新型簡易防墜落安全保護裝置的應用研究

孫國娣，郭成功，陳錦翔，王夢超，潘靜娟

(1.國網江蘇省電力公司揚州供電公司，江蘇 揚州 225009;2.國網江蘇省電力公司，江蘇南京 210024;3.國網江蘇省電力公司南通供電公司，江蘇 南通 226006)

0 引言

農、配電作業過程中，由于高處作業頻繁，墜落風險大，高處墜落人身事故時有發生，其發生頻率僅次于人身觸電事故。據不完全統計，高處墜落事故，包括定位作業過程中的墜落事故和上下桿塔過程中的墜落事故，在電力生產和建設的各類事故中占40 %以上。其中，定位作業時墜落的原因主要為作業人員執行《安規》不嚴格，未正確使用安全帶；上、下桿時墜落的原因多為作業人員只有安全帶的圍桿帶單重保護，圍桿帶太過寬松，一旦出現人員體力不濟、注意力不集中以及腳扣打滑、腳扣破壞等情況，極易導致作業人員墜落。因此，研究以腳扣方式上下桿時的防墜落措施，迫在眉睫。

1 墜落事故原因分析

目前，在農、配電作業過程中，作業人員上下桿所使用的工具大多數都為腳扣，并使用安全帶進行全過程保護。其中，腳扣方式上下桿的保護措施是使用圍桿帶，但圍桿帶只能防止人員上下桿時身體后傾而墜落的事故。在上下移動過程中，圍桿帶往往松松垮垮，一旦桿子濕潤打滑或腳扣損壞，就無法防止人員垂直向下滑落，這是上下桿過程中發生人員墜落事故的根本原因。

另外，采用腳扣方式上下桿時，作業人員需要一手抱著電桿，一手托起圍桿帶，難以控制身體平衡；且桿體表面無抓手，全靠兩腿發揮作用，造成上下桿時人員體力消耗很大，容易出現腿軟、乏力、暈眩等情況，對其人身安全造成了極大的威脅，這是上下桿過程中發生人員墜落事故的另一原因。

因此，腳扣方式上下桿時的防墜落安全保護裝置需要有如下功能：防止人員垂直向下滑落、身體后傾以及減輕人員上下桿的體力消耗。

2 防墜安全保護裝置簡介

目前，國內廣泛使用的防墜安全保護裝置主要是導向型和收放型。

2.1 導向型防墜安全保護裝置

導向型防墜安全保護裝置是一種永久性安裝在桿塔上的裝置。主要由導軌、自鎖器、轉向器等部件組成，其中自鎖器能實現自鎖和導向功能，在正常作業時能靈活移動，在發生墜落時，可自動鎖定在導軌上，確保作業人員在攀登、定位作業、轉移作業等過程中均能得到保護。國家電網公司《電力安全工作規程》(線路部分)第7.10條規定：鋼管桿塔、30 m以上桿塔和220 kV及以上線路桿塔宜設置防止作業人員上下桿塔和在桿塔上水平移動的防墜安全保護裝置。由于導向型防墜安全保護裝置結構復雜、造價高，不適用于農、配電中的水泥桿。

2.2 收放型防墜安全保護裝置

收放型防墜安全保護裝置是一種便攜式隨裝隨用的臨時保護裝置。主要由速差式自控器、連接器、緩沖器等部件組成，其中速差自控器和緩沖器在發生人員墜落時聯合作用，有緩沖的鎖止功能。根據規定，當使用3 m以上安全繩時，應配合緩沖器使用；當在高空作業、活動范圍超出安全繩保護范圍時，必須配合速差式自控器使用。但是，采用腳扣方式上下桿時，不具備系保險繩的條件，所以該類型安全保護裝置只能在作業人員定位作業、轉移作業過程中起到保護作用，而不能保護作業人員攀登過程中的安全。不過，由于收放型防墜安全保護裝置結構簡單、價格低，在作業人員腳扣方式上下桿防墜落安全保護裝置的研究中，有極高的借鑒意義。

3 新型簡易防墜落安全保護裝置結構

腳扣方式上下桿新型簡易防墜落安全保護裝置遵循保護環境、節約資源的原則，同時尊重傳統的攀登保護習慣，僅在原有安全帶結構上加裝了特制的帶手持把柄的阻尼抱箍，并與緩沖器配合使用。

