СУМІСНІСТЬ ЛЮДИНИ І СЕРЕДОВИЩА

Для того щоб система "людина — середовище" функціону­вала ефективно і не приносила шкоди здоров'ю людини, потріб-I; забезпечити сумісність людини і середовища (рис. 3.3).

Антропометрична сумісність потребує врахування розмірів тіла людини та відповідного положення (пози) оператора в процесі роботи, що дає можливість оглядати зовнішній простір. Щоб лосягти сумісності, визначають розміри робочого місця, зони лосяжності для кінцівок оператора, відстань від оператора до пульта, приладу тощо. Складність забезпечення цієї сумісності

Рис. 3.3.Сумісність людини і середовища

полягає в тому, що антропометричні показники у людей різні Крісло, що задовольняє людину середнього зросту, може буті вкрай незручним для людини низької або високої. Тому, щоб гаран­тувати безпеку діяльності, розміри тіла людини треба врахувати при визначенні оптимальної висоти від рівня підлоги або робочо го майданчика для нагляду за роботою машини і зоною оброблення, за органами налагодження, приладами контролю і сигналізації; при розміщенні по висоті та фронту (горизонталі) ручного керування машиною і особливо аварійних органів "Стоп"; прі виборі форми і розмірів органів керування.

Щоб правильніше застосовувати антропометричні дані людини при проектуванні машин, використовують сомотографію і моделювання. Сомотографія — це робочий метод, що полягає в конст руюванні схематичних зображень тіла людини в різних положеннях у взаємному зв'язку з такими операціями, які вона має виконувати. Моделювання — метод, що заснований на використанні об'ємних або плоских моделей фігури людини.

Антропометрію розглядають в ергономіці, що вивчає закони оптимізації робочих умов.

Біофізична сумісність має на меті створення навколишнього середовища, що забезпечує достатню працездатність і нормальний фізіологічний стан людини.

Особливе значення має терморегулювання організму люди­ни, що залежить від параметрів мікроклімату (таблиця). Теплообмін здійснюється завдяки теплопровідності, конвекції, тепловому

Вплив температури і відносної вологості атмосфери на стан людини

випаровуванню і тепловипромінюванню. Біофізична сумісність враховує вимоги організму до віброакустичних характерис­тик середовища, освітлення та інших фізичних параметрів.

Енергетична сумісність передбачає узгодження органів керування машиною з оптимальними можливостями людини стосовно зусиль, що прикладаються, витраченої енергії, швид-:огі та точності руху.

Силові та енергетичні параметри людини мають певні межі. Щоб привести в дію сенсомоторні пристрої (важелі, кнопки, перемикачі тощо), потрібні дуже великі або дуже малі зусилля. Поганим є і те, й інше. В першому випадку людина стомлюється, що може призвести до небажаних наслідків у системі, якою вона керує. У другому випадку може знижуватися точність роботи системи, тому що людина не відчуває опору важелів.

Інформаційна сумісність має особливе значення в гарантуванні безпеки. У складних системах людина, як правило, безпосередньо не керує фізичними процесами. Найчастіше вона віддалена від місця їх виконання на значну відстань. Об'єкти керування можуть бути невидимими, невідчутними. Людина

бачить показники приладів, екранів, мнемосхем, чує сигналі що свідчать про хід процесу. Всі ці пристрої називають засобі ми відображення інформації. У разі потреби користується важелями, ручками, кнопками, вимикачами та іншими органам керування, що в сукупності утворюють сенсометричне поле. Засоби відображення інформації і сенсомоторні пристрої — ц так звана модель машини (комплексу). Через неї людина керує найскладнішими системами. Щоб забезпечити інформаційн сумісність, треба знати характеристики органів чуття людин і враховувати їх при створенні та експлуатації системи "людина — машина".

Психологічна сумісність пов'язана з урахуванням психічних особливостей людини. Нині вже сформувалася особлива галуа знань, що називається психологією діяльності. Це один з розділів безпеки життєдіяльності.

Аварійності й травматизму на сучасних виробництвах неможливо позбутися тільки інженерними методами. Досвід свідчить що в основі аварійності й травматизму лежать не інженерне конструкторські дефекти, а організаційно-психологічні причини: низький рівень професійної підготовки з безпеки, недостатнє виховання, слабка орієнтація спеціаліста на дотримання безпеки, допуск до робіт небезпечних видів людей з підвищеним ризиком травматизації, перебування людей у стані втомленості або інших психологічних станах, що знижують безпечність їхньої діяльності.

