
rms =  … a (t)dt ‚
ƒT 0
„
(1)
gdzie: a(t) jest zarejestrowanym jako funkcja czasu t przebiegiem warto'ci
przyspieszenia w m/s2 dzia!aj#cego w kierunku pionowym.
Vibration Dose Value (VDV) (2)
1
VDV
T 4
€4
 … a (t)dt ‚
ƒ0
„
(2)
Oddzia!ywanie drga$ pionowych na dziecko-niemowl" posadowione w foteliku …
35
gdzie: a(t) jest zarejestrowanym jako funkcja czasu t przebiegiem warto'ci
przyspieszenia w m/s2 dzia!aj#cego w kierunku pionowym.
Dla przyspieszenia a(t), rejestrowanego jako stacjonarna realizacja procesu
stochastycznego warto'6 rms sygna!u mo&e by6 u&yta do oceny oddzia!ywania drga$.
Wielko'ci rms i VDV nie s# skorelowane wzajemnie, poniewa& ró&nie akcentuj#
amplitudy zmierzonego przyspieszenia. Jednocze'nie oba wska5niki nie doszacowuj#
chwilowych wstrz#sów (chwilowych gwa!townych wzrostów amplitudy), przez co ich
interpretacja nie uwzgl"dnia wp!ywu chwilowych wstrz#sów (impulsów) dzia!aj#cych na
cz!owieka, a wi"c podaj# niew!a'ciwe wskazania o potencjalnych problemach
zdrowotnych w sytuacjach, gdy wyst"puj# chwilowe wstrz#sy.
Aby zapewni6 wi"kszy udzia! we wska5niku przyspiesze$ o wy&szych warto'ciach
amplitud wprowadzony zosta! wska5nik rmq (root mean quad) (3) podany przez
M.J. Griffina [2] opisany w British Standards BS 6841 [S3].
1
rmq
€4
1 4
a
(
t
)
dt
…
‚
T
„
ƒ 0
T
(3)
gdzie: a(t) jest zarejestrowanym jako funkcja czasu t przebiegiem warto'ci
przyspieszenia w m/s2 dzia!aj#cego w kierunku pionowym.
Zale&no'6 (3) jest bardziej wra&liwa na szarpni"cia i impulsy przyspiesze$. Czwarta
pot"ga przyspieszenia a(t) dobrze skorelowana jest z subiektywnym odczuwaniem drga$
przez organizm cz!owieka.
Uzyskane warto'ci rms jak i rmq przebiegu przyspiesze$ s# warto'ciami u'rednionymi
dla odcinka czasu 0-T. W przypadku przebiegów b"d#cych realizacj# stacjonarnego
procesu stochastycznego warto'ci te powinny by6 niezmienne. Badania pokazuj" jednak,
&e ze wzrostem czasu ekspozycji warto'ci tych wska5ników nie s# sta!e; wykazuj#
tendencj" do zmniejszania si", gdy czas ekspozycji wyd!u&a si", co oznacza, &e proces
losowy nie jest stacjonarny. Dlatego pojawiaj# si" trudno'ci w zdefiniowaniu pocz#tku
i ko$ca czasu ekspozycji dla obliczenia rms czy rmq W tym przypadku przydatny jest
wska5nik VDV (Vibration Dose Value). Jak wynika z definicji (3) nie wyst"puje tu cz!on
dzielenia przez czas ekspozycji T. Dlatego VDV jest uznawany jako „lepszy” wska5nik do
oceny komfortu ni& rms [1].
Jednocze'nie standardy ISO 2631-1 [S2] i BS 6841 [S3] przewiduj#, mo&liwo'6
wykorzystania estymatora VDV (Estimated Vibration Dose Value) (4) zdefiniowanego
w nast"puj#cy sposób:
eVDV = 1,4!rms!t0,25
(4)
Jest to alternatywa miar oceny komfortu, która mo&e by6 wykorzystana do porównania
oceny dyskomfortu w ró&nych 'rodowiskach.
