孫慧穎，景　莉，許永剛

（1.國網(wǎng)山東省電力公司青島供電公司，山東　青島　266000；2.國網(wǎng)山東省電力公司泰安供電公司，山東　泰安　271000；3.國網(wǎng)山東省電力公司，濟(jì)南　250000）

輸電線路高空作業(yè)防墜落裝置現(xiàn)狀研究

孫慧穎1，景莉2，許永剛3

（1.國網(wǎng)山東省電力公司青島供電公司，山東青島266000；2.國網(wǎng)山東省電力公司泰安供電公司，山東泰安271000；3.國網(wǎng)山東省電力公司，濟(jì)南250000）

防墜落裝置是確保高空作業(yè)人身安全的重要工具。論述導(dǎo)向型、收放型和其他型式防墜落裝置的結(jié)構(gòu)和技術(shù)原理，并分析使用防墜落裝置的效益，提出防墜落裝置的發(fā)展方向。

輸電線路；高空作業(yè)；防墜落

0　引言

隨著國家電網(wǎng)公司加快建設(shè)特高壓、超高壓電網(wǎng)，桿塔的高度和數(shù)量明顯增加。220 kV及以上輸電線路的桿塔高度一般在20 m以上，有些跨越桿塔可達(dá)100 m以上。作業(yè)人員需要頻繁上下桿塔進(jìn)行線路安裝、運(yùn)行、檢修等工作，因此防止高空墜落事故就成為線路安全作業(yè)的首要問題。輸電線路高空作業(yè)主要依靠傳統(tǒng)的安全帶進(jìn)行個體防墜落保護(hù)。但是，高空作業(yè)人員在攀登、移動和作業(yè)過程中，單純依靠一根安全帶［1］無法做到100%全過程保護(hù)。因此需要采用高空作業(yè)防墜落裝置［2］保證安全。目前使用的輸電線路高空作業(yè)防墜落裝置按照型式可分為導(dǎo)向型、收放型和其他型式［3］。

1　導(dǎo)向型防墜落裝置

1.1導(dǎo)向型防墜落裝置結(jié)構(gòu)

導(dǎo)向型防墜落裝置一般用于桿塔高空作業(yè)人員上下攀登、橫向移動和作業(yè)過程中的防墜落保護(hù)，由導(dǎo)軌、自鎖器、安全帶、安全繩、系帶、緩沖器（可選）、連接器等組成。

導(dǎo)軌根據(jù)使用材料的不同大致分為剛性導(dǎo)軌和柔性導(dǎo)軌兩種，剛性導(dǎo)軌使用硬質(zhì)型材、張緊的鋼絲繩、鋼絞線等材料，作為鐵塔附件永久安裝，通過夾具與桿塔相連，不需要對桿塔原結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造；柔性導(dǎo)軌使用合成纖維繩、鏈條等柔性材料。自鎖器是防墜落裝置的核心部件，自鎖器具有自鎖功能和導(dǎo)向設(shè)施，可隨攀登者上下左右在軌道上移動。一旦人體發(fā)生墜落，自鎖器會自動鎖定在導(dǎo)軌上，阻止人體進(jìn)一步墜落。自鎖器的鎖止原理大致可分為：杠桿式、偏心凸輪制動式、棘爪制動式、曲柄連桿夾緊制動式、速差式和組合式等。

1.2導(dǎo)向型防墜落裝置技術(shù)原理

1.2.1杠桿式

主要應(yīng)用杠桿式制動原理，軌道采用特制圓鋼，防墜器為開口的彎鉤形合金鋼、一體制成無連接配件，上下桿塔時隨作業(yè)人員右手上下移動，發(fā)生墜落時，防墜器因杠桿原理立即鎖止［4］，起到防墜落保護(hù)的作用。如圖1所示。

圖1　杠桿原理防墜器　

1.2.2偏心凸輪制動式

偏心凸輪制動式防墜落技術(shù)［4］根據(jù)使用的軌道不同可分為T型軌道和鋼索式軌道兩種。

T型軌道偏心凸輪制動式防墜落裝置由導(dǎo)軌與防墜器兩部分組成。導(dǎo)軌選用T型鋼，防墜器采用制動板偏心凸輪設(shè)計原理，主要由楔型體、偏心制動凸輪、鉸軸、回位彈簧、導(dǎo)向輪5部分構(gòu)成，在攀登與正常下行時，防墜器處于作業(yè)人員胸部或腰部位置，通過連接繩的帶動，偏心制動凸輪外端向上抬起，內(nèi)端與導(dǎo)軌表面平行，可隨人體自如地上行或下移；發(fā)生意外墜落時，偏心制動凸輪外端迅速向下，其內(nèi)端緊頂在導(dǎo)軌上，完成制動鎖止，制止人體的墜落。當(dāng)需要恢復(fù)正常工作狀態(tài)時，作業(yè)人員只需輕提連接繩，使制動凸輪外端抬起，內(nèi)端與導(dǎo)軌分離，恢復(fù)正常工作。如圖2所示。