Психологією діяльності розглядаються психічні процесії психічні властивості та особливо конкретно аналізуються психічні стани різних форм, що спостерігаються в процесі трудової діяльності. Особливостями психіки деяких людей зумовлені такі явища, як страх до замкнутих (клаустрофобія) або відкритих (агорафобія) просторів.

Ефективність діяльності (працездатності) людини базується на рівні психічного напруження (стресу), яке позитивно впливає на результати праці до певної межі. Перевищення критичного рівня активації призводить до зниження результатів праці аж до повної втрати працездатності. Надмірні форми психічного напруження проявляється за межами допустимого. Нормальне навантаження (емоційна стимуляція) людини не може перевищувати

60 % максимального навантаження до межі, коли працездатність знижується.

Серед особливих психічних станів, що мають значення для психологічної надійності працівника, слід виділити паросикзмальні розлади свідомості, психогенні зміни настрою, стану, який пов'язаний з вживанням психічно активних засобів (стимуляторів, транквілізаторів, алкогольних напоїв). Практичний досвід засвідчує, що вживання легких стимуляторів (чай, кава) може сприяти підвищенню працездатності на короткий час. Вживання активних стимуляторів може дати негативний ефект — погіршення самопочуття, зменшення рухливості та швидкості реакції. Крім того, знижується опір організму дії різних хімічних речовин і електричного струму, що підвищує небезпеку отруєння або ураження електричним струмом.

Соціальна сумісність визначається тим, що людина — істота біосоціальна. Розглядаючи соціальну сумісність, враховують ставлення людини до конкретної соціальної групи і соціальної групи до конкретної людини.

Соціальна сумісність органічно пов'язана з психологічними особливостями людини. Тому дуже важлива соціально-психологічна сумісність, що особливо яскраво проявляється в екстремальних ситуаціях в ізольованих групах. Знання цих соціально-психологічних особливостей дає можливість краще зрозуміти подібні феномени, що можуть виникати у звичайних ситуа­ціях у виробничих колективах, у сфері обслуговування, побуті, Академік І.П. Павлов сказав: "Звичайно найсильніші подразники — це ті, що надходять від людей. Все наше життя складається із найскладніших стосунків з іншими і це особливо боляче відчувається".

Техніко-естетична сумісність полягає в задоволенні, яке дістає людина від спілкування з технікою, навіть від кольору предметів, що її оточують, від усього процесу праці. Особливо важливі техніко-естетичні завдання ергономіки виконують художники-конструктори, дизайнери.

Розділ 4

ХАРАКТЕРИСТИКИ НЕБЕЗПЕК

Як уже зазначалось, небезпека — це ситуація в суспільстві, природі або в техносфері, при якій можуть виникнути явища чи процеси, що здатні уражати людей, завдавати матеріальні збитки, руйнувати довкілля, яке оточує людину.

Дія небезпечних явищ, процесів різного характеру зумої лена переважно фізичною, хімічною і біологічною формам енергії. Зважаючи на це, небезпеки доцільно вивчати за видд ми енергії, що зосереджені в них.

Якщо діють фізичні види енергії, то виникають небезпеки, які умовно називають фізичними. Результати дії енергії хімічних і біологічних видів називають відповідно хімічними і біологічними небезпеками.

За характером дії на організм людини розрізняють чотири групи небезпек: фізичні, хімічні, біологічні та психофізіологічну.

До фізичних належать: механічні небезпеки, зокрема механічні коливання (вібрація, шум, інфразвук, ультразвук); електромагнітні поля і випромінювання (інфрачервоні, лазерні, іонізуючі, оптичного діапазону); електричний струм; статична елентрика; освітлення; пожежа (неконтрольоване горіння).

До хімічних належать: ксенобіотики, важкі метали, отр^ тохімікати (пестициди), сильнодіючі отруйні речовини, бойоа отруйні речовини.

Біологічні — бактеріальні та вірусні захворювання; отруйні рослини; комахи; хижаки; змії.

Психофізіологічні — фізичні й нервово-психічні перевантаження.

