ISO/TS 19014-5:2021
(Main)Earth-moving machinery — Functional safety — Part 5: Tables of performance levels
Earth-moving machinery — Functional safety — Part 5: Tables of performance levels
This document provides normative tables of machine performance levels required (MPLr) by common function and type for earth-moving machinery (EMM) as defined in ISO 6165. These MPLr can then be mapped or applied to safety control systems (SCS) used to control or that affect the functions defined in the table. The MPLr in this document are determined through the machine control system safety analysis (MCSSA) process outlined in ISO 19014-1. A brief explanation of how the levels were derived and the associated assumptions are contained herein. This document is not applicable to EMM manufactured before the date of its publication.
Engins de terrassement — Sécurité fonctionnelle — Partie 5: Tableaux des niveaux de performance
Le présent document fournit les tableaux normatifs des niveaux de performance de machine requis (MPLr) par fonction courante et types d’engin de terrassement tels que définis dans l’ISO 6165. Ces MPLr peuvent par conséquent être mis en correspondance ou appliqués aux systèmes de commande de sécurité (SCS) utilisés pour commander ou affecter les fonctions définies dans le tableau. Les MPLr du présent document sont déterminés au travers du processus d’analyse de sécurité des systèmes de commande de la machine (MCSSA) exposée dans l’ISO 19014-1. Le présent document donne une brève explication sur la manière dont les niveaux, ainsi que les hypothèses associées, ont été établis. Le présent document n’est pas applicable aux engins de terrassement fabriqués avant la date de sa publication.
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
TECHNICAL ISO/TS
SPECIFICATION 19014-5
First edition
2021-12
Earth-moving machinery —
Functional safety —
Part 5:
Tables of performance levels
Engins de terrassement — Sécurité fonctionnelle —
Partie 5: Tableaux des niveaux de performance
Reference number
© ISO 2021
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Website: www.iso.org
Published in Switzerland
ii
Contents Page
Foreword .v
Introduction . vi
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 General . 4
4.1 General principles . 4
4.1.1 Safety requirements . 4
4.1.2 Information for use . 4
4.2 Mapping of functions to a SCS . 4
4.3 Applicability of the listed MPL to machines . 4
r
4.4 Truncation . 5
4.5 Effects of different technologies on MCSSA . 5
4.6 Supporting diagrams and data for the tables of machine performance levels . 5
5 Additional MCSSA scenario information . 6
5.1 Traffic rate on road . 6
5.2 Steering while roading . 6
5.3 Slow/stop and machine speed . 7
5.4 Work cycles . 8
5.4.1 Dumpers . 8
5.4.2 Excavators . 8
5.4.3 Wheel loaders . . . 9
5.4.4 Skid steer loaders . 10
5.5 Swing/slew of backhoe loaders and excavators . 11
5.5.1 H variable for working beside traffic or co-workers . 11
5.5.2 P values for swinging into traffic or co-workers .12
5.6 Maximum foreseeable P variables for typical areas on a site .13
5.7 Seat belts . 13
5.8 Maintenance tasks . .13
5.9 Backhoe arm out and wheeled excavator or backhoe stabilizer down while
travelling or roading. 13
Annex A (normative) Rigid frame dump trucks performance level tables .15
Annex B (normative) Articulated-frame dumpers equal to or greater than 22 000 kg
performance level tables . .25
Annex C (normative) Articulated-frame dumpers equal to or less than 22 000 kg
performance level tables . .30
Annex D (normative) Crawler excavators less than 109 000 kg performance level tables .36
Annex E (normative) Wheeled excavators performance level tables.51
Annex F (normative) Backhoe loaders performance level tables .66
Annex G (normative) Large wheel loaders equal to or greater than 24 000 kg performance
level tables .77
Annex H (normative) Medium, small and compact wheel loaders less than 24 000 kg
performance level tables . .87
Annex I (normative) Wheeled and crawler skid steer loaders performance level tables .94
Annex J (normative) Landfill compactor performance level tables . 103
Annex K (normative) Roller performance level tables . 109
Annex L (normative) Grader performance level tables .116
iii
Annex M (normative) Crawler dozer performance level tables . 126
Annex N (normative) Pipelayer performance level tables . 133
Annex O (normative) Crawler loader performance level tables . 140
Annex P (normative) Wheeled dozer performance level tables. 148
Annex Q (normative) Scraper performance level tables . 153
Annex R (normative) Crawler excavators equal to or greater than 109 000 kg performance
level tables . 159
Annex S (normative) Cable excavator (front shovel) performance level tables .167
Annex T (normative) Cable excavator (dragline) performance level tables .173
Annex U (normative) Compact trencher less than 4 500 kg performance level tables .179
Annex V (normative) Medium trencher greater than or equal to 4 500 kg and less than
18 000 kg performance level tables . 196
Annex W (normative) Heavy trencher greater than or equal to 18 000 kg performance level
tables . 205
Annex X (normative) Telescopic wheel loader performance level tables .216
Annex Y (normative) Compact tool carrier performance level tables . 218
Annex Z (normative) Powered attachments performance level tables . 225
Annex AA (normative) Miscellaneous functions . 229
Bibliography . 234
iv
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www.iso.org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www.iso.org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to
the World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see
www.iso.org/iso/foreword.html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 127, Earth-moving machinery,
Subcommittee SC 2, Safety, ergonomics and general requirements.
This first edition, together with ISO 19014-1, ISO 19014-2, ISO 19014-3 and ISO 19014-4, cancels and
replaces the first editions (ISO 15998:2008 and ISO/TS 15998-2:2012), which have been technically
revised.
The main changes are as follows:
— complete reassessment and associated rewriting of the document, following the process according
to ISO 19014-1;
— added detail to assist users in determining if the assessments contained herein are applicable to
their product;
— added detail to assist system designers in understanding what hazards and failure types apply to
what machine performance level requirements.
A list of all parts in the ISO 19014 series can be found on the ISO website.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www.iso.org/members.html.
v
Introduction
This document addresses functional safety of all types of energy systems utilized by earth-moving
machinery.
The structure of safety standards in the field of machinery is as follows:
Type-A standards (basis standards) give basic concepts, principles for design and general aspects that
can be applied to machinery.
Type-B standards (generic safety standards) deal with one or more safety aspects, or one or more types
of safeguards that can be used across a wide range of machinery:
— type-B1 standards on particular safety aspects (e.g. safety distances, surface temperature, noise);
— type-B2 standards on safeguards (e.g. two-hands controls, interlocking devices, pressure sensitive
devices, guards).
Type-C standards (machinery safety standards) deal with detailed safety requirements for a particular
machine or group of machines.
This document is a type C standard as stated in ISO 12100.
This document contains a list of Machine Performance Level requirements (MPL ) by function and
r
earth-moving machinery type, determined through the process outlined in ISO 19014-1.
This document is of relevance, in particular, for the following stakeholder groups representing the
market players with regard to machinery safety:
— machine manufacturers (small, medium and large enterprises);
— health and safety bodies (regulators, accident prevention organizations, market surveillance etc.).
Others can be affected by the level of machinery safety achieved with the means of the document by the
above-mentioned stakeholder groups:
— machine users/employers (small, medium and large enterprises);
— machine users/employees (e.g. trade unions, organizations for people with special needs);
— service providers, e. g. for maintenance (small, medium and large enterprises);
— consumers (in case of machinery intended for use by consumers).
The above-mentioned stakeholder groups have been given the possibility to participate at the drafting
process of this document.
The machinery concerned and the extent to which hazards, hazardous situations or hazardous events
are covered are indicated in the Scope of this document.
