《土方机械 安全：通用要求》应用与探讨

　　摘要：本文介绍了我国土方机械基本情况和安全标准现状，探讨土方机械产品的安全设计理念，对强制性国家标准GB 25684.1《土方机械  安全  第1部分：通用要求》的制定和主要内容进行了说明，并对土方机械安全标准和产品安全设计提出建议。

　　土方机械包含推土机、装载机、挖掘装载机、液压挖掘机、自卸车、铲运机、平地机、吊管机、挖沟机、压路机、回填压实机、机械式挖掘机、水平定向钻机等13大类主机产品，其主要特点是多功能、多用途、高效节能，是我国基础设施建设中最重要的工程施工机械，其用途十分广泛，遍布国民经济各个领域，主要有交通运输、能源、原材料、农林水利、城乡发展以及国防现代化等领域。土方机械是保证各种工程建设实现高速度、高质量和低成本的重要手段，在国民经济和国防建设中正发挥着举足轻重的作用。

　　我国土方机械产品的产量呈逐年上升的趋势，在国际上现已成为仅次于美国、日本的第三生产国，市场需求第一大国。仅以装载机和液压挖掘机为例，据中国工程机械工业协会统计，2007年至2009年，轮胎式装载机销量分别达到16.05万台、16.4万台和14.34万台（受国际金融危机影响），其产销量是世界市场的第一位，占全球装载机市场销量的3/4；液压挖掘机2007年至2009年，销量分别达到6.84万台、8.3万台和9.5万台，占全球市场总销售量的3/5，特别值得一提的是，2009年，虽然受国际金融危机影响，我国工程机械产品仍保持了13.4%的增长速度。我国工程机械行业按销售收入计，在机械工业各行业中排位第四大行业，在世界工程机械行业中排位第二，产品产销量占全球工程机械销售总量约1/3，中国已成为名副其实的工程机械制造大国和销售大国。但是在土方机械产品安全方面，与国外发达国家存有较大的差距。是否具有安全防护要求，已成为我国保护人身财产安全的重要指标、构筑贸易技术壁垒的主要平台及阻碍土方机械产品出口的重要原因之一。

　　由于土方机械产品的工况较恶劣，安全问题主要表现在工作环境和设备自身方面，因此土方机械产品会具有一般机械设备所没有的危险。据日本劳动科学研究所的调查，由于操作者本人不注意而造成的机械安全事故要占事故总数的88%，客观原因而造成的事故只占9%，其余2%为不可抗拒的原因，事故原因不明者只占1%。由此可见，工程机械安全事故中的97%是可以采取预防措施的。可以说土方机械安全事故预防并不是一件在技术上特别复杂困难的工作，我们对安全事故的预防要采取多方面的措施，制定科学合理的土方机械安全标准就是最有效的措施之一。

　　因此，为了加强我国土方机械安全标准化工作，使其能快速形成生产力，帮助我国企业跨越国外技术性贸易壁垒，增强国内企业产品的竞争能力，提高产品质量，有效的保护人身财产安全，有必要制定我国土方机械产品强制性国家标准，形成自己的技术安全标准体系，并为我国今后制定、执行相关技术法规，为检测机构的建设等提供科学的技术支撑。

　　1 我国土方机械安全标准现状

　　1990年机械工业工程机械标准化技术委员会（全国土方机械标准化技术委员会）开始制定土方机械产品安全标准，并于1992年发布了我国第一批土方机械产品安全标准：JB 6027—1992《挖掘装载机  安全规则》、JB 6029—1992《装载机  安全规则》和JB 6030—1992《工程机械  通用安全技术要求》，在2001年，将JB 6027—1992《挖掘装载机  安全规则》与JB 6029—1992《装载机  安全规则》和JB 6030—1992《工程机械  通用安全技术要求》修订合并为JB 6030—2001《工程机械  通用安全技术要求》，在2006年发布实施了GB 20178—2006《土方机械  安全标志和危险图示通则》；1994年成立的全国机械安全标准化技术委员会制定的A类标准（基础安全标准），如GB/T 16755—2008《机械安全  安全标准的起草与表述规则》、GB/T 15706.1—2007《机械安全  基本概念与设计通则  第1部分：基本术语和方法》和GB/T 15706.2—2007《机械安全  基本概念与设计通则  第2部分：技术原则》等也相继发布实施。

