望 斌 陳 瓊 程 軍

（武漢市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)所 武漢 430040）

運(yùn)行中的起重機(jī)械發(fā)生碰撞會(huì)造成設(shè)備和人員的重大損失，2016版起重機(jī)械檢規(guī)中明確了對(duì)起重機(jī)械防碰撞裝置的檢驗(yàn)要求，將起重機(jī)械防碰撞的要求提到了一個(gè)新的高度，為了更好地完成該項(xiàng)目的檢驗(yàn)，促使相關(guān)單位更好的落實(shí)企業(yè)主體責(zé)任，有必要對(duì)起重機(jī)械防碰撞的相關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)要求、防碰撞裝置的檢驗(yàn)要求和方法等進(jìn)行梳理。

1 法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)起重機(jī)械防碰撞裝置的要求

1.1 起重機(jī)械檢驗(yàn)規(guī)則中的要求

2016版起重機(jī)械檢驗(yàn)規(guī)則的安全保護(hù)和防護(hù)裝置檢查中加入了防碰撞裝置的要求，相應(yīng)項(xiàng)目為T(mén)SG Q7016—2016《起重機(jī)械安裝改造重大修理監(jiān)督檢驗(yàn)規(guī)則》（以下簡(jiǎn)稱起重監(jiān)檢規(guī)）的C11.5和TSG Q7015—2016《起重機(jī)械定期檢驗(yàn)規(guī)則》（以下簡(jiǎn)稱起重定檢規(guī)）中的C5.7，其要求為“當(dāng)兩臺(tái)或者兩臺(tái)以上的起重機(jī)械或者起重小車運(yùn)行在同一軌道上，或者不在同一軌道且有碰撞可能時(shí)，檢查是否裝設(shè)防碰撞裝置”。起重定檢規(guī)中指明其適用范圍包括橋式起重機(jī)、門(mén)式起重機(jī)、塔式起重機(jī)、門(mén)座式起重機(jī)、纜索式起重機(jī)。

1.2 相關(guān)起重機(jī)械技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中的要求

GB/T 6067.1—2010 《起重機(jī)械安全規(guī)程 第1部分：總則》中9.2.9防碰撞裝置的要求為“當(dāng)兩臺(tái)或兩臺(tái)以上的起重機(jī)械或起重小車運(yùn)行在同一軌道上時(shí)，應(yīng)裝設(shè)防碰撞裝置。在發(fā)生碰撞的任何情況下，司機(jī)室內(nèi)的減速度不應(yīng)超過(guò)5m/s2”。防碰撞裝置設(shè)置要求為：通用門(mén)式、通用橋式、梁式起重機(jī)、門(mén)座式起重機(jī)宜裝，其他類型起重機(jī)未做要求。

GB/T 6067.5—2014 《起重機(jī)械安全規(guī)程 第1部分：橋式和門(mén)式起重機(jī)》中對(duì)防碰撞裝置的設(shè)置要求為：通用橋式起重機(jī)、通用門(mén)式起重機(jī)、半門(mén)式起重機(jī)、葫蘆橋式起重機(jī)、葫蘆門(mén)式起重機(jī)、電動(dòng)單梁起重機(jī)、電動(dòng)懸掛起重機(jī)、防爆橋式起重機(jī)、防爆梁式起重機(jī)、絕緣橋式起重機(jī)、造船門(mén)式起重機(jī)、料箱起重機(jī)、鍛造起重機(jī)、板坯搬運(yùn)起重機(jī)、鑄造起重機(jī)、淬火起重機(jī)、料粑起重機(jī)、岸邊集裝箱起重機(jī)、橋式抓斗卸船機(jī)、軌道式集裝箱門(mén)式起重機(jī)均為應(yīng)裝，輪胎式集裝箱門(mén)式起重機(jī)未做要求。