Dla odruchów wymiotnych BS 6841 [S3] definiuje wska5nik „wielko'6 dawki odruchu
wymiotnego” MSDV (Motion Sickness Dose Value), jako:
36
Tadeusz Gromadowski, Dariusz Wi"ckowski
MSDV =
a 2w ! t
(5)
gdzie: aw – rms przyspieszenia, t – czas ekspozycji.
Interpretacj# MSDV jest ocena procentowa okre'laj#ca prawdopodobie$stwo
wymiotów:
prawdopodobie$stwo wymiotów = 1/3 MSDV
(6)
Wska5nik MSDV jest rekomendowany wy!#cznie dla pionowych oddzia!ywa$ i jest
przeznaczony do zastosowania w stosunku do pasa&erów promów. Jakkolwiek jest
mo&liwe, &e mo&e by6 u&yty w innych formach transportu do przewidywania zakresu
niedomaga$ chorobowych, je'li ruchy wymuszaj#ce s# zbli&one w naturze do tych
wyst"puj#cych na promach [4].
Szerzej wykorzystanie wska5ników miar globalnych w badaniach realizowanych
w PIMOT przedstawiono w pracach [5, 8]
Miar opisuj#cych drgania jest wiele, a wybór uwarunkowany jest pytaniem: co chcemy
wiedzie6, jakie informacje chcemy pozyska6 opisuj#c drgania? I aczkolwiek miary
globalne zosta!y opracowane z my'l# dokonania oceny odczuwania drga$ przez cz!owieka
doros!ego, tym niemniej mo&na wykorzysta6 je (przynajmniej niektóre) do oceny
oddzia!ywania drga$ podczas jazdy dzieci posadowionych w fotelikach w samochodzie.
3. BADANIA EKSPERYMENTALNE DROGOWE
Bazuj#c na wcze'niejszych badaniach wykonanych w Przemys!owym Instytucie
Motoryzacji [7], w pracach [9 i 10] autorzy wykazali potrzeb" realizacji bada$
eksperymentalnych zwi#zanych z oddzia!ywaniem drga$ pionowych na organizm dziecka
siedz#cego w foteliku, w tym tak&e niemowl"cia podczas jazdy w samochodzie.
Do przeprowadzenia bada$ drogowych wykorzystano 'redniej klasy samochód
osobowy marki DAEWOO typ Lanos rys. 2 i 3.
Badania przeprowadzono dla dwóch scenariuszy.
1) Z prawej strony z przodu do fotela zamocowany by! fotelik dzieci"cy,
w którym posadowiony by! manekin dziecka niemowl"cia (dalej zwanym
NIEMOWL() o masie 3,4 kg.
2) Na tylnym siedzeniu z lewej strony zamocowany by! fotelik dzieci"cy,
w którym posadowiony by! manekin dziecka niemowl"cia o masie 3,4 kg.
Do pomiarów wykorzystano fotelik dzieci"cy przewidziany dla dziecka niemowlaka,
spe!niaj#cy wymagania homologacyjne wed!ug Regulaminu Nr 44 EKG ONZ [S14]
Mocowanie manekina NIEMOWL( w fotelikach wykonano zgodnie z instrukcjami
do!#czonymi
do
tych
fotelików.
Zastosowano
jednoosiowe
czujniki
przyspiesze$umieszczone w nast"puj#cych miejscach: czujnik nr 1 – pod!oga samochodu;
- czujnik nr 2 – manekin NIEMOWL( g!owa; - czujnik nr 3 – manekin NIEMOWL(
biodro; - czujnik nr 4 – pod fotelikiem manekina NIEMOWL(
Oddzia!ywanie drga$ pionowych na dziecko-niemowl" posadowione w foteliku …
37
Czujniki by!y tak ustawione, aby mierzy!y przyspieszenia w kierunku pionowym,
tj. kierunku, w którym wyst"puj# najwi"ksze amplitudy drga$ podczas jazdy.