　　2 国外土方机械安全标准法规现状

　　——ISO 20474:2008《土方机械  安全》系列国际标准（国际标准化组织ISO/TC 127土方机械技术委员会）；

　　——欧洲议会和欧洲联盟理事会关于使各成员国有关机械设备的法律趋于一致的2006/42/EC指令；

　　——EN 474:2006+A1:2009《土方机械  安全》系列欧盟标准（欧盟技术委员会）；

　　——JIS A 8340《土方机械  安全》系列日本标准（日本工业标准）；

　　——JCMAS H 014:2000《工程机械  安全标志》（日本建筑制造商协会标准）；

　　——AS 4457-1:2007《土方机械  非道路用车轮、轮辋和轮胎  维护和修理  车轮总成和轮辋总成》（澳大利亚标准）；

　　——AS 4772:2008《土方机械  挖掘机和挖掘装载机的快速联接》（澳大利亚标准）；

　　——OSHA  29 CRF Part 1910.212《各类机械的一般要求》（美国法规）；

　　——SAE J386:2006《非道路工作机械操作人员约束系统》（美国标准）；

　　注：  US Occupational Safety and Health Administration (OSHA)

　　3 土方机械安全标准项目的立项过程

　　《土方机械  安全》13项标准计划项目，是分三次进行计划申报并得到批准的。首先列项的是《工程机械  通用安全技术要求》，拟代替JB 6030—2001《工程机械  通用安全技术要求》制定为强制性国家标准。后在该标准编制中，标委会认为单独制定通用标准不能满足产品安全要求的需要，还应制定适应各类机种的产品安全标准。经分析研究，拟采用欧盟的协调性标准EN 474《土方机械  安全》系列标准，于2006年申报列项了《土方机械  安全》的10项标准（包括推土机、装载机、挖掘装载机、液压挖掘机、自卸车、铲运机、平地机、吊管机、挖沟机、土方回填压实机）。原项目《工程机械  通用安全技术要求》对应采用EN 474-1《土方机械  安全  第1部分：通用要求》。

　　由于ISO/TC 127土方机械技术委员会陆续推出了ISO 20474国际标准的制定项目，标委会秘书处和标准项目组分析研究后确定已列项的11项国家标准项目由原采用EN 474系列标准改为采用ISO 20474系列国际标准。对应ISO 20474项目，标委会于2007年又增补申报了《土方机械  安全  第12部分：机械挖掘机的要求》和《土方机械  安全  第13部分：压路机的要求》两项计划。

　　2006年申报11项国家标准立项，报送的国家标准草案是根据EN 474进行编制。

　　2007年申报2项国家标准立项，报送的国家标准草案是采用ISO 20474进行编制。

　　4 土方机械安全标准草案编制过程

　　5 标准的批准与发布

　　GB 25684.1—2010《土方机械  安全  第1部分：通用要求》已由国家标准化管理委员会于2010年12月23日以“2010年第10号公告”予以批准发布，该项强制性的国家标准的实施日期为2012年1月1日。

　　6 标准的主要内容说明

　　6.1 标准的适用范围

　　该标准规定了GB/T 8498所定义土方机械的通用安全要求，这些要求为两个或更多的土方机械族所共用。该标准也适用于机器附属装置及设计主要是使用工作装置来卸载、装载、移动、运输、撒布土壤或平整土壤或岩石的派生机器。

　　该标准与GB 25684的其他部分保持关联，GB 25684的其他部分对特定的机器族给出了具体的规定。这些具体要求优先于该标准关于机器的要求。对于多功能机器，应使用涵盖机器特定功能和用途的GB 25684的所有标准。

　　该标准规定了本范围的土方机械在制造商指定用途和预知的误操作条件下应用时，与其相关的所有相关重大危险、危险状态或危险事件。该标准规定了在使用、操作和维护中消除或降低重大危险、危险状态或危险事件引起的风险的技术措施。当机器主要动力源是电能时，该标准不涉及有关机器主电路和驱动器的电气危险。该标准不适用于在该标准实施前制造的机器。

　　6.2 标准规定的主要方面

　　该标准除主要对土方机械的通道、司机操作位置（装有司机室的司机位置、滚翻保护结构（ROPS）、落物保护机构（FOPS）、举升司机位置、司机保护结构的更换）、座椅、司机的操纵装置和指示器、转向系统、制动系统、能见度、报警装置及安全标志、轮胎和轮辋、稳定性、物料搬运、噪声、保护措施及装置、救援、运输、起吊和牵引、电磁兼容性、电气和电子系统、压力系统、燃油箱和液压油箱、防火、附属装置和附属装置联接支架、保养和后置绞盘等安全要求和/或防护措施进行规定外，还对安全要求和/或防护措施的验证及使用信息等方面进行了规定。