GB/T 5144—2006 《塔式起重機(jī)安全規(guī)程》中未對(duì)防碰撞裝置做出要求，而GB/T 5031—2008《塔式起重機(jī)》中5.6.14工作空間限制器，“用戶要求時(shí)，塔機(jī)可裝設(shè)工作空間限制器。對(duì)單臺(tái)塔機(jī)，工作空間限制器應(yīng)在正常工作時(shí)根據(jù)需要限制塔機(jī)進(jìn)入某些特定的區(qū)域或進(jìn)入該區(qū)域后不允許吊載。對(duì)群塔（兩臺(tái)以上），該限制器還應(yīng)限制塔機(jī)的回轉(zhuǎn)、變幅和整機(jī)運(yùn)行區(qū)域以防止塔機(jī)間結(jié)構(gòu)、起升繩或吊中發(fā)生相互碰撞。當(dāng)塔機(jī)間的工作空間限制器間采用有線通訊時(shí)，應(yīng)采取有效措施防止電纜（電線）意外損壞。”，并且在附錄B中給出了工作空間限制器-防碰撞、分區(qū)裝置的規(guī)定。

GB/T 17495—2009《港口門(mén)座起重機(jī)》的3.14.1中要求，“起重機(jī)安全保護(hù)裝置應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求與GB/T 6067的規(guī)定。行走臺(tái)車應(yīng)設(shè)置防碰撞裝置”。

GB/T 28756—2012《纜索起重機(jī)》的5.9.2.3大車行程限位裝置中要求“當(dāng)纜機(jī)在與終端止檔或同一軌道上其他纜機(jī)相距約5m時(shí)，應(yīng)限制纜機(jī)運(yùn)行速度”，這也可以認(rèn)為是防碰撞要求。

通過(guò)對(duì)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)的梳理，大家可以看到對(duì)起重機(jī)械防碰撞的要求是逐漸嚴(yán)格的，除新裝設(shè)備需要配置防碰撞裝置外，在用設(shè)備也需要改進(jìn)防護(hù)水平滿足防碰撞保護(hù)的要求。

2 常見(jiàn)防碰撞裝置工作原理及失效情況

2.1 一維防碰撞

橋架式起重機(jī)如橋式起重機(jī)、門(mén)式起重機(jī)等通常是同軌道上大車的防碰撞，一維防碰撞，通常用行程限位裝置，一般分為有觸點(diǎn)的限位開(kāi)關(guān)和無(wú)觸點(diǎn)的檢測(cè)裝置兩種[1，2，3]。

●2.1.1 行程限位開(kāi)關(guān)加安全撞尺

通常利用起重機(jī)上的大車限位開(kāi)關(guān)加安全撞尺起作用。在或是在起重機(jī)大車端梁上焊一根平伸的角鋼，由角鋼觸動(dòng)裝在起重機(jī)或同一軌道上另一臺(tái)起重機(jī)大車端梁上的限位開(kāi)關(guān)（如LX10-11等型號(hào)的行程開(kāi)關(guān)）， 使起重機(jī)斷電停車。

其工作原理示意圖如圖1所示。

●2.1.2 無(wú)觸點(diǎn)式防碰撞裝置

檢測(cè)開(kāi)關(guān)式防碰撞裝置目前主要采用激光、紅外線和超聲波等媒介，用直射或反射方式檢測(cè)信號(hào)。

圖1 行程開(kāi)關(guān)加安全撞尺防碰撞裝置原理圖

按其功能分為警報(bào)型、減速型、停止型和綜合型。能在規(guī)定的距離發(fā)出聲光報(bào)警、報(bào)警并控制起重機(jī)自動(dòng)減速、報(bào)警并停止起重機(jī)運(yùn)行、報(bào)警并控制起重機(jī)自動(dòng)減速機(jī)停止運(yùn)行。

其工作原理如圖2所示。

圖2 常見(jiàn)的無(wú)觸點(diǎn)式防碰撞裝置原理圖

●2.1.3 一維防碰撞裝置常見(jiàn)的失效情況

1）行程限位開(kāi)關(guān)加安全撞尺形式。

最常見(jiàn)的是撞尺無(wú)法順利觸動(dòng)限位開(kāi)關(guān)，原因有：

（1）撞尺在使用過(guò)程中由于振動(dòng)發(fā)生變形；

（2）撞尺長(zhǎng)度較大時(shí)抖動(dòng)厲害發(fā)生偏移；

（3）大車軌道變形或者由于車輪和軌道間隙大使得大車在左右方向走偏，導(dǎo)致撞尺無(wú)法準(zhǔn)確地觸動(dòng)限位開(kāi)關(guān)。此外，限位開(kāi)關(guān)損壞或者被短接，也會(huì)導(dǎo)致防碰撞裝置失效。