When requirements of this type-C standard are different from those which are stated in type-A or
type-B standards, the requirements of this type-C standard take precedence over the requirements of
the other standards for machines that have been designed and built according to the requirements of
this type-C standard.
vi
TECHNICAL SPECIFICATION ISO/TS 19014-5:2021(E)
Earth-moving machinery — Functional safety —
Part 5:
Tables of performance levels
1 Scope
This document provides normative tables of machine performance levels required (MPL ) by common
r
function and type for earth-moving machinery (EMM) as defined in ISO 6165. These MPL can then be
r
mapped or applied to safety control systems (SCS) used to control or that affect the functions defined
in the table.
The MPL in this document are determined through the machine control system safety analysis (MCSSA)
r
process outlined in ISO 19014-1. A brief explanation of how the levels were derived and the associated
assumptions are contained herein.
This document is not applicable to EMM manufactured before the date of its publication.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 6165, Earth-moving machinery — Basic types – Identification and terms and definitions
ISO 12100:2010, Safety of machinery — General principles for design — Risk assessment and risk reduction
ISO 19014-1, Earth-moving machinery — Functional safety — Part 1: Methodology to determine safety-
related parts of the control system and performance requirements
ISO 19014-2:2019, Earth-moving machinery — Functional safety – Part 2: Design and evaluation of
hardware and architecture requirements for safety-related parts of the control system
ISO 19014-3, Earth-moving machinery — Functional safety — Part 3: Environmental performance and test
requirements of electronic and electrical components used in safety-related parts of the control system
ISO 19014-4, Earth-moving machinery — Functional safety — Part 4: Design and evaluation of software
and data transmission for safety-related parts of the control system
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 6165, ISO 12100, ISO 19014–1,
ISO 19014-2, ISO 19014-3, ISO 19014-4 and the following apply.
ISO and IEC maintain terminology databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at https:// www .electropedia .org/
3.1
idle factor
factor applied as part of determining the H variable (hazard time) to account for maximum or minimum
idle time (100 % - max / min idle %)
EXAMPLE 1 Minimum idle time would be applied to loading a machine waiting for hauling machines during
the loading cycle (idle factor = 10 %).
EXAMPLE 2 Maximum idle time would be applied to hazards associated with a stationary machine [hold still
(3.2) function – idle factor = 50 %].
3.2
hold still
function that keeps the wheels or crawler tracks stationary, preventing the machine from moving
EXAMPLE A SCS that would control the hold still function is a park brake.
3.3
slow/stop
function which reduces or brings to zero the machine speed (3.4)
EXAMPLE A SCS that would control the slow/stop function is a service brake.
3.4
machine speed
function which controls the rate of travel
EXAMPLE A SCS that would control the machine speed function is a throttle control, propel control or gear
selection control.
3.5
engine speed
function which controls the rotational speed of the engine
EXAMPLE A SCS that would control the engine speed function is a throttle control.
3.6
machine direction
function which controls the longitudinal direction of the machine travel
EXAMPLE A SCS that would control the machine direction function is a forward/neutral/reverse selection
control.
3.7
steering
function which controls the lateral direction of machine travel
EXAMPLE A SCS that would control the steering function is a steering wheel or joystick.
3.8
swing/slew
function which controls the clockwise or anti-clockwise rotation of the upper structure of an excavator
or digging linkage
EXAMPLE A SCS that would control the swing/slew function is a joystick.
3.9
machine abuse
activities that are outside the intended use of the machine and are beyond the reasonably foreseeable
usage as communicated in the machine operation and service literature
EXAMPLE 1 Standing under a suspended load.
EXAMPLE 2 Using an earth-moving machine as an elevating work platform.
EXAMPLE 3 Intentionally driving machines in a way that would harm oneself or others.
EXAMPLE 4 Performing activities that are illegal.
Note 1 to entry: It is considered abuse to perform some maintenance tasks with the engine running or systems
de-energized unless otherwise stated in the operator’s manual.
3.10
roading
machines moving on a road (3.14)
Note 1 to entry: A suitably designed machine and road homologation can be required.
3.11
traveling
machine moving from one point on a worksite to another without going on a road (3.14)
EXAMPLE On a haul road, unimproved road or other thoroughfare on a site.
3.12
high wall
mine, quarry or other similar type wall associated with the worksite that a machine may be working
near
Note 1 to entry: It is considered machine abuse (3.9) to operate machines near high walls without berms (3.13) in
place.
3.13
berm
pile of dirt, rocks or other material intended to prevent a machine from passing into an area it is not
intended to be operated in
Note 1 to entry: Some regions use different terms, e.g. bund, windrow.
3.14
road
public traffic area for use by automotive vehicles for travel or transportation
Note 1 to entry: Public traffic area does not include the sites of temporary road works (e.g. for repairs,
maintenance, alteration, improvement, installation, or any other works to, above or under the road, including
work to road equipment, lighting, barriers, walls etc) or roads not open to the public (e.g. on new housing and
industrial developments), or on which public traffic is not permitted.
[SOURCE: ISO 17253:2014, 3.2]
3.15
work cycle
repeated process or task a machine performs within a use case
Note 1 to entry: Work cycles can be broken down into segments and steps (examples can be found in 5.4).
3.16
operator presence system
system fitted to a machine that detects if an operator is positioned in an operator station and
automatically takes a control system action based on that determination
4 General
4.1 General principles
4.1.1 Safety requirements
The MPL provided in this document may be used as an alternative to performing an MCSSA for like
r
machinery per ISO 19014-1 and were derived using that process. The functions, applications and use
cases used to determine these levels are based on generic limits of machine application for the machine
type. If the MPL in this document are used, the MPL shall be in accordance with Annexes A - AA after
r r
following the review outlined in 4.1.2, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5, and 4.6.
Machinery shall comply with the safety requirements and/or protective/risk reduction measures of
ISO 19014-1, ISO 19014-2, and ISO 19014-4. In addition, the machine shall be designed according to the
principles of ISO 12100:2010 for relevant but not significant hazards which are not dealt with by this
document.
4.1.2 Information for use
Limits of machine use, notable assumptions or examples of machine abuse considered in this document
shall be communicated in the information for use according to ISO 19014-2:2019, Clause 8 and
ISO 12100:2010, 6.4 and 6.4.5.
4.2 Mapping of functions to a SCS
The MCSSA supporting these MPL were carried out by function rather than system. In practice, there
r
can be several SCS that could fail in a way that is described by the failure type listed for any particular
function. All SCS on a machine shall be reviewed to determine if any failure could cause a hazardous
outcome associated with a failure type of the functions listed. For example, a brake system may be
mapped from a slow/stop or hold still function, as could another system that interferes with the ability
of the machine to brake at an appropriate rate to meet the ISO 3450 stopping distance.
Measures beyond SCS may be applied to mitigate hazardous failures (e.g. mechanical lock outs, guards,
administrative controls). In such a case, a MCSSA shall be completed to assess the MPL requirements of
any residual risk associated with the SCS.
4.3 Applicability of the listed MPL to machines
r
This document does not eliminate the need to do a risk assessment per ISO 12100 as defined in
ISO 19014-1.
The MCSSA supporting these MPL were carried out considering the limits of the machine type usage
r
across the industry. Unique or limited applications or use cases can result in a different MPL for the
r
machine function. If a machine is specifically designed or modified for an application other than what is
considered in the tables in this document, an MCSSA shall be performed to determine if any functions
require a different MPL .
r
While every effort was made to perform the supporting MCSSA in a general sense, there can be times
where the assessment does not match a specific machine design; this is particularly relevant to the
selection of the controllability factors (AC, AR, AW). The supporting MCSSA assume a common operator
control layout around the operator station and no common cause failures. If there is a common cause
failure between the SCS mapped to the function being assessed and the MCS or SCS being used for
controllability, the MPL in the table is not applicable (e.g. two systems sharing a control element or a
r
control unit). Likewise, where the control used to activate the avoidance on a particular design does
not align with the AR score in the table, the table is not applicable (e.g. a brake is assumed to be on the
floor immediately next to a throttle/propel pedal, if the brake is controlled with a lever the AR score
would change from an AR3 to an AR2, a size difference within a machine type that results in a change
in severity). In this case, the designer shall perform a MCSSA according to ISO 19014-1 to consider these
facts. If the remaining data used in the assessment are applicable to the machine being assessed, the
data can be used in that MCSSA and the non-applicable score changed. It is the responsibility of the
machine designer to review and assess whether the scoring used in the MCSSA are applicable to their
machine.