　　6.3 标准规定的强制性条款及内容简介

　　6.3.1 条款“4.3.1.1  机械设备”

　　该条款主要对司机室的配备进行了规定，工作质量（见GB/T 21154）小于1 500 kg的机器可不配备司机室；工作质量大于或等于1 500 kg的机器应配备司机室[除非可预见的不利天气情况允许全年的操作，则可不配备司机室（制造商与用户协商）]。

　　6.3.2 条款“4.3.1.3  运动部件”

　　该条款主要规定应采取措施避免司机位置与运动部件（例如车轮、履带、工作装置和/或附属装置）的意外接触。措施包括对运动部件应设计、制造、安装或配备防护装置。

　　6.3.3 条款“4.3.1.5  司机手册的贮存”

　　该条款规定应在司机位置旁设置一个安全存放司机手册或其他使用说明书的空间。如果司机室无法上锁或无司机室，则该空间应是可以锁住的。

　　6.3.4 条款“4.3.1.6  锐边”

　　该条款规定司机位置处的司机工作空间，例如天花板、内壁、仪表面板及到司机位置的通道上不应出现任何外露的锐边或锐角。为避免锐角，圆角半径和锐边倒钝应符合GB/T 17301—1998《土方机械  操作和维修空间  棱角倒钝》［1］规定。

　　6.3.5 条款“4.3.1.7  硬管和软管”和“4.3.2.2  硬管和软管”

　　该条款主要规定司机室内充满液体的硬管和软管由于压力（大于5 MPa）、温度（大于50℃）等因素的影响而引起的危险应加以防护，见GB/T GB/T 25607—2010《土方机械  防护装置  定义和要求》［2］中第9章。另外标准要求尽可能将硬管和软管放在司机室外。

　　6.3.6 条款“4.3.2.3  基本出入口”

　　该条款规定应提供一个基本出入口，其尺寸应符合GB/T 17300《土方机械  通道装置》［3］的规定。

　　6.3.7 条款“4.3.2.4  备用出入口（紧急出口）”

　　该条款规定应提供一个区别于主要出入口方向的备用出入口。其尺寸应符合GB/T 17300的规定。具有合适尺寸的可打碎的门窗玻璃面也可以视为适合的备用出入口。在此情况下，应在司机室内提供必要的逃生锤，该逃生锤应放在司机可及范围内。当窗户用作紧急出口时应在上面做相应的标记。见下图示例。

白色图形，绿色衬底
图1 紧急出口图例

　　注：见GB 18209.1—2000《机械安全  指示、标志和操作  第1部分：关于视觉、听觉和触觉信号的要求》［3］中图8。

　　 6.3.8 条款“4.3.2.9  内部照明”

　　该条款规定司机室应安装一个固定的内部照明装置，并在发动机熄火后，该装置仍应起作用，以便能对司机位置进行照明和阅读司机手册。

　　6.3.9 条款“4.3.3  滚翻保护结构（ROPS）”

　　该条款规定对于具有坐姿司机位置的土方机械，当配备滚翻保护结构（ROPS）时，该ROPS应符合GB/T 17922—1999《土方机械  翻车保护结构  试验室试验和性能要求》［4］或ISO 12117-2:2008《土方机械  挖掘机保护结构的试验室试验和性能要求  第2部分：6t以上挖掘机的滚翻保护结构（ROPS）》［5］的规定。

　　 6.3.10 条款“4.3.4  落物保护结构（FOPS）”

　　该条款规定预期在有落物危险场合使用的土方机械（除GB/T 17771《土方机械  落物保护结构  试验室试验和性能要求》［6］规定的例外）应做安装落物保护结构（FOPS）的设计。当安装落物保护结构（FOPS）时，该FOPS应符合GB/T 17771的规定。

　　6.3.11 条款“4.3.5  举升司机位置”

　　该条的强制性条款由该标准的“附录C  举升司机位置的要求”进行了规定，主要内容包括：一般要求、举升操纵装置、紧急降落、挤压危险、司机跌落的防护、举升位置的滚翻保护结构（ROPS）和司机手册等。

　　6.3.12 条款“4.4.1  司机座椅”