圖2　T型軌道式防墜落裝置

鋼索式偏心凸輪制動式防墜落裝置采用張緊固定在桿塔上的鋼絲繩作為軌道，自鎖器應(yīng)用偏心凸輪原理，扣在軌道上，關(guān)閉保險蓋，保險銷自動鎖定保險蓋。自鎖器隨工作人員沿軌道自由滑動。發(fā)生墜落時，自鎖器由于偏心凸輪機(jī)構(gòu)作用瞬間鎖止在軌道上，保護(hù)使用者不致墜落。如圖3所示。

圖3　鋼索式防墜落裝置

1.2.3棘爪制動式

裝置主要由導(dǎo)軌、防墜器、連接件3部分組成。防墜器內(nèi)部有一個可伸縮的棘爪，導(dǎo)軌上置有凸臺，作業(yè)人員正常上下移動時，在防墜器自重與人員提升力共同作用下壓縮控制彈簧，使棘爪收縮進(jìn)防墜器內(nèi)沿軌道自由滑動。當(dāng)人體不慎發(fā)生墜落時，平衡力消失，控制彈簧瞬間釋放，使防墜器內(nèi)的棘爪快速伸出卡住導(dǎo)軌上的凸臺，防墜器被鎖止在軌道上。如圖4所示。

圖4　基于棘爪制動式　防墜落裝置

1.2.4曲柄連桿夾緊制動式

此類防墜落裝置主要由槽形軌道、自鎖器兩部分組成。自鎖器的上側(cè)制動板（或帶棘齒的制動桿）和底板（或底輪）有一定間隙，作業(yè)人員正常上下攀爬時，在人體上拉力和自鎖器重力的共同作業(yè)下間隙擴(kuò)大，自鎖器能夠沿軌道自由滑動。當(dāng)人體發(fā)生墜落時，自鎖器的制動器由于上拉力消失，制動部件間隙瞬間縮小，夾緊鎖定在軌道上，阻止墜落事件的發(fā)生。如圖5所示。

圖5　曲柄連桿式防墜落裝置　

1.2.5速差式

圖6　速差技術(shù)防墜落裝置

裝置主要由T形軌道、自鎖器兩部分組成。依靠自鎖器殼體和機(jī)芯的相對速度差實現(xiàn)鎖止功能。自鎖器的主要結(jié)構(gòu)有殼體和可滑動的機(jī)芯，機(jī)芯內(nèi)有與軌道嚙合的十字輪、阻尼機(jī)構(gòu)及限速彈簧。上行時，十字輪在軌道上空轉(zhuǎn)，阻尼機(jī)構(gòu)不起作用，減少上行阻力；下行時，阻尼機(jī)構(gòu)發(fā)揮作用，使自鎖器在軌道上勻速下行，下行速度與人體向下移動的速度接近。發(fā)生墜落時，人體呈自由落體狀態(tài)，當(dāng)下落速度超過自鎖器的下滑速度時，機(jī)芯和殼體之間產(chǎn)生相對運(yùn)動，十字輪被卡住，完成鎖止。自鎖器機(jī)芯阻尼作用類似鐘表擺的原理，其下落速度從原理上近乎恒定，可以保證自鎖器和人體之間在人體墜落時能夠可靠地產(chǎn)生速度差，從而保證實現(xiàn)鎖止和很小的下落距離。如圖6所示。