腳扣方式上下桿防墜落裝置由機械阻尼抱箍、握手把柄、可調節自鎖器、調節繩、連接繩、安全帶及附件組成，該裝置如圖1所示，具體設計方案如下。

圖1 腳扣方式上下桿防墜落裝置示意

3.1 機械阻尼抱箍

機械阻尼抱箍的主要作用是緊緊箍在電線桿外圍表面，以高強度摩擦力阻止人體下滑。設計長度為450 mm(加上握手把柄后總長度設計為650 mm)，厚度為 28 mm，高度為 40 mm。

機械阻尼抱箍內部采用高分子聚乙烯材質的專用牽引繩，牽引繩的直徑為12 mm，承載力(負荷)為12 t，遠遠超過國家電網公司規定的安全帶、安全繩負荷試驗為2 205 N的拉力強度標準。外部采用耐高低溫、耐磨的硅膠高溫壓鑄成型；內部由1根完整的牽引繩折疊成3根并聯縫制而成(兩端環繞兩側握手把柄)。考慮到防滑及微量移動，外部硅膠內側將增加防滑齒紋，并且將高度設計為40 mm，增加接觸面，以產生更好的阻尼效果。機械阻尼抱箍壓鑄成弧形，而且能達到一定的硬度，可直接箍在電線桿表面，使阻尼抱箍與電線桿圓柱表面緊密貼合，在上下桿移動時不會下掛或下墜。

3.2 握手把柄

在阻尼抱箍的兩側連有2個合適尺寸的環型握手把柄，方便攀爬人員手持和四肢運動，可大大減輕攀爬人員的體力損耗。

阻尼抱箍和握手把柄設計成一體化結構，中間無任何連接件。握手把柄內部材料與阻尼抱箍內部材料相同，外部為高強度PC材料。握手把柄主要作用是助力，為了滿足運用中的強度、手感、舒適度，握手把柄按農、配電工人員的大手型一把握設計；為了防止攀爬時手指滑移，握手把柄內口進行人性化設計，即設有4個手指的圓弧槽，以方便上下桿時4個手指限位在圓弧槽內，保證在上下桿受力時攀爬人員的手在手柄內保持最舒服狀態，并且不卡手。握手把柄采用高強度PC材料注塑而成，手柄表面設計成微型皮紋，實用又美觀，還能起到防滑作用。握手把柄設計尺寸為：外框高150 mm、寬85 mm；內框高 100 mm、寬 35 mm；厚度 25 mm。另外，設計要求該握手把柄在2 m的高度自由落地后，PC材料手柄不會破裂。

3.3 可調節自鎖器

可調節自鎖器由可移動鎖塊、固定鎖塊、鎖緊滑動手柄、回位彈簧、上下蓋等組成(見圖2)。它連接于調節繩，主要用于調節阻尼抱箍與調節繩形成的環型的尺寸大小，以適應電線桿桿根與桿稍不同的桿徑。最大調節量按12 m高水泥電線桿計算。該型電線桿的桿根直徑為350 mm，埋入土2 m后地表桿徑約為323 mm，攀爬人員使用該設備的初始高度約為1.8 m，該位置處的桿徑約為300 mm，其周長約1 m。為了上下移動方便和達到機械阻尼效果，將整個設備的內圈周長可調節范圍設計為0.9—1.3 m。防墜落自鎖裝置的上、下蓋，用304不銹鋼精密澆鑄，上、下蓋之間用氬弧焊滿焊，以滿足結實牢固的要求。

調節大小尺寸時，松開防墜落裝置的鎖緊滑動手柄，這時穿過固定鎖塊和移動鎖塊之間的調節繩可在防墜落裝置內自由移動，攀爬人員可按水泥電線桿尺寸或需要調節設備內徑大小。調節結束后，把鎖緊滑動手柄按指定方向推動到位，自鎖器將牢牢鎖住調節繩。

圖2 可調節自鎖器示意

人體下墜的力越大，自鎖器調節繩卡得也越緊。當發生人體意外墜落時，可移動鎖塊上口會被調節繩向左用力推動；受力越大，移動的位置將越多。在移位過程中，調節繩會被可移動鎖塊下部和固定鎖塊對夾并夾緊，同時被鎖緊滑動手柄鎖住；安全繩在防墜落自鎖裝置內也將會被曲線形鎖住，從而達到雙保險的目的。