　　该条款规定座椅的尺寸和调节应符合GB/T 25624《土方机械  司机座椅  尺寸和要求》［7］的规定，其中小型机器前后调节距离不应少于±35 mm，且不需要垂直调节；司机座椅的减振能力应符合GB/T 8419—2007《土方机械  司机座椅振动的试验室评价》［8］的要求；装有ROPS或TOPS的机器应配备满足GB/T 17921规定的司机约束系统。

　　6.3.13 条款“4.5  司机的操纵装置和指示装置”

　　该条款主要规定如下内容：

　　1）操纵装置(手动操纵杆、手柄、踏板、开关等)和指示装置的选择、设计、制造和布置应按GB/T 8595—2008《土方机械  司机的操纵装置》［9］的规定；

　　2）起动系统应符合GB/T 22356—2008《土方机械  钥匙锁起动系统》［10］的规定；

　　3）对因意外操作可能产生危险（特别是在司机进出司机位置时）的操纵装置，应按使风险降到最低的原则进行布置、或使其失效或加以防护；

　　4）踏板应有合适的尺寸、形状且它们之间留有足够的间距。踏板应有防滑表面并且易于清理；

　　5）土方机械的司机遥控应符合GB/T 25686《土方机械  司机遥控的安全要求》［11］的规定；

　　6）机器的正常操作和安全用控制指示器应符合GB/T 25617《土方机械  机器操作的可视显示装置》［12］中对安全色及有关事项的规定；

　　7）土方机械用于操纵装置和其他显示装置的符号应符合GB/T 8593.1《土方机械  司机操纵装置和其他显示装置用符号  第1部分：通用符号》［13］或GB/T 8593.2《土方机械  司机操纵装置和其他显示装置用符号  第2部分：机器、工作装置和附件的特殊符号》［14］的规定；

　　6.3.14 条款“4.6  转向系统”

　　该条款规定转向系统应确保转向操纵（按GB/T 8595）与预期的转向方向一致。前进/倒退行驶速度超过20 km/h的橡胶轮胎式机器的转向系统应符合GB/T 14781—1993《土方机械  轮式机械的转向能力》［15］的规定。前进/倒退行驶速度超过20 km/h的履带式机器的转向系统应是平缓的。

　　6.3.15 条款“4.7  制动系统”

　　该条款规定机器应配置行车制动系统和停车制动系统，可安装辅助制动系统。轮胎式机器应符合GB/T 21152—2007《土方机械  轮胎式机器  制动系统的性能要求和试验方法》［16］；履带式机器应符合GB/T 19929—2005《土方机械  履带式机器  制动系统的性能要求和试验方法》［17］；步行操纵式机器应符合GB/T ×××××《土方机械  步行操纵式机器的制动系统  性能要求和试验方法》［18］。

　　6.3.16 条款“4.8.1  司机视野”

　　该条款规定土方机械应设计为从司机位置上具有足够的可视性，性能准则应符合GB/T 16937《土方机械  司机视野  试验方法和性能准则》［19］。配备的后视镜应符合GB/T 25685.1《土方机械  监视镜和后视镜的视野  第1部分：试验方法》［20］和GB/T 25685.2《土方机械  监视镜和后视镜的视野  第2部分：性能准则》［21］。

　　6.3.17 条款“4.9  报警装置及安全标志（安全标签）”

　　该条款规定土方机械应安装符合GB/T 21155—2007《土方机械  前进和倒退音响报警  声响试验方法》［22］的声讯报警装置（喇叭），该装置应能从司机位置控制，并配有符合GB 20178—2006《土方机械  安全标志和危险图示  通则》［23］的安全标志和危险图示。

　　6.3.18 条款“4.13.2  发射噪声的测量”

　　该条款规定不同种类土方机械的声功率级应按GB/T 25614《土方机械  声功率级的测定  动态试验条件》［24］进行测试，司机位置处的发射声压级应按GB/T 25615《土方机械  司机位置发射声压级的测定  动态试验条件》［25］进行测试，测得的结果应符合GB 16710《土方机械  噪声限值》［26］的规定。

　　注：GB 16710只规定装有司机室机器的司机位置处的发射声压级。

　　6.3.19 条款“4.14  保护措施及装置”

　　该条款规定了需安装防护的区域，并规定相应的防护装置和挡泥板应满足GB/T 25607《土方机械  防护装置  定义和要求》［27］的规定，此外还规定铰接式机器应安装符合GB/T 22355—2008《土方机械  铰接机架锁紧装置  性能要求》［28］规定的铰接机架锁紧装置，在操作和日常维修期间所要接触的区域内的锐边与锐角应满足GB/T 17301—1998《土方机械  操作和维修空间  棱角倒钝》［29］规定的要求。

