PIDS顯示屏維修輔助平臺的研制與應用

崔 沖，徐錦材，阮啟寧

（廣州地鐵集團有限公司，廣東廣州 510380）

0 引言

如今眾多地鐵站內都安裝了乘客信息顯示系統（PIDS）顯示屏，一般布置數量為?24?塊（站廳?8?塊、站臺?16?塊，具體數量根據每個地鐵站內的面積而定）。其中，每塊顯示屏為?40～60?寸，重約?10～30?kg（品牌不同，重量會略有差異），吊裝在站臺和站廳，屏底邊距離地面高約?2.3?m。由于?PIDS?顯示屏每天長時間不間斷工作，因此其故障率較高，主要故障是無圖像顯示或屏幕不斷跳閃，處理手段一般為更換故障屏，而?PIDS顯示屏更換一直是讓地鐵設備維護人員頭疼的問題。地鐵站內人流密集，空間有限，傳統的高空作業車或液壓升降平臺體積大、質量重，實際使用限制極大。實際操作現場常采用“人工+扶梯”的方式進行更換，即?2?組人員登梯拆卸故障顯示屏并合力搬抬下來，然后以同樣的方式搬抬新的顯示屏上去安裝，全程需要?5～6?人才能完成更換作業，這種方式存在較大安全隱患。綜上，亟需研制一種更好地適用于地鐵站內的?PIDS?顯示屏維修更換裝置。

1 PIDS 顯示屏維修輔助平臺的研制

1.1 方案構思

考慮設計一種輔助裝置，通過該裝置完成顯示屏更換的同時，減少作業人員數量，減輕作業人員的勞動強度，降低作業過程中設備及人員的安全風險。考慮到地鐵車站空間有限，設計的這種輔助裝置需占地面積小、移動方便、操作簡單、可升降，并可承受不同型號顯示屏重量。

通過現場勘察及市場考察，確定本?PIDS?顯示屏維修輔助平臺采用機械承重取代人力承重，以人力手搖方式為動力輸出，便于移動和升降。

1.2 結構設計

PIDS?顯示屏維修輔助平臺主要由顯示屏托架、升降桿、底盤等部分組成。平臺總體結構如圖?1?所示。

1.2.1 顯示屏托架設計

顯示屏托架的作用是放置需要更換的顯示屏，并將其固定在托架上，它由托臂、橫梁、連接架及用于固定顯示屏的安全帶（未畫出）組成，如圖?2?所示。4?條托臂呈“L”型，整齊固定在橫梁上，用于托起顯示屏。托臂平面與垂直方向成?15°夾角，該角度剛好與現場安裝的顯示屏夾角相似，從而可方便顯示屏安裝和拆卸。為防止顯示屏受損，托臂與顯示屏接觸面粘有一層橡膠防刮墊。連接架與升降桿的細金屬管相連，可直接套在升降細金屬管頂端，并通過緊固螺栓固定，不使用時也可將顯示屏托架從細金屬管頂端卸下，以減少存放空間。

1.2.2 升降桿設計

升降桿由中空的正方形金屬管組、第一滑輪組、第二滑輪組、動力輸出裝置等組成，其中正方形金屬管組由?3?根粗細不一、嵌套在一起的正方形金屬管組成，按粗細程度可依次稱為粗管、中管、細管。粗管底端與底盤焊接，細管頂端與顯示屏托架套接。細管、中管底端各有?1?個滑輪，即滑輪?1、滑輪?2，這?2?個滑輪稱為第一滑輪組；粗管頂端有?1?個滑輪，即滑輪?3，中管頂端有2?個滑輪，即滑輪?4、滑輪?5，這?3?個滑輪稱為第二滑輪組，如圖?3?所示。

圖 1 PIDS 顯示屏維修輔助平臺結構圖

圖 2 顯示屏托架結構圖

圖 3 升降桿部分剖視圖

圖 4 動力系統結構圖

動力輸出裝置由絞盤、搖柄、擋齒組成，如圖?4所示。絞盤固定于粗管外壁上，是纏繞鋼絲繩的裝置，其邊緣有一圈齒輪，與搖柄另一端的小齒輪咬合，形成齒輪組。鋼絲繩一端連接絞盤，另一端固定在細管管壁上。絞盤通過鋼絲繩與第一滑輪組、第二滑輪組串接形成整個升降桿的動力系統。擋齒是一個保險裝置，上提擋齒時，可以防止絞盤轉動，起到固定升降桿升降高度的作用。