1.2.6組合式

組合式防墜落裝置根據(jù)垂直方向使用軌道的不同可分為工字型（或T型）軌道和鋼索式軌道，橫向防墜落保護(hù)均使用鋼絞線。

組合式防墜落裝置型式一由垂直軌道防墜落裝置和橫向鋼絞線防墜落裝置組成。垂直軌道防墜落裝置原理：軌道采用工字型（或T型）鋼，防墜器與軌道配合使用，采用杠桿原理，正常上下攀登時，防墜器在自重和滑車的作用下沿軌道隨人體上下滑動，當(dāng)人體突然墜落，防墜器失去上拉力，在扭簧的作用下制動塊發(fā)生杠桿制動，鎖止在軌道上。橫向鋼絞線工作原理：橫向移動時，作業(yè)人員將安全帶的安全鉤掛到鋼絞線上自由拖動，在彎點(diǎn)和支點(diǎn)處設(shè)計了齒輪式過鉤器，通過時不需摘鉤即可順暢通過，操作簡單可靠。

組合式防墜落裝置型式二由垂直鋼絞線偏心凸輪制動式防墜落裝置和橫向鋼絞線防墜落裝置組成。上下軌道采用張緊固定在桿塔上的鋼絞線，自鎖器采用偏心凸輪原理，可單手扣在軌道上，關(guān)閉上下兩側(cè)保險開關(guān)，保險開關(guān)自動鎖定保險蓋。自鎖器隨工作人員沿軌道自由移動。發(fā)生墜落時，自鎖器由于偏心凸輪機(jī)構(gòu)作用瞬間鎖止在軌道上。橫向防墜落的原理同型式一。

2　收放型防墜落裝置

收放型防墜落裝置（速差自控器）用于桿塔短距離垂直攀登或安裝附件時為作業(yè)人員提供全過程安全防護(hù)［3］。由系帶、速差式自控器、連接器、緩沖器（可選）、安全繩等組成，如圖7所示。

該裝置與安全帶配合使用，高掛低用，利用人體墜落時產(chǎn)生的速度差，通過棘齒制動等器內(nèi)鎖止系統(tǒng)瞬間鎖止鋼絲繩（或繩帶），阻止人體繼續(xù)墜落。鋼絲繩放松后，鼓輪隨即解鎖，鋼絲繩又可以自由拉出、收回；工作完畢鋼絲繩自動收回到防墜器內(nèi)。該裝置適用于桿塔短距離垂直攀登和安裝附件，調(diào)線時為作業(yè)人員提供的全過程安全防護(hù)。

圖7　差速自控器　

3　其他型式防墜落裝置

3.1雙保險繩全方位安全帶

雙保險繩全方位安全帶是將墜落人員安全懸掛在空中的防護(hù)用品，一般由系帶、連接器、緩沖器（可選）、安全繩等組成。輸電線路推廣使用的是雙保險全方位緩沖型安全帶，該安全帶對人體保護(hù)更為全面，使用時兩根安全繩同時工作，起到雙保險作用，保證了人體墜落后身體不會從安全帶中脫出，緩沖器和全身系帶能減小人體墜落時受到的沖擊力，減少二次傷害。如圖8所示。

圖8　雙保險繩全方位安全帶

3.2水平安全繩

水平安全繩適用于在鐵塔水平移動距離較大時的安全防護(hù)，作業(yè)人員將安全帶掛在水平安全繩上進(jìn)行水平移動。如圖9所示。水平安全繩有多種材質(zhì)，如錦綸繩、塑套鋼絲繩、鋼絞線、鋼筋等。

圖9　使用中的水平安全繩　

3.3高空作業(yè)平臺

高空作業(yè)平臺為作業(yè)人員提供高空工作位置，適用于平衡掛線、耐張塔導(dǎo)線空中畫印、斷線、壓接等高空作業(yè)。如圖10所示。

圖10　使用中的高空作業(yè)平臺

3.4下線爬梯

下線掛梯是作業(yè)人員由橫擔(dān)上下絕緣子或?qū)Ь€上工作所用的梯子，分軟梯、直梯等，一般與速差自控器配套使用。如圖11所示。

3.5攀登自鎖器（含配套垂直安全繩）

攀登自鎖器（含配套垂直安全繩）屬于臨時性柔性導(dǎo)軌的導(dǎo)向型防墜落裝置。攀登自鎖器和垂直安全繩配合使用，使用時，打開保險裝置將自鎖器安裝在垂直安全繩上，合上保險裝置。作業(yè)人員垂直攀登過程中，自鎖器沿安全繩隨人體上滑動，人體墜落時，自鎖器利用偏心凸輪制動原理，快速鎖止在垂直安全繩上，從而避免人體繼續(xù)墜落，如圖12所示。該裝置適用于輸電線路施工過程中上下桿塔使用。

