圍欄支架防誤打開裝置的研制與應用

蘇煒智 陳 黠 李禮兵

（廣東電網有限責任公司江門鶴山供電局，廣東江門529700）

0 引言

安全圍欄是作業過程中劃分工作區域與禁止進入區域的安全工器具，它由圍欄支架和安全圍網組成。作為電力安全生產現場作業“十個規定動作”之一，作業和施工現場必須使用安全圍欄，防止運維人員誤入帶電間隔及其他危險區域，同時也防止非工作人員進入工作區域。目前使用的圍欄支架是自動打開和收起的，雖然使用方便，但從現場實際使用的情況看，這種圍欄支架容易在搬運的過程中誤打開，對搬運人員造成不必要的危險[1]。

從基層班組使用安全圍欄的情況來看，圍欄支架經常發生誤打開。目前采取的措施有兩種，第一種是建立支架的使用手冊，規范使用步驟；第二種是通過安全教育，加強基層人員的安全意識。這兩種措施雖然易于推廣，但隨著時間推移，使用者的安全意識可能逐漸淡薄，安全圍欄誤打開傷人的風險仍然存在。

因此，為了管控圍欄支架因誤打開帶來的傷人風險，確保其使用時既方便又安全，我們研制了圍欄支架防誤打開裝置，該裝置處于解鎖狀態下不影響支架正常收放，閉鎖狀態下能可靠防止支架誤打開，同時設計上充分考慮了使用者的使用習慣，操作方便，便于推廣[2]。

圖1 圍欄支架結構圖

1 設計思路

如圖1所示，圍欄支架的結構可分為支架腳、自動收放機構和支架桿三部分。使用時通過扭動支架桿帶動自動收放機構，將支架腳放下來，使用完后向上提拉，支架腳收起來的同時自動收放機構卡住位置。

基于圍欄支架的結構，我們提出了3種改造方案：

（1）使用傳導桿。在支架內部制作一個傳導桿，在自動收放機構安裝閉鎖機構，在支架桿頂部安裝按壓按鈕，使用者通過按壓按鈕，帶動傳導桿另一頭的閉鎖機構動作。

（2）使用制動裝置。將閉鎖機構安裝在靠近自動收放機構的位置，利用制動裝置提供的外力防止支架誤打開。

（3）使用包裹物。將支架腳用類似于袋子的包裹物包裹起來，即使在搬運過程中圍欄支架發生誤打開，也有包裹物防止支架腳打開[3]。

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從裝置的可靠性、便利性、經濟合理性和推廣難易程度4個維度對以上3個方案進行評價，最終得出方案（2）為最優方案，即選用加裝制動的防誤打開裝置。

裝置的制動原理可通過多種方式實現：

（1）使用摩擦原理。設計制動裝置外形為夾子的形狀，裝置與支架靠摩擦系數大的硅膠接觸面提供摩擦力，通過將自動收放機構夾在支架桿上，增加機構誤打開時的摩擦力，當要打開時拿開夾子。

（2）使用磁吸原理。磁吸原理即磁鐵的吸力遠大于剪切力，在自動收放機構上方安裝一塊磁鐵，當支架腳收起時正好吸在磁鐵上，保持收起狀態；扭動支架桿時，支架腳在磁鐵面產生剪切力，導致支架腳橫向運動，并重力作用下慢慢離開磁鐵表面，吸力變小，最后支架腳撐開。

（3）使用定位原理。利用卡扣和卡位之間的機械結構提供制動力，在支架桿加裝卡扣，在自動收放機構加裝卡位，通過卡位和卡扣的定位固定自動收放機構的位置，當要打開時移開卡扣。