Ці небезпеки зумовлюються небезпечними і шкідливими чинниками, носіями фізичної енергії певної форми, енергії хімічних і біологічних перетворень, фізичними і нервово-психічними перевантаженнями.

Небезпечні чинники — це такі, які при короткотривалій і навіть однократній дії на людину призводять до виникнення хвороби, травм і навіть смерті (електричний струм, ударна хви­ля, вогонь, транспортні засоби, рухомі частини машин, отруйні речовини, віруси небезпечних хвороб тощо).

Шкідливі чинники — це такі, які при тривалій дії на люди­ну можуть призвести до порушення стану здоров'я і навіть до захворювання (пил і загазованість повітря, шум, вібрація, елект­ромагнітні та іонізуючі випромінювання, підвищені або знижені атмосферні параметри (температура, вологість, рухливість повітря. тиск, брак чи недостатність природного або штучного освіт­лення, підвищення яскравості світла, шкідливі речовини, мікро-ганізми, білкові препарати тощо).

При значних рівнях шкідливих чинників вони можуть стати небезпечними. Наприклад, дуже високі рівні електромагнітного або іонізуючого випромінювання навіть при одноразовій дії можуть спричинити захворювання, а іноді й смерть; звуковий пульс високого рівня може призвести до розриву барабанної пере­тинки вуха і до глухоти (130...150 дБ — постріл з гармати). Далі щкідливі та небезпечні чинники будемо називати небезпеками.

Крім розглянутих небезпек, серйозну загрозу людині й суспільству становлять соціальні небезпеки: збройні конфлікти, війни, тероризм, шахрайство, злодійство, наркоманія, алкоголь, паління тощо. Небезпеки цих видів створені самою людиною. На жаль, їх існування має тенденцію до розширення і сут­тєво погіршує безпечне життя суспільства.

Розглянуті види небезпек виникають у побуті, на вироб­ництві, під час природних явищ, техногенних аварій і катастроф, у разі застосування зброї у воєнних конфліктах.

4.1. ФІЗИЧНІ НЕБЕЗПЕКИ

4.1.1. Механічні небезпеки

Ці небезпеки виникають внаслідок дії кінетичної енергії на людину, будівлі, споруди, довкілля, а також від предметів, що падають, рухаються, обертаються, від тиску води, повітря,

грунту. Наприклад, механічними небезпеками природного характеру є: зсуви, каменепад у горах, снігові лавини, селі, град, дощ, небезпеки, що виникають під час вибухів боєприпасів, техногенних аварій, стихій, дії ударної хвилі, лави, уламків техніки, будівельних конструкцій та інших матеріальних об'єктів. Носіями механічних небезпек штучного походження є машини і мехінізми, обладнання різних видів, транспорт, будинки, споруди та багато інших об'єктів, що впливають через різні обставині на людину своєю масою, кінетичною енергією або іншими властивостями. Внаслідок дії механічних небезпек можливі тілесні пошкодження людини.

Механічні небезпеки можна оцінити по-різному. Наприклад, кількістю руху — тv, кінетичною енергією — 0,5тv², енергією падіння — тgh (т, v — маса і швидкість тіла відповіднj) g — прискорення вільного падіння; h — висота). Руйнівну силe реалізованої небезпеки оцінюють надлишковим тиском, швидкісним тиском, інтенсивністю руйнувань.

Об'єкти, що мають механічну небезпеку за наявною енергією, можна поділити на два класи: енергетичні й потенційні. Енергетичні об'єкти діють на людину, оскільки мають відповідний потенціал. Потенційні механічні небезпеки позбавлені енергії. В цьому разі травмуватися можна внаслідок дії енергії самої людини. Наприклад, предмети, якими можна порізатися, поколотися, становлять небезпеку в разі випадкового контакту з ними людини. До потенційних небезпек належать також нерівні й слизькі поверхні, якими рухається людина, висота можливого падіння, відкриті люки тощо. Перераховані безенергетичні небезпеки можуть бути причиною численних травми

Механічні небезпеки поширені в усіх видах діяльності людини і для різних вікових груп: дітей, школярів, людей літнього віку, у виробничій і побутовій діяльності. Особливо небезпечними вони стають під час стихійного лиха, при виробничих аваріях, вибухах боєприпасів. При цьому руйнуються або пошкоджуються матеріальні об'єкти, уражаються люди, сільськогосподарські тварини.

