全身式安全带的改进及登高作业新方法的研究

（中国南方电网超高压输电公司广州局 广东省广州市510000）

摘 要：输电线路高空作业人员在登塔及转位过程中，是危险点较多的工作环节，针对现有登塔方法存在费时、费力、效率低等诸多不足状况。本项目着眼于安全性、经济性、工作高效性三方面因素，对新的登高作业方法及全身式安全带进行研究改进，提出了新的防坠方法及防坠工具，在确保安全的前提下，减少了人员上塔时间，降低了人员的劳动强度，为高空作业人员安全、便捷、高效的完成工作提供了强有力的保障。

关键词：高空作业；防坠方法；防坠工具；工作效率

随着南方电网超高压输电公司主网架规模的不断发展壮大，公司在十二五期间将新建多条特高压直流输电线路，电力系统对输电线路安全稳定性提出了更高的要求，这对线路运行维护人员是一个考验。在新形势下，为了能使运行维护人员能更好的管理好主网架大通道，在人员、物力、时间等资源有限的情况下，要顺利的完成登检或检修工作，就必须对登高作业方法及防坠工具进行研究改进。通过技术革新的手段降低时间成本，提高工作效率，减轻人员的劳动强度，并在一定程度上缩短停电检修作业时间，保证输电线路的可用率。

1 现状分析

以超高压输电公司目前登塔用的安全带为例，登高作业人员均使用的是新一代的带有背部扣环的的全身式安全带，由45毫米的蓝色纤维带子和2 个与腿部齐高的抗腐蚀伞状带扣组成，带扣采用单孔设计很容易将安全扣扣入其中，另外在腰部左右两边各设有两个安全扣环，并在左边成套连接了一根2.5米长可收缩的带子，另外在右边单独配置了一根长2.5米Φ12mm蚕丝绳。在登高作业上下塔时使用左右两根安全带交替使用，即作业人员每爬约1米高，就要将一根安全带绕过上一个主材间隔后将安全扣扣入对应的安全扣環内，再解开绕在下面主材间隔的另一根安全带，依次交替使用双安全带向上登塔，在登塔作业过程中任何时候不能失去安全带的保护。

1.1 穿戴费时、不易整理保存且高空作业中连接带易脱出失去有效保护

目前，所使用的新一代全身式安全带，在穿戴时需像穿夹克一样穿上后，再将左右两腿胯带卡、腰部腰带卡、胸前的胸带卡（子卡）扣入母卡的方孔内扣好，但由于该安全带解开后绳带太多容易缠绕打结，致使在每次取用穿戴时都得重新整理好后才能穿上，穿上后再依次调节各绳带的长度，颇为费时费工。另外，当高空作业人员将安全带绕在坚固的构件上后，松开双手将力转移到安全带上方可进行检修工作，在作业的过程中尤其胸前、腰部的连接带易滑移变长致使（子卡）易从（母卡）中脱出，从而失去对人体承力的有效保护，给登高作业人员带来了极大的作业风险。

1.2 左右交替绕主材登塔的“双安全带法”，甚为费时、费力且效率低下。

“双安全带”登塔法即高空作业人员每向上爬约1米高，就要将一根安全带绕过上一个主材间隔后将安全扣扣在对应的安全扣环里，再解开绕在下面主材间隔的另一根安全带，依次交替使用双安全带向上登塔。根据统计得出使用该方法平均每爬1米约耗时10～15S，按超高压公司500KV输电线路的铁塔平均高度40米计算，上下塔需耗时约17～20min，需左右交替解开扣上安全环共计160次，该登塔法甚为费时、费力且效率低下，亟需一套更为便捷、高效的防坠工具及防坠方法取而代之。

2 防坠工具的改进与登塔方法关键技术创新

根据现有的塔型设计结构、脚钉型式和安全防护器材，提出新型的登塔防护方法――“简易防坠登塔法”，并针对全身式安全带登塔实用便捷性进行了改进，设计了一副“全身一体式”的安全带。

2.1 “全身一体式”安全带的结构

“全身一体式”安全带结构由胸带、肩带、腰带及跨带构成，并在该安全带左右腰环上各配置了一条直径为14mm的软质安全绳，每一条腰绳的长度控制在2.4m～2.6m之间。另外，安全带的护腰带采用300mm 宽的海绵带，充分考虑到人体重量完全转移到安全带承力后，能将力分解到较大面积上，减小单位面积受力，确保腰部受力的均衡与平稳。

2.2 应用创新及关键技术

1）腰带卡（如图1）由左右两根腰带构成，左腰带上固定母卡，右腰带固定子卡（双孔闭形环），腰带卡的连接采用子卡扣入母卡的方式，腰带长度的调节由固定子卡的右腰带来收紧或放松，在右腰带距子卡10cm处配置了一个双孔闭形环，利用该环与腰带在自锁角下发生自锁的原理，确保腰带在受力时其长度不会滑移。