4.4 Truncation
Due to the large number of combinations of inputs, the MCSSA supporting these tables are focused on
scenarios that would clearly dominate the MPL (scenario that drives the highest MPL for the same
r r
function). Where a dominant scenario was not clearly identifiable, multiple scenarios were assessed
to find the scenario(s) that led to highest MPL . Non-dominant scenarios were truncated from MCSSA.
r
Part of the truncation process included equating scenarios to be the same, no worse, or less than
scenarios already assessed; where this is the case, detail is not provided in the tables for the sake of
legibility.
Only the scenarios that led to the highest MPL are included in the tables in the annexes unless a
r
different failure type with a different hazardous outcome existed, in which case the scenarios with the
highest MPL for all those failure types are included in the tables. Additional explanation in this space
r
can be found in the function dominant failure type matrices. When more than one scenario of the same
failure type led to the highest MPL all such scenarios have been included.
r,
4.5 Effects of different technologies on MCSSA
In most cases, the MPL in this document apply regardless of the technology used in the SCS; however,
r
there are times when this is not the case, e.g. mechanical drivetrains versus electric or hydrostatic
drivetrains.
When considering an alternative SCS technology (e.g. electric or hydrostatic), the assessments in
the tables in this document shall be reviewed. Any assumptions or assessments that are invalidated
by the introduction of a different technology shall be reassessed according to 4.3. Additionally, the
functionality of these systems can cause MPL to be mapped to different SCS.
r
NOTE Not all machines were assumed to have mechanical drivetrains; dozers, excavators, skid steer loaders
and rollers were assumed to have a hydrostatic drivetrain.
The following are some situations where technology differences can affect MPL :
r
— there are changes in response to machine speed, propel, brake or direction commands (e.g. compared
to mechanical drivetrains, some electric and hydrostatic drivetrains apply functions differently);
— retarders may not have been considered a safety function on a mechanical drive system but can
possibly be the primary means of slowing the machine in an electric drive machine;
— controllability assessments may be different due to common components and other common cause
failure considerations;
— there are additional safety functions associated with new hazards created by using a different
energy type;
— engine speed can become decoupled from other systems (e.g. no longer has a direct effect on machine
speed);
— there are changes in SCS performance due to system stored energy level (e.g. output performance
varying due to battery charge).
4.6 Supporting diagrams and data for the tables of machine performance levels
Scenarios that dominated the MPL score in the MCSSA are listed in the tables and a brief explanation are
r
contained in the annexes. Where more detail is deemed necessary additional diagrams and information
are provided in Clause 5.
5 Additional MCSSA scenario information
5.1 Traffic rate on road
After reviewing the scenarios that earth-moving machines are used in, it was determined that the
highest P value was bystanders in other vehicles when roading. The exposure of bystanders to an
uncommanded steering event is largely dictated by the distance between vehicles. Machines cannot be
designed to mitigate situations where illegal or unsafe actions are committed by other road users. The
MCSSA considered traffic rates with 2 car lengths distance between cars as the norm (less distance
between cars being commonly considered unsafe across the world).
While traffic can momentarily exceed this rate, the P value needs to account for the machine lifecycle.
Traffic rates with less spacing would not occur continually over the entire machine lifecycle; this makes
the traffic rate of 1 car every 3 car lengths conservative (see Figure 1).
NOTE This document refers to cars, light vehicles, and vehicles. Car is typically used in the context of a
roading use case. Light vehicles is typically used in mining applications and weigh less than 3 500 kg. Vehicles is
used generically.
5.2 Steering while roading
All failure types for steering create the same hazard, depending on whether the desired path is straight
or curved (i.e. uncommanded steering on a straight road has the same hazardous outcome as failure to
steer on a curved road) – the machine will leave the intended travel lane.
Key
1 vehicle 1
2 vehicle 2
3 machine
X1 zone 1
X2 zone 2
L length
Figure 1 — Steering hazard zone for on road travel
Earth-moving machines can cause an S3 injury if there is contact between the machine and a vehicle.
The proportion of the vehicle that results in an S3 injury is quantified below.
— The passenger cabin of the vehicle (i.e. machine contacts the side of the vehicle); this equates to
approximately ½ the car length (see dotted line on vehicle in Figure 1, X1).
— The front of the vehicle (i.e. the vehicle drove straight into the side of machine due to the machine
steering in front of the vehicle); this equates to approximately ½ the width of the vehicle (see solid
line on vehicle in Figure 1, X2). Contact on the corners of the vehicle would be less likely to cause an
S3 Injury.
— The ratio of length to width varies by vehicle; however, an estimation of an average ratio of 1:3,5 has
been used.
When roading there is a risk of contacting a vehicle, a bystander or an object on the other side of the
machine; this is less than the traffic rate. A P variable of 10 % has been used.
Based on these limiting factors the H and P variables for machines roading can be shown to be no higher
than:
LW 1 1 11
HP +=HP HP ++HT =×()50 %%10 ++50 % = 16 %
RR LL RR L R
22 3 2 7
where
L = 1 car length;
H = H variable for right hand uncommanded steering = 50 % (if the machine steers without com-
R
mand, half the failures would steer the machine to the left, the other half to the right);
P = P variable for the right-hand uncommanded steering = 10 %;
R
H = H variable for left hand uncommanded steering = 50 %;
L
P = P variable for the left-hand uncommanded steering;
L
T = traffic rate per 5,1 = 1/3;
R
W = L/3,5.
5.3 Slow/stop and machine speed
The hazard zone for a brake failure is the area beyond the machine’s normal stopping distance. An
uncommanded increase in machine speed has a similar hazard zone (see Figure 2).
Key
1 machine
2 intended stopping distance
3 increased stopping distance
Figure 2 — Slow/stop and machine speed hazard zone
5.4 Work cycles
This section contains descriptions of common work cycles for the various machine types used in the
MCSSA evaluations to determine MPL .
r
The values used in the percentage breakdown in Tables 1 through 6 represent the worst credible
scenario for the failure type being assessed as determined in the MCSSA.
Figures 3 through 6 represent work cycles as considered in the MCSSA.
5.4.1 Dumpers
Figure 3 — Truck unloading and queuing cycle
Table 1 — Truck unloading and queuing cycle
Unloading and queuing – long cycle – see Figure 3
1 – 2 (slow forward speed, high traffic) 50 %
2 – 3 (slow forward speed, low traffic) 8 %
3 – 4 (slow reverse speed, low traffic) 17 %
Dump 17 %
4 – 5 (medium forward speed, high traffic) 8 %
5.4.2 Excavators
Table 2 — Excavator object handling work cycle
Object handling cycle
Step Time [s] % cycle
① lower/lash 45 21,3 %
② lift 30 14,2 %
③ swing 15 7,1 %
④ lower 60 28,4 %
Table 2 (continued)
Object handling cycle
Step Time [s] % cycle
⑤ unlash 45 21,3 %
⑥ lift 4 1,9 %
⑦ swing 2 0,9 %
⑧ travel 10 4,7 %
total cycle time 211 100,0 %
Table 3 — Excavator trenching work cycle
Trenching use case
dig (includes some lift) 35 %
swing CCW 25 %
dump 10 %
swing CW 25 %
travel 5 %
5.4.3 Wheel loaders
5.4.3.1 Wheel loader bucket work
Key
A loading
C unloading
B/D travel during cycle
I zone with offsite traffic P = 50 %
II zone with site traffic P = 20 %
III zone where it is considered machine abuse, between machine and destination P = 0 %
Figure 4 — Wheel loader bucket work cycle
Table 4 — Wheel loader bucket work cycle
Wheel loader bucket work cycle – see Figure 4
Segments A, C 30 %
Segments B, D 20 %
5.4.3.2 Wheel loader loading/unloading and lifting
Key
A unloading
C loading
B/D travel during cycle
I zone with more pedestrian traffic, less vehicular traffic P = 20 %
II zone with more vehicular traffic, less pedestrian traffic P = 20 %
Figure 5 — Wheel loader work lifting and loading/unloading cycle
Table 5 — Wheel loader lifting and loading/unloading cycle
Lifting and loading/unloading use case – see Figure 5
A1 6,25 %
A2 6,25 %
A3 6,25 %
A-Positioning 6,25 %
B 25 %
C1 6,25 %
C2 6,25 %
C3 6,25 %
C-Positioning 6,25 %
D 25 %
5.4.4 Skid steer loaders
Lifting, material handling, low to the ground and bucket work cycles look similar to the wheel loaders,
however, instead of doing a 3-point turn, the machine rotates by counter steer.