（4）使用捆綁原理。利用魔術貼的拉力和應力，魔術貼一端固定在支架桿，支架收起時魔術貼另一端捆綁在自動收放機構上，打開支架時松開魔術貼[4]。

2 制動原理的選擇

為了評價方案之間的優劣，下文從兩個方面著手：評估操作方法與使用習慣的契合度、測試裝置的耐用程度。

2.1 操作方法與使用習慣的契合度

通過觀察大部分使用者的使用習慣，可將打開支架的使用過程分為搬運、放下、打開支架腳和放置4個步驟，如圖2所示（收起支架的步驟與此相反）。

（2）使用磁吸原理的裝置，只需轉動支架桿即可同時實現閉鎖和打開，無需增加額外的動作。

（3）使用定位原理，使用者需增加開閉鎖動作，但可在放下動作過程中，操作定位制動裝置。

（4）使用捆綁原理，除以上4個步驟外，還需要增加一個捆綁的動作。

圖2 搬運、放下、打開、放置動作分解圖

2.2 裝置的耐用程度

由于難以對裝置進行耐久性測試，因此轉而分析4種原理對裝置的損耗。方案（1）利用夾子和支架桿之間的摩擦，用久了接觸面的花紋就會磨平，加上支架在搬運過程中上下振動，加劇了接觸面的損耗，因而摩擦原理制成的裝置對材料的損耗較大。

4個方案的分析對比如表1所示。

表1 方案材料耐磨程度對比表

綜上所述，小組決定選用定位制動原理的防誤打開裝置方案。

3 裝置的制作

裝置的制作涉及材質和機構設計兩方面。

市面上常見且適合本課題的材質為不銹鋼和鐵，以下為兩種材質之間的使用情況對比，如表2所示。

表2 材質屬性對比表

為了確保裝置功能的可靠性，必須挑選一種不易磨損且耐腐蝕、在運輸過程中受壓不易變形的材質，因此決定采用不銹鋼進行加工。

閉鎖機構具體可分為按壓式和旋轉式。按壓式是安裝按鈕和定位卡扣，兩者靠一塊安裝在支架桿內的彈片動作。旋轉式是安裝一端固定、一端可轉動的配合機構，固定端為卡扣，可轉動端設計有軌道槽，通過旋轉軌道槽，將卡扣旋入軌道的卡位內。

最后根據樣品實證的手段，發現按壓式需要操作多次。按壓式是按鈕按下時支架腳才能打開，若手松開按鈕，支架腳就不能打開，使用者正是在進行支架放下的動作過程，支架腳未打開前就已經松開按鈕，導致操作失敗。而旋轉式則將卡扣旋轉到位后即可，一次完成的成功率更高。因此選擇了旋轉式定位閉鎖方式的防誤打開裝置[5]。

4 推廣及應用

為了測試裝置的實際應用效果，將研制的防誤打開裝置拿到現場測試，并結合課題目標，記錄下應用情況。

4.1 裝置動作正確率達100%

通過觀察某基層單位在9、10月使用圍欄支架的情況，記錄下每單工程使用本課題研制的圍欄支架與使用未改造的圍欄支架的對比情況。11位使用者搬運未改造的圍欄支架，或多或少都有誤打開的時候，但搬運本課題研制的圍欄支架，誤打開次數皆為0，證明該裝置實現了防誤打開可靠率的目標。

4.2 裝置的便利性

在防誤打開的圍欄支架試用期間，觀察其使用情況。從11位使用者的使用情況來看，裝置的操作與大部分使用者的使用習慣相符，只與其中某一位使用者的使用習慣有差異，因此裝置滿足操作便利的目標要求。

5 結語

綜上所述，對于安全圍欄，在原支架的結構基礎上研制了圍欄支架防誤打開裝置，通過設計旋轉軌道槽，卡位旋出軌道后打開支架，卡位旋至軌道槽內時閉鎖，從而實現防誤打開的目的。該裝置目前已在某基層單位實際應用，從現場反饋的情況看，裝置未發生過誤動作，而且操作方便。使用防誤打開裝置，將能有效管控安全圍欄誤打開的風險，因而值得推廣。

[1]李德金.智能感應型夜用安全圍欄的研究與應用[D].濟南：山東大學，2014.

[2]于春輝，吳昊，李焴強，等.一種新型智能化電力施工安全圍欄設計[J].山東電力技術，2016，43（9）：70-73.

[3]白美娥，徐順放.電子圍欄系統在趙山渡渠系閘站中的應用[J].水利建設與管理，2016（10）：64-66.

[4]劉會斌，閆萬春，蘭鵬，等.基部固定式可伸縮安全圍欄的研制[J].電力安全技術，2009，11（10）：64.

[5]白宗凱.微機防誤系統在220 kV升壓變電站的應用[J].河北電力技術，2014，33（4）：32-34.