輸電線路高空作業(yè)防墜落裝置現狀研究

孫慧穎，景　莉，許永剛

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

輸電線路高空作業(yè)防墜落裝置現狀研究

孫慧穎1，景莉2，許永剛3

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

防墜落裝置是確保高空作業(yè)人身安全的重要工具。論述導向型、收放型和其他型式防墜落裝置的結構和技術原理，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

隨著國家電網公司加快建設特高壓、超高壓電網，桿塔的高度和數量明顯增加。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100 m以上。作業(yè)人員需要頻繁上下桿塔進行線路安裝、運行、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)的安全帶進行個體防墜落保護。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。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向型、收放型和其他型式［3］。

1　導向型防墜落裝置

1.1導向型防墜落裝置結構

導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，由導軌、自鎖器、安全帶、安全繩、系帶、緩沖器（可選）、連接器等組成。

導軌根據使用材料的不同大致分為剛性導軌和柔性導軌兩種，剛性導軌使用硬質型材、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，不需要對桿塔原結構進行改造；柔性導軌使用合成纖維繩、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向設施，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軌上，阻止人體進一步墜落。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導向型防墜落裝置技術原理

1.2.1杠桿式

主要應用杠桿式制動原理，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［4］根據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軌與防墜器兩部分組成。導軌選用T型鋼，防墜器采用制動板偏心凸輪設計原理，主要由楔型體、偏心制動凸輪、鉸軸、回位彈簧、導向輪5部分構成，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，內端與導軌表面平行，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，其內端緊頂在導軌上，完成制動鎖止，制止人體的墜落。當需要恢復正常工作狀態(tài)時，作業(yè)人員只需輕提連接繩，使制動凸輪外端抬起，內端與導軌分離，恢復正常工作。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，自鎖器應用偏心凸輪原理，扣在軌道上，關閉保險蓋，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構作用瞬間鎖止在軌道上，保護使用者不致墜落。如圖3所示。

圖3　鋼索式防墜落裝置

1.2.3棘爪制動式

裝置主要由導軌、防墜器、連接件3部分組成。防墜器內部有一個可伸縮的棘爪，導軌上置有凸臺，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，使棘爪收縮進防墜器內沿軌道自由滑動。當人體不慎發(fā)生墜落時，平衡力消失，控制彈簧瞬間釋放，使防墜器內的棘爪快速伸出卡住導軌上的凸臺，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)下間隙擴大，自鎖器能夠沿軌道自由滑動。當人體發(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芯的相對速度差實現鎖止功能。自鎖器的主要結構有殼體和可滑動的機芯，機芯內有與軌道嚙合的十字輪、阻尼機構及限速彈簧。上行時，十字輪在軌道上空轉，阻尼機構不起作用，減少上行阻力；下行時，阻尼機構發(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)，當下落速度超過自鎖器的下滑速度時，機芯和殼體之間產生相對運動，十字輪被卡住，完成鎖止。自鎖器機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生速度差，從而保證實現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，在彎點和支點處設計了齒輪式過鉤器，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，關閉上下兩側保險開關，保險開關自動鎖定保險蓋。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構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［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，利用人體墜落時產生的速度差，通過棘齒制動等器內鎖止系統(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。該裝置適用于桿塔短距離垂直攀登和安裝附件，調線時為作業(yè)人員提供的全過程安全防護。

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，作業(yè)人員將安全帶掛在水平安全繩上進行水平移動。如圖9所示。水平安全繩有多種材質，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)人員由橫擔上下絕緣子或導線上工作所用的梯子，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）屬于臨時性柔性導軌的導向型防墜落裝置。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，提升電網企業(yè)的社會形象和經濟效益。

防墜落裝置的大量應用有利于推動安全防護科技研究工作，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。導向型的防墜落裝置不能實現高掛低用，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)生高空墜落將產生較大的下落距離，對作業(yè)人員身體造成沖擊；導向型防墜落裝置和收放型防墜落裝置屬于被動保護，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)生墜落后才進行鎖止，反應滯后，安全性有待加強；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；保護策略由目前的被動保護向主動保護轉變，降低防墜落裝置反應滯后導致緩沖行程過長的風險；防墜落裝置設計應符合人體工程學的要求，提高作業(yè)人員穿戴或使用過程中的舒適度；防墜落裝置的結構應趨于簡單，并提高其通用性，便于生產和推廣應用。

5　結語

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。應加強在220 kV及以上輸電線路桿塔和終端塔、轉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計，與桿塔的設計、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，經濟師，從事營銷安全與安全監(jiān)察質量工作；

景莉（1990），女，主要從事繼電保護工作；

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