Wyniki pomiarów zosta!y wykorzystane do wyznaczenia: czasowych przebiegów
losowych pochodz#cych od wymusze$ wywo!anych nierówno'ciami drogi, warto'ci
wska5ników (miar) globalnych.
Testy pomiarowe wykonano dla trzech rodzajów nawierzchni drogi:
- nawierzchnia „równa” asfaltowa (rys. 1), przejazd z pr"dko'ci# 60 km/h,
- nawierzchnia ze znacznymi nierówno'ciami, przejazd z pr"dko'ci# 60 km/h (rys. 2),
- przejazd przez „garb” (400x50) z pr"dko'ci# 40 km/h (rys. 3).
Przyj"to nast"puj#ce oznaczenia: A – nawierzchnia równa asfaltowa, a - przyspieszenie
pionowe, B – czujnik umieszczony w biodrze manekina, Br – nawierzchnia z du&ymi
nierówno'ciami, N – manekin NIEMOWL(, G – g!owa manekina, Gb – przejazd przez
garb, p – NIEMOWL( umieszczone z przodu, T – czujnik umieszczony w klatce
piersiowej (tors), t – NIEMOWL( umieszczone z ty!u
Przyk!ad oznaczenia: NGBr – manekin NIEMOWL( (N), czujnik w g!owie manekina
(G), nawierzchnia z du&ymi nierówno'ciami (Br).
Rys. 3. Przejazd przez „garb”
400x50
Rys. 2. Odcinek pomiarowy z
nierówno'ciami
Rys. 1. Odcinek pomiarowy
z nawierzchni# „równa”
(asfalt)
Badani drogowe wykonano dla dwóch wariantów: dla fotelika umieszczonego na
przednim fotelu (Np) oraz dla fotelika umieszczonego na tylnej kanapie (Nt).
Na rys. 4 do 6 przedstawiono porównanie przebiegów przyspiesze$ (zarejestrowanych
dla trzech nawierzchni) mi"dzy NGp i NGt. Przebiegi te podobne s# wzgl"dem siebie
jako'ciowo, natomiast mo&na zauwa&y6 ró&nice ilo'ciowe.
2
10
NGp
NGt
NGp
8
1.5
15
NGt
NGp
1
0
-0.5
2
3
4
5
6
7
Czas [s]
5
2
2
0
-2 2
3
4
5
6
7
-6
-1.5
-8
-2
-10
Rys. 4. NGp i NGt dla
przejazdu po A
0
2
-5
-4
-1
a [m/s ]
2
a [m/s ]
2
a [m/s ]
4
0.5
NGt
10
6
3
4
5
Czas [s]
-10
Czas [s]
Rys. 5. NGp i NGt dla
przejazdu po Br
-15
Rys. 6. NGp i NGt dla
przejazdu przez Gb
38
Tadeusz Gromadowski, Dariusz Wi"ckowski
W przypadku przejazdu po nawierzchni A mo&na zauwa&y6 wi"ksze warto'ci amplitud
dla manekina N posadowionego na przednim fotelu - rys. 4.
Dla przejazdów po nawierzchni nierównej (Br) – rys. 5 i przez garb (Gb) – rys. 6
wi"ksze warto'ci amplitud wyst"puj# dla manekina N posadowionego na tylnej kanapie.
Jednocze'nie podczas przejazdu po nawierzchni Br dla przypadku NGt zarejestrowano
cztery „maksymalne” amplitudy przyspiesze$ o zbli&onych warto'ciach, a dla NGp jedn#
„maksymaln#” amplitud". Xwiadczy to o tym, &e podczas przejazdu przez garb (Gb) na
niemowl" umieszczone w foteliku na tylnej kanapie wyst"puje wyra5ne oddzia!ywanie od
kó! przednich i tylnych.
