有限空間內(nèi)移動式高空作業(yè)平臺選型、升級改造

畢濤 袁健 董保民 夏磊

【摘 要】高空作業(yè)平臺是一種專業(yè)的高空作業(yè)設(shè)備，可以將工作人員，工作材料通過高空作業(yè)平臺自行升降，便于高空設(shè)備安裝與機械維修，有效降低了施工的難度，提高了工作的效率，也能保障工人的人身安全。其具有結(jié)構(gòu)緊湊、操控性好、作業(yè)頻率低、負荷小，但要求安全性、可靠性高等特點。本文主要分析了在室內(nèi)管廊中工作的移動式高空作業(yè)平臺的選型，并對其進行升級改造，使其能更好應(yīng)用于管廊中的建筑工作。

【關(guān)鍵詞】有限空間內(nèi)；高空作業(yè)平臺；升級改造

一、項目概述

管廊具體形狀如圖一所示。管廊內(nèi)上腔為半圓形結(jié)構(gòu)，需在半圓形管壁上安裝照明燈具、導軌、輔助系統(tǒng)探頭等設(shè)備，均為高處作業(yè)，且管廊總長約5.5公里，最大坡度5%。移動式作業(yè)平臺需要在管廊上腔進行移動，使用電力驅(qū)動；施工期間采用輪式行進方式，工程投運后對平臺進行改造，將輪式行進方式升級為軌道式（利用管廊內(nèi)已有預(yù)埋軌道進行移動，軌距2米），同時采取技術(shù)手段進行作業(yè)范圍干預(yù)，可以有效避免碰撞兩側(cè)GIL主設(shè)備，并為后續(xù)管廊內(nèi)設(shè)備檢修提供安全便利的作業(yè)環(huán)境。同時考慮到作業(yè)平臺通用性，移動作業(yè)平臺行進方式可快速進行輪軌切換。

近年來，國家越來越重視施工場地的安全規(guī)范問題，特別是高空作業(yè)這么危險的項目，對其的管理也更加嚴格。隨著人們的安全生產(chǎn)的意識越來越強，高空作業(yè)平臺因為其安全性，方便性，在建筑行業(yè)得到了廣泛使用。如此一來，不僅在市面上越來越多的人知道了高空作業(yè)平臺，告別了以前只能用腳手架的不安全的工作方式，也使得制造商擴大生產(chǎn)，加強了國產(chǎn)的高空作業(yè)平臺的國際競爭力。

目前，中國正處在“十三五”規(guī)劃的關(guān)鍵時期，國家大力推動“一帶一路”等國家戰(zhàn)略，國內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不斷增加，如地鐵、鐵路、高速公路，機場、港口、大型場館等項目開工量穩(wěn)定，國家各類基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)自然需要很多的安裝工作，因此對高空作業(yè)平臺的剛性需求十分明顯。隨著安全觀念和國家制度的不斷改善，對安全作業(yè)的要求越來越高，現(xiàn)場的規(guī)章制度越來越完善，所以落后的高空作業(yè)方式會被逐漸替代，施工方的觀念和意識也在日趨提升。高空作業(yè)平臺這種成熟、安全、高效的作業(yè)方式接受程度會越來越高，綜合優(yōu)勢越發(fā)明顯。重點是以機械化生產(chǎn)替換人工作業(yè)、以自動化控制減少人為操作。

二、選型要求

（1）技術(shù)參數(shù)要求

（2）工作原理要求

整個移動式升降作業(yè)平臺技術(shù)輪距為2米，能夠在管廊內(nèi)根據(jù)軌道平穩(wěn)行駛。

當升降平臺停止后開始上升，能主動限制高度和旋轉(zhuǎn)角度。升降平臺的作業(yè)區(qū)域在移動過程中利用主控軟件能主動識別碰撞，距離0.5M。并能停止平臺運動。使用聲光報警系統(tǒng)報警。使用人工觀察復位，并退回安全位置，保證管廊內(nèi)設(shè)備的安全。

因此，在考慮了技術(shù)要求和工作原理要求之后，選擇曼尼通PT—100可移動式高空作業(yè)平臺，其如圖二所示。

該款移動式高空作業(yè)平臺主要由底座、主機架、升降架、起重機和移動式作業(yè)平臺組成的。平臺升降高度最高可達5米，寬度1米，長度2.82米，高度2米，離地距離10厘米， 平臺最大能承重200KG。適合單人登高作業(yè)，能夠360度全方位自由旋轉(zhuǎn)，最多可達3M的橫向延伸，能夠覆蓋更多的工作區(qū)域。采用DC24V蓄電池作為動力電源，全程電力驅(qū)動。平臺配有自動轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，能夠應(yīng)對更加復雜的場地。此外，該高空作業(yè)平臺對工人的人身安全也有保證。升降車內(nèi)裝有意外失電狀況下的應(yīng)急下降裝置，為了防止速度過快的自動制動系統(tǒng)，為了防止電源突然失去控制的緊急停止按鈕，另外，還有車載診斷系統(tǒng)，定時檢查升降車是否存在問題，全方位保障了工作人員的安全問題。因為不是在室外工作，而是在廊道內(nèi)工作，車輪底部添加了軌道輪，這樣既能滿足自由移動又能使結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)固，保證了施工機械的功能需求和設(shè)備安全。其側(cè)面留有一個小平臺和小門，方便材料的調(diào)運和施工人員的上下。正面的下部有擋板，防止建筑材料從移動平臺墜落，保護地面行人和建筑物的安全。而正面中間的護欄則是起到支撐和保護施工人員安全的作用。

