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FlexPro-Dokumentation

Analyseobjekt Ganzkörper-Schwingungen (Option Humanschwingungen)

09.03.2021

Dieses Analyseobjekt dient der Analyse von mechanischen Schwingungen, die auf den menschlichen Körper einwirken. Ganzkörper-Schwingungen werden durch Schwingungen verursacht, die von Fahrzeugen und Maschinen am Arbeitsplatz über die Füße oder den Sitz übertragen werden. Wird der Mensch starken Ganzkörper-Schwingungen ausgesetzt, so kann dadurch die Sicherheit und die Gesundheit gefährdet werden. Wenn die Expositionen von langer Dauer, häufig und regelmäßig sind und die Schwingungen stark sind bzw. mit heftigen Stößen einhergehen, so sind die Gefährdungen am größten.

Die Ergebnisse des Analyseobjekts dienen der Beurteilung von Gefährdungen durch Schwingungen. In Richtlinien und Normen existieren Expositionsgrenzwerte, die mit den ermittelten Ergebnissen verglichen werden können. So kann bestimmt werden, ob Schutzmaßnahmen zur Beseitigung bzw. Verringerung der Schwingungsbelastung erforderlich sind.

Schwingungsrichtung

Als Eingangssignale dienen bereits kalibrierte Beschleunigungssignale. Mit der Schwingungsrichtung kann angegeben werden, ob ein in X-, Y- oder Z-Richtung gemessenes Signal analysiert wird oder ob die in X-, Y- und Z-Richtung gemessenen Signale zusammen zur Analyse herangezogen werden sollen.

Frequenzbewertung

Der erste Schritt der Analyse besteht in der Frequenzbewertung der Beschleunigungssignale. Dies kann sowohl im Zeit- als auch im Frequenzbereich (z.B. Gewichtung von Terzbändern) erfolgen. In FlexPro erfolgt die Filterung im Zeitbereich. Es stehen die Frequenzbewertungen Wb, Wc, Wd, We, Wf, Wh, Wj, Wk und Wm zur Verfügung. Die Verwendung der Frequenzbewertungen ist abhängig von Messposition (sitzend, liegend, stehend), Messort (Fuß, Hüfte, Kopf), Messrichtung und Bewertungstyp (Gesundheitsbewertung, Komfort-/ Wahrnehmungsbewertung).

Frequenzbewertung	Anwendung	ISO-Norm
unbewertet
Wb	Schwingungen in Schienenfahrzeugen	ISO 2631-4
Wc	Schwingungen im Sitzen mit Rückenlehne; Schwingungsrichtung X	ISO 2631-1
Wd	horizontale Schwingungen im Stehen, Sitzen und Liegen	ISO 2631-1
We	rotierende Schwingungen	ISO 2631-1
Wf	Bewertung von Kinetose (Reisekrankheit) bei Frequenzen unter 0,5 Hz im Stehen und Liegen; Schwingungsrichtung Z	ISO 2631-1
Wh	Hand-Arm-Schwingungen	ISO 5349-1
Wj	Schwingungen im Liegen (Kopf); Schwingungsrichtung X	ISO 2631-1
Wk	vertikale Schwingungen im Stehen, Sitzen und Liegen	ISO 2631-1
Wm	Schwingungen in Gebäuden	ISO 2631-2

Auswerteverfahren, k-Faktor

Um dem Anwender die Auswahl der richtigen Bewertungsfilter zu erleichtern, stehen im Analyseobjekt vordefinierte Auswerteverfahren zur Auswahl, die sowohl die richtigen Bewertungsfilter als auch die entsprechenden k-Faktoren angeben. Die Bewertungsfaktoren (k-Faktoren) werden zur Berechnung bestimmter Bewertungskriterien (z.B. Schwingungsgesamtwert) benötigt. Außerdem gibt es die Möglichkeit, für jede Richtung das Bewertungsfilter und den k-Faktor manuell einzustellen.

Ausgabeoptionen

Das Analyseobjekt bietet eine Reihe von Ausgabeoptionen an, die zur Bewertung der Schwingungsbelastung auf den menschlichen Körper herangezogen werden können. Bis auf das frequenzbewertete Beschleunigungssignal handelt es sich hierbei um Einzelwerte. Da die Ergebnisse als Liste ausgegeben werden, kann auf die einzelnen Elemente mit dem Listenelementoperator zugegriffen werden.