2）無(wú)觸點(diǎn)式防碰撞裝置。

光電式傳感器的發(fā)射和接收端堆積灰塵導(dǎo)致檢測(cè)失靈，由于環(huán)境干擾導(dǎo)致信號(hào)檢測(cè)失靈等。

3）人為取消防碰撞裝置功能。

有的作業(yè)人員為圖方便省事，故意拆除或者取消防碰撞功能。

2.2 空間防碰撞

●2.2.1 空間防碰撞裝置

臂架式起重機(jī)如塔式起重機(jī)、門(mén)座式起重機(jī)等要考慮空間防碰撞，主要通過(guò)安裝含有工作空間限制器—防碰撞、分區(qū)功能的監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)[4]。

國(guó)內(nèi)外目前主流的塔式起重機(jī)（以下簡(jiǎn)稱塔機(jī)）防碰撞系統(tǒng)一般采用被動(dòng)式防碰撞系統(tǒng)，例如區(qū)域保護(hù)技術(shù)、工作邊界限制等[5-9]。一般由塔式起重機(jī)安全監(jiān)控系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

門(mén)座式起重機(jī)行走臺(tái)車防碰撞類似橋式起重機(jī)采用一維防碰撞裝置，如考慮臂架則類似塔式起重機(jī)，采用工作區(qū)域限制的方法，安裝監(jiān)控系統(tǒng)[10]。

●2.2.2 空間防碰撞工作原理

區(qū)域保護(hù)/邊界限制防碰撞技術(shù)，由幅度傳感器、角度傳感器、高度傳感器測(cè)出塔機(jī)的幅度、角度、吊具高度等信息，通過(guò)有線或者無(wú)線信號(hào)傳輸給統(tǒng)一的控制器，控制器根據(jù)預(yù)先錄入的障礙物位置，判斷塔機(jī)是否處于安全區(qū)域，若塔機(jī)接近危險(xiǎn)區(qū)域時(shí)，則控制回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和變幅機(jī)構(gòu)減速或停止運(yùn)動(dòng)，防止塔機(jī)與障礙物發(fā)生碰撞[9]。

空間防碰撞包括平面防撞和立體防撞，一種塔機(jī)防碰撞系統(tǒng)原理示意圖如圖3所示[5]。圖3（a）為兩塔機(jī)O1，O2的平面防撞示意圖，塔機(jī)O1，O2吊臂的相互干涉區(qū)為O1-A1-O2-A2，設(shè)置該區(qū)域?yàn)閮伤C(jī)的防撞區(qū)域。圖3（b）為考慮立體防撞示意圖，當(dāng)?shù)醣厶幱诓煌矫鎯?nèi)時(shí)，進(jìn)入平面防撞區(qū)域內(nèi)，判斷吊鉤和小車的安全通過(guò)條件。

圖3 區(qū)域保護(hù)/邊界限制防碰撞原理示意圖

空間防碰撞系統(tǒng)的基本組成如圖4所示。監(jiān)測(cè)模塊實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并記錄吊臂旋轉(zhuǎn)角度、小車距離、吊鉤高度工作參數(shù)，防撞區(qū)設(shè)置模塊確定各防撞區(qū)域范圍，剎車設(shè)置模塊設(shè)置剎車時(shí)間、剎車延時(shí)時(shí)間，通訊模塊負(fù)責(zé)塔機(jī)和控制機(jī)間的通訊。

圖4 空間防碰撞系統(tǒng)的基本組成示意圖

基于紅外線、基于超聲傳感網(wǎng)絡(luò)、基于圖像的塔機(jī)防碰撞監(jiān)控技術(shù)目前在國(guó)內(nèi)已經(jīng)有研究者提出，但還未大規(guī)模進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用[11]。

●2.2.3 空間防碰撞裝置常見(jiàn)失效情況

1）監(jiān)控系統(tǒng)中未設(shè)置或漏設(shè)置防碰撞功能。

對(duì)于不是同一個(gè)使用單位同一批次安裝的起重機(jī)，或者沒(méi)有考慮到工作區(qū)域中新增的一些障礙物和設(shè)備，防碰撞裝置設(shè)置不全。

2）人為取消防碰撞功能。

某些作業(yè)人員覺(jué)得使用不便將防碰撞裝置拆除或者取消其功能。

3）傳感器數(shù)據(jù)偏差使得實(shí)際工作區(qū)域發(fā)生變化。

幅度、角度等傳感器測(cè)量的數(shù)值和實(shí)際有偏差，會(huì)導(dǎo)致實(shí)際工作區(qū)域和計(jì)算工作區(qū)域出現(xiàn)偏差，可能會(huì)導(dǎo)致防碰撞功能失效。

