新型简易防坠落安全保护装置的应用研究

孙国娣，郭成功，陈锦翔，王梦超，潘静娟

(1.国网江苏省电力公司扬州供电公司，江苏 扬州 225009;2.国网江苏省电力公司，江苏南京 210024;3.国网江苏省电力公司南通供电公司，江苏 南通 226006)

0 引言

农、配电作业过程中，由于高处作业频繁，坠落风险大，高处坠落人身事故时有发生，其发生频率仅次于人身触电事故。据不完全统计，高处坠落事故，包括定位作业过程中的坠落事故和上下杆塔过程中的坠落事故，在电力生产和建设的各类事故中占40 %以上。其中，定位作业时坠落的原因主要为作业人员执行《安规》不严格，未正确使用安全带；上、下杆时坠落的原因多为作业人员只有安全带的围杆带单重保护，围杆带太过宽松，一旦出现人员体力不济、注意力不集中以及脚扣打滑、脚扣破坏等情况，极易导致作业人员坠落。因此，研究以脚扣方式上下杆时的防坠落措施，迫在眉睫。

1 坠落事故原因分析

目前，在农、配电作业过程中，作业人员上下杆所使用的工具大多数都为脚扣，并使用安全带进行全过程保护。其中，脚扣方式上下杆的保护措施是使用围杆带，但围杆带只能防止人员上下杆时身体后倾而坠落的事故。在上下移动过程中，围杆带往往松松垮垮，一旦杆子湿润打滑或脚扣损坏，就无法防止人员垂直向下滑落，这是上下杆过程中发生人员坠落事故的根本原因。

另外，采用脚扣方式上下杆时，作业人员需要一手抱着电杆，一手托起围杆带，难以控制身体平衡；且杆体表面无抓手，全靠两腿发挥作用，造成上下杆时人员体力消耗很大，容易出现腿软、乏力、晕眩等情况，对其人身安全造成了极大的威胁，这是上下杆过程中发生人员坠落事故的另一原因。

因此，脚扣方式上下杆时的防坠落安全保护装置需要有如下功能：防止人员垂直向下滑落、身体后倾以及减轻人员上下杆的体力消耗。

2 防坠安全保护装置简介

目前，国内广泛使用的防坠安全保护装置主要是导向型和收放型。

2.1 导向型防坠安全保护装置

导向型防坠安全保护装置是一种永久性安装在杆塔上的装置。主要由导轨、自锁器、转向器等部件组成，其中自锁器能实现自锁和导向功能，在正常作业时能灵活移动，在发生坠落时，可自动锁定在导轨上，确保作业人员在攀登、定位作业、转移作业等过程中均能得到保护。国家电网公司《电力安全工作规程》(线路部分)第7.10条规定：钢管杆塔、30 m以上杆塔和220 kV及以上线路杆塔宜设置防止作业人员上下杆塔和在杆塔上水平移动的防坠安全保护装置。由于导向型防坠安全保护装置结构复杂、造价高，不适用于农、配电中的水泥杆。

2.2 收放型防坠安全保护装置

收放型防坠安全保护装置是一种便携式随装随用的临时保护装置。主要由速差式自控器、连接器、缓冲器等部件组成，其中速差自控器和缓冲器在发生人员坠落时联合作用，有缓冲的锁止功能。根据规定，当使用3 m以上安全绳时，应配合缓冲器使用；当在高空作业、活动范围超出安全绳保护范围时，必须配合速差式自控器使用。但是，采用脚扣方式上下杆时，不具备系保险绳的条件，所以该类型安全保护装置只能在作业人员定位作业、转移作业过程中起到保护作用，而不能保护作业人员攀登过程中的安全。不过，由于收放型防坠安全保护装置结构简单、价格低，在作业人员脚扣方式上下杆防坠落安全保护装置的研究中，有极高的借鉴意义。

3 新型简易防坠落安全保护装置结构

脚扣方式上下杆新型简易防坠落安全保护装置遵循保护环境、节约资源的原则，同时尊重传统的攀登保护习惯，仅在原有安全带结构上加装了特制的带手持把柄的阻尼抱箍，并与缓冲器配合使用。

