西克学堂

　　前言

　　现场装了安全防护装置，为什么仍存在安全隐患？

　　排查根源，往往是间隔距离设置不足——机器还没完全停稳，操作人员已经触及了危险源。

　　作为安全防护装置定位的国际标准，ISO 13855 的核心本质，就是为保护装置与危险源之间留出足够的“间隔距离”。

　　本文从现场工程实际解决问题的角度出发，为您系统拆解 ISO 13855 的核心要点与实际计算。

　　一、标准核心：ISO 13855是什么

　　ISO 13855:2024《机械安全 — 与人体接近相关的防护装置定位》（Safety of machinery — Positioning of safeguards with respect to the approach of the human body），是确定保护装置安装位置与间隔距离的国际专项标准。

　　标准适用范围：

　　· 电敏保护设备（如安全光幕、安全激光扫描仪、安全雷达等）

　　· 压敏垫或压敏地板

　　· 双手操纵装置与单一控制装置

　　· 联锁防护装置

　　· 适用于 14 岁及以上人员的工业防护场景

　　间隔距离的本质：

　　ISO 13855 定义的间隔距离，本质上是一场“人体移动速度”与“机器整体停止时间”之间的动态赛跑。防护装置必须安装在足够的物理距离之外，确保人员越过防护界限到达危险区之前，机器已完全达到安全停止状态。

　　二、基础公式与核心参数深度解析

　　在 ISO 13855:2024 版本中，通用间隔距离计算公式定义为：

　

　　公式中包含五大核心关键参数：

　　1.S：间隔距离

　　从防护装置的检测区域（如光幕的光束平面）到危险区最近危险点之间的最小间隔距离。

　　2.K：人体接近速度常数

　　基于人体生物力学数据，标准定义了两种严谨的运动速度：

　　·K=2000mm/s：用于评估手和手臂的快速伸入动作

　　·K=1600mm/s：用于评估人体行走的移动速度

　　3.T：整体系统响应时间

　　从防护装置出发感应开始，到机器危险动作完全终止所需的总时间

　　T的通用公式：

　　·tSRP/CS（安全控制系统响应时间）：控制系统安全相关部分的响应时间，包含输入，逻辑及输出时间。

　　·tME（机械响应时间）：机器运动部件开始制动到完全停止的时间。

　　·tF（机械公差因子）：用于补偿机械制动的不确定性余量。

　　提示：T 必须涵盖机器控制与机械制动的完整过程。由于机械制动性能受负载、磨损及气/液压波动影响，应通过实际测量（如使用停机时间测量仪）获取其最不利工况下的停止时间。

　　4.DDS：防护装置相关的附加距离

　　DDS是指再防护装置被触发激活前，人体或其部位能够穿过、越过、钻入或伸入防护界限，向危险区延伸的额外距离。

　　5.Z：附加距离因子

　　2024版本新增修正因子，用于补充特定现场环境的不可控公差（如现场高反光镜面干扰、位置测量系统公差等）。

　　三、使用方法：四步法确定最小间距

　　场景设定与设计边界

　　以典型的工业机器人自动化工作站为例，正向操作开口处垂直安装安全光幕。

　　·边界假设前提：光幕顶边缘保护高度及底边缘离地间隙均已满足结构防护要求，消除了越过与钻入风险，即：DDO=0mm, DDU=0mm

　　·附加距离因子：取Z=0mm。

　　·DDT计算（有效探测能力de≤40mm）：

　　

　　当选用de=14mm时：DDT=8×(14-14)=0mm

　　当选用de=30mm时：DDT=8×(30-14)=128mm

　　·接近速度K的取值：

　　1.初算统一采用速度常数K=2000mm/s；

　　2.若初算所得S≤500mm，则取该计算值，且需满足下限约束S≥100mm；

　　3.若初算所得S＞500mm，标准允许采用人体整体移动速度常数K=1600mm/s重新核算；

　　4.按K=1600mm/s重算后，若计算值小于500mm，则间隔距离最终取值不得小于500mm（即S≥500mm）。

　　【工况一】

　　·输入参数：

　　光幕有效探测能力：de=14mm

　　系统整体停止性能：T=0.165s

　　·计算过程：

　　1.确定DDT：

　　2.DDT=8×(14-14)=0mm

　　计算间隔距离（取K=2000mm/s）：

　　S=(2000×0.165)+0+0=330mm

　　3.判断与取值：由于S=330mm≤500mm，不需要修改K值。

　　4.下限核验：S=330mm≥100mm，计算结果有效。

　　·间隔距离：S=330mm

　　【工况二】

　　·输入参数：

　　光幕有效探测能力：de=30mm

　　系统整体停止性能：T=0.350s

　　·计算过程：

　　1.确定DDT：

　　2.DDT=8×(30-14)=128mm

　　计算间隔距离（取K=2000mm/s）：

　　S=(2000×0.350)+128+0=700+128=828mm

　　3.判断与取值：因初算S=828mm>500mm，改用速度常数K=1600mm/s重新计算：

　　S=(1600×0.350)+128+0=560+128=688mm

　　4.下限核验：重算结果S=688mm≥500mm，计算结果有效。

　　·间隔距离：S=688mm

　　【工况三】

　　·输入参数：

　　光幕有效探测能力：de=30mm

　　系统整体停止性能：T=0.220s

　　·计算过程：

　　1.确定DDT：

　　2.DDT=8×(30-14)=128mm

　　计算间隔距离（取K=2000mm/s）：

　　S=(2000×0.220)+128+0=440+128=568mm

　　3.判断与取值：因初算S=568mm>500mm，改用速度常数K=1600mm/s重新计算：

　　S=(1600×0.220)+128+0=352+128=480mm

　　4.下限核验：重算结果S=480mm<500mm，依据标准规定，最终间隔距离不得低于下限值 500 mm。

　　·间隔距离：S=500mm

　　下篇预告：当工作站防护高度受限，存在人员探身越过（Reaching Over）或底部钻入（Reaching Under）风险时，该如何进行间隔距离计算呢？下期我们将全面解析 Reaching Over 和 Reaching Under 相关间隔距离。

　　SICK

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