Захист від механічних небезпек здійснюється різними способами, залежно від умов діяльності. Але загальним для всіх способів є своєчасна інформація про небезпеку і загрозу її виникнення.

Механічну небезпеку енергетичної дії спричиняють механічні коливання — вібрація, шум, інфразвук, ультразвук. Загальною, властивістю цих фізичних процесів є те, що вони пов'язані з переміщенням енергії. При певному значенні та певній частоті ця енергія може несприятливо впливати на людину, спричиняти різні захворювання, створювати додаткові небезпеки. Тому треба знати все про властивості цих небезпечних явищ, вміти вимірювати параметри коливань і знати методи захисту.

Вібрація. Ці механічні коливання поширюються у твердому середовищі. Вони виникають у пружних тілах, що передають під впливом сили незрівноваженої дії.

Вібрація має корисне застосування в медицині (вібромасаж) і в техніці (вібратори). Однак тривала дія вібрації на людину небезпечна. За певних умов вібрація небезпечна також для машин і механізмів, може спричинити їх руйнування. Залежно від способу передачі на людину вібрацію поділя­ть на загальну і локальну (місцеву). Загальна вібрація спричиняє струс всього організму, місцева діє на окремі частини тіла.

Основними параметрами, що характеризують вібрацію, є:

1.Амплітуда зміщення, тобто найбільше відхилення точки, що коливається, від положення рівноваги.

2.Амплітуда коливальної швидкості та коливального прискорення.

3.Період коливання Т — час між двома послідовними однаковими станами системи.

4.Частота коливань f.

Частота і період коливань співвідносяться так: f = 1/Т, с^-1.

Через специфічність властивостей органів чуття людини вібрацію характеризують середньоквадратичними швидкостями v², . Абсолютні значення параметрів вібрації змінюються в широких межах. Тому зручніше користуватися рівнями параметрів. Рівень параметра — це десятковий логарифм відношення абсолютного значення параметра до деякого значення його, що береться за початок відліку. Рівні виражають у децибелах (дБ).

Рівень швидкості коливань визначають за формулою

(4.1)

де — опірне значення швидкості коливань, м/с (за міжнародною угодою =5*10^-8 м/с).

Рівень є основною характеристикою вібрацій.

Вібрації належать до факторів, яким притаманна велика біологічна активність. Вираженість реакцій зумовлюється переважно енергетичним впливом і біомеханічними властивостям людського тіла як складної системи коливання. У виникнеш реакцій організму на вплив вібрацій важливу роль відіграють аналізатори центральної нервової системи (ЦНС) — вестибуляційний, шкірний, зоровий тощо. Вібрація є активним подразника для вестибулярного аналізатора, причому прямотечійні прискорення — для напівколових каналів внутрішнього вуха.

Ступінь поширення коливань по тілу залежить від їхньої частоти і амплітуди, тривалості впливу, площі ділянок тіл, які стикаються з об'єктом, що вібрує, місця прикладення і напрямку осі вібраційної дії, явищ резонансу та інших умов. З підвищенні частот понад 0,7 Гц можлива поява резонансних коливань. Резонанс людського тіла, окремих його органів настає у разі збігу власних коливань внутрішніх органів з частотами зовнішніх сил.

Ділянка резонансу для голови людини, що сидить, при вертикальних вібраціях лежить між 20 і З0 Гц, при горизонтальних — 1,5...2,0 Гц. Особливого значення резонанс набуває для органу зору. Частотний діапазон розладів зорового сприйняття лежить між 60 і 90 Гц, що відповідає резонансу очних яблук. Для таких органів, як груди, діафрагма, живіт, резонансний є частоти 3,0...3,5 Гц. Ці частоти можуть порушити функці дихання. Для всього тіла в сидячому положенні резонанс настає на частотах 4...6 Гц.

Низькочастотна вібрація впливає на обмінні процеси: змінює вуглеводний обмін, біохімічні показники крові, що призводить до порушень білкового, ферментативного, а також вітамінного і холестеринового обміну.

Слід зазначити, що на окремі поштовхи організм відповідає безумовним захисним рефлексом протидії — напруженням м'язів відповідних груп, що дає можливість зберегти йому рівновагу, пом'якшити удар.