脚扣方式上下杆防坠落装置由机械阻尼抱箍、握手把柄、可调节自锁器、调节绳、连接绳、安全带及附件组成，该装置如图1所示，具体设计方案如下。

图1 脚扣方式上下杆防坠落装置示意

3.1 机械阻尼抱箍

机械阻尼抱箍的主要作用是紧紧箍在电线杆外围表面，以高强度摩擦力阻止人体下滑。设计长度为450 mm(加上握手把柄后总长度设计为650 mm)，厚度为 28 mm，高度为 40 mm。

机械阻尼抱箍内部采用高分子聚乙烯材质的专用牵引绳，牵引绳的直径为12 mm，承载力(负荷)为12 t，远远超过国家电网公司规定的安全带、安全绳负荷试验为2 205 N的拉力强度标准。外部采用耐高低温、耐磨的硅胶高温压铸成型；内部由1根完整的牵引绳折叠成3根并联缝制而成(两端环绕两侧握手把柄)。考虑到防滑及微量移动，外部硅胶内侧将增加防滑齿纹，并且将高度设计为40 mm，增加接触面，以产生更好的阻尼效果。机械阻尼抱箍压铸成弧形，而且能达到一定的硬度，可直接箍在电线杆表面，使阻尼抱箍与电线杆圆柱表面紧密贴合，在上下杆移动时不会下挂或下坠。

3.2 握手把柄

在阻尼抱箍的两侧连有2个合适尺寸的环型握手把柄，方便攀爬人员手持和四肢运动，可大大减轻攀爬人员的体力损耗。

阻尼抱箍和握手把柄设计成一体化结构，中间无任何连接件。握手把柄内部材料与阻尼抱箍内部材料相同，外部为高强度PC材料。握手把柄主要作用是助力，为了满足运用中的强度、手感、舒适度，握手把柄按农、配电工人员的大手型一把握设计；为了防止攀爬时手指滑移，握手把柄内口进行人性化设计，即设有4个手指的圆弧槽，以方便上下杆时4个手指限位在圆弧槽内，保证在上下杆受力时攀爬人员的手在手柄内保持最舒服状态，并且不卡手。握手把柄采用高强度PC材料注塑而成，手柄表面设计成微型皮纹，实用又美观，还能起到防滑作用。握手把柄设计尺寸为：外框高150 mm、宽85 mm；内框高 100 mm、宽 35 mm；厚度 25 mm。另外，设计要求该握手把柄在2 m的高度自由落地后，PC材料手柄不会破裂。

3.3 可调节自锁器

可调节自锁器由可移动锁块、固定锁块、锁紧滑动手柄、回位弹簧、上下盖等组成(见图2)。它连接于调节绳，主要用于调节阻尼抱箍与调节绳形成的环型的尺寸大小，以适应电线杆杆根与杆稍不同的杆径。最大调节量按12 m高水泥电线杆计算。该型电线杆的杆根直径为350 mm，埋入土2 m后地表杆径约为323 mm，攀爬人员使用该设备的初始高度约为1.8 m，该位置处的杆径约为300 mm，其周长约1 m。为了上下移动方便和达到机械阻尼效果，将整个设备的内圈周长可调节范围设计为0.9—1.3 m。防坠落自锁装置的上、下盖，用304不锈钢精密浇铸，上、下盖之间用氩弧焊满焊，以满足结实牢固的要求。

调节大小尺寸时，松开防坠落装置的锁紧滑动手柄，这时穿过固定锁块和移动锁块之间的调节绳可在防坠落装置内自由移动，攀爬人员可按水泥电线杆尺寸或需要调节设备内径大小。调节结束后，把锁紧滑动手柄按指定方向推动到位，自锁器将牢牢锁住调节绳。

图2 可调节自锁器示意

人体下坠的力越大，自锁器调节绳卡得也越紧。当发生人体意外坠落时，可移动锁块上口会被调节绳向左用力推动；受力越大，移动的位置将越多。在移位过程中，调节绳会被可移动锁块下部和固定锁块对夹并夹紧，同时被锁紧滑动手柄锁住；安全绳在防坠落自锁装置内也将会被曲线形锁住，从而达到双保险的目的。