　　6.3.20 条款“4.17.2  防护等级”

　　该条款主要规定所有安装于机器外部或直接暴露于环境中的电气和电子部件应至少有符合IP55（按GB 4208—2008《外壳防护等级（IP代码）》［30］）的防护等级。

　　6.3.21 条款“4.17.3  电路”

　　该条款规定为避免错误连接，用于在电气回路中连接部件的电线和导线应做有记号且明确标识。GB/T 22353—2008《土方机械  电线和电缆  识别和标记通则》［31］可作为指导。值得注意的是本要求不适用于防盗系统的电路。

　　6.3.22 条款“4.17.4  过流保护装置”

　　该条款规定除起动电机、交流发电机及预热器外的电气设备均应加装过流保护装置（如：保险丝）或其他类似的保护装置。

　　6.3.23 条款“4.17.6  蓄电池断开”

　　该条款规定应能便于断开蓄电池，如：采用快速联结器或便于接近的切断开关。用于标识用的符号应使用ISO 7000-2063（见GB/T 8593.1《土方机械  司机操纵装置和其他显示装置用符号  第1部分：通用符号》［32］），如下图。

图2  电池断开（电池关闭）标识符号

　　6.3.24 条款“4.18  压力系统”

　　该条款主要规定充满压力大于5 MPa液压油和/或温度超过50℃及布置在距离DLV（挠曲极限量）任何表面1.0 m范围内的液压软管应根据GB/T 25607《土方机械  防护装置  定义和要求》的规定对其进行保护。

　　6.3.25 条款“4.19.1  一般要求”（燃油箱和液压油箱）

　　该条款规定燃油箱和液压油箱应有液面指示器。当油箱内部的压力超过规定值时，相应的设备（通风口、安全阀等）应对其自动补偿。

　　6.3.26 条款“4.19.3  燃油箱”

　　该条款规定金属燃油箱应能承受0.03 MPa的内部压力，且无永久变形和渗漏。非金属燃油箱应符合GB/T 25608《土方机械  非金属燃油箱的性能要求》［33］的规定。

　　6.3.27 条款“4.20  防火”

　　该条款规定司机室内壁、内饰物和绝缘层以及使用绝缘材料的机器的其他部分应由阻燃材料制成。按GB/T 20953—2007《农林拖拉机和机械  驾驶室内饰材料燃烧特性的测定》［34］进行试验，燃烧率不得超过200 mm/min。此外还规定工作质量大于1 500 kg的机器应具备一个用于存放灭火器的空间，且司机易于接近，或内置一个允许司机安全逃离机器的灭火系统。

　　6.3.28 条款“4.23  后置绞盘”

　　该条款对后置绞盘的安装、操纵装置的布置及需提供的防护措施进行了规定：

　　1）安装要求：使绞盘可靠地固定在机器结构上的装置应设计成能承受钢丝绳不发生永久变形时所施加的最大拉力的两倍；

　　2）操纵装置的布置：绞盘的操纵装置应位于司机位置处，并符合GB/T 8595中的要求；

　　3）防护的措施：安装后置绞盘的土方机械，在司机和绞盘之间应配备尺寸合适的防护网或钢丝最小直径6 mm、网眼最大45 mm×45 mm的钢丝网，或采取等效防护措施。对于配备司机室的机器，防护屏的宽度和高度至少应覆盖后车窗，不配备司机室的机器，至少应覆盖司机最小活动空间的后部（见ISO 3411:2007《土方机械  司机的身材尺寸与司机的最小活动空间》［35］中图4）

　　6.3.29 条款“6.1  安全标志（安全标签）”

　　该条款规定安全标志应满足GB 20178的要求。

　　7 对该项强制性国家标准实施的建议

　　我国相关法律明确规定，强制性国家标准是在一定范围内通过法律、行政法规等强制性手段加以实施的标准，具有法律属性。强制性标准一经颁布，必须贯彻执行（包含进出口的商品）。

　　 距离GB 25684.1—2010《土方机械  安全  第1部分：通用要求》的实施日期还有不足1年的时间，我国土方机械行业的制造企业、进出口企业及相关质检机构应及时消化吸收标准中规定的内容，积极采取应对措施，为标准的贯彻实施做好充分的准备。