3 常見(jiàn)起重機(jī)械防碰撞裝置檢驗(yàn)方法

3.1 一維防碰撞裝置的檢驗(yàn)

●3.1.1 設(shè)置要求

當(dāng)兩臺(tái)或者兩臺(tái)以上的起重機(jī)械或者起重小車運(yùn)行在同一軌道上時(shí)，應(yīng)當(dāng)裝設(shè)。

●3.1.2 技術(shù)要求

參照相關(guān)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)（GB 50256—2014等）中對(duì)于行程限位器的要求，當(dāng)防碰撞裝置的行程限位開(kāi)關(guān)動(dòng)作后，能自動(dòng)切斷相關(guān)電源，使相關(guān)機(jī)構(gòu)停止，兩臺(tái)起重機(jī)相距不得小于400mm[12]。

●3.1.3 檢驗(yàn)內(nèi)容

檢驗(yàn)應(yīng)該包括以下內(nèi)容：

1）開(kāi)關(guān)是否完好有效。

2）開(kāi)關(guān)能否有效動(dòng)作。（1）對(duì)于行程限位開(kāi)關(guān)加安全撞尺，撞尺及撞尺支架在起重機(jī)工作時(shí)不應(yīng)晃動(dòng)，撞尺寬度應(yīng)能滿足機(jī)械（橋架及小車）橫向竄動(dòng)范圍的要求，撞尺的長(zhǎng)度應(yīng)能滿足機(jī)械（橋架及小車）最大制動(dòng)距離的要求；（2）對(duì)于無(wú)觸點(diǎn)防碰撞裝置，發(fā)射裝置和檢測(cè)裝置應(yīng)清潔無(wú)遮擋，能有效發(fā)射和接收信號(hào)，反射裝置能有效反射信號(hào)，反射裝置的寬度應(yīng)能滿足機(jī)械（橋架及小車）橫向竄動(dòng)范圍的要求，裝置安裝和動(dòng)作的距離應(yīng)滿足最大制動(dòng)距離的要求。

3）極限距離。

4）觸發(fā)后應(yīng)能向反方向退出。

●3.1.4 檢驗(yàn)方法

1）一臺(tái)起重機(jī)停止，操作另一臺(tái)起重機(jī)向其靠近，開(kāi)關(guān)觸發(fā)后應(yīng)能停止該方向運(yùn)行?？上扔命c(diǎn)動(dòng)運(yùn)行或最低速檔運(yùn)行，然后用額定速度或最大工作速度運(yùn)行。

2）觸發(fā)后應(yīng)能從相反方向退出。

3）試驗(yàn)用額定速度或最大工作速度碰觸極限開(kāi)關(guān)，看能否停止在極限距離。

4）停下做試驗(yàn)的起重機(jī)，換另一臺(tái)起重機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)。

5）兩臺(tái)起重機(jī)同時(shí)靠攏，進(jìn)行試驗(yàn)。

●3.1.5 檢驗(yàn)儀器

用激光測(cè)距儀或者卷尺測(cè)量?jī)善鹬貦C(jī)之間的極限距離。

3.2 空間防碰撞裝置的檢驗(yàn)

●3.2.1 設(shè)置要求

當(dāng)兩臺(tái)或者兩臺(tái)以上的塔式起重機(jī)、門(mén)座式起重機(jī)或者起重小車不在同一軌道且有碰撞可能時(shí)，應(yīng)裝設(shè)空間防碰撞裝置。

●3.2.2 技術(shù)要求

參照GB/T 5031—2008的相關(guān)要求，防碰撞裝置應(yīng)滿足以下條件[4]：

1）防碰撞裝置應(yīng)限制起重機(jī)的回轉(zhuǎn)、變幅和整機(jī)運(yùn)行區(qū)域以防止起重機(jī)間結(jié)構(gòu)、起升繩或吊中發(fā)生相互碰撞。

2）當(dāng)起重機(jī)間的防碰撞裝置間采用有線通訊時(shí)，應(yīng)采取有效措施防止電纜（電線）意外損壞。

3）因起重機(jī)停止工作時(shí)防碰撞裝置仍需運(yùn)行，在切斷起重機(jī)機(jī)構(gòu)動(dòng)力和控制電源時(shí)，應(yīng)繼續(xù)給防碰撞裝置供電。