Für die einzelnen Schwingungsrichtungen sind folgende Ausgabeoptionen verfügbar:

Option	Listenelementname	Beschreibung
Frequenzgewichtetes Beschleunigungssignal	.["FrequencyWeightedSignal_X"] .["FrequencyWeightedSignal_Y"] .["FrequencyWeightedSignal_Z"]	Das kalibrierte Beschleunigungssignal wird mit einem der oben beschriebenen bandbegrenzten Gewichtungsfilter gefiltert. Beim ungewichteten Filter wird das Eingangssignal ausgegeben.
Frequenzgewichtete Beschleunigung aw	.["aw_X"] .["aw_Y"] .["aw_Z"]	Der quadratische Mittelwert (Effektivwert) des frequenzgewichteten Beschleunigungssignals liefert die frequenzgewichtete Beschleunigung aw.
Spitzenwert des frequenzgewichteten Beschleunigungssignals	.["Peak_X"] .["Peak_Y"] .["Peak_Z"]	Maximum vom Betrag des frequenzgewichteten Beschleunigungssignals.
Scheitelfaktor	.["CrestFactor_X"] .["CrestFactor_Y"] .["CrestFactor_Z"]	Quotient aus Spitzenwert und der frequenzgewichteten Beschleunigung aw. Die frequenzgewichtete Beschleunigung kann bei bestimmten Signalen zur Beurteilung unzureichend sein, z.B. bei Signalen mit gelegentlichen Stößen. Ist der Scheitelfaktor größer als 9, so sollte statt der frequenzbewerteten Beschleunigung der maximale Transienten-Vibrationswert MTVV oder der Schwingungsdosiswert VDV betrachtet werden.
Maximaler Transienten-Vibrationswert MTVV (Maximum Transient Vibration Value)	.["MTVV_X"] .["MTVV_Y"] .["MTVV_Z"]	Maximalwert des gleitenden Effektivwerts. Der gleitende Effektivwert lässt sich über die Integrationszeit beeinflussen.
Schwingungsdosiswert VDV (Vibration Dose Value)	.["VDV_X"] .["VDV_Y"] .["VDV_Z"]	Der Schwingungsdosiswert VDV ist das Integral über die vierte Potenz der momentanen Schwingungsbeschleunigung. Er hat den Vorteil, einzelne Spitzen stärker zu betonen als der Effektivwert.
Geschätzter Schwingungsdosiswert eVDV (estimated Vibration Dose Value)	.["eVDV_X"] .["eVDV_Y"] .["eVDV_Z"]	Anhand der frequenzgewichteten Beschleunigung geschätzter Schwingungsdosiswert.
Tagesexposition VDVexp	.["VDVexposure_X"] .["VDVexposure_Y"] .["VDVexposure_Z"]	Der Wert dient der Beurteilung der täglichen Schwingungsexposition auf Basis des Schwingungsdosiswerts VDV.
Tagesexposition A(8)	.["A8_X"] .["A8_Y"] .["A8_Z"]	Hierunter versteht man die äquivalente Dauerbeschleunigung, normiert auf einen 8-Stunden-Tag. Der Wert dient der Beurteilung der täglichen Schwingungsexposition.
Zeit bis Auslösewert von A(8) erreicht	.["EAV_TIME_A8_X"] .["EAV_TIME_A8_Y"] .["EAV_TIME_A8_Z"]	Die Zeit, bis die Tagesexposition A(8) den Auslösewert 0,5 m/s2 erreicht.
Zeit bis Expositionsgrenzwert von A(8) erreicht	.["ELV_TIME_A8_X"] .["ELV_TIME_A8_Y"] .["ELV_TIME_A8_Z"]	Die Zeit, bis die Tagesexposition A(8) den Expositionsgrenzwert 1,15 m/s2 erreicht.
MTVV / aw	.["MTVV_AW_X"] .["MTVV_AW_Y"] .["MTVV_AW_Z"]	Wenn das Verhältnis MTVV / aw den Wert 1,5 überschreitet, so sollte zur Beurteilung der Wert MTVV herangezogen werden.
VDV / ( aw * T1/4 )	.["VDV_AW_T025_X"] .["VDV_AW_T025_Y"] .["VDV_AW_T025_Z"]	Wenn VDV / ( aw * T1/4 ) den Wert 1,75 überschreitet, so sollte zur Beurteilung der Schwingungsdosiswert VDV herangezogen werden.