Figure 6 — Skid steer loader lifting, loading/unloading, low to ground cycle diagram
Table 6 — Skid steer loader lifting, loading/unloading, low to ground cycle
Lifting, loading/unloading, low to ground use case
1 1 %
2 1 %
3 48 %
4 1 %
5 1 %
6 48 %
5.5 Swing/slew of backhoe loaders and excavators
5.5.1 H variable for working beside traffic or co-workers
An excavator swing radius is a hazard zone and it is not intended for people, objects or traffic to be
within the hazard zone. These MCSSA assume sufficient worksite hazard mitigations are in place (such
as barriers and worksite rules).
Contact with an excavator tool during swing has three-dimensional zones in which the severity differs.
Between the ground and 1 m from the ground, the worst credible injury is an S2. Between 1 m – 2 m
from the ground, the worst credible injury is an S3. When the tool is within a trench, it is machine abuse
to stand between the arm and the trench wall, however, a limb may momentarily be in this area and has
been considered an S2. When the tool is on the ground or 2 m above, it is not considered a hazard.
When the motion of the lowest point of the tool is plotted over the object handling work cycle it can be
determined which portions of the work cycle fall within the S2 and S3 zones. Both zones were analysed
with the dominant score being shown in the scenarios contained in the tables in Annexes D, E, and F.
A representation of this is shown in Figure 7 and Table 2.
Key
t time in seconds
H height in meters
S2 zones in which an S2 severity could occur (0 m - 1 m above the ground or in the trench)
S3 zone in which an S3 severity could occur (1 m - 2 m above the ground)
Figure 7 — Different severity score zones of the swing cycle (see cycle in Table 2)
The result is the following H variables:
— H = 79 %,
S2
— H = 7 %.
S3
5.5.2 P values for swinging into traffic or co-workers
The assumption of one vehicle every three vehicle lengths remains from 5.2. The proportion of the
vehicle length that could result in an S3 injury is assumed to be ½ the vehicle length (combination of
surfaces along the length and width of the vehicle where a person may be contacted by the machine tool
– which is narrow compared to the exposed area) P = 1/2 × 1/3 = 1/6.
A P value of 5 % has been added to one or both sides of machines to account for co-workers who
momentarily pass into the swing radius of the machine to perform tasks that are necessary for the
cycle (e.g. to check trench depth or attach / release a pipe from a chain). These co-workers are aware
of hazard of swinging machines and would avoid being in the swing radius whenever possible. These
values are then averaged across both sides of the machine because the machine can only swing in one
direction at a time.
Where there is a co-worker on both sides of the machine P = [(1/6 + 5 %) +5 %]/2 = 14 %.
Where there only is a co-worker on one side of the machine P = (1/6 + 5 %)/2 = 11 %.
5.6 Maximum foreseeable P variables for typical areas on a site
Mine haul road – other machines: P = 10 %
Mine haul road – light vehicles and pedestrians: P = 5 %
Busy construction sites: P = 20 – 50 % depending on the task, applications and machine type
Scenarios where people should not be, however specific scenarios may rarely, however legitimately,
require someone to be: P = 1 - 5 %
Scenarios where it is considered machine abuse, however it is foreseeable that there may be momentary
incidental exposure: P = 1 – 2 %
Site park up area (e.g. area where shift changes, breaks, maintainers and activities that may cause
machines to converge on at certain times): P = 25 – 50 % depending on machine type and applications
5.7 Seat belts
Earth-moving machines with seated operators are fitted with operator restraint systems—seat belts—
and all MCSSA for such machines in this document were assumed that the operator was properly
restrained. It is considered machine abuse to operate a machine fitted with a seat belt without wearing
it.
5.8 Maintenance tasks
Only machine maintenance tasks that require or are reasonably foreseeable to be done with the engine
running are considered in these assessments. The proportion of maintenance time is calculated based
on the length of time the task takes and the frequency of those tasks. The H variable is calculated from
the proportion of the time the maintainer would be exposed to the hazard while performing those
tasks.
Depending on the size of the machine, maintenance tasks typically involve (70 – 75) % of the tasks on
machine, with the rest of the time changing tools, performing job hazard analysis and other tasks. The
P variables used reflect this.
5.9 Backhoe arm out and wheeled excavator or backhoe stabilizer down while
travelling or roading
When travelling or roading, if a wheeled excavator or backhoe (centre mount only) stabilizer lowers
without command, the stabilizer protrudes into the space beside the existing machine envelope. A
similar situation occurs when a backhoe (side shift only) arm moves out without command; however,
the arc of motion is up and out rather than down and out (see Figure 8). If traffic or pedestrians are in
these spaces, they could be contacted by the machine.
It is not reasonable for people or traffic to be close to a moving machine (approximately 1 m). However,
at the outer most portions of the range of motion, it is possible that people or traffic are present, such
that they could be contacted.
For stabilizers and arm, the portion of the motion where someone could be present is approximately
20 %. For stabilizers, a P variable of 16 % (see 5.2) for traffic has been used per 5.1. For arm, a P variable
of 10 % is used (lower because of the height of the motion at this stage would only contact high vehicles)
(see Figure 8).
Figure 8 — Wheeled excavator, backhoe stabilizer down and backhoe arm out during travel H
diagram
...
