围栏支架防误打开装置的研制与应用

苏炜智 陈 黠 李礼兵

（广东电网有限责任公司江门鹤山供电局，广东江门529700）

0 引言

安全围栏是作业过程中划分工作区域与禁止进入区域的安全工器具，它由围栏支架和安全围网组成。作为电力安全生产现场作业“十个规定动作”之一，作业和施工现场必须使用安全围栏，防止运维人员误入带电间隔及其他危险区域，同时也防止非工作人员进入工作区域。目前使用的围栏支架是自动打开和收起的，虽然使用方便，但从现场实际使用的情况看，这种围栏支架容易在搬运的过程中误打开，对搬运人员造成不必要的危险[1]。

从基层班组使用安全围栏的情况来看，围栏支架经常发生误打开。目前采取的措施有两种，第一种是建立支架的使用手册，规范使用步骤；第二种是通过安全教育，加强基层人员的安全意识。这两种措施虽然易于推广，但随着时间推移，使用者的安全意识可能逐渐淡薄，安全围栏误打开伤人的风险仍然存在。

因此，为了管控围栏支架因误打开带来的伤人风险，确保其使用时既方便又安全，我们研制了围栏支架防误打开装置，该装置处于解锁状态下不影响支架正常收放，闭锁状态下能可靠防止支架误打开，同时设计上充分考虑了使用者的使用习惯，操作方便，便于推广[2]。

图1 围栏支架结构图

1 设计思路

如图1所示，围栏支架的结构可分为支架脚、自动收放机构和支架杆三部分。使用时通过扭动支架杆带动自动收放机构，将支架脚放下来，使用完后向上提拉，支架脚收起来的同时自动收放机构卡住位置。

基于围栏支架的结构，我们提出了3种改造方案：

（1）使用传导杆。在支架内部制作一个传导杆，在自动收放机构安装闭锁机构，在支架杆顶部安装按压按钮，使用者通过按压按钮，带动传导杆另一头的闭锁机构动作。

（2）使用制动装置。将闭锁机构安装在靠近自动收放机构的位置，利用制动装置提供的外力防止支架误打开。

（3）使用包裹物。将支架脚用类似于袋子的包裹物包裹起来，即使在搬运过程中围栏支架发生误打开，也有包裹物防止支架脚打开[3]。

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从装置的可靠性、便利性、经济合理性和推广难易程度4个维度对以上3个方案进行评价，最终得出方案（2）为最优方案，即选用加装制动的防误打开装置。

装置的制动原理可通过多种方式实现：

（1）使用摩擦原理。设计制动装置外形为夹子的形状，装置与支架靠摩擦系数大的硅胶接触面提供摩擦力，通过将自动收放机构夹在支架杆上，增加机构误打开时的摩擦力，当要打开时拿开夹子。

（2）使用磁吸原理。磁吸原理即磁铁的吸力远大于剪切力，在自动收放机构上方安装一块磁铁，当支架脚收起时正好吸在磁铁上，保持收起状态；扭动支架杆时，支架脚在磁铁面产生剪切力，导致支架脚横向运动，并重力作用下慢慢离开磁铁表面，吸力变小，最后支架脚撑开。

（3）使用定位原理。利用卡扣和卡位之间的机械结构提供制动力，在支架杆加装卡扣，在自动收放机构加装卡位，通过卡位和卡扣的定位固定自动收放机构的位置，当要打开时移开卡扣。

