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ISO 13857 机械安全防止上下肢触及危险区的安全距离

一、检测项目、方法及原理

ISO 13857的核心是通过规定基于人体尺寸的安全距离，以防止人员触及危险区（如运动部件、带电部件、高温表面等）。其检测项目本质上是验证“危险区”与“人员可触及界面”之间的实际距离是否符合标准要求的安全距离值。

1. 上肢触及危险区的检测（伸入危险）

检测方法：模拟人体上肢（特别是手指、手、手臂）的触及能力。通常使用标准化的“试探指”、“试探手”或“试探臂”进行触及测试。
检测原理：
- 直接测量法：使用符合标准规定尺寸的刚性或关节式试验指，在可预见的操作姿势和力（通常不超过10N）下，尝试通过开口或绕过防护装置触及危险区。测量试验指末端与危险点之间的最短距离。
- 间隙测量法：对于防护罩、盖板、栅栏等上的开口，直接使用量具（如塞尺、卡尺）精确测量开口的尺寸、形状及其与危险区的直线或曲线距离。
- 比较判定：将实测的最小距离与标准中给出的对应条件下的安全距离表进行比对。安全距离值取决于触及开口的形态（如槽形、方形、圆形）、开口的深度以及是限制性开口还是非限制性开口。

2. 下肢触及危险区的检测（伸入危险）

检测方法：模拟人体下肢（特别是脚趾、脚部）的触及能力。使用标准化的“试探脚”或相应尺寸的量块进行测试。
检测原理：与上肢检测类似，但主要针对地面或低位的开口。测量危险区与防护结构底部边缘或开口之间的垂直和水平距离，并与标准规定的下肢安全距离值进行比较。通常考虑人员站立时，脚部可能滑入或伸入的情况。

3. 绕过防护结构上部、下部或侧面的安全距离检测

检测方法：评估人员通过越过（上方）、钻过（下方）或绕过（侧面）固定式防护装置来接近危险区的可能性。
检测原理：
- 上方越过：测量防护结构上边缘距危险点的水平距离和垂直高度。标准根据防护结构的高度（低、中、高），规定了防止人员直接伸手越过或借助支撑物越过所需的最小水平距离。
- 下方钻过：测量防护结构下边缘距地面的高度（自由高度）以及该边缘距危险点的水平距离。标准规定了不同自由高度下所需的最小水平安全距离，以防止人员爬入或滑入。
- 侧面绕过：测量防护结构侧边与危险点之间的距离，或防护结构侧边与邻近固定边界（如墙壁）形成的通道宽度。需考虑人员侧身通过的能力。

二、检测范围（应用领域的检测需求）

该标准的检测要求广泛应用于存在机械危险且需要设置安全距离进行防护的各类设备和场合：

三、检测标准与文献依据

检测实施严格依据ISO 13857本身及其引用的基础标准。主要的技术依据来源包括：

人体测量学数据：标准中的安全距离值基于大量统计学人体尺寸数据（如ISO 7250系列标准所定义的第5百分位至第95百分位人体尺寸），确保了适用于绝大多数人群。
生物力学研究：考虑了关节运动范围、伸及能力和力量。相关生物力学和可及性研究的文献为确定手臂、腿部的有效伸及距离提供了科学基础。
安全工程原理：遵循“通过设计消除风险”和“设置防护装置”的层级原则。安全距离属于本质安全设计方法和防护装置设计的关键参数。
与其它机械安全标准的协调：该标准与ISO 12100（风险评价）、ISO 14120（防护装置设计）等核心安全标准紧密协调，共同构成完整的机械安全评估体系。在某些特定领域（如电气设备的防触电保护），其原则也与电工委员会的相关标准（如IEC 60529）保持一致。

四、检测仪器与设备

检测过程依赖于一系列标准化和通用的测量器具：

关节试验指（标准试验指）：由金属制成的、尺寸与关节结构严格符合标准规定的模拟手指。用于检测开口是否允许手指伸入。通常带有推力指示装置（如弹簧），以模拟不超过规定力的探触。
刚性试验指/试验手/试验臂：一系列不同尺寸和形状的刚性模拟工具，用于模拟手掌、拳头或手臂的伸入。用于测量较大开口的安全距离。
试验脚：模拟成人或儿童脚部尺寸的刚性工具，用于检测低位开口。
标准试球：一系列不同直径的刚性球体，用于模拟拳头或头部（在某些应用中，需参考其他标准如ISO 8124），检测开口是否可能被卡住。
精密测量量具：
- 游标卡尺与深度尺：用于精确测量开口的宽度、直径、缝隙以及深度。
- 高度规与测高仪：用于测量防护结构的高度、危险点的垂直位置。
- 卷尺与激光测距仪：用于测量较大的水平距离和空间尺寸。
- 塞尺（厚薄规）：用于精确测量窄缝的宽度。
推拉力计：在进行触及测试时，可连接在试验指上，以确保施加的探触力不超过标准规定的限值（通常为10N±10%）。
角度尺/倾角仪：用于测量斜坡、倾斜表面等相关角度参数，因为某些安全距离的修正是基于角度的。