三、改造方案

1、車輪優(yōu)化方案

因為需要在管廊內(nèi)完成施工工作，而不是在戶外，車輪要按照固定的軌跡行駛。所以要根據(jù)管廊內(nèi)的預(yù)埋導軌，升降平臺將根據(jù)導軌的尺寸和外形，定制軌道輪，使用軌道輪在管廊內(nèi)按軌道方向平穩(wěn)行駛。軌道輪動力任然使用升降平臺內(nèi)動力源。并實現(xiàn)軌道和輪子可以快速切換。具體優(yōu)化方面有以下五點：

①快速更換：利用工具將升降車抬起，只需拆除四組螺栓就可以更換輪胎；

②添加軌道輪，其輪距由原來1M改變?yōu)?M（可拆卸）；

③原有主輪仍然作為承重和運動輪保證其安全和運動的準確性；

④添加四個導向輪確保在導軌內(nèi)運動，每個加長輪距500MM；

⑤平臺移動方式使用軌道輪導向，平臺動力輪作為驅(qū)動。

2、報警系統(tǒng)改裝

因為管廊內(nèi)上腔為半圓形結(jié)構(gòu)，主要部件在管廊的上部兩側(cè)。內(nèi)部使用升降平臺需要有自我距離識別和報警系統(tǒng)。所以對升降平臺上升進行限制，修改了升降平臺的主體軟件，保障升降安全。對工作區(qū)域旋轉(zhuǎn)平臺增加距離報警系統(tǒng)。報警系統(tǒng)和升降車主體連接保證在報警時升降車的上升和旋轉(zhuǎn)將被停止。并使用燈光和聲音報警。使用人工復位報警退回安全位置，達到在管廊內(nèi)安全施工。

因此為了施工人員的安全，工作斗添加四個面的距離傳感器，當距離外部物體0.5M緊急停止設(shè)備移動，并聲光報警，確保有效避免碰撞設(shè)備，而傳感器的探測精度為10CM。具體添加部位如圖四所示。此外，報警系統(tǒng)中的距離傳感器采用超聲波距離傳感器，不僅能精確測算出傳感器到障礙物之間的距離，及時作出反應(yīng)，也能有效防止設(shè)備碰撞的發(fā)生，保障施工人員的人身安全。具體裝置如圖五所示：

3、升降平臺角度限位改造

因為使用地點是在有限空間的管廊內(nèi)，其頂部為半圓形結(jié)構(gòu)，所以要求高空作業(yè)平臺的短臂上下擺動幅度不能過大，以免對管廊內(nèi)其他設(shè)備產(chǎn)生碰撞，威脅到施工人員的安全。因此，結(jié)合管廊實際情況，在原有基礎(chǔ)上加裝了升降平臺角度限位開關(guān)，最多能支持±70°的短臂上下擺動幅度，以及±70°的平臺旋轉(zhuǎn)幅度。

4、控制系統(tǒng)改造

移動式高空作業(yè)平臺的控制系統(tǒng)硬件主要包括：路線設(shè)定模塊、傳感器模塊、液壓系統(tǒng)、協(xié)同控制模塊及執(zhí)行元件。

路線設(shè)定模塊主要負責設(shè)定高空作業(yè)平臺的運動路線，控制它的運動速度；傳感器模塊主要負責控制支撐臂的轉(zhuǎn)動角度，距離傳感器負責避免碰撞的發(fā)生等功能。

控制系統(tǒng)在工作時，首先使用路線設(shè)定模塊，預(yù)先設(shè)定好高空作業(yè)平臺的運動路線和運動速度，然后通過傳感器模塊，確認高空作業(yè)平臺各部分的當前狀態(tài)，如支撐短臂，作業(yè)平臺，移動機構(gòu)是否正常；根據(jù)傳感器確定的當前狀態(tài)和路線設(shè)定模塊規(guī)劃的作業(yè)路徑及作業(yè)速度，將作業(yè)路徑和作業(yè)速度分解成多個位置、速度區(qū)間，每個區(qū)間的起點作為平臺的當前位置，終點作為目標位置；區(qū)間內(nèi)平臺的移動速度為起點位置和終點位置速度的均值，按照多個區(qū)間對執(zhí)行元件的運動速度進行逐步調(diào)整。根據(jù)試驗建立時間庫，確定各個執(zhí)行機構(gòu)的運動時間，從而確定各個執(zhí)行機構(gòu)實時的運動速度；根據(jù)傳感器模塊確認的高空作業(yè)平臺各個部分的當前位置，以及臂架、轉(zhuǎn)臺和行走機構(gòu)的當前狀態(tài)，根據(jù)目標位置和速度，確定當前位置區(qū)間中執(zhí)行機構(gòu)狀態(tài)的調(diào)整量，根據(jù)調(diào)整量對執(zhí)行機構(gòu)進行調(diào)整。

這樣的高空作業(yè)平臺控制系統(tǒng)，采用了延時控制，這樣可以對各個執(zhí)行機構(gòu)實時控制，速度上沒有滯后，可以有效防止高空作業(yè)平臺在工作過程中發(fā)生的碰撞。并且由于在作業(yè)平臺安裝的多個距離傳感器，可以有效控制作業(yè)平臺與障礙物的距離，實現(xiàn)對作業(yè)平臺的精確控制。

四、結(jié)語

隨著城市的不斷擴展，施工難度和施工要求也越來越高，因此需要一種能滿足施工要求，降低施工難度的安裝設(shè)備是重中之重。該移動式高空作業(yè)平臺在原有基礎(chǔ)上，改進了其底座、報警系統(tǒng)以及角度限位改造，使其能適應(yīng)管廊內(nèi)的實際工作情況，同時也保障了施工人員的安全問題?，F(xiàn)在，該設(shè)備已經(jīng)正式投入使用（圖六），并獲得了良好的反響，提高了施工的效率和質(zhì)量。

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（作者單位：江蘇省送變電有限公司）