中管頂端側面有?1?個螺紋通孔，并裝有?1?個螺栓，即緊固螺栓，如圖?3?所示。順時針擰緊緊固螺栓，螺栓頭與細管側壁密貼，此時細管無法相對中管升降。同樣的，粗管頂端側面也有?1?個緊固螺栓，起固定中管的作用。當升降桿升到一定高度需要固定時，可上提擋齒，同時擰緊?2?個緊固螺栓。如果單獨旋緊粗管上的緊固螺栓，則中管不能升降，細管可繼續升降；如果單獨旋緊中管上的緊固螺栓，則細管隨中管一起升降。

升降原理：當順時針搖動搖柄時，絞盤外的鋼絲繩長度縮減，第一滑輪組的?2?個滑輪作為動滑輪被抬升，細管和中管也隨之升高；反之，細管和中管就會下降，從而實現了升降桿的升降功能。

省力原理：由于絞盤與?5?個滑輪通過鋼絲繩組成了一個滑輪組結構，鋼絲繩的拉力只是重物重力的?1/3；另外絞盤齒輪與搖柄另一端的小齒輪又是一個省力齒輪組合，搖動搖柄時，作用到搖柄上的力矩遠大于鋼絲繩拉力的力矩，因此只要用很小的力，就可以使升降桿升降較重的重物，從而達到省力的目的。

圖 5 底盤結構圖

圖 6 安全帶示意圖

1.2.3 底盤設計

底盤起支撐整個平臺并保證平臺穩固的作用，與升降桿的粗金屬管底端連接，位于整個裝置的最下端，由底座和?4?根平穩桿組成，如圖?5?所示。底座為正四棱錐框架結構，底面四角各有?1?個與平穩桿匹配的插槽，每個插槽開口朝外，且每個插槽的側面設有螺紋通孔，用于安裝緊固螺栓。當平穩桿插入插槽后，旋緊緊固螺栓，可以將平穩桿固定在插槽中。插槽底面各有?1?個萬向輪，因此平臺可任意方向移動。此外每個插槽的側面還分別有開口朝上的插槽，當平穩桿需要收起時，可將平穩桿插入此插槽內，并用扎帶將其固定在升降桿外側，方便平臺移動和存放。平穩桿是一根中空的正方形金屬管，其一端設有螺紋通孔，并與支撐錐通過螺紋連接。當地面不平整時，可旋轉支撐錐使?4?根平穩桿位于同一水平面內，保證整個平臺的穩固。底座上有?2?個支撐錐，其作用與平穩桿上的支撐錐相同，用于穩固底座。

1.2.4 安全性設計

本維修輔助平臺的安全性設計主要有以下兩方面。

（1）安全帶。當顯示屏放在維修輔助平臺的顯示屏托架上時，如果操作不當，托架升降的過程中，顯示屏有可能會從托架上滑落或翻轉下來。為防止這種情況發生，特意在顯示屏托架上設計添加了?1?條安全帶，如圖?6?所示。

（2）保險裝置。保險裝置由保險拉環、彈簧栓構成，其結構如圖?7?所示，當保險拉環卡入凹槽內時，彈簧栓向外伸出，拉出凹槽時彈簧栓縮回。在粗、中金屬管的上端，各有?1?個保險拉環，在靠近保險拉環的側面，中、細金屬管壁上各有一排通孔，如圖?8?所示，這些通孔專為彈簧栓設計。當拉環卡在螺母凹槽內時，彈簧栓會在金屬管滑動時插入就近的通孔，此時金屬管不能升降，將保險拉環拉出凹槽后，金屬管方可繼續升降。因此，當升降平臺升高到一定高度需要固定時，除了上提擋齒、擰緊緊固螺栓外，還要將保險拉環卡在螺母凹槽內，這樣可防止因緊固螺栓擰的不夠緊固導致金屬管意外下降的風險。

