Оценка воздействия вибрации вагонов на пассажиров. Вибрации, возникающие в движущемся подвижном составе

Вибрации оказывают разносторонние воздействия на физиологические функции и системы человеческого организма, в том числе на слух, зрение, системы кровообращения и нервно-мышечную, а также на работу мозга. Вредным воздействиям вибраций посвящено много медицинских трудов. Однако клинические исследования, касающиеся выявляемых основных симптомов, не дают той информации, которая позволила бы определить критерии воздействия вибраций на человека.

Органы, непосредственно воспринимающие вибрации, делятся на две группы. К первой относятся органы равновесия (вестибулярный аппарат), находящиеся во внутреннем ухе. Взаимодействуя с соответствующими связями в мозгу, они работают как интегральный измеритель угловых и линейных ускорений. Информация, посылаемая в мозг органами равновесия, находящимися под влиянием вибраций, может оказаться искаженной, дезориентирующей, а в некоторых случаях раздражающей и вызывающей у человека состояние болезни. Силы и перемещения, вызываемые вибрацией, улавливаются большим числом механорецепторов во всем организме. Некоторые из них, находящиеся в мышцах и сухожилиях, сигнализируют о положении тела и действующих на него нагрузках. Они взаимодействуют с отделом центральной нервной системы, регулирующим положение тела и его движение. Эти рецепторы реагируют на любые изменения, в том числе низкочастотные.

Ко второй группе относятся рецепторы, расположенные в коже и соединительных тканях. Они выполняют функции осязания, реагируя на более высокие частоты (около 30 Гц). Вибрации оказывают определенное влияние на организм также через органы зрения и слуха.

При передаче вибраций от места приложения к рецепторам одни частоты усиливаются, а другие ослабляются. На рис.1 приведена кривая изменения в функции частоты показателя q =A₁/A₂ в системе голова- область таза. 

Здесь A₁ и A₂- амплитуды вертикальных вибраций тела на уровне головы и сиденья. Из рисунка видно, что на частоте 4 Гц показатель q=1,4. Это значит, что амплитуда вибраций на уровне головы на 40% больше, чем на уровне сиденья.

Характер воздействий вибрации на человека зависит от их длительности. Нарушения физиологических функций организма, наступающие под влиянием вибраций, имеют тенденцию к усилению с увеличением длительности воздействия.

После прекращения воздействия вибраций на организм он возвращается в нормальное состояние по прошествии определенного времени, которое тем больше, чем длительнее и интенсивнее было воздействие вибраций.

Критерии и методика оценки влияния вибраций

Наиболее универсальными являются следующие параметры, характеризующие интенсивность воздействия вибраций на организм человека:

• среднеквадратическая величина ускорения при вибрации, а также амплитуда синусоидальных вибраций;
• коэффициент ударного действия, равный отношению максимального значения к среднеквадратическому. Его величина не превышает 4;
• интенсивность изменений ускорения, выраженная в (м/с²)²/Гц;
• изолинии восприятия вибраций или кривые равного возбуждения организма сидящего пассажира вертикальными вибрациями;
• максимальная чувствительность человека к вибрациям в диапазоне частот 4- 8 Гц, при которых могут возникнуть резонансы в теле человека;
• длительность воздействия на организм вибраций определенной частоты, в частности 1 Гц.

Изменение состояния организма человека под влиянием вибраций можно оценить с помощью определения энергии вибраций E, переданной организму в течение времени T:

где v и |z|- соответственно скорость вибраций и модуль входного