圖11　使用中的下線爬梯　

圖12　攀登自鎖器

4　發(fā)展方向

防墜落裝置的使用可有效消除登高作業(yè)人員的恐懼心理，提高輸電線路安裝、檢修作業(yè)的安全性，避免高空墜落事故發(fā)生，保證人身安全和家庭完整，提高作業(yè)人員的工作積極性和工作效率；同時，能縮短故障線路的搶修時間，減少客戶的停電時間，提高供電可靠性，提升電網(wǎng)企業(yè)的社會形象和經(jīng)濟(jì)效益。

防墜落裝置的大量應(yīng)用有利于推動安全防護(hù)科技研究工作，并且可以帶動上下游企業(yè)發(fā)展，拓寬就業(yè)渠道。

目前使用的各類防墜落裝置，在安全性、靈敏性、舒適性方面存在較大的提升空間。導(dǎo)向型的防墜落裝置不能實現(xiàn)高掛低用，作業(yè)人員在向上攀爬時自鎖器位于人體重心以下，一旦發(fā)生高空墜落將產(chǎn)生較大的下落距離，對作業(yè)人員身體造成沖擊；導(dǎo)向型防墜落裝置和收放型防墜落裝置屬于被動保護(hù)，在作業(yè)人員正常攀爬過程中閉鎖裝置處于開放狀態(tài)，發(fā)生墜落后才進(jìn)行鎖止，反應(yīng)滯后，安全性有待加強(qiáng)；另外，攀爬過程中舒適度低致易使作業(yè)人員疲勞也會造成安全隱患。

綜上，防墜落裝置研制應(yīng)注重以下幾個方向：研制高掛低用型的防墜落裝置，提高其靈敏度，最大限度減小高空墜落時人體的下落距離，減小對人體的沖擊力；保護(hù)策略由目前的被動保護(hù)向主動保護(hù)轉(zhuǎn)變，降低防墜落裝置反應(yīng)滯后導(dǎo)致緩沖行程過長的風(fēng)險；防墜落裝置設(shè)計應(yīng)符合人體工程學(xué)的要求，提高作業(yè)人員穿戴或使用過程中的舒適度；防墜落裝置的結(jié)構(gòu)應(yīng)趨于簡單，并提高其通用性，便于生產(chǎn)和推廣應(yīng)用。

5　結(jié)語

目前使用的防墜落裝置在保證輸電線路高空作業(yè)人員人身安全方面發(fā)揮著重要作用，在安全性、通用性等方面還存在可提升空間。應(yīng)加強(qiáng)在220 kV及以上輸電線路桿塔和終端塔、轉(zhuǎn)角塔以及重要交叉跨越桿塔等攀登使用頻率高的桿塔上的推廣使用［5］。建議今后的新建輸電線路中，將桿塔防墜落裝置納入典型設(shè)計，與桿塔的設(shè)計、施工、驗收做到三同時。建議規(guī)范和減少防墜落裝置型式，增加通用性，便于大規(guī)模推廣使用。

［1］GB 6095—2009安全帶［S］.

［2］GB 26865—2011電力安全工作規(guī)程 電力線路部分［S］.

［3］DL/T 1147—2009電力高處作業(yè)防墜器［S］.

［4］Q/GDW 162—2007桿塔作業(yè)防墜落裝置 ［S］.

［5］Q/GDW 1977.2—2013國家電網(wǎng)公司電力安全工作規(guī)程線路部分［S］.

Fall Prevention Equipment Current Situation of Transmission Lines Aloft Work

SUN Huiying1，JING Li2，XU Yonggang3
（1.State Grid Qingdao Power Supply Company，Qingdao 266000，China；2.State Grid Taian Power Supply Company，Taian 271000，China；3.State Grid Shandong Electric Power Company，Jinan 250000，China）

Falling prevention device is one of important tools to ensure the the personnel safety of aloft work.We introduce constructions and technical principles of oriented，contraction&release and other types of fall prevention devices.We also analyze benefits and development directions of fall prevention devices.

transmission lines；aerial work；falling prevention devices

TM757

B

1007-9904（2015）11-0043-04

2015-07-24

孫慧穎（1985），女，經(jīng)濟(jì)師，從事營銷安全與安全監(jiān)察質(zhì)量工作；

景莉（1990），女，主要從事繼電保護(hù)工作；

許永剛（1972），男，工程師，主要從事安全技術(shù)、安全管理、應(yīng)急管理等工作。