圖 7 保險拉環示意圖

圖 8 通孔示意圖

1.3 主要技術參數與性能指標

PIDS?顯示屏維修輔助平臺的主要技術性能如下表?1?所示。

表 1 PIDS 顯示屏維修輔助平臺技術參數

2 PIDS 顯示屏維修輔助平臺的應用

PIDS?顯示屏維修輔助平臺制作完成后，首先在室內進行了托舉實驗，托舉物品為長椅。在反復的升降過程中，平臺可以穩定地將重約?30?kg?的長椅升降到?1.8～2.6?m?高處。為了進一步驗證?PIDS?平臺的使用效果，研制小組將?PIDS?平臺帶到車站進行現場試用，從現場使用結果來看，利用?PIDS?平臺只需?3?人就可完成更換作業，且作業過程平穩、省力，所用時間與傳統的“人工+?扶梯”作業方式相近，但作業人數減少了一半，作業人員無需搬抬顯示屏登高作業，作業風險也因此大大降低（圖9）。

圖 9 PIDS 顯示屏維修輔助平臺作業現場

3 技術經濟分析

3.1 經濟效益

PIDS?顯示屏維修輔助平臺前期的制作成本約為1?100?元/臺。使用?PIDS?平臺更換顯示屏每次作業可節約人力?3?人，平均每次作業耗時按?2?h?計算，每次可節約?6?工時。目前廣州地鐵全線網（截止到?2016?年底）10條線共?167?個站，每站約有?24?臺?PIDS?顯示屏，以每年更換約?10%?的量計算，一年可節約工時：

根據《2016?年廣州市城鎮非私營和私營單位就業人員年平均工資公報》，廣州城鎮非私營單位在崗職工每月平均工資是?7?425?元，按此計算，每年節約人力成本：

上式中，21?為月工作天數，8?為日工作小時數。

以每條線配備?1?臺?PIDS?維修輔助平臺的情況計算，每年產生效益：

106?283.6?-?1?100×10?=?95?283.6（元）

由此可見，PIDS?顯示屏維修輔助平臺的應用，每年可為廣州地鐵節約?95?283.6元，相當于廣州市一個非私營單位在崗職工的年收入，長遠來看可以為企業節約不少人力成本。

3.2 社會效益

PIDS?站內顯示屏是乘客及時了解運營信息、新聞、娛樂、資訊等的重要工具。當顯示屏出現故障時，乘客獲取相關信息的渠道將受到影響，不利于疏導客流；另外顯示屏長時間故障容易給乘客留下不良印象，為地鐵企業形象帶來不良影響。目前地鐵通信工班配置人數通常為?7～10?人，傳統的顯示屏故障更換作業一般需要集中抽調?5～6?名員工，對于地鐵通信工班來說，一次性調配這么多人比較困難。使用?PIDS?維修輔助平臺，每次作業只需?3?名人員，有效降低了故障處理人員的調配難度，提高了故障處理效率，減少了設備故障時間，從而提升了地鐵公司的服務質量和形象。

另外，本?PIDS?顯示屏維修輔助平臺占地空間小、重量輕、搬運方便，可靈活地進行拆卸及組裝，尤其適用于在地鐵車站有限空間內完成?PIDS?顯示屏的安裝及拆卸工作，在整個行業內尚屬首創。其不僅僅適用于地鐵車站，還可以推廣到其他場所用于顯示屏安裝及更換作業，如火車站、汽車站等，為社會其他行業創造效益。

4 結束語

本文介紹的?PIDS?顯示屏維修輔助平臺通過在廣州地鐵公司的應用，已經驗證了其可行性和通用性。它結構簡單、操作方便、便于移動和存放、作業風險小、消耗人力少，提高了地鐵車站有限空間內?PIDS?顯示屏的維修更換作業效率，有效解決了地鐵車站“換屏難”的問題，為以后此類裝置的設計提供參考。

[1]北京市規劃委員會. 地鐵設計規范[M]. 北京：中國建筑工業出版社， 2014.

[2]倪惠浩. 一種多功能組合現場檢修工作平臺的研制與應用[J]. 機電信息， 2015（36）：55-57.

[3]蔡慶國. 新型手搖螺桿升降前探支護的研制及應用[J]. 科技信息，2011（25）：381.

[4]蒲如平，陳凡. 一種新穎手搖液壓升降車的研制[J].液壓與氣動，2003（1）：23-24.

[5]成碩，李壽嶺，邱鐵利. 拆裝道岔下拉裝置手搖式升降器的研制[J]. 鐵道技術監督， 2013，41（12）：47-48.