Przypadek chybotliwego wózka widłowego

Gdy jako inżynier kontroli jednego z większych producentów wózków podnośnikowych testowałem wózki oraz ich podzespoły, każdy dzień dawał prawdziwego kopa. Wózki podnośnikowe wydawały się łagodnymi, muskularnymi służącymi, lecz ja znałem szkody, które mógłby spowodować beztroski operator.

Szczególnie niszczące były boczne wywrotki, wywoływane nieprawidłowymi skrętami oraz innymi błędami kierowania, które chwytały kierowcę w pułapkę pomiędzy podłożem a osłoną nad głową. Gdy standardy ANSI zmusiły do stosowania osłon nad głową w celu zabezpieczenia operatora przed spadającymi przedmiotami i wzrosło ich wykorzystanie, przewrócenie się wózka – sytuacja, z której wcześniej operator wychodził bez szwanku, stała się poważnym wypadkiem, zakończonym obrażeniami.

Nasz najbardziej popularny wózek podnośnikowy o udźwigu 2,250/2,800 tony, napędzane silnikiem urządzenie z pneumatycznymi oponami, prowadził w statystykach wypadków przewróceń na roboczogodzinę pracy. Zmiany konstrukcyjne w tym szybkim wózku zmniejszyły prędkość poruszania i spowolniły sterowanie, lecz nie zmieniły faktu, że chybotliwy wózek podnośnikowy dalej stwarzał śmiertelne zagrożenie. Do tego czasu inżynierowie firmy sądzili, że do wypadków przewróceń przyczyniały się usterki mechaniczne lub konstrukcyjne.

Miejsce zbrodni

Kiedy przydzielono mnie do zbadania jednego z wózków widłowych, który przewrócił się, dowiedziałem się, że kierowca wielokrotnie przejeżdżał nim po drewnianych kantówkach pozostawionych przez dostawców. Do przodu jechał bez obciążenia z uniesionymi widłami, w celu odebrania ładunku skręcał w prawo, przetaczając się napędzanym przednim prawym kołem nad kawałkiem drewna. Jego wózek stracił stabilność i przewrócił się na lewą stronę. Pochwycony przez osłonę nad głową kierowca doznał obrażeń skutkujących porażeniem dolnych kończyn. Badanie toksykologiczne w izbie przyjęć wykazało ślady niedawnego użycia marihuany, a jego beztroska jazda po kawałkach drewna wydawała się główną przyczyną tragedii. Lecz co w rzeczywistości spowodowało wywrotkę?

Śledztwo

Podczas inspekcji przekazano mi stalowy drążek o przekroju 6,3 cm² i długości 30 cm, z łagodnym zakrzywieniem o dużym promieniu występującym na jednym z końców. Rozpoznałem, że drążek jest ogranicznikiem przegubu osi skrętnej, krytycznym elementem ramy i przedmiotem podejrzeń innych inżynierów w firmie. Drążek miał niewielkie zgięcie pośrodku, nieprzewidziane przez konstruktorów. Elementy spoiny wykazały słabą penetrację drążka oraz jego punktów przytwierdzenia do ramy.

Typowy czterokołowiec, przeciwważony wózek podnośnikowy nie ma zawieszenia z wyjątkiem podłużnego przegubu pośrodku sztywnej osi skrętnej, na której zamontowane są kółka skrętne. Przegub pozwala kołom podnosić się ponad typowymi elementami walającymi na fabrycznej podłodze, jak drewniane kantówki, utrzymując wszystkie cztery koła w kontakcie z podłożem. Taka konstrukcja daje tak zwany trójkąt stabilności tworzony przez przednie kółka napędowe oraz centralny przegub osi skrętnej.

W przypadku wózka bez obciążenia środek ciężkości znajduje się w pobliżu wierzchołka tego trójkąta. Przy nieuważnym manewrowaniu siła poprzeczna może przesunąć środek ciężkości poza trójkąt, co skutkuje wywrotką. Przy podobnym sposobie prowadzenia wózek podnośnikowy z ładunkiem, o środku ciężkości położonym na tej samej wysokości, lecz przesuniętym bardziej do przodu, jest mniej narażony na przewrócenie. Przechylanie z boku na bok jest ograniczone przez kontakt ograniczników przegubu z górną powierzchnią osi skrętnej. Kontakt ten przekształca trójkąt w trapez stabilności.

Dymiąca lufa

Dopóki środek ciężkości pozostaje w granicach stabilności, prawdopodobieństwo przewrócenia jest minimalne. W tym przypadku powtarzalne uderzanie podczas przejeżdżania nad różnymi resztkami wygięło i złamało niedbale przyspawany ogranicznik przegubu, nie wystąpiło więc przekształcenie do trapezu stabilności. Ponieważ wózek widłowy się przechylił, jego środek ciężkości „opuścił” trójkąt stabilności, co spowodowało przewrócenie.

Wraz z upływem czasu mniej uważni kierowcy pracowali pod presją czasu i zadań narzucanych przez pracodawców, a surowe warunki pracy zwiększyły nieprawidłowe wykorzystywanie tego dawno zaprojektowanego wózka podnośnikowego. Niemniej jednak moje obserwacje tego późno odkrytego osłabienia konstrukcyjnego wzmogły potrzebę działań rozpoczętych przez inżynierów i  zarząd firmy. Mój pracodawca rozliczył się z poszkodowanym w opisywanym wypadku kierowcą.

Rozpoczęła się kampania wycofywania, która była (jak wierzę) wzorem odpowiedzialności firmowej i inżynierskiej, podczas której oferowano nieodpłatnie wzmocnienia ograniczników przegubu ze staliwa przy starannie określonych procedurach spawania, obejmujących metodologię przed oraz po obróbce cieplnej. Od tego czasu kolejne modele nowszej konstrukcji mają jako integralną część ramy ograniczniki przegubu. Już dawno wszystkie wózki podnośnikowe starej generacji przekształciły się w tlenek żelaza lub dzięki recyklingowi zostały przetworzone w samochody albo elementy konstrukcyjne budowli.