3.4 调节绳

调节绳分别连接阻尼抱箍一侧和自锁器，采用高分子聚乙烯材质的专用牵引绳制作，主要用于调节脚扣方式上下杆防坠落设备环型尺寸的大小，以适应电杆杆根与杆稍不同的杆径，长度控制在600 mm。

3.5 连接绳

连接绳用于连接脚扣方式上下杆防坠落装置与攀爬人员腰部的安全带，采用高分子聚乙烯材质的专用牵引绳制作。考虑到人员传统攀爬习惯，连接绳长度现初定为500 mm。安全绳不能太长或太短，若太长，坠落距离将会增大，容易造成人员触地，达不到安全防护的目的；若太短，则制约了人员的攀爬行为，不便于人员上下杆，也不便于登高人员的电力作业。

3.6 附件

脚扣方式上下杆防坠落装置的机械阻尼抱箍、可调节自锁器、调节绳、连接绳等由金属挂钩、品字环等附件连接，上述附件均要达到国家电网公司规定的相关负荷试验要求。

4 新型简易防坠落安全保护装置的使用方法

当采用脚扣方式上下杆前，应系好安全带，将连接在安全带上的机械阻尼抱箍打开，扣在电线杆上，同时根据杆径选择分级绳扣并搭好闭锁钩。将机械阻尼抱箍置水平位置，并向上移至合适的高度(机械阻尼抱箍内径稍大于杆径，确保抱箍可以在杆子表面方便移动)，攀爬人员双手抓住助力把柄向斜下方拉拽，使抱箍牢牢卡在电线杆上(防滑抱箍产生阻尼作用)，此时攀爬人员双手可以借力，使腿部得以轻巧上移。如此反复，作业人员可以轻松、高效地爬到杆顶。

一旦在移动过程中发生脚扣损坏、踩空、滑跌、后倾等意外情况，在因人体坠落产生双手或安全保险绳传递的重力和加速度作用下，抱箍立刻倾斜地牢牢卡在电线杆上；当安全保险绳随着人体下落而绷直后，缓冲器在发生人体坠落时及时作用，可缓冲地锁止。该装置同时具备了可缓冲的防止人员垂直向下滑落、身体后倾以及减轻人员上下杆体力消耗的功能。

采用机械阻尼抱箍后，可不再使用传统的安全保险绳。为了满足高处作业双保险的要求，当作业人员登杆到位后，在系好围杆带的同时，应扣好阻尼抱箍。

5 新型简易防坠落安全保护装置的优点

(1) 采用脚扣方式上下杆，当攀爬第1脚及以上高度发生坠落时，可确保人员悬空而不坠落地面；当人员定位作业时，可确保不影响人员的作业活动。通过机械阻尼抱箍上安装的手持把柄，还可减轻作业人员攀爬的体力消耗。

(2) 脚扣方式上下杆防坠落装置结构简单、安全可靠、轻便耐用、操作方便，作业人员在上下杆和高处作业时，能有效减少危险感和不适感，便于安全作业。

(3) 脚扣方式上下杆防坠落装置适用于各种规格的水泥电线杆，能有效防范人员坠落事故，无防范死角。

(4) 脚扣方式上下杆防坠落装置承载负荷满足作业人员体重及可能携带的工具、材料等总重量(定为 100 kg)。

6 结论

新型简易防坠落安全保护装置结构简单、使用方便、经济适用，可解决长期以来脚扣方式上下杆过程中缺乏有效安全保护的问题，避免了绝大部分脚扣方式上下杆过程中人员高空坠落事故，还能减轻人员上下杆塔的体力消耗，适合在农、配网电力作业中大规模应用。脚扣方式上下杆新型简易防坠落安全保护装置，可保证人员下坠发生时阻尼缓冲闭锁，防止继续下坠，同时可减轻人员攀爬时的体力消耗，提高了上下杆的安全性与高效性。

1 顾燕苏，吴俊杰，徐光国．电力高处作业防坠器预防性 试验方法探讨[J]．电力安全技术，2013，15(10)：54-56.

2 唐隆森，王忠毅，钟守熙．防坠安全保护装置在钢管杆 塔上的应用[J]．电力安全技术，2011，13(3)：53-55．