2）跨带卡（如图2）一端连接在安全的背带，另一端连接着一个具有保险装置的U形扣，并在距U形扣10cm处配置有一个双孔闭形环。跨带卡的连接采用由U形扣扣入对应的安全环的方式，跨带长度的调节由固定U形环的尾带来收紧或放松，利用双孔闭形环与腰带在自锁角下发生自锁的原理，确保其跨带在受力时长度不会滑移，当U形扣扣入安全环后，保险装置会自动旋转90度形成自锁，确保跨带在作业受力时连接处不会松脱从而失去承力的有效保护。此种连接方式简便且实用，给作业人员的穿戴带来了便捷同时极大的降低了作业风险。

3）利用杆塔脚钉和耐磨软质安全带绳的双套结或活扣结的自锁原理（如图3、图4），对登塔作业人员进行全程防护，其安全性、操作性和工作高效性方面，都符合《电业安全工作规程》中对登塔防护的相关要求。首先，登塔人员立于地面，调整好两条安全绳长度，使其与作业人员手臂长度相同，将左、右两条安全绳分别系于腰间右、左两扣环内；再次，在安全绳对折处打一个双套结。对于主材上垂直上、下的脚钉，分别将左右两条安全绳的双套结扣于脚钉内侧，手抓住脚钉外侧，逐步攀爬（如图3）。

3 新方法的可行性研究分析

1）在脚钉受力方面按照线路中M16的脚钉计算，其最大剪切应力为14700N，是安全带合格试验静拉力的6.7倍，防坠脚钉是在常用脚钉外侧尾端改造加装了卡销，其受力完全与常用脚钉一样，说明脚钉是安全的牢固的构件。该方法承力保护是可靠的。

2）此方法能充分利用双套结自锁的特点，登塔人员万一失手，腰绳稍一受力便会越拉越紧，由于脚钉外侧尾部上翘，当受向下拉力时，绳扣不能从脚钉外侧滑出，确保了登塔人员的绝对安全。

3）脚钉是牢固构件，脚钉外侧尾部上翘，两颗脚钉之间距离为45cm左右，人员从上端坠落到最下端，也就是两个脚钉之间的距离（最多为45cm），经计算坠落时间为0.214S，坠落位置刚好是同侧两脚钉之间，即使在上、下塔及转位过程中偶然失手、踩空和外界因素刺激造成坠落人员也不会因触碰到脚钉而受到伤害。

4 应用情况与建议

1）“全身一体式安全带”利用安全绳带与可调式双孔闭式环的自锁原理，确保腰带及胸带不会因为受力后从环中脱出，确保作业人员得到安全带的有效保护。另外，安全带所有金属部件均采用轻型钛合金新型材料，强度高、质量轻，大大降低了高空电工登塔的勞动强度。

2）两种方法充分利用脚钉和绳扣自锁原理，使安全带瞬间完全受力且受力均匀，解决了人员在坠落过程中冲击力大的问题，避免了人员在坠落中受到更大伤害。同时，运用此方法减轻了人员登塔负担，降低了体力消耗，进行塔上工作有更充裕的时间和精力。

3）当遇到个别脚钉缺少或有缺陷的情况，先把一条腰绳打在主材上，向上攀登到有脚钉的地方后恢复使用此法。

4）作业人员系好安全带后，调整好两条安全绳长度，使其与作业人员手臂长度相同，安全绳始终保持高挂低用。

5）双套结的大小要与脚钉的大小相适应，双套结扣在脚钉内侧后手必须抓住脚钉外侧。

5 结语

1）改进后的“全身一体式安全带”的腰带卡、跨带卡、肩带卡、胸带卡均利用带与双孔闭形环在自锁角下发生自锁的原理，保证作业人员在作业过程中安全带受力后各带扣不会滑移、松脱，确保了作业人员的安全。

2）该方法的基本原理是在全身式安全带上栓上两条腰绳，登塔或塔上作业换位时，先结扣，后解扣，使作业人员始终不失去保护，满足《电业安全工作规程》的要求。

3）不需要对杆塔增加任何附加设备，也不要做任何改造。对普通型脚钉采用双套结自锁，对防坠脚钉采用活扣结自锁。由于柔软的绳索锁在硬的脚钉上，越锁越紧，而且脚钉上又有约75°的弯钩，（普通型脚钉）或有卡销（防坠型脚钉），锁结不会滑出，比硬质金属扣结打在硬质脚钉（硬碰硬）上更不容易滑出。

4）推广该防坠方法将节约大量的对杆塔作防坠改造的资金，对全身式安全带也不需要作多大改变，也不增加安全带的重量，是一种经济、实用、安全、可靠的防坠方法。

参考文献：

[1] 刘鸿文，《材料力学Ⅰ》第四版

[2] 《电力安全工作规程电力线路部分》 GB026859-2011

作者简介：

陈浩（1986.02-），男，籍贯：湖北省枣阳市，学历：本科学历，工程师，研究方向：电力工程。