（4）使用捆绑原理。利用魔术贴的拉力和应力，魔术贴一端固定在支架杆，支架收起时魔术贴另一端捆绑在自动收放机构上，打开支架时松开魔术贴[4]。

2 制动原理的选择

为了评价方案之间的优劣，下文从两个方面着手：评估操作方法与使用习惯的契合度、测试装置的耐用程度。

2.1 操作方法与使用习惯的契合度

通过观察大部分使用者的使用习惯，可将打开支架的使用过程分为搬运、放下、打开支架脚和放置4个步骤，如图2所示（收起支架的步骤与此相反）。

（2）使用磁吸原理的装置，只需转动支架杆即可同时实现闭锁和打开，无需增加额外的动作。

（3）使用定位原理，使用者需增加开闭锁动作，但可在放下动作过程中，操作定位制动装置。

（4）使用捆绑原理，除以上4个步骤外，还需要增加一个捆绑的动作。

图2 搬运、放下、打开、放置动作分解图

2.2 装置的耐用程度

由于难以对装置进行耐久性测试，因此转而分析4种原理对装置的损耗。方案（1）利用夹子和支架杆之间的摩擦，用久了接触面的花纹就会磨平，加上支架在搬运过程中上下振动，加剧了接触面的损耗，因而摩擦原理制成的装置对材料的损耗较大。

4个方案的分析对比如表1所示。

表1 方案材料耐磨程度对比表

综上所述，小组决定选用定位制动原理的防误打开装置方案。

3 装置的制作

装置的制作涉及材质和机构设计两方面。

市面上常见且适合本课题的材质为不锈钢和铁，以下为两种材质之间的使用情况对比，如表2所示。

表2 材质属性对比表

为了确保装置功能的可靠性，必须挑选一种不易磨损且耐腐蚀、在运输过程中受压不易变形的材质，因此决定采用不锈钢进行加工。

闭锁机构具体可分为按压式和旋转式。按压式是安装按钮和定位卡扣，两者靠一块安装在支架杆内的弹片动作。旋转式是安装一端固定、一端可转动的配合机构，固定端为卡扣，可转动端设计有轨道槽，通过旋转轨道槽，将卡扣旋入轨道的卡位内。

最后根据样品实证的手段，发现按压式需要操作多次。按压式是按钮按下时支架脚才能打开，若手松开按钮，支架脚就不能打开，使用者正是在进行支架放下的动作过程，支架脚未打开前就已经松开按钮，导致操作失败。而旋转式则将卡扣旋转到位后即可，一次完成的成功率更高。因此选择了旋转式定位闭锁方式的防误打开装置[5]。

4 推广及应用

为了测试装置的实际应用效果，将研制的防误打开装置拿到现场测试，并结合课题目标，记录下应用情况。

4.1 装置动作正确率达100%

通过观察某基层单位在9、10月使用围栏支架的情况，记录下每单工程使用本课题研制的围栏支架与使用未改造的围栏支架的对比情况。11位使用者搬运未改造的围栏支架，或多或少都有误打开的时候，但搬运本课题研制的围栏支架，误打开次数皆为0，证明该装置实现了防误打开可靠率的目标。

4.2 装置的便利性

在防误打开的围栏支架试用期间，观察其使用情况。从11位使用者的使用情况来看，装置的操作与大部分使用者的使用习惯相符，只与其中某一位使用者的使用习惯有差异，因此装置满足操作便利的目标要求。

5 结语

综上所述，对于安全围栏，在原支架的结构基础上研制了围栏支架防误打开装置，通过设计旋转轨道槽，卡位旋出轨道后打开支架，卡位旋至轨道槽内时闭锁，从而实现防误打开的目的。该装置目前已在某基层单位实际应用，从现场反馈的情况看，装置未发生过误动作，而且操作方便。使用防误打开装置，将能有效管控安全围栏误打开的风险，因而值得推广。

[1]李德金.智能感应型夜用安全围栏的研究与应用[D].济南：山东大学，2014.

[2]于春辉，吴昊，李焴强，等.一种新型智能化电力施工安全围栏设计[J].山东电力技术，2016，43（9）：70-73.

[3]白美娥，徐顺放.电子围栏系统在赵山渡渠系闸站中的应用[J].水利建设与管理，2016（10）：64-66.

[4]刘会斌，闫万春，兰鹏，等.基部固定式可伸缩安全围栏的研制[J].电力安全技术，2009，11（10）：64.

[5]白宗凯.微机防误系统在220 kV升压变电站的应用[J].河北电力技术，2014，33（4）：32-34.