3.4 調節繩

調節繩分別連接阻尼抱箍一側和自鎖器，采用高分子聚乙烯材質的專用牽引繩制作，主要用于調節腳扣方式上下桿防墜落設備環型尺寸的大小，以適應電桿桿根與桿稍不同的桿徑，長度控制在600 mm。

3.5 連接繩

連接繩用于連接腳扣方式上下桿防墜落裝置與攀爬人員腰部的安全帶，采用高分子聚乙烯材質的專用牽引繩制作。考慮到人員傳統攀爬習慣，連接繩長度現初定為500 mm。安全繩不能太長或太短，若太長，墜落距離將會增大，容易造成人員觸地，達不到安全防護的目的；若太短，則制約了人員的攀爬行為，不便于人員上下桿，也不便于登高人員的電力作業。

3.6 附件

腳扣方式上下桿防墜落裝置的機械阻尼抱箍、可調節自鎖器、調節繩、連接繩等由金屬掛鉤、品字環等附件連接，上述附件均要達到國家電網公司規定的相關負荷試驗要求。

4 新型簡易防墜落安全保護裝置的使用方法

當采用腳扣方式上下桿前，應系好安全帶，將連接在安全帶上的機械阻尼抱箍打開，扣在電線桿上，同時根據桿徑選擇分級繩扣并搭好閉鎖鉤。將機械阻尼抱箍置水平位置，并向上移至合適的高度(機械阻尼抱箍內徑稍大于桿徑，確保抱箍可以在桿子表面方便移動)，攀爬人員雙手抓住助力把柄向斜下方拉拽，使抱箍牢牢卡在電線桿上(防滑抱箍產生阻尼作用)，此時攀爬人員雙手可以借力，使腿部得以輕巧上移。如此反復，作業人員可以輕松、高效地爬到桿頂。

一旦在移動過程中發生腳扣損壞、踩空、滑跌、后傾等意外情況，在因人體墜落產生雙手或安全保險繩傳遞的重力和加速度作用下，抱箍立刻傾斜地牢牢卡在電線桿上；當安全保險繩隨著人體下落而繃直后，緩沖器在發生人體墜落時及時作用，可緩沖地鎖止。該裝置同時具備了可緩沖的防止人員垂直向下滑落、身體后傾以及減輕人員上下桿體力消耗的功能。

采用機械阻尼抱箍后，可不再使用傳統的安全保險繩。為了滿足高處作業雙保險的要求，當作業人員登桿到位后，在系好圍桿帶的同時，應扣好阻尼抱箍。

5 新型簡易防墜落安全保護裝置的優點

(1) 采用腳扣方式上下桿，當攀爬第1腳及以上高度發生墜落時，可確保人員懸空而不墜落地面；當人員定位作業時，可確保不影響人員的作業活動。通過機械阻尼抱箍上安裝的手持把柄，還可減輕作業人員攀爬的體力消耗。

(2) 腳扣方式上下桿防墜落裝置結構簡單、安全可靠、輕便耐用、操作方便，作業人員在上下桿和高處作業時，能有效減少危險感和不適感，便于安全作業。

(3) 腳扣方式上下桿防墜落裝置適用于各種規格的水泥電線桿，能有效防范人員墜落事故，無防范死角。

(4) 腳扣方式上下桿防墜落裝置承載負荷滿足作業人員體重及可能攜帶的工具、材料等總重量(定為 100 kg)。

6 結論

新型簡易防墜落安全保護裝置結構簡單、使用方便、經濟適用，可解決長期以來腳扣方式上下桿過程中缺乏有效安全保護的問題，避免了絕大部分腳扣方式上下桿過程中人員高空墜落事故，還能減輕人員上下桿塔的體力消耗，適合在農、配網電力作業中大規模應用。腳扣方式上下桿新型簡易防墜落安全保護裝置，可保證人員下墜發生時阻尼緩沖閉鎖，防止繼續下墜，同時可減輕人員攀爬時的體力消耗，提高了上下桿的安全性與高效性。

1 顧燕蘇，吳俊杰，徐光國．電力高處作業防墜器預防性 試驗方法探討[J]．電力安全技術，2013，15(10)：54-56.

2 唐隆森，王忠毅，鐘守熙．防墜安全保護裝置在鋼管桿 塔上的應用[J]．電力安全技術，2011，13(3)：53-55．