4）防碰撞裝置連接點(diǎn)的選擇應(yīng)使防碰撞裝置的動(dòng)作與起重機(jī)機(jī)構(gòu)的正常操作協(xié)調(diào)一致（在停止慣性運(yùn)動(dòng)之前減速、機(jī)械制動(dòng)的使用等）。尤其是應(yīng)該符合起重機(jī)制造商規(guī)定的啟動(dòng)和停止操作步驟，避免導(dǎo)致意外的突然動(dòng)作。

5）所有與防碰撞裝置控制起重機(jī)運(yùn)動(dòng)的連接點(diǎn)應(yīng)安裝到一個(gè)專門(mén)的控制箱里，或者裝到一個(gè)專門(mén)的接線盒內(nèi)。起重機(jī)出廠已安裝有防碰撞裝置的，不要求安裝專門(mén)的控制箱或接線盒。

6）防碰撞系統(tǒng)的指示信號(hào)應(yīng)在司機(jī)的視野范圍內(nèi)。指示信號(hào)可使用信號(hào)燈、儀表盤(pán)或屏幕顯示。

●3.2.3 檢驗(yàn)內(nèi)容

檢驗(yàn)應(yīng)該包括以下內(nèi)容：

1）傳感器是否完好。

2）傳感器能否有效、準(zhǔn)確得到各檢測(cè)參數(shù)。

3）切斷起重機(jī)機(jī)構(gòu)動(dòng)力和控制電源后，防碰撞裝置應(yīng)繼續(xù)得電。

4）防碰撞裝置控制起重機(jī)運(yùn)動(dòng)的連接點(diǎn)應(yīng)安裝到一個(gè)控制箱或接線盒中。

5）指示信號(hào)。

6）有線通訊裝置防止電纜意外損壞的措施。

7）防碰撞裝置應(yīng)限制起重機(jī)向碰撞危險(xiǎn)方向的運(yùn)行，而反方向不受影響。

●3.2.4 檢驗(yàn)方法

1）檢查幅度傳感器、角度傳感器、高度傳感器等裝置是否完好，能否準(zhǔn)確得到幅度、角度、吊具高度等信息。

2）觀察司機(jī)視野范圍內(nèi)是否有指示信號(hào)。

3）切斷起重機(jī)動(dòng)力和控制電源，觀察防碰撞裝置供電情況。

4）讓司機(jī)操作起重機(jī)，向可能發(fā)生碰撞的區(qū)域靠近，觀察防碰撞系統(tǒng)能否有效防止相互碰撞，防碰撞裝置動(dòng)作后，起重機(jī)的向危險(xiǎn)方向相反的運(yùn)動(dòng)應(yīng)能正常操作，不出現(xiàn)導(dǎo)致意外的突然動(dòng)作。

5）檢查防碰撞裝置的控制箱或接線盒。檢查有線通訊裝置防止電纜意外損壞的措施。

●3.2.5 檢驗(yàn)儀器

用激光測(cè)距儀等核實(shí)幅度、角度、吊具高度等信息。

4 結(jié)束語(yǔ)

改善防碰撞防護(hù)現(xiàn)狀，提高起重機(jī)使用安全水平，可以從以下幾個(gè)方面努力：

1）使用單位落實(shí)安全管理主體責(zé)任。督促使用單位按照國(guó)家法規(guī)，增強(qiáng)對(duì)特種設(shè)備安全保護(hù)裝置的日常檢查，加強(qiáng)特種設(shè)備作業(yè)人員的安全教育，規(guī)范操作，保障特種設(shè)備安全運(yùn)行。

2）改進(jìn)防碰撞裝置實(shí)際效果。對(duì)防碰撞裝置進(jìn)行防護(hù)設(shè)計(jì)，在起重機(jī)制造和安裝標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中，加強(qiáng)對(duì)防碰撞保護(hù)裝置的要求，保證裝置的實(shí)際作用。

3）研發(fā)更實(shí)用可靠的防碰撞裝置。結(jié)合被動(dòng)防碰撞和主動(dòng)防碰撞研發(fā)更為靈活，更為實(shí)用，更為穩(wěn)定的裝置，使防碰撞裝置真正得到使用者的認(rèn)可。