Dla ró&nych rodzajów nawierzchni (A, Br i Gb) miejsce umieszczenia fotelika - fotel
przedni, kanapa tylna - z manekinem N ma wp!yw na oddzia!ywanie drga$ na dziecko.
Przy czym dla nawierzchni A wi"ksze warto'ci przy'piesze$ zarejestrowano dla fotelika
zmontowanego na fotelu przednim. Dla przejazdu po nawierzchni Br i przez Gb wi"ksze
warto'ci przy'piesze$ zarejestrowano dla fotelika zmontowanego na kanapie tylnej.
Generalnie nale&y zauwa&y6, &e zarejestrowane przebiegi przyspiesze$ s# ma!o czytelne
do szczegó!owej analizy. Na ich podstawie mo&na sformu!owa6 tylko pewne ogólne
uwagi. Szerzej zosta!o to omówione w pracy [5, 8]
Wska(niki (miary) globalne
Powy&ej opisano wska5niki (miary) globalne w postaci wska5ników opisuj#cych
oddzia!ywanie drga$ na cz!owieka. Z po'ród miar globalnych do analizy wybrano trzy
podstawowe, ale jednocze'nie adekwatne do oceny drga$ podczas jazdy w samochodzie,
a wi"c s# odpowiednie do zastosowania przy realizacji bada$ opisanych w tej pracy.
Wska(nik rms
Warto'ci okre'lone miar# rms przyspiesze$ zestawiono w tablicy 1.
Tablica 1
Warto+ci rms dla poszczególnych rodzajów nawierzchni
Oznaczenie
czujnika
NT
NG
P
Kf
Oznaczenie nawierzchni, po!o&enie fotelika, warto'ci rms przyspiesze$
fotelik z przodu
fotelik z tylu
Gb
Br
A
Gb
Br
A
0.351
0.206
0.188
0.342
0.187
0.186
0.345
0.188
0.186
0.333
0.193
0.186
0.326
0.213
0.186
0.325
0.210
0.186
0.322
0.216
0.185
0.329
0.207
0.186
Warto'ci skuteczne przyspiesze$ (rms) przedstawione w tablicy 1 zmierzone dla
manekina N zawarte s# w przedziale 0,186 m/s2 (asfalt) do 0,351 m/s2 (przejazd przez
garb).
Na podstawie warto'ci rms przyspiesze$ podanych w tablicy 1 warto mo&na stwierdzi6,
&e oddzia!ywanie drga$ podczas jazdy niemowl"cia dla fotelika posadowionego na
przednim fotelu jest zbli&ony w stosunku do fotelika posadowionego na tylnej kanapie.
Inaczej przedstawia si" porównanie w stosunku do P i Kf. Dla fotelika umieszczonego
z przodu warto'ci rms dla N s# wi"ksze w stosunku do P i Kf dla przejazdu przez garb.
W przypadku przejazdu po nawierzchni A warto'ci rms s# zbli&one. Dla przejazdu po
nawierzchni nierównej warto'ci rms dla N s# mniejsze w stosunku do P i Kf. Dla fotelika
umieszczonego na tylnej kanapie warto'ci rms dla N s# wi"ksze w stosunku do P i Kf dla
przejazdu przez garb. W przypadku przejazdu po nawierzchni A warto'ci rms s# zbli&one.
Oddzia!ywanie drga$ pionowych na dziecko-niemowl" posadowione w foteliku …
39
Dla przejazdu po nawierzchni nierównej warto'ci rms dla N s# mniejsze w stosunku do
P i Kf,. Nale&y zwróci6 uwag" na fakt, &e oddzia!ywanie drga$ podczas jazdy niemowl"cia
posadowionego w foteliku, wed!ug tego wska5nika, jest mniejsze dla przypadku
umieszczenia fotelika na tylnej kanapie.
Wska(nik VDV
Warto'ci wyra&one miar# VDV zestawiono w tablicy 2.
