Evaluation of Whole Body Vibration Exposures for Vehicle Drivers in terms of Occupational Health and Safety

Abstract

Drivers in the each sector, a profession that plays a significant role in various industries. Vehicle drivers hold an important position in many fields such as transportation and logistics, public utilities, courier and distribution services, and tourism. Vibrations occurring in vehicle seats expose individuals to whole-body vibrations. Evaluating these vibrations in terms of exposure action and limit values is crucial according to Occupational Health and Safety Regulations. According to occupational health and safety regulations, employers are required to take precautions for vibration values to which employees are exposed, ranging from 0.5 to 1.15 𝑚/𝑠!, in the workplace. Additionally, from an ergonomic perspective, it is necessary to adhere to the relevant regulations regarding the vibrations experienced for the comfort of vehicle drivers. In the scope of the study, a three degrees of freedom theoretical vehicle model representing an actual vehicle was first established. Different road roughness profiles (concrete, asphalt, pave, dirt, stabilized), obtained experimentally, were applied as road inputs to this vehicle model. Thus, vehicle seat vibrations were obtained in terms of time and frequency under different road roughness conditions. The impact of vehicle design parameters on seat vibration magnitudes was evaluated within the framework of Occupational Health and Safety regulations. As a result, an ideal vehicle model was designed for all types of roads, with seat vibration magnitudes remaining below the exposure limit value.

Keywords

• Occupational health and safety
• seat vibrations
• occupational exposure limit value

Taşıt Sürücülerinin Tüm Vücut Titreşim Maruziyetlerinin İş Sağlığı ve Güvenliği Açısından Değerlendirilmesi

Abstract

Tüm sektörlerde şoförlük, birçok farklı iş dalında önemli rol oynayan bir meslektir. Taşımacılık ve lojistik, kamu hizmetleri, kurye dağıtım hizmetleri ve turizm gibi birçok iş alanında taşıt sürücüleri önemli bir yere sahiptir. Taşıt koltuklarında oluşan titreşimler insanlar üzerinde tüm vücut titreşimine maruziyete sebep olmaktadır. Bu titreşimlerin, titreşim maruziyet eylem ve sınır değerleri açısından İş Sağlığı ve Güvenliği Yönetmelik’lerine göre değerlendirilmesi oldukça önemlidir. İş sağlığı ve güvenliği mevzuatına göre, işverenler iş yerlerinde çalışanların 0.5 − 1.15 𝑚/𝑠! aralığında maruz kaldığı titreşim değerleri için önlem almak zorundadır. Ayrıca ergonomik yönden değerlendirildiğinde taşıt sürücülerinin konforu açısından maruz kalınan titreşimlerin ilgili mevzuat kapsamında tutulması gerekmektedir. Çalışma kapsamında ilk olarak gerçek bir taşıtı temsil edebilecek teorik bir üç serbestlik dereceli taşıt modeli kurulmuştur. Bu taşıt modeline yol girdisi olarak deneysel olarak elde edilen farklı yol pürüzlülükleri (beton, asfalt, parke, toprak, stabilize) uygulanmıştır. Böylece farklı yol pürüzlüklerinde taşıt koltuk titreşimleri zaman ve frekans tabanında elde edilmiştir. Taşıtın dizayn parametrelerinin koltuk titreşim genliklerine etkisi İş Sağlığı ve Güvenliği mevzuatı kapsamında değerlendirilmiştir. Sonuç olarak tüm yol çeşitlerinde koltuk titreşim genlikleri maruziyet sınır değerinin altında kalan ideal bir taşıt modeli tasarlanmıştır.

Keywords

• iş sağlığı ve güvenliği
• koltuk tireşimleri
• mesleki maruziyet sınır değeri

References

1. [1] Griffin, M. J., The evaluation of vehicle vibration and seats. Applied ergonomics, 9(1), 15-21, (1978).
2. [2] Hacibektasoglu, S. E., Mertoglu, B., & Tozan, H., Application of a novel hybrid f-sc risk analysis method in the paint ındustry. Sustainability, 13(24), 13605, (2021).
3. [3] Hacıbektaşoğlu, S. E., Mertoğlu, B. & Tozan, H., Bulanık çok kriterli karar verme yöntemleriyle bir risk analizi uygulaması. International Journal of Advances in Engineering and Pure Sciences, 34 (3), 403-414, (2022).
4. [4] Zorlutuna, A. & Kılıç, H. S., İnşaat sektöründeki ergonomik risklerin değerlendirilmesi ve bir uygulama. International Journal of Advances in Engineering and Pure Sciences, 34 (1), 14-26, (2022).
5. [5] Doğan, O., madencilik faaliyetlerinde gürültü ve titreşim seviyelerinin iş sağlığı ve güvenliği açısından değerlendirilmesi: örnek bir uygulama. Social Sciences Studies Journal, 9(114), 7731-7738, (2023).
6. [6] Çetinkaya, F., & Baykent, G., İşyeri çalışma ortamı koşullarının ergonomik yönden incelenmesi (Örnek: Şekerleme Firması). Uşak Üniversitesi Fen ve Doğa Bilimleri Dergisi, 1(1), 15-31, (2017).
7. [7] Oral, T. Y., & Bekman, F. B., İnsan sağlığı hizmetleri çalışanlarının maruz kaldığı meslek hastalığı etkenlerinin iş sağlığı ve güvenliği kapsamında incelenmesi. Genel Sağlık Bilimleri Dergisi, 3(2), 160-178, (2021).
8. [8] Doğan, T., Erdem, B., & Duran, Z., Oturma pozisyonunda çalışanların tüm vücut titreşimi maruziyetlerinin belirlenmesinde kullanılan ıso2631-1, ıso2631-5, bs6841 ve avrupa birliği direktifi (eu) 2002/44/ec’nin karşılaştırılması. Ergonomi, 3(2), 108-117, (2020).