SPÉCIFICATION ISO/TS
TECHNIQUE 19014-5
Première édition
2021-12
Engins de terrassement — Sécurité
fonctionnelle —
Partie 5:
Tableaux des niveaux de performance
Earth-moving machinery — Functional safety —
Part 5: Tables of performance levels
Numéro de référence
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publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
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Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii
Sommaire Page
Avant-propos .v
Introduction . vi
1 Domaine d'application .1
2 Références normatives .1
3 Termes et définitions . 1
4 Généralités . 4
4.1 Principes généraux . 4
4.1.1 Prescriptions de sécurité . 4
4.1.2 Informations d’utilisation . 4
4.2 Mise en correspondance des fonctions d’un SCS . 4
4.3 Applicabilité des MPL indiqués aux machines . 4
r
4.4 Troncature . 5
4.5 Effets des différentes technologies sur la MCSSA . 5
4.6 Diagrammes et données en support des tableaux des niveaux de performance des
machines . 6
5 Informations supplémentaires relatives aux scénarios de MCSSA . 6
5.1 Taux de circulation sur la route . 6
5.2 Direction lors d’un déplacement sur route . 6
5.3 Ralenti/Stop et vitesse de la machine . 8
5.4 Cycles de travail . 8
5.4.1 Tombereaux . 9
5.4.2 Pelles . 9
5.4.3 Chargeuses sur roues . 10
5.4.4 Chargeuses à direction par glissement . 11
5.5 Rotation/pivotement des chargeuses-pelleteuses et des pelles .12
5.5.1 Variable H relative au travail à proximité d’une zone de circulation ou de
collaborateurs .12
5.5.2 Valeurs P relatives à une rotation sur l’aire de circulation ou parmi des
collaborateurs . 13
5.6 Variables P maximales prévisibles pour des zones types sur un site . 14
5.7 Ceintures de sécurité . 14
5.8 Tâches de maintenance . 14
5.9 Bras de la pelle rétro sorti et stabilisateur de pelle sur roues ou de pelle rétro
abaissé lors d’un mouvement ou d’un déplacement sur route . 14
Annexe A (normative) Tableaux des niveaux de performance des camions-bennes à châssis
rigide.16
Annexe B (normative) Tableaux des niveaux de performance des tombereaux à châssis
articulé d’un poids égal ou supérieur à 22 000 kg .27
Annexe C (normative) Tableaux des niveaux de performance des tombereaux à châssis
articulé d’un poids inférieur ou égal à 22 000 kg .33
Annexe D (normative) Tableau des niveaux de performance des pelles sur chenilles d’un
poids inférieur à 109 000 kg .39
Annexe E (normative) Tableaux des niveaux de performance relatifs aux pelles sur roues .58
Annexe F (normative) Tableaux des niveaux de performance relatifs aux chargeuses-
pelleteuses .76
Annexe G (normative) Tableaux des niveaux de performance des grosses chargeuses sur
roues d’un poids égal ou supérieur à 24 000 kg .88
Annexe H (normative) Tableaux des niveaux de performance des moyennes, petites et
compactes chargeuses sur roues d’un poids inférieur à 24 000 kg performance . 100
iii
Annexe I (normative) Tableaux des niveaux de performance des chargeuses à direction
par glissement sur roues et sur chenilles.110
Annexe J (normative) Tableaux des niveaux de performance des compacteurs de remblais
et de déchets . 121
Annexe K (normative) Tableaux des niveaux de performance des compacteurs .128
Annexe L (normative) Tableaux des niveaux de performance des niveleuses . 136
Annexe M (normative) Tableaux des niveaux de performance des bouteurs sur chenilles . 148
Annexe N (normative) Tableaux des niveaux de performance des poseurs de canalisations . 157
Annexe O (normative) Tableaux des niveaux de performance des chargeuses sur chenilles . 164
Annexe P (normative) Tableaux des niveaux de performance des bouteurs sur chenilles .173
Annexe Q (normative) Tableaux des niveaux de performance des décapeuses .178
Annexe R (normative) Tableaux des niveaux de performance des pelles sur chenilles d’un
poids égal ou supérieur à 109 000 kg . 185
Annexe S (normative) Tableaux des niveaux de performance des pelles à câble (godet butte) .195
Annexe T (normative) Tableaux des niveaux de performance des pelles à câble (dragline) . 203
Annexe U (normative) Tableau des niveaux de performance des trancheuses compactes
d’un poids inférieur à 4 500 kg . 211
Annexe V (normative) Tableaux des niveaux de performance des trancheuses moyennes
d’un poids supérieur ou égal à 4 500 kg et inférieur à 18 000 kg . 230
Annexe W (normative) Tableaux des niveaux de performance des trancheuses lourdes d’un
poids supérieur ou égal à 18 000 kg . 241
Annexe X (normative) Tableaux des niveaux de performance des chargeuses sur roues
télescopiques . 253
Annexe Y (normative) Tableaux des niveaux de performance des porte-outil compacts . 255
Annexe Z (normative) Tableaux des niveaux de performance des accessoires motorisés .263
Annexe AA (normative) Fonctions diverses . 267
Bibliographie . 273
iv
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a
été rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2 (voir
www.iso.org/directives).
L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l'ISO (voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion
de l'ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir www.iso.org/avant-propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 127, Engins de terrassement, sous-
comité SC 2, Sécurité, ergonomie et exigences générales.
Cette première édition, conjointement avec l’ISO 19014-1, l’ISO 19014-2, l’ISO 19014-3 et l’ISO 19014-4,
annule et remplace les premières éditions (l’ISO 15998:2008 et l’ISO/TS 15998-2:2012) qui ont fait
l’objet d’une révision technique.
Les principales modifications sont les suivantes:
— réévaluation complète et réécriture associée du document, suivant le processus conforme à
l’ISO 19014-1;
— ajout de détails pour permettre aux utilisateurs de déterminer si les évaluations contenues ici sont
applicables à leur produit;
— ajout de détails pour permettre aux concepteurs du système de comprendre quels types de
phénomènes dangereux et de défaillances s’appliquent à une exigence particulière de niveau de
performance de machine.
Une liste de toutes les parties de la série ISO 19014 est disponible sur le site Internet de l’ISO.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www.iso.org/fr/members.html.
v
Introduction
Le présent document traite de la sécurité fonctionnelle des systèmes de tout type d’énergie utilisés par
des engins de terrassement.
Dans le domaine de la sécurité des machines, les normes sont articulées de la façon suivante:
Normes de type A (normes fondamentales de sécurité), contenant des notions fondamentales, des
principes de conception et des aspects généraux relatifs aux machines;
Normes de type B (normes génériques de sécurité), traitant d'un aspect de la sécurité ou d'un moyen de
protection valable pour une large gamme de machines:
— normes de type B1, traitant d'aspects particuliers de la sécurité (par exemple, distances de sécurité,
température superficielle, bruit);
— normes de type B2, traitant de moyens de protection (par exemple, commandes bimanuelles,
dispositifs de verrouillage, dispositifs sensibles à la pression, protecteurs).
Normes de type C (normes de sécurité par catégorie de machines), traitant des exigences de sécurité
détaillées s'appliquant à une machine particulière ou à un groupe de machines particulier.
Le présent document est une norme de type C telle que définie dans l’ISO 12100.
Le présent document contient une liste des niveaux de performance requis de la machine (MPL )
r
par fonction et par type d’engin de terrassement, déterminés au travers du processus exposé dans
l’ISO 19014-1.
Le présent document est pertinent, en particulier, pour les groupes de parties prenantes suivants
représentant les acteurs du marché à l'égard de la sécurité des machines:
— fabricants de machines (petites, moyennes et grandes entreprises);
— organismes de santé et de sécurité (organismes de réglementation, de prévention des accidents,
surveillance du marché, etc.).
D'autres peuvent être affectés par le niveau de sécurité des machines obtenu au moyen du document
par les groupes de parties prenantes mentionnées ci-dessus:
— utilisateurs de machines / employeurs (petites, moyennes et grandes entreprises);
— utilisateurs de machines / employés (par exemple, syndicats, organisations pour les personnes
ayant des besoins spéciaux);
— les prestataires de services, par exemple, pour la maintenance (petites, moyennes et grandes
entreprises).
— consommateurs (dans le cas de machines destinées à l'utilisation par les consommateurs).
Les groupes de parties prenantes mentionnés ci-dessus ont eu la possibilité de participer au processus
d’élaboration de ce document.
Les machines concernées et l'étendue des phénomènes dangereux, des situations et des événements
dangereux couverts, sont indiquées dans le Domaine d'application du présent document.
Lorsque des prescriptions de la présente norme de type C sont différentes de celles énoncées dans les
normes de type A ou de type B, les prescriptions de la présente norme de type C ont priorité sur les
prescriptions des autres normes pour les machines ayant été conçues et fabriquées conformément aux
prescriptions de la présente norme de type C.
vi
SPÉCIFICATION TECHNIQUE ISO/TS 19014-5:2021(F)
Engins de terrassement — Sécurité fonctionnelle —
Partie 5:
Tableaux des niveaux de performance
1 Domaine d'application
Le présent document fournit les tableaux normatifs des niveaux de performance de machine
requis (MPL ) par fonction courante et types d’engin de terrassement tels que définis dans l’ISO 6165.
r
Ces MPL peuvent par conséquent être mis en correspondance ou appliqués aux systèmes de commande
r
de sécurité (SCS) utilisés pour commander ou affecter les fonctions définies dans le tableau.