Zusätzlich stehen folgende Ausgabeoptionen zur Verfügung, falls Beschleunigungssignale in X-, Y- und Z-Richtung vorliegen:

Option	Listenelementname	Beschreibung
Schwingungsgesamtwert av (Maximum)	.["av_max"]	Maximum aus den drei ermittelten frequenzgewichteten Beschleunigungen in X-,Y- und Z-Richtung multipliziert mit dem entsprechenden Bewertungsfaktor (k-Faktor).
Schwingungsgesamtwert av (Vektorsumme)	.["av_vectorsum"]	Vektorsumme aus den drei ermittelten frequenzgewichteten Beschleunigungen in X-,Y- und Z-Richtung, die jeweils mit einem k-Faktor gewichtet werden. Laut ISO 2631-1 wird dieser Wert bei der Gesundheitsbewertung herangezogen. Ansonsten wird das Maximum verwendet.
Maximum Tagesexposition VDVexp	.["VDVexposure_max"]	Maximum aus den ermittelten Tagesexpositionen VDVexp in X-, Y- und Z-Richtung.
Maximum Tagesexposition A(8)	.["A8_max"]	Maximum aus den ermittelten Tagesexpositionen A(8) in X-, Y- und Z-Richtung.

Integrationszeit, Belastungsdauer

Die Angabe der Integrationszeit für den gleitenden Mittelwert ist für die Berechnung des Maximalen Transienten-Vibrationswerts MTVV erforderlich. Die Belastungsdauer wird bei der Berechnung der Tagesexposition VDV und Tagesexposition A(8) verwendet.

Hinweis

Sollen mehrere Teilmessungen für die Berechnung der Tagesexposition herangezogen werden, so können die Teilergebnisse mit dem Analyseobjekt berechnet werden. Anschließend muss eine FPScript-Formel erstellt werden, die aus den Teilergebnissen das Gesamtergebnis berechnet. Der Analyseassistent erstellt diese Formel automatisch. Dort lassen sich bis zu 5 Signale pro Richtung unter Angabe der jeweiligen Belastungsdauer verrechnen.

Der verwendete Auslösewert und der verwendete Expositionsgrenzwert entsprechen der Richtlinie 2002/44/EG. Die Werte gelten insbesondere für frequenzbewertete Beschleunigungen für einen sitzenden oder stehenden Arbeitnehmer (X-Richtung: Wd, k-Faktor 1,4; Y-Richtung: Wd, k-Faktor 1,4; Z-Richtung: Wk, k-Faktor 1). Allerdings lassen sich mit dem Analyseobjekt auch für andere Einstellungen die Tagesexposition errechnen. Wird der Auslösewert überschritten, so besteht das Risiko einer Schädigung. Der Arbeitgeber ist verpflichtet, dafür Sorge zu tragen, dass die Gefährdungen durch Ganzkörper-Schwingungen beseitigt oder auf ein Minimum reduziert werden. Wird der Tages-Expositionsgrenzwert überschritten, so sind Sofortmaßnahmen erforderlich und es besteht ein Beschäftigungsverbot.

Eingehaltene Normen

Norm	Kurzbeschreibung
ISO 2631-1:1997	Mechanische Schwingungen und Stöße - Bewertung der Einwirkung von Ganzkörper-Schwingungen auf den Menschen - Teil 2: Schwingungen in Gebäuden (1 Hz - 80 Hz)Mechanische Schwingungen und Stöße - Bewertung der Einwirkung von Ganzkörper-Schwingungen auf den Menschen - Teil 1: Allgemeine Anforderungen
ISO 2631-2:2003	Mechanische Schwingungen und Stöße - Bewertung der Einwirkung von Ganzkörper-Schwingungen auf den Menschen - Teil 2: Schwingungen in Gebäuden (1 Hz - 80 Hz)
ISO 2631-4:2001	Mechanische Schwingungen und Stöße - Bewertung der Einwirkung von Ganzkörper-Schwingungen auf den Menschen - Teil 4: Leitfaden zur Bewertung der Auswirkungen translatorischer und rotatorischer Schwingungen auf den Komfort der Passagiere und des Personals in spurgeführten Verkehrssystemen
ISO 5349-1:2001	Mechanische Schwingungen - Messung und Bewertung der Einwirkung von Schwingungen auf das Hand-Arm-System des Menschen - Teil 1: Allgemeine Anforderungen
Richtlinie 2002/44/EG	über Mindestvorschriften zum Schutz von Sicherheit und Gesundheit der Arbeitnehmer vor der Gefährdung durch physikalische Einwirkungen (Vibrationen)