9. [9] Arıtan, A. E., & Tümer, M., Doğaltaş ocaklarında martopikör kullanımında el-kol titreşim maruziyetinin incelenmesi. Çukurova Üniversitesi Mühendislik-Mimarlık Fakültesi Dergisi, 33(4), 57-66, (2018).
10. [10] Arıtan, A. E., & Tümer, M., Doğaltaş ocaklarında ekskavatör operatörlerinin tüm vücut titreşim maruziyetinin incelenmesi. Selçuk Üniversitesi Mühendislik, Bilim ve Teknoloji Dergisi, 7(2), 321-330, (2019).
11. [11] Lorente-Pedreille, R. M., Brocal, F., Saenz-Nuño, M. A., & Sebastián, M. A., Analysis of metrological requirements in occupational health and safety regulations related to the emerging risk of exposure to vibrations. Applied Sciences, 10(21), 7765, (2020).
12. [12] Çalışanların Titreşimle İlgili Risklerden Korunmalarına Dair Yönetmelik, Official Gazette 28743 (22 August 2013), md. 5/1.
13. [13] Kolich, M., & Taboun, S. M., Ergonomics modelling and evaluation of automobile seat comfort. Ergonomics, 47(8), 841-863, (2004).
14. [14] Da Silva, M. G., Measurements of comfort in vehicles. Measurement Science and Technology, 13(6), R41, (2002).
15. [15] Corbridge, C., Griffin, M. J., & Harborough, P. R., Seat dynamics and passenger comfort. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part F: Journal of Rail and Rapid Transit, 203(1), 57-64, (1989).
16. [16] Guney, A., Taşıtlarda Titreşim ve Gürültü, Lecture Notes, İTÜ, İstanbul, 3-10, (1992).
17. [17] Du, H., Li, W., & Zhang, N., Vibration control of vehicle seat integrating with chassis suspension and driver body model. Advances in Structural Engineering, 16(1), 1-9, (2013).
18. [18] Uhl, T., Chudzikiewicz, A., & Karpiński, J., Dynamic problems in rail vehicle design. Archives of Transport, 12, 57-71, (2000).
19. [19] Koziak, S., Chudzikiewicz, A., Opala, M., & Melnik, R., Virtual software testing and certification of railway vehicle from the point of view of their dynamics. Transportation Research Procedia, 40, 729-736, (2019).
20. [20] Lovska, A., & Fomin, O. A new fastener to ensure the reliability of a passenger car body on a train ferry. Acta Polytechnica, 60(6), (2020).
21. [21] Lovska, A., Fomin, O., Horban, A., Radkevych, V., Skok, P., & Skliarenko, I., Investigation of the dynamic loading of a body of passenger cars during transportation by rail ferry. Eureka: physics and engineering, (4), 91-100, (2019).
22. [22] Gillespie, T. D., Heavy Truck Ride, University of Michigan Transportation Research Institute, SAE SP-607, Ann Arbor, Michigan, (1985).
23. [23] Karen, İ., Kaya, N., Öztürk, F., Korkmaz, İ., Yıldızhan, M., & Yurttaş, A., A design tool to evaluate the vehicle ride comfort characteristics: modeling, physical testing, and analysis. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 60(5-8), 755-763, (2012).
24. [24] Dragan, S., & Vlastimir, D., The effect of stiffness and damping of the suspension system elements on the optimization of the vibrational behaviour of a bus. International Journal for Traffic and Transport Engineering, 1(4), 231-244, (2011).
25. [25] Yay, K., & Ereke, İ. M., Hızlandırılmış taşıt ömür testlerinde yol verisi kullanımına yeni bir yaklaşım. İTÜDERGİSİ/d, 2(5), (2010).
26. [26] Pavic, A., & Reynolds, P., Vibration serviceability of long-span concrete building floors. Part 1: Review of background information. Shock and Vibration Digest, 34(3), 191-211, (2002).
27. [27] Yavuz, A., & Guney, A., optimization of suspension characteristics for increasing expected daily exposure durations in vehicles according to ISO 2631-1 standard using genetic algorithms. In INTER-NOISE and NOISE-CON Congress and Conference Proceedings, 259(3), 6225-6234, (2019).
28. [28] Zhu, Q., & Ishitobi, M., Chaotic vibration of a nonlinear full-vehicle model. International Journal of Solids and Structures, 43(3-4), 747-759, (2006).
29. [29] Robert, F., The Dynamics of Vehicles on Roads and on Tracks, Swets Zeitlinger, Lisse, The Netherlands, (2000).
30. [30] ISO-2631-1 Mechanical Vibration and Shock-Evaluation of Human Exposure to Whole Body Vibration Part 1: General Requirements, International Organization for Standardization, Switzerland, (1997).