Warto'ci VDV przedstawione w tablicy 2 zmierzone dla manekina NIEMOWL(
zawarte s# w przedziale 4,813 m/s2 (asfalt) do 5,328 m/s2 (przejazd przez garb).
Na podstawie warto'ci VDV podanych w tablicy 2 warto zwróci6 uwag" na fakt, &e
oddzia!ywanie drga$ podczas jazdy niemowl"cia dla fotelika posadowionego na przednim
fotelu jest zbli&ony w stosunku do fotelika posadowionego na tylnej kanapie.
Inaczej przedstawia si" porównanie w stosunku do P i Kf. Dla fotelika umieszczonego
z przodu warto'ci VDV dla N s# wi"ksze w stosunku do P i Kf dla przejazdu przez garb.
W przypadku przejazdu po nawierzchni A warto'ci VDV s# zbli&one. Dla przejazdu po
nawierzchni nierównej wyst"puje zró&nicowanie: warto'ci VDV dla N s# mniejsze
w stosunku do P i Kf. Dla fotelika umieszczonego na tylnej kanapie warto'ci VDV dla N
s# wi"ksze w stosunku do P i Kf dla przejazdu przez garb. W przypadku przejazdu po
nawierzchni A warto'ci VDV s# zbli&one. Dla przejazdu po nawierzchni nierównej
warto'ci VDV dla NT s# mniejsze w stosunku do P i Kf.
Wed!ug tego wska5nika nie mo&na jednoznacznie okre'li6 czy oddzia!ywanie drga$
podczas jazdy niemowl"cia posadowionego w foteliku jest lepsze dla przypadku
umieszczenia fotelika na tylnej kanapie, czy z na przednim fotelu.
Tablica 2
Warto+ci VDV dla poszczególnych rodzajów nawierzchni
Oznaczenie
czujnika
NT
NG
P
Kf
Oznaczenie nawierzchni, po!o&enie fotelika, warto'ci VDV przyspiesze$
fotelik z przodu
fotelik z tylu
Gb
Br
A
Gb
Br
A
5.328
5.517
4.878
5.239
5.177
4.823
5.300
5.229
4.826
5.206
5.614
4.813
5.008
5.799
4.818
5.006
5.686
4.827
4.907
5.851
4.803
5.018
5.624
4.814
Wska(nik rmq
Warto'ci wyra&one miar# rmq przyspiesze$ zestawiono w tablicy 3. Wyznaczone dla N
warto'ci rmq zawarte s# w przedziale 0,435 m/s2 (asfalt) do 0,634 m/s2 (przejazd przez
garb). Mo&na stwierdzi6 &e oddzia!ywanie drga$ podczas jazdy na niemowl" dla fotelika
posadowionego na przednim fotelu jest zbli&ony w stosunku do fotelika posadowionego na
tylnej kanapie.
Tablica 3
Warto+ci rmq dla poszczególnych rodzajów nawierzchni
Oznaczenie
czujnika
NT
NG
P
Kf
Gb
0.634
0.630
0.596
0.584
Oznaczenie nawierzchni, po!o&enie fotelika, warto'ci rmq
fotelik z przodu
fotelik z tylu
Br
A
Gb
Br
0.499
0.441
0.623
0.468
0.472
0.436
0.619
0.507
0.524
0.435
0.595
0.514
0.529
0.434
0.597
0.508
A
0.436
0.435
0.436
0.435
40
Tadeusz Gromadowski, Dariusz Wi"ckowski
Inaczej przedstawia si" porównanie w stosunku do P i Kf. Dla fotelika umieszczonego
z przodu warto'ci rmq dla N s# wi"ksze w stosunku do P i Kf dla przejazdu przez garb i po
asfalcie. Dla przejazdu po nawierzchni nierównej warto'ci rmq dla N s# mniejsze
w stosunku do P i Kf . Dla fotelika umieszczonego na tylnej kanapie warto'ci rmq dla N s#
wi"ksze w stosunku do P, K i Kf dla przejazdu przez garb. W przypadku przejazdu po
nawierzchni A warto'ci rmq s# zbli&one. Dla przejazdu po nawierzchni nierównej warto'ci
rmq dla N s# mniejsze w stosunku do P i Kf. Wed!ug tego wska5nika nie mo&na
jednoznacznie okre'li6 czy oddzia!ywanie drga$ podczas jazdy niemowl"cia
posadowionego w foteliku jest mniejsze dla przypadku umieszczenia fotelika na tylnej
kanapie, czy z na przednim fotelu.