Les MPL du présent document sont déterminés au travers du processus d’analyse de sécurité des
r
systèmes de commande de la machine (MCSSA) exposée dans l’ISO 19014-1. Le présent document
donne une brève explication sur la manière dont les niveaux, ainsi que les hypothèses associées, ont été
établis.
Le présent document n’est pas applicable aux engins de terrassement fabriqués avant la date de sa
publication.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur
contenu, des exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique.
Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les
éventuels amendements).
ISO 6165, Engins de terrassement — Principaux types — Identification et termes et définitions
ISO 12100:2010, Sécurité des machines — Principes généraux de conception — Appréciation du risque et
réduction du risque
ISO 19014-1, Engins de terrassement — Sécurité fonctionnelle — Partie 1: Méthodologie pour la
détermination des parties relatives à la sécurité des systèmes de commande et les exigences de performance
ISO 19014-2:2019, Engins de terrassement — Sécurité fonctionnelle — Partie 2: Conception et évaluation
des exigences de matériel et d’architecture pour les parties relatives à la sécurité du système de commande
ISO 19014-3, Engins de terrassement — Sécurité fonctionnelle — Partie 3: Exigences pour la performance
environnementale et l'essai des composants électroniques et électriques utilisés dans les parties relatives à
la sécurité du système de commande
ISO 19014-4, Engins de terrassement — Sécurité fonctionnelle — Partie 4: Conception et évaluation du
logiciel et de la transmission des données pour les parties relatives à la sécurité du système de commande
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et les définitions de l’ISO 6165, l’ISO 12100,
l’ISO 19014–1, l’ISO 19014-2, l’ISO 19014-3, l’ISO 19014-4 ainsi que les suivants s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse https:// www .electropedia .org/
3.1
coefficient d’inactivité
coefficient appliqué dans le cadre de la détermination de la variable H (temps du phénomène dangereux)
pour prendre en compte la durée maximale ou minimale d'inactivité (100 % - % d'inactivité max./min.)
EXEMPLE 1 Une durée minimale d’inactivité s’appliquerait au chargement d’une machine en attente de
machines de transport pendant le cycle de chargement (coefficient d’inactivité = 10 %).
EXEMPLE 2 Une durée maximale d’inactivité s’appliquerait aux phénomènes dangereux associés à une
machine fixe (fonction immobilisation (3.2) – coefficient d’inactivité = 50 %).
3.2
immobilisation
fonction qui maintient les roues ou les chenilles fixes, empêchant ainsi tout mouvement de la machine
EXEMPLE Le frein de stationnement est par exemple un SCS qui commanderait la fonction d’immobilisation.
3.3
ralenti/stop
fonction qui réduit ou stoppe la vitesse de la machine (3.4)
EXEMPLE Le frein de stationnement est par exemple un SCS qui commanderait la fonction ralenti/stop.
3.4
vitesse de la machine
fonction qui commande la vitesse de déplacement
EXEMPLE Une commande de la manette des gaz, une commande de propulsion ou une commande de
changement de vitesse sont des exemples de SCS qui commanderaient la fonction de sélection de vitesse de la
machine.
3.5
régime du moteur
fonction qui commande la vitesse de rotation du moteur
EXEMPLE Une commande de la manette des gaz est un exemple de SCS qui commanderait la fonction du
régime du moteur.
3.6
sens de déplacement de la machine
fonction qui commande la direction longitudinale du déplacement de la machine
EXEMPLE Une commande de sélection de marche avant/point mort/ marche arrière est un exemple de SCS
qui commanderait la fonction de sens de déplacement de la machine.
3.7
direction
fonction qui commande la direction latérale du déplacement de la machine
EXEMPLE Un volant ou un joystick sont des exemples de SCS qui commanderaient la fonction de direction.
3.8
rotation/pivotement
fonction qui commande la rotation horaire ou antihoraire de la structure supérieure d'une pelle ou
d'une liaison de trancheuse
EXEMPLE Un joystick est un exemple de SCS qui commanderait la fonction de rotation/pivotement.
3.9
emploi abusif d’une machine
activités ne faisant pas partie de l’utilisation prévue pour la machine et excédant l’utilisation
raisonnablement prévisible telle qu’elle est indiquée dans la littérature d’entretien et de fonctionnement
de la machine
EXEMPLE 1 Stationner sous une charge suspendue.
EXEMPLE 2 Utiliser un engin de terrassement comme plateforme de travail élévatrice.
EXEMPLE 3 Conduire intentionnellement des machines d’une façon qui pourrait porter préjudice à soi-même
ou aux autres.
EXEMPLE 4 Réaliser des activités interdites.
Note 1 à l'article: Sauf indication contraire dans le manuel de l’opérateur, toute exécution de tâches de maintenance
avec le moteur en marche ou les systèmes désactivés est considérée comme un emploi abusif.
3.10
déplacement sur route
machines se déplaçant sur une route (3.14)
Note 1 à l'article: Une conception de la machine appropriée et l’homologation de la route peuvent être requises.
3.11
déplacement
machine se déplaçant d’un point à l’autre sur un chantier sans circuler sur une route (3.14)
EXEMPLE Sur une route de transport, une route non aménagée ou toute autre voie de circulation située sur
un chantier.
3.12
paroi élevée
mine, carrière ou autre mur de même nature associé au chantier à proximité de laquelle une machine
peut être manœuvrée
Note 1 à l'article: Toute manœuvre d’une machine à proximité de murs élevés sans la présence d’une risberme
(3.13) est considérée comme un emploi abusif d’une machine (3.9).
3.13
risberme
tas de terre, de pierres ou d’autres matériaux ayant pour objet d’empêcher une machine de passer dans
une zone dans laquelle elle ne doit pas manœuvrer
Note 1 à l'article: Des termes différents peuvent être utilisés dans certaines régions, par exemple, ballast, andain.
3.14
route
voie publique destinée à être utilisée par des véhicules automobiles pour les déplacements ou les
transports
Note 1 à l'article: La voie publique n’inclut pas les sites de travaux routiers temporaires (par exemple, pour les
réparations, la maintenance, les modifications, les améliorations, les installations, ou tous autres travaux, au-
dessus ou au-dessous d’une voie, y compris les travaux sur l’éclairage d’équipements routiers, les barrières,
les murs) ou des voies non ouvertes au public (par exemple, sur de nouveaux développements industriels et de
logements), ou des voies sur lesquelles la circulation du public est interdite.
[SOURCE: ISO 17253:2014, 3.2]
3.15
cycle de travail
processus ou tâches répétés qu'une machine exécute dans le cadre d'un cas d'utilisation
Note 1 à l'article: Les cycles de travail peuvent être ventilés en segments et étapes (voir 5.4 pour des exemples de
cycles de travail).
3.16
système de détection de la présence d’un opérateur
système installé sur une machine qui détecte la présence d’un opérateur dans un poste de commande et
déclenche automatiquement une action du système de commande sur la base de cette détection
4 Généralités
4.1 Principes généraux
4.1.1 Prescriptions de sécurité
Les MPL fournis dans le présent document peuvent être utilisés en remplacement d’une MCSSA pour
r
des machines similaires conformément à l’ISO 19014-1 et ont été établis en utilisant ce processus.
Les fonctions, les applications et les cas d’utilisation qui servent à établir ces niveaux reposent sur les
limites génériques de l’application de la machine pour le type de machine. Les MPL utilisés doivent être
r
conformes aux Annexes A - AA après avoir vérifié les éléments détaillés en 4.1.2, 4.2, 4.3, 4.4, 4.5, et 4.6.
Les machines doivent être conformes aux exigences de sécurité et/ou aux mesures de prévention/
réduction des risques de l’ISO 19014-1, l’ISO 19014-2, et l’ISO 19014-4. De plus, la machine doit être
conçue selon les principes de l’ISO 12100:2010 pour les phénomènes dangereux pertinents mais non
significatifs qui ne sont pas traités dans le présent document.
