用于高处作业的攀登转移防坠装置设计

李有为 张栋辉 李娟娟

摘 要： 当前电网输电线路杆塔维修过程中，需要有合适的防坠落装置对维修人员的人身安全进行保护。传统的防坠装置的特殊缠绕方法在转移过程中会增加操作步骤，降低工作效率，对此设计一种用于高处作业的攀登转移防坠装置。设计了防坠落手套结构，优化防坠脚钉防脱装置，确定防坠装置技术指标，完成用于高处作业的攀登转移防坠装置设计。能够有效降低高处作业风险，提高作业安全性。

关键词：高处作业;防坠装置;攀登转移;杆塔作业

中图分类号：TM754 文献标识码：A

引言

我国电力检修的安全规定中指出，在高处检修作业中，在涉及到攀登杆塔并且需要进行转移位置时，必须要在安全装置保护下进行操作。在不同的作业内容中，采用的防护装置也存在一定差异[1]。因此在配电网运维作业中一般会采用双带全身式安全带，当作业环境中的杆塔拥有较多的铁塔或附挂时，必须要频繁交替使用不同类型的安全带。在交替使用安全带过程中，严重消耗登杆人员体能，容易发生漏挂或操作失误等情况，导致高处坠落发生的概率较大，严重危害运维人员的安全[2]。目前用户对于供电可靠性要求越来越高，攀登杆塔和转移位置等高处作业的防坠装置的应用将减少登杆人员在攀登杆塔和转移位置时的操作步骤。攀登转移防坠装置在配电网以及电网运维过程中，对于降低高处作业人员体能消耗，提升高处作业的安全性，降低作业风险，保障高处作业人员人身安全，具有实际的应用意义和广阔的推广前景。

1 用于高处作业的攀登转移防坠装置设计

作业人员为了维修输电线路，往往需要攀爬高处的杆塔进行作业。在输电线路攀爬杆塔维修的过程中，利用脚钉作为攀爬过程中脚部的着力点，稍有不慎则会发生坠落，因此往往需要精神高度集中，需要双手之间也必须相互抓稳[3]。出现最多的坠落情况是作业人员攀爬过程中双脚滑落踩空，双手在无防备状态下无法承受自身体重导致双手滑脱，此时的坠落形式为垂直滑落，整体上作业人员产生了垂直下滑现象。本项目采用了可放置于操作棒上的通用穿绳工具，在横担和地面之间还设有了柔性导轨，并采用多单向锁扣组合的方式作为闭合结构，具备了操作简单、拆装简单、安全系数较高的优势。同时，本项目还可以进行快速柔性导轨装配试验，在更新人员培训、技术实操训练等场合中能够有效降低人员上杆或做保护措施的次数，降低作业风险。

1.1设计防坠落手套

为了保证人员安全，在防坠落装置中针对作业人员使用的铁腕式手套进行设计与改进[4]。该手套具有一定的固定与交互作用，通过触头之间的碰撞，能够避免作业人员在工作过程中由于单手支撑而出现挣脱的情况。针对以上设计，本文在防坠落手套的结构改进设计中得到的结构如下图所示：

本文所设计的防坠手套主要分为左右两副，其材质主要为高强度材料，上图中的手套结构为左手，在以上手套结构的基础上，均配备了有腕带和腕扣，能够将其稳定的固定在作业者的手腕上。

1.2 优化防坠脚钉防脱装置

传统使用的攀登转移防坠装置中，使用的旧脚钉弯角是向一個方向的。在这样的结构中，脚钉弯角的相对垂直方向上的摩擦力减弱[5]。此时需要在这两个方向上增加摩擦力来保证人员安全，本文所采取的优化方法为：在垂直的两个方向上增加两个突起部分，防止装置上钩出现侧向滑出的情况。在以上的防坠脚钉防脱装置中，对相应的技术及指标进行设计。参数如下表所示：

在装置设计的过程中，一般的型号为M16的普通脚钉能够支撑的最大受力为2550N，在计算过程中，按照人体的最重体重，并在体重的基础上加上2.5倍的安全倍数进行核算，得到理论上的安全受力值。在实际的测试中，脚钉拉断力一般都会大于2550N，验证了选择的型号为M16的普通脚钉在使用中的可靠性。但是普通脚钉无法以牢固构件的形式来作为安全保证，在脚钉根部所产生的剪应力，可以根据动量定理进行计算，计算公式为：

上式中，表示物体的质量，表示物体运动速度，表示运行的时间。根据上式可以得知，当作业人员在攀爬杆塔过程中的某一挂点中产生的动量作用力与作用时间成反比，因此对补强螺母以及相关装置中的参数和结构进行设计，用缓冲原理提出补强螺母为喇叭孔并改良其性能，使脚钉能作为牢固构件使用。至此完成用于高处作业的攀登转移防坠装置的设计。

2结束语

本项目主要是设计一种攀登杆塔和转移位置等高处作业的防坠装置，能够减轻登杆人员在攀登杆塔和转移位置时的操作数量，降低高处作业人员体能消耗，提升高处作业的安全性，降低作业风险，保障高处作业人员人身安全。解决了当前登杆作业人员频繁交替使用安全带的问题，显著提高了高处作业工作效率;通过本装置的应用，降低了现场作业风险，杜绝了交替使用安全带过程中存在漏挂或操作失误造成高处坠落的情况，保障了现场作业人员的人身安全。

参考文献

[1]雷波，张明，岳帅.可重复使用运载器的耐坠毁缓冲装置的设计优化[J].宇航学报，2019，40（09）：996-1005.

[2]朱粤，刘放，薛齐豪，等.起重机起升机构永磁涡流防坠落装置研究[J].机械设计与制造，2020（03）：114-117.

[3]王峰，周权，张月金，等.绳驱动接地线高空装拆装置的设计与轻量化[J].机械设计与制造，2021（06）：202-205.

[4]郭泗宾，张明洋.塔式起重机操作平台与攀登爬梯的连接固定和可靠防护[J].施工技术，2020，49（S1）：527-531.

[5]蒋春林.破碎围岩巷道“防堵+防坠”锚固剂推入装置的应用[J].煤炭工程，2019，51（S1）：151-153.