Wska(nik 1/3MSDV
Warto'ci okre'lone miar# 1/3MSDV zestawiono w tablicy 4.
Tablica 4
Warto+ci 1/3MSDV dla poszczególnych rodzajów nawierzchni
Oznaczenie
czujnika
NT
NG
P
Kf
Oznaczenie nawierzchni, po!o&enie fotelika, warto'ci 1/3MSDV
fotelik z przodu
fotelik z tylu
Gb
Br
A
Gb
Br
0.370
0.376
0.343
0.359
0.345
0.364
0.343
0.340
0.351
0.352
0.344
0.389
0.340
0.343
0.383
0.340
0.394
0.338
0.347
0.378
A
0.340
0.340
0.340
0.340
W punkcie 2 opisano wska5nik MSDV, jako „wielko'6 dawki odruchu wymiotnego”.
Wska5nik ten jest rekomendowany wy!#cznie dla pionowych oddzia!ywa$ i jest
przeznaczona do zastosowania w stosunku do pasa&erów promów. Mo&e by6 u&yty
w innych formach transportu do przewidywania zakresu niedomaga$ chorobowych, je'li
ruchy wymuszaj#ce s# zbli&one w naturze do tych wyst"puj#cych na promach.
Interpretacj# MSDV (po pomno&eniu przez 100) jest ocena procentowa (%) okre'laj#ca
prawdopodobie$stwo wymiotów – tablica 4.
Zamieszczone w tablicy 4 warto'ci tego wska5nika s# zbli&one do siebie dla
poszczególnych nawierzchni w stosunku do miejsca umieszczenia fotelika (ty!, przód).
W zwi#zku z tym nie mo&na na podstawie tego wska5nika zdecydowanie wskaza6
„korzystnego” miejsca umieszczenia fotelika dla niemowlaka.
Jeszcze raz nale&y podkre'li6, &e wska5nik MSDV jest rekomendowany wy!#cznie do
pionowych oddzia!ywa$ i jest przeznaczony do zastosowania w stosunku do pasa&erów
promów. Wyznaczone i poddane analizie wska5niki (miary globalne) wybrano adekwatnie
do rozpatrywanych porówna$. W oparciu o warto'ci tych wska5ników mo&na stwierdzi6:
1) Wytypowane wska5niki miar globalnych, jako decyduj#ce, nie s# „wygodne” do
jednoznacznej interpretacji, a wi"c oceny poziomu oddzia!ywania drga$ podczas jazdy.
2) Poszczególne wska5niki s# podobnie warto'ciowo wra&liwe na zmian" warunków
jazdy, tj. rodzaju nawierzchni drogi.
3) W oparciu o zarejestrowane przebiegi przyspiesze$ mo&na stwierdzi6, &e dla ró&nych
rodzajów nawierzchni drogi (A, Br i Gb) miejsce umieszczenia fotelika - fotel przedni,
kanapa tylna - z manekinem N ma wp!yw na oddzia!ywanie drga$ na dziecko. Przy
czym dla nawierzchni asfaltowej (A) wi"ksze warto'ci przy'piesze$ zarejestrowano dla
fotelika zmontowanego na fotelu przednim. Dla przejazdu po nawierzchni nierównej
Oddzia!ywanie drga$ pionowych na dziecko-niemowl" posadowione w foteliku …
41
(Br) i przez GB wi"ksze warto'ci przy'piesze$ zarejestrowano dla fotelika
zmontowanego na kanapie tylnej.
