Bezpieczeństwo kierowcy na pierwszym miejscu

W sektorze maszyn budowlanych konstruktorzy mogą się tylko nieznacznie uśmiechać na takie rozważania. Niezależnie od tego, czy chodzi o żurawie samojezdne, czy - jak w tym przykładzie - o maszynę do wiercenia i układania rur, produkowaną przez specjalizującą się w tej dziedzinie firmę Heinz Petry Maschinenbau z Edewecht w Niemczech, duże ciężary maszyn nie są wcale rzadkością. Aby zaprojektować, a nawet przetestować przestrzeń roboczą dla operatora maszyny o masie 100 ton, konieczne jest staranne rozważenie przez producenta i dostawcę usług testowych.

Przede wszystkim, nie ma prawie żadnej swobody przy planowaniu testów kabiny. Sposób pomiaru przestrzeni roboczej kierowcy lub operatora maszyny jest określony w obowiązującej na całym świecie normie ISO 3164. Krótko mówiąc, w tym przypadku manekin jest definiowany wokół punktu bazowego siedzenia (SIP), który nawet w przypadku deformacji urządzenia ochronnego może się ugiąć, tzn. zostać przechylony, maksymalnie o 15°.

W tym przypadku SIP stanowi geometryczny punkt odniesienia, który wynika z punktu przecięcia osi górnej części ciała i osi uda na płaszczyźnie pionowej przechodzącej przez linię środkową siedzenia. To samo dotyczy badania zabezpieczenia przed spadającymi przedmiotami (Falling Object Protective Structure, w skrócie FOPS) oraz zabezpieczenia przed przewróceniem (Roll Over Protective Structure, w skrócie ROPS). Normy ISO 3449 i 3471 określają, w jaki sposób należy przeprowadzić odpowiednie badanie i jakie minimalne siły lub energię musi przyjąć konstrukcja zabezpieczająca.

Podczas planowania badania uwzględnia się również ocenę zagrożeń ze strony producenta. Na przykład w przypadku badań FOPS należy określić, czy ochrona przed mniejszymi przedmiotami, np. cegłami, małymi bryłami betonu lub narzędziami ręcznymi, jest wystarczająca, czy też - jak w przypadku ciężkich maszyn budowlanych i leśnych - należy zapewnić ochronę przed dużymi obciążeniami spowodowanymi przez głazy lub drzewa.

W przypadku testów ROPS musi być zapewniona przynajmniej ochrona kierowcy zabezpieczonego pasem, jeżeli maszyna przewróci się o 360° przy prędkości 0-16 km/h na twardej powierzchni o maksymalnym nachyleniu 30° w kierunku toczenia. Należy przy tym pamiętać, że z reguły sprawdzane są również połączenia mechaniczne, łożyska lub połączenia śrubowe między samą maszyną a kabiną, zgodnie z wymienionymi przepisami.

Ogromne siły, szczególna sytuacja zagrożenia

W konkretnym przypadku kabiny 100-tonowej maszyny do układania rur i wiercenia marki Petry, na której podwoziu zamontowana jest długa koparka do wbijania żelbetowych pali fundamentowych, ocena zagrożeń przeprowadzona przez producenta w porozumieniu z inżynierami testowymi niemieckiego DLG wykazała, że: przewrócenie się maszyny o 360° jest bardzo mało prawdopodobne, zaś w przypadku przewrócenia się lub przechylenia maszyny bezpieczniejsze dla kierowcy jest, jeżeli maszyna porusza się dalej bez kierowcy i jego ochronnej konstrukcji kabiny.

Dodatkowym utrudnieniem byłoby to, że trudno byłoby zaprojektować stabilne połączenie między ramą a kabiną. Wymiary śrub i kształtowników łożysk oporowych musiałyby być o wiele za duże. Kabina została więc zaprojektowana jako kabina odrywana, dlatego też badanie przeprowadzono zgodnie z wariantami określonymi w normie europejskiej EN-474 część 1, dodatek D.

W opisywanym przypadku konstrukcja kabiny musiała wytrzymać obciążenie pionowe równe w przybliżeniu podwójnej masie maszyny wynoszącej 100 ton. Siła ta, wynosząca około 2000 kN, jest również w przybliżeniu równa maksymalnemu obciążeniu, jakie stanowisko testowe kabiny w Centrum Testowym DLG w Groß-Umstadt (Niemcy) może przyłożyć w kierunku pionowym. Do tego dochodzi około 1500 kN (w przybliżeniu równe 150 t), którymi można obciążyć kabinę poziomo, tj. w kierunku wzdłużnym lub poprzecznym.

Doświadczenie DLG w testowaniu

Nawet jeśli Centrum Testowe DLG jest jedynym laboratorium badawczym w 26 krajach członkowskich OECD, które posiada tak wydajne stanowisko badawcze, 100 ton masy roboczej maszyny nie jest niczym nadzwyczajnym dla inżynierów testujących z DLG. Przynajmniej nie muszą oni jednak korzystać ze specjalnych stanowisk do testowania maszyn kolejowych itp., które przed testem musiałyby zostać kosztownie przebudowane na maszyny budowlane.

Tak jest w przypadku innych firm świadczących usługi testowe, które są również wyznaczone jako służby techniczne przez niemiecki Federalny Urząd ds. Pojazdów i Transportu (KBA) i posiadają certyfikat laboratorium testowego zgodnie z ISO 17025. W Groß-Umstadt również specjalni klienci, jak Heinz Petry Maschinenbau, korzystają z doświadczenia zdobytego podczas ok. 200 testów ROPS i FOPS rocznie. Około 1/3 z tych badań dotyczy kabin ciągników rolniczych, a 2/3 maszyn budowlanych, wózków widłowych i maszyn specjalistycznych do pracy pod ziemią. Kabiny te nie tylko spełniają wymagania dotyczące bezpieczeństwa kierowcy, ale również uwzględniają fizyczne ograniczenia konstrukcyjne.

Nie ma czegoś takiego jak 100-procentowa ochrona

Dzięki różnorodnym możliwościom symulowania skutków wielu możliwych do wyobrażenia wypadków i ustalania na ich podstawie wymagań dla konstrukcji kabiny maszyny, aktualne normy testowe zapewniają wysoki poziom bezpieczeństwa kierowcy. I wreszcie, co nie mniej ważne, z tego powodu liczba wypadków śmiertelnych znacznie się dziś zmniejszyła w porównaniu z przeszłością.

Mimo to należy pamiętać, że podczas symulacji i praktycznych testów FOPS i ROPS nie jest możliwe odtworzenie każdej ewentualności, dlatego nie ma czegoś takiego jak stuprocentowe bezpieczeństwo. Dotyczy to w szczególności ekstremalnych sił powstających podczas szczególnie poważnych wypadków, np. w przypadku wielokrotnego dachowania.