Локальним вібраціям піддаються переважно особи, що працюють з ручним механічним інструментом. Така вібрація спричиняє спазми судин і починається з пальців, далі поширюється на всю руку, охоплює судини серця, при цьому порушується

постачання кінцівок кров'ю. Одночасно локальні вібрації діють на нервові закінчення, м'язові та кісткові тканини, що призво­де до зниження чутливості шкіри, відкладання солей у суглобах пальців і кисті та, як наслідок, до деформацій і зменшення рухливості суглобів.

До факторів виробничої сфери, що підсилюють шкідливий вплив вібрації на організм, належать надмірні м'язові навантаження, шум високої інтенсивності, несприятливі мікрокліма­тичні умови, особливо знижена температура. Тривалий вплив вібрації у поєднанні з комплексом несприятливих виробничих факторів може призвести до стійких патологічних порушень організмі працівника, до розвитку професійного захворюван­ня — вібраційної хвороби. Вібраційна хвороба посідає значне місце серед працівників машинобудівної, металургійної, будівельної, гірничодобувної промисловості, а також зайнятих на транспорті та в аграрно-промисловому комплексі.

Розрізняють санітарно-гігієнічні й технічні нормування вібрації. Вібрація нормується стандартами та іншими нормативними правилами.

Існують кілька основних напрямів боротьби з вібрацією.

Перший напрям — боротьба з вібрацією в місці її виникнення. Цей напрям припускає конструювання та проектування машин і технологічних процесів, в яких виключені або знижені незрівноважені сили, немає ударної взаємодії деталей, замість підшипника кочення використовують підшипник ковзання. Використання спеціальних видів зчеплення і чистоти поверхні шестерень дає можливість знизити рівень вібрації на 3...4 дБ.

Другий напрям — відхід від режиму резонансу. Це дося­гається зміненням характеристик системи (маси, жорсткості) або зміненням кутової швидкості.

Третій напрям — вібродемпфування, тобто зниження вібрації об'єкта методом її перетворення в енергію інших видів. Для цього використовують матеріали з великим внутрішнім тер­тям — пластмаси, дерево, гуму; наносять шар пружно-в'язких матеріалів, що характеризуються великими втратами на внутрішнє тертя (рубероїд, фольгу, мастику тощо).

Четвертий напрям — віброгасіння. Щоб знизити вібрацію за цим методом, у систему вводять додаткові реактивні опори.

Для цього найчастіше агрегати, що вібрують, встановлюють масивні фундаменти або систему обладнують віброгасниками

Шум. Будь-який небажаний звук прийнято називати шумом. Він шкодить здоров'ю, знижує працездатність, підвищує рівень небезпеки. У зв'язку з цим слід передбачати відповідні заxоди проти шуму.

За фізичною природою шум — це механічні коливанні що хвилеподібно поширюються в рідкому або газоподібному середовищі. Частинки середовища при цьому коливаються відносно положення рівноваги. Звук поширюється в повітрі зі швидкіст 344 м/с.

На організм людини шум може шкідливо впливати через слух. За певних обставин може знижувати його аж до глухоти (неврит слухового нерва). Ступінь ураження слуху і швидкісі нарощування цієї патології залежать від рівня звучності шуму, його частотної характеристики (найбільш несприятлива дія високих частот шуму), тривалості дії тощо. Шум зумовлює роздратованість, послаблення пам'яті, пригнічений настрій, погіршення сну, зменшення продуктивності праці, підвищення тиску крові, порушення роботи шлунково-кишкового тракту.

Шум з рівнем звукового тиску до 35 дБ є звичним для людини і не турбує її. Підвищення рівня звукового тиску до 40...70дБ створює значне навантаження на нервову систему, погіршує самопочуття, знижує продуктивність розумової праці, а при тривалому впливі може бути причиною неврозів, виразкових і гіпертонічних хвороб. Інтенсивність шуму понад 75 дБ може призвести до різкої втрати слуху, а при дії шуму вище ніж 140 дБ можливий розрив барабанних перетинок, контузія, а при ще вищій (більа ніж 160 дБ) — і смерть.

Вимірюють шум, щоб визначити рівні звукового тиску на робочих місцях і відповідність їх санітарним нормам, а також щоб розробити та оцінити ефективність різних шумопоглинальних заходів.