4. PODSUMOWANIE
Po przeprowadzeniu analizy w dziedzinie czasu dla przejazdów po ró&nych
nawierzchniach mo&na sformu!owa6 nast"puj#ce spostrze&enia dotycz#ce oddzia!ywania
drga$ na dziecko niemowl" w foteliku.
1) W oparciu o zarejestrowane przebiegi przyspiesze$ mo&na stwierdzi6, &e dla ró&nych
rodzajów nawierzchni drogi (A, Br i Gb) miejsce zamocowania fotelika z manekinem
MIEMOWL( (fotel przedni, kanapa tylna) ma wp!yw na wielko'6 drga$
oddzia!ywuj#cych na dziecko. Przy czym dla nawierzchni asfaltowej (A) wi"ksze
warto'ci przy'piesze$ zarejestrowano dla fotelika zmontowanego na fotelu przednim.
Dla przejazdu po nawierzchni nierównej (Br) i przejazdu przez garb (GB) wi"ksze
warto'ci przy'piesze$ zarejestrowano dla fotelika zmontowanego na kanapie tylnej.
2) Wytypowane wska5niki miar globalnych, jako decyduj#ce nie s# „wygodne” do
jednoznacznej interpretacji, a wi"c oceny poziomu oddzia!ywania drga$.
3) Analiza sygna!ów w dziedzinie czasu jest niewystarczaj#ca do pe!nej oceny
oddzia!ywania drga$ podczas jazdy dziecka w foteliku. Nie mo&na jednoznacznie
stwierdzi6, dla którego miejsca posadowienia fotelika (przód czy ty!) poziom
oddzia!ywania drga$ podczas jazdy jest mniejszy dla niemowl"cia.
Poszczególne wska5niki s# podobnie warto'ciowo wra&liwe na zmian" warunków
jazdy, to jest rodzaju nawierzchni drogi
Wyniki bada$ drogowych potwierdzaj# potrzeb" kontynuacji tego typu bada$.
Wskazane jest wykonanie analizy zarejestrowanych sygna!ów w dziadzinie cz"stotliwo'ci
oraz realizacja bada$ na specjalnym stanowisku symulacyjnym.
Bibliografia
1. Griffin M.J., Discomfort from feeling vehicle vibration, Vehicle System Dynamics, Vol. 45, Nos. 7-8-,
July-August 2007, pp. 679-698.
2. Griffin M.J., Handbook of human vibration, Academic Press, London, 1990, ISBN,
0-12-303040-4.
3. Nader M., Modelowanie i symulacja oddzia!ywania drga$ pojazdów na organizm cz!owieka, Prace
Naukowe Transport, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej. Warszawa 2001.
4. Mansfield N. J., Human response to vibration, CRC Press, London, 2005.
5. Gromadowski T., Wicher J., Wi"ckowski D., Bezpiecze$stwo i komfort jazdy dziecka przewo&onego w
dzieci"cych fotelikach samochodowych. Sprawozdanie z projektu badawczego N N509 025037 Umowa
nr 0250/B/T02/2009/37.
6. Xlaski G., Strategie sterowania zawieszeniem dla 6wiartki samochodu – porównanie dla kryteriów
bezpiecze$stwa i komfortu, Zeszyty Naukowe Instytutu Pojazdów, Politechnika Warszawska, No. 2(65):
5-16.
42
Tadeusz Gromadowski, Dariusz Wi"ckowski
7. Wicher J., Diupero T., Wi"ckowski D., Wp!yw drga$ fotelika na komfort jazdy dziecka
w samochodzie. Opracowanie Problemowe BLY.001.09N, Przemys!owy Instytut Motoryzacji,
Warszawa, 2009.
8. Wi"ckowski D., Analiza w dziedzinie czasu drga$ pionowych ze wzgl"du na komfort podró&owania
dziecka w samochodzie, Czasopismo Techniczne Mechanika Zeszyt 10 109), z. 5-M/2012, Politechnika
Krakowska 2012, ISSN 0011-4561 ISSN 1897-6328, s. 73-91. Kraków 2012.