4.1.2 Informations d’utilisation
Les limites d’utilisation de la machine, les hypothèses ou les exemples notables d'emploi abusif de la
machine tels qu’ils sont établis dans le présent document doivent être indiqués dans les informations
pour l'utilisation conformément à l’ISO 19014-2:2019, Article 8 et l’ISO 12100:2010, 6.4 et 6.4.5.
4.2 Mise en correspondance des fonctions d’un SCS
Les MCSSA en support des MPL ont été menées par fonction plutôt que par système. Dans la pratique,
r
il peut y avoir plusieurs SCS qui pourraient être défaillants de la manière décrite par le type de
défaillance indiqué pour n’importe quelle fonction particulière. Tous les SCS d'une machine doivent être
examinés pour déterminer si une défaillance pourrait aboutir à une situation dangereuse associée à
un type de défaillance des fonctions énumérées. Par exemple, un système de freinage peut être mis en
correspondance avec une fonction de ralenti/stop ou d'immobilisation, comme pourrait l’être un autre
système qui interfère avec la capacité de la machine à freiner à une vitesse appropriée pour respecter la
distance d'arrêt établie par l’ISO 3450.
Des mesures supplémentaires peuvent être appliquées au-delà du SCS pour atténuer les défaillances
dangereuses (par exemple, des consignations mécaniques, des protecteurs, des contrôles
administratifs). Dans ce cas, une MCSSA doit être réalisée pour évaluer les exigences en matière de MPL
pour tout risque résiduel associé au SCS.
4.3 Applicabilité des MPL indiqués aux machines
r
Le présent document n’élimine pas la nécessité de réaliser une évaluation des risques conformément à
l’ISO 12100 comme l’établit l'ISO 19014-1.
Les MCSSA en support de ces MPL ont été menées en tenant compte des limites d’utilisation du type de
r
machine dans l’industrie. Les applications uniques ou limitées ou les cas d’utilisation peuvent aboutir à
un MPL différent pour la fonction de la machine. Si une machine est spécifiquement conçue ou modifiée
r
pour une application autre que celle établie dans les tableaux du présent document, une MCSSA doit
être effectuée pour déterminer si certaines fonctions nécessitent un autre type de MPL .
r
Alors que tous les efforts ont été faits pour effectuer la MCSSA de support au sens général, il peut arriver
que l'évaluation ne corresponde pas à une conception spécifique de la machine; ceci est particulièrement
pertinent pour la sélection des facteurs de contrôlabilité (AC, AR, AW). La MCSSA de support suppose
un agencement commun des commandes de l’opérateur situées à proximité du poste de travail et
l'absence de défaillances de cause commune. S'il existe une défaillance de cause commune entre le SCS
mis en correspondance avec la fonction évaluée et le système de commande de la machine (MCS) ou le
SCS utilisé pour la contrôlabilité, le MPL du tableau n'est pas applicable (par exemple, deux systèmes
r
partageant un élément de commande ou une unité de commande). De la même manière, lorsque la
commande utilisée pour activer l'évitement sur une conception spécifique ne correspond pas à la note
AR du tableau, ce dernier n'est pas applicable (par exemple, un frein est supposé se trouver au sol, juste
à côté d'une pédale d'accélérateur/propulseur mais si le frein est commandé par un levier, la note AR
passerait de AR3 à AR2, une différence de taille dans un type de machine qui entraîne un changement
de gravité). Dans ce cas, le concepteur doit réaliser une MCSSA conformément à l’ISO 19014-1 pour
prendre en compte ces faits. Si les autres données utilisées dans l'évaluation sont applicables à la
machine évaluée, elles peuvent être utilisées dans cette MCSSA et la note non applicable peut être
modifiée. Il en va de la responsabilité du concepteur de la machine d'examiner et d'évaluer si les notes
utilisées dans la MCSSA sont applicables à sa machine.
4.4 Troncature
En raison du grand nombre de combinaisons d'entrées, les MCSSA en support de ces tableaux sont axées
sur des scénarios qui domineraient clairement le MPL (scénario qui génère le MPL le plus élevé pour la
r r
même fonction). Lorsqu'un scénario principal n'a pas pu être clairement dégagé, plusieurs scénarios ont
été évalués pour trouver le ou les scénarios générant le MPL le plus élevé. Les scénarios non principaux
r
ont été tronqués de la MCSSA. Une partie du processus de troncature comprenait une égalisation des
scénarios pour les rendre identiques, non pires, ou inférieurs aux scénarios déjà évalués; lorsque c'est le
cas, les tableaux ne donnent pas de détails pour une question de lisibilité.
Seuls les scénarios qui ont conduit au MPL le plus élevé sont inclus dans les tableaux des annexes sauf
r
lorsqu’il existait un type de défaillance différent avec des conséquences dangereuses différentes, auquel
cas les scénarios présentant le MPL le plus élevé pour tous ces types de défaillance sont inclus dans
r
les tableaux. Les matrices de défaillance des fonctions principales types fournissent des explications
supplémentaires dans cet espace. Lorsque plusieurs scénarios du même type de défaillance a conduit au
MPL le plus élevé, tous lesdits scénarios ont été inclus.
r,
4.5 Effets des différentes technologies sur la MCSSA
Dans la plupart des cas, les MPL du présent document s'appliquent indépendamment de la technologie
r
utilisée dans le SCS; il arrive toutefois que ce ne soit pas le cas comme, par exemple, en cas de
transmission mécanique par rapport à une transmission électrique ou hydrostatique.
Lorsqu’une autre technologie de SCS est envisagée (par exemple électrique ou hydrostatique), les
évaluations des tableaux du présent document doivent être réexaminées. Toutes les hypothèses ou
évaluations qui sont invalidées par l'introduction d'une technologie différente doivent être réévaluées
selon 4.3. De plus, la fonctionnalité de ces systèmes peut impliquer que les MPL soient mis en
r
correspondance avec des SCS différents.
NOTE Toutes les machines n’étaient pas supposées avoir une transmission mécanique; les bouteurs, les
pelles, les chargeuses à direction à glissement et les compacteurs étaient supposés avoir une transmission
hydrostatique.
Les différences technologiques peuvent avoir une influence sur le MPL comme dans les situations
r
présentées ci-dessous:
— en cas de changements en réponse à la vitesse de la machine, aux commandes de propulsion, de
freinage ou de direction (par exemple, par rapport aux transmissions mécaniques, certaines
transmissions électriques et hydrostatiques appliquent les fonctions différemment);
— les retardateurs peuvent ne pas avoir été considérés en tant que fonction de sécurité dans un
système d'entraînement mécanique mais peuvent éventuellement constituer le principal dispositif
de ralentissement de la machine dans une machine à entraînement électrique;
— les évaluations de la contrôlabilité peuvent être différentes en raison de composants communs et
d'autres prises en compte de défaillances de cause commune;
— en cas de fonctions de sécurité supplémentaires associées aux nouveaux phénomènes dangereux
créés par l'utilisation d'un type d'énergie différent;
— si la vitesse du moteur est découplée des autres systèmes (par exemple, elle n'a plus d'effet direct
sur la vitesse de la machine);
— en cas de changements dans la performance du SCS en raison du niveau d'énergie stockée dans le
système (par exemple, la performance de sortie varie selon la charge de la batterie).
4.6 Diagrammes et données en support des tableaux des niveaux de performance des
machines
Les tableaux précisent les scénarios qui ont dominé la note du MPL dans la MCSSA et les annexes
r
fournissent une brève explication. Lorsque davantage de détails sont jugés nécessaires, L’Article 5
fournit des diagrammes et des informations supplémentaires.