Головним приладом для вимірювання шуму є шумомір. У ньому звук, що сприймається мікрофоном, перетворюється в електричні коливання, які посилюються, потім, проходять крізь корегувальні фільтри і випрямник, реєструються стрілковими приладами. Діапазон вимірювання сумарних рівнів

шуму звичайно становить 30... 130 дБ при частотних межах 31,5...8000,0 Гц.

Шум можна знизити такими методами:

1) знизити його в джерелі;

2) змінити напрямок випромінювання;

3) раціонально планувати приміщення та застосовувати акустичне опорядження їх;

4) знизити шум під час його поширення;

5) застосувати індивідуальний захист від шуму.
Інфразвук. Це нечутлива для людини ділянка коливань.

Верхньою мєжею інфразвукової ділянки вважаються частоти 16-25 Гц. Нижня межа інфразвуку не визначена.

Інфразвук виникає в атмосфері, у лісі, на морі. Джерелом інфразвуку є грім, вибухи, гарматні постріли, землетрус тощо.

Для інфразвуку характерне мале поглинання, тому інфразвукові хвилі в атмосфері, воді та земній корі можуть поширю­ватися на дуже великі відстані. Цю властивість інфразвуку використовують як передвісник стихійних лих, при дослідженні властивостей атмосфери і водного середовища.

Відомо, що під час зародження шторму в морі на березі різ­но погіршується стан хворих, зростає кількість самогубств і дорожніх пригод. Причина — інфразвук. Під час шторму і сильного вітру в морі генеруються потужні інфразвукові коливання з середньою частотою до 6 Гц, а частота звуку в 7 Гц смертельна для людини. Порівняно невеликий шторм генерує інфразвук потужністю в десятки кіловат, що може поширюватися на сотні й тисячі кілометрів як у повітрі, так і на воді.

Біологічну активність інфразвуку пов'язують із збігом частот інфразвуку та альфа-ритму головного мозку. Захист від інфразвуку — це серйозна проблема.

Ультразвук. Цей вид коливань широко використовують у металообробній промисловості, машинобудуванні, металургії на часстоті від 20 кГц до 1 МГц, потужністю — до кількох кіловат.

Ультразвук шкідливо впливає на організм людини. У людей, які працюють з ультразвуковими приладами, нерідко спостерігаються функціональні розлади нервової системи, зміни тиску, складу і властивостей крові. Часто працівники скаржаться на головний біль, швидку втому, втрату слухової чутливості.

Ультразвук впливає на людину через повітряне, рідке і тверде середовища. Рівні звукових тисків у діапазоні частот від 11 до 20 кГц не повинні перевищувати 75... 110 дБ, а загальний рівень звукового тиску в діапазоні частот 22...110 кГц не повинен перевищувати 110 дБ.

Захист від дії ультразвуку при повітряному опроміненні можна забезпечити, якщо:

1) використати в обладнанні більш високі робочі частої для яких допустимі рівні звукового тиску вищі;

2) використати обладнання, що випромінює ультразвук у звукоізолювальному виконанні (на зразок кожуха). Кожух виготовляють з листової сталі або дюралюмінію (1 мм завтовшки), оклеюють їх гумою або рубероїдом, а також з гетинаксу (5 мм завтовшки). Еластичний кожух може бути виготовленений з трьох шарів гуми, загальна товщина яких 3...5 мм. Застосування кожухів, наприклад, в установках для очищення деталей знижує рівень ультразвуку на 20...З0 дБ — у чутливому діапазоні частот і на 60...80 дБ — в ультразвуковому;

3) встановити екрани, у тому числі прозорі, між обладнанням і працівником;

Якщо перерахованими вище заходами неможливо досягнути потрібного ефекту, то ультразвукові установки можна розмістити у спеціальних приміщеннях, загородках або кабінах.

Захист від дії ультразвуку при контактному опроміненні полягає у повному виключенні безпосереднього контакту працівник з інструментом, рідиною і виробами, оскільки така дія найбільш небезпечна. Завантаження і вивантаження виробів мають виконуватися при вимкненому джерелі ультразвуку. Якщо вимикання установки небажане, то використовують спеціальні пристрої.

4.1.2. Електромагнітні поля і випромінювання