9. Wi"ckowski D., Wicher J., Bezpiecze$stwo i komfort dzieci przewo&onych w fotelikach
samochodowych. Zeszyty Naukowe Instytutu Pojazdów 1(77)/2010, Politechnika Warszawska,
Warszawa 2010, s. 77-93.
10. Wi"ckowski D., Wicher J., Wp!yw drgano fotelika na komfort podró&owania dziecka
w samochodzie. Eksploatacja i Niezawodno'6 4(48)/2010, s. 102-110.
11. http://www.polloco.pl/pdf/biala_ksiega_pl.pdf Bia!a ksi"ga, Europejska polityka transportowa w
horyzoncie do 2010r.: czas wyborów, Bruksela, 12/09/2001-10-08
COM(2001) 370.
Dokumenty normatywne
[S1]
[S2]
[S3]
[S4]
[S5]
[S6]
[S7]
[S8]
[S9]
[S10]
[S11]
[S12]
[S13]
[S14]
ISO 2631 1974 Guide for the evaluation of human exposure to whole-body vibration.
ISO 2631-1: 1997 Mechanical vibration and shock. Evaluation of human exposure to whole–
body vibration. Part 1: General requirements.
BS 6841; 1987 Guide to measurement and evaluation of human exposure to whole-body
mechanical vibration and repeated shocks.
ISO 5982: 2001 Mechanical vibration and Shock – Range of idealized values to characterize seatedbody biodynamic response under vertical vibration.
ISO 7962:1987 Mechanical vibration and Shock – Mechanical transmissibility of the
human body
in the direction
PN-EN 30326-1 2000 Drgania mechaniczne. Laboratoryjna metoda oceny drga$ siedziska w
poje5dzie. Wymagania podstawowe.
ISO 2631-4: 2001 Mechanical vibration and shock. Evaluation of human exposure to whole–
body vibration. Part 4: Guidelines for the evaluation of the effects of vibration and rotational motion
on passenger and crew comfort in fixed-guideway transport system.
ISO 2631-5: 2004 Mechanical vibration and shock. Evaluation of human exposure to whole–
body vibration. Part 5: Method for evaluation of vibration containing multiple shocks.
PN-S-04100: 1991 Drgania. Metody bada$ i oceny drga$ mechanicznych na stanowiskach pracy w
pojazdach.
PN-N-01352: 1991 Drgania. Zasady wykonywania pomiarów na stanowiskach pracy.
PN-N-01353: 1991 Drgania. Dopuszczalne warto'ci przyspieszenia drga$ na organizm cz!owieka
przez ko$czyny górne i metody oceny nara&enia.
PN-N-01354: 1991 Drgania. Dopuszczalne warto'ci przyspieszenia drga$ o ogólnym oddzia!ywaniu
na organizm cz!owieka i metody oceny nara&enia.
Polska Norma PN-ISO 5805 grudzie$ 2002. Drgania i wstrz#sy mechaniczne. Ekspozycja cz!owieka.
Terminologia.
Regulation No. 44, Uniform provisions concerning the approval of restraining devices for child
occupants of power-driven vehicles (“child restraint system”).
VERTICAL VIBRATION ACTING ON BABY TRANSPORTED IN CHILD CAR SEATS
Summary: The elaborate described issue of vertical vibrations impact on baby sitting in a car seat while
driving. It concerns two options: baby car seat fitted to the front seat and to the back seat. The matter
concerns danger of mechanical vibrations in means of transportation. Raised the subject of vibrations impact
on baby. Performed experimental, road tests used manikin of a baby. The lack of tests concerning this matter
is underlined. Basing on individual, experimental tests an analysis of time field has been conducted.
Keywords: baby in a car seat, vibrations impact, comfort of ride, human body vibration