5 Informations supplémentaires relatives aux scénarios de MCSSA
5.1 Taux de circulation sur la route
Après avoir examiné les scénarios dans lesquels les engins de terrassement sont utilisés, il a été
établi que la valeur P la plus élevée était celle des tiers situés dans d'autres véhicules se déplaçant
sur une route. L'exposition de tiers à un événement de direction non commandé dépend grandement
de la distance entre les véhicules. Les machines ne peuvent pas être conçues de manière à atténuer
les situations dans lesquelles d'autres usagers de la route commettent des infractions ou des actions
dangereuses. La MCSSA a considéré que la norme était un taux de circulation avec une distance de 2
longueurs de voiture entre les voitures (une distance inférieure entre les voitures étant généralement
considérée comme dangereuse partout dans le monde).
Même si la circulation peut temporairement dépasser ce taux, la valeur P doit tenir compte du cycle
de vie de la machine. Des taux de circulation avec un espacement inférieur ne se produiraient pas de
manière continue tout au long du cycle de vie de la machine; ceci fait que le taux de circulation d'une
voiture toutes les 3 longueurs de voiture constitue une estimation prudente (voir Figure 1).
NOTE Le présent document fait référence aux voitures, aux véhicules légers et aux véhicules. Le terme
voiture est généralement utilisé dans le contexte d'un cas d'utilisation de déplacement sur route. Les véhicules
légers sont généralement utilisés dans des applications minières et pèsent moins de 3 500 kg. Le terme véhicule
est utilisé de manière générique.
5.2 Direction lors d’un déplacement sur route
Tous les types de défaillance de direction créent le même phénomène dangereux, selon que la trajectoire
souhaitée est droite ou courbe (c'est-à-dire qu'une direction non commandée sur une route droite a les
mêmes conséquences dangereuses qu'un défaut de direction dans un virage), la machine sortira de la
voie de circulation prévue.
Légende
1 véhicule 1
2 véhicule 2
3 machine
X1 zone 1
X2 zone 2
L longueur
Figure 1 — Zone dangereuse de direction lors d’un déplacement sur route
Les engins de terrassement peuvent provoquer une blessure de gravité S3 en cas de contact entre
la machine et un véhicule. La proportion de véhicules qui engendrent une blessure de type S3 est
quantifiée ci-dessous.
— La cabine du véhicule (c'est-à-dire que la machine entre en contact avec le côté du véhicule); celui-ci
représente environ 1/2 fois la longueur de la voiture (voir dans la Figure 1, X1, la ligne pointillée sur
le véhicule).
— L'avant du véhicule (c'est-à-dire que le véhicule s’est dirigé tout droit sur le côté de la machine en
raison de la direction de celle-ci vers l'avant du véhicule); celui-ci représente environ 1/2 fois la
largeur du véhicule (voir dans la Figure 1, X2, la ligne pleine sur le véhicule). Un contact sur les coins
du véhicule réduirait probablement le risque d’engendrer une blessure de type S3.
— Le rapport entre la longueur et la largeur varie d'un véhicule à l'autre; cependant, une estimation
d’un rapport moyen de 1:3,5 a été utilisé.
Lors d’un déplacement sur route, il existe un risque de contact avec un véhicule, un tiers ou un objet de
l'autre côté de la machine; ceci est inférieur au taux de circulation. Une variable P de 10 % a été utilisée.
Sur la base de ces facteurs limitatifs, il est possible de démontrer que les variables H et P pour des
machines se déplaçant sur une route ne doivent pas être supérieurs à:
LW 1 1 11
HP +=HP HP ++HT =×()50 %%10 ++50 % = 16 %
RR LL RR L R
22 3 2 7
où
L = 1 longueur de voiture;
H = variable H pour une direction non commandée vers la droite = 50 % (si la machine braque sans
R
commande, la moitié des défaillances ferait tourner la machine vers la gauche, l'autre moitié
vers la droite);
P = variable P pour le changement de direction non commandée vers la droite = 10 %;
R
H = variable H pour un changement de direction non commandée vers la gauche = 50 %;
L
P = variable P pour le changement de direction non commandée vers la gauche;
L
T = taux de circulation de 5,1 = 1/3;
R
W = L/3,5.
5.3 Ralenti/Stop et vitesse de la machine
La zone dangereuse en cas de défaillance des freins est la zone située au-delà de la distance normale
d'arrêt de la machine. Une augmentation de la vitesse de la machine non commandée a une zone
dangereuse similaire (voir Figure 2).
Légende
1 machine
2 distance d'arrêt prévue
3 distance d'arrêt accrue
Figure 2 — Ralenti/stop et zone dangereuse selon la vitesse de la machine
5.4 Cycles de travail
Cet article décrit les cycles communs de travail des différents types de machines utilisées dans les
évaluations de MCSSA visant à établir les MPL .
r
Les valeurs utilisées dans la décomposition en pourcentage des Tableaux 1 à 6 représentent le pire
scénario plausible pour le type de défaillance évalué, tel qu’il a été établi dans la MCSSA.
Les Figures 3 à 6 représentent les cycles de travail tels qu’ils sont pris en compte dans la MCSSA.
5.4.1 Tombereaux
Figure 3 — Cycle de déchargement et de file d’attente d’un camion
Tableau 1 — Cycle de déchargement et de file d’attente d’un camion
Déchargement et file d’attente – cycle long – voir Figure 3
1 – 2 (vitesse de marche avant ralentie, circulation élevée) 50 %
2 – 3 (vitesse de marche avant ralentie, circulation faible) 8 %
3 – 4 (vitesse de marche arrière ralentie, circulation faible) 17 %
Déversement 17 %
4 – 5 (vitesse de marche avant moyenne, circulation élevée) 8 %
5.4.2 Pelles
Tableau 2 — Cycle de travail d’une manutention d’objet par une pelle
Cycle de manutention d’un objet
Étape Temps [s] % cycle
① abaissement/arrimage 45 21,3 %
② levage 30 14,2 %
③ rotation 15 7,1 %
④ abaissement 60 28,4 %
⑤ désarrimage 45 21,3 %
⑥ levage 4 1,9 %
⑦ rotation 2 0,9 %
⑧ déplacement 10 4,7 %
Temps total u cycle 211 100,0 %
Tableau 3 — Cycle de travail d’une pelle d’excavation
Cas d’utilisation d’une trancheuse
excavation (y compris quelques levages) 35 %
rotation antihoraire 25 %
Déversement 10 %
rotation horaire 25 %
déplacement 5 %
5.4.3 Chargeuses sur roues
5.4.3.1 Travail du godet d’une chargeuse sur roues
Légende
A chargement
C déchargement
B/D cycle pendant le déplacement
I zone avec circulation hors site P = 50 %
II zone avec circulation sur site P = 20 %
III zone considérée comme un emploi abusif de la machine, entre la machine et la destination P = 0 %
Figure 4 — Cycle de travail du godet d’une chargeuse sur roues
Tableau 4 — Cycle de travail du godet d’une chargeuse sur roues
Cycle de travail du godet d’une chargeuse sur roues – voir
Figure 4
Segments A, C 30 %
Segments B, D 20 %
5.4.3.2 Chargement d’une chargeuse sur roues / Déchargement d’une chargeuse sur roues
Légende
A déchargement
C chargement
B/D cycle pendant le déplacement
I zone avec plus de circulation de piétons, moins de circulation de véhicules terrestres P = 20 %
II zone avec plus de circulation de véhicules terrestres, moins de circulation de piétons P = 20 %
Figure 5 — Cycle de travail de levage et de chargement/déchargement d’une chargeuse sur
roues
Table 5 — Cycle de levage et de chargement/déchargement d’une chargeuse sur roues
Cas d’utilisation de levage et de chargement/déchargement –
voir Figure 5
A1 6,25 %
A2 6,25 %
A3 6,25 %
Position A 6,25 %
B 25 %
C1 6,25 %
C2 6,25 %
C3 6,25 %
Positionnement C 6,25 %
D 25 %
5.4.4 Chargeuses à direction par glissement
Les cycles de travail du levage, de la manutention, d'abaissement au sol et du godet sont similaires à
ceux d
...
Questions, Comments and Discussion
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