現(xiàn)場裝了安全防護裝置，為什么仍存在安全隱患？

排查根源，往往是間隔距離設(shè)置不足——機器還沒完全停穩(wěn)，操作人員已經(jīng)觸及了危險源。

作為安全防護裝置定位的國際標準，ISO 13855 的核心本質(zhì)，就是為保護裝置與危險源之間留出足夠的“間隔距離”。

本文從現(xiàn)場工程實際解決問題的角度出發(fā)，為您系統(tǒng)拆解 ISO 13855 的核心要點與實際計算。

一、標準核心：ISO 13855是什么

ISO 13855:2024《機械安全 — 與人體接近相關(guān)的防護裝置定位》（Safety of machinery — Positioning of safeguards with respect to the approach of the human body），是確定保護裝置安裝位置與間隔距離的國際專項標準。

標準適用范圍：

· 電敏保護設(shè)備（如安全光幕、安全激光掃描儀、安全雷達等）

· 壓敏墊或壓敏地板

· 雙手操縱裝置與單一控制裝置

· 聯(lián)鎖防護裝置

· 適用于 14 歲及以上人員的工業(yè)防護場景

間隔距離的本質(zhì)：

ISO 13855 定義的間隔距離，本質(zhì)上是一場“人體移動速度”與“機器整體停止時間”之間的動態(tài)賽跑。防護裝置必須安裝在足夠的物理距離之外，確保人員越過防護界限到達危險區(qū)之前，機器已完全達到安全停止狀態(tài)。

二、基礎(chǔ)公式與核心參數(shù)深度解析

在 ISO 13855:2024 版本中，通用間隔距離計算公式定義為：

公式中包含五大核心關(guān)鍵參數(shù)：

1.S：間隔距離

從防護裝置的檢測區(qū)域（如光幕的光束平面）到危險區(qū)最近危險點之間的最小間隔距離。

2.K：人體接近速度常數(shù)

基于人體生物力學(xué)數(shù)據(jù)，標準定義了兩種嚴謹?shù)倪\動速度：

·K=2000mm/s：用于評估手和手臂的快速伸入動作

·K=1600mm/s：用于評估人體行走的移動速度

3.T：整體系統(tǒng)響應(yīng)時間

從防護裝置出發(fā)感應(yīng)開始，到機器危險動作完全終止所需的總時間

T的通用公式：

·tSRP/CS（安全控制系統(tǒng)響應(yīng)時間）：控制系統(tǒng)安全相關(guān)部分的響應(yīng)時間，包含輸入，邏輯及輸出時間。

·tME（機械響應(yīng)時間）：機器運動部件開始制動到完全停止的時間。

·tF（機械公差因子）：用于補償機械制動的不確定性余量。

提示：T 必須涵蓋機器控制與機械制動的完整過程。由于機械制動性能受負載、磨損及氣/液壓波動影響，應(yīng)通過實際測量（如使用停機時間測量儀）獲取其最不利工況下的停止時間。

4.DDS：防護裝置相關(guān)的附加距離

DDS是指再防護裝置被觸發(fā)激活前，人體或其部位能夠穿過、越過、鉆入或伸入防護界限，向危險區(qū)延伸的額外距離。

5.Z：附加距離因子

2024版本新增修正因子，用于補充特定現(xiàn)場環(huán)境的不可控公差（如現(xiàn)場高反光鏡面干擾、位置測量系統(tǒng)公差等）。

三、使用方法：四步法確定最小間距

場景設(shè)定與設(shè)計邊界

以典型的工業(yè)機器人自動化工作站為例，正向操作開口處垂直安裝安全光幕。

·邊界假設(shè)前提：光幕頂邊緣保護高度及底邊緣離地間隙均已滿足結(jié)構(gòu)防護要求，消除了越過與鉆入風(fēng)險，即：DDO=0mm, DDU=0mm

·附加距離因子：取Z=0mm。

·DDT計算（有效探測能力de≤40mm）：

當(dāng)選用de=14mm時：DDT=8×(14-14)=0mm

當(dāng)選用de=30mm時：DDT=8×(30-14)=128mm

·接近速度K的取值：

1.初算統(tǒng)一采用速度常數(shù)K=2000mm/s；

2.若初算所得S≤500mm，則取該計算值，且需滿足下限約束S≥100mm；

3.若初算所得S＞500mm，標準允許采用人體整體移動速度常數(shù)K=1600mm/s重新核算；

4.按K=1600mm/s重算后，若計算值小于500mm，則間隔距離最終取值不得小于500mm（即S≥500mm）。

【工況一】

·輸入?yún)?shù)：

光幕有效探測能力：de=14mm

系統(tǒng)整體停止性能：T=0.165s

·計算過程：

1.確定DDT：

2.DDT=8×(14-14)=0mm

計算間隔距離（取K=2000mm/s）：

S=(2000×0.165)+0+0=330mm

3.判斷與取值：由于S=330mm≤500mm，不需要修改K值。

4.下限核驗：S=330mm≥100mm，計算結(jié)果有效。

·間隔距離：S=330mm

【工況二】

·輸入?yún)?shù)：

光幕有效探測能力：de=30mm

系統(tǒng)整體停止性能：T=0.350s

·計算過程：

1.確定DDT：

2.DDT=8×(30-14)=128mm

計算間隔距離（取K=2000mm/s）：

S=(2000×0.350)+128+0=700+128=828mm

3.判斷與取值：因初算S=828mm>500mm，改用速度常數(shù)K=1600mm/s重新計算：

S=(1600×0.350)+128+0=560+128=688mm

4.下限核驗：重算結(jié)果S=688mm≥500mm，計算結(jié)果有效。

·間隔距離：S=688mm

【工況三】

·輸入?yún)?shù)：

光幕有效探測能力：de=30mm

系統(tǒng)整體停止性能：T=0.220s

·計算過程：

1.確定DDT：

2.DDT=8×(30-14)=128mm

計算間隔距離（取K=2000mm/s）：

S=(2000×0.220)+128+0=440+128=568mm

3.判斷與取值：因初算S=568mm>500mm，改用速度常數(shù)K=1600mm/s重新計算：

S=(1600×0.220)+128+0=352+128=480mm

4.下限核驗：重算結(jié)果S=480mm<500mm，依據(jù)標準規(guī)定，最終間隔距離不得低于下限值 500 mm。

·間隔距離：S=500mm

下篇預(yù)告：當(dāng)工作站防護高度受限，存在人員探身越過（Reaching Over）或底部鉆入（Reaching Under）風(fēng)險時，該如何進行間隔距離計算呢？下期我們將全面解析 Reaching Over 和 Reaching Under 相關(guān)間隔距離。