有限空間內移動式高空作業平臺選型、升級改造

畢濤 袁健 董保民 夏磊

【摘 要】高空作業平臺是一種專業的高空作業設備，可以將工作人員，工作材料通過高空作業平臺自行升降，便于高空設備安裝與機械維修，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。其具有結構緊湊、操控性好、作業頻率低、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管廊中工作的移動式高空作業平臺的選型，并對其進行升級改造，使其能更好應用于管廊中的建筑工作。

【關鍵詞】有限空間內；高空作業平臺；升級改造

一、項目概述

管廊具體形狀如圖一所示。管廊內上腔為半圓形結構，需在半圓形管壁上安裝照明燈具、導軌、輔助系統探頭等設備，均為高處作業，且管廊總長約5.5公里，最大坡度5%。移動式作業平臺需要在管廊上腔進行移動，使用電力驅動；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（利用管廊內已有預埋軌道進行移動，軌距2米），同時采取技術手段進行作業范圍干預，可以有效避免碰撞兩側GIL主設備，并為后續管廊內設備檢修提供安全便利的作業環境。同時考慮到作業平臺通用性，移動作業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范問題，特別是高空作業這么危險的項目，對其的管理也更加嚴格。隨著人們的安全生產的意識越來越強，高空作業平臺因為其安全性，方便性，在建筑行業得到了廣泛使用。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，加強了國產的高空作業平臺的國際競爭力。

目前，中國正處在“十三五”規劃的關鍵時期，國家大力推動“一帶一路”等國家戰略，國內基礎設施建設不斷增加，如地鐵、鐵路、高速公路，機場、港口、大型場館等項目開工量穩定，國家各類基礎設施的建設自然需要很多的安裝工作，因此對高空作業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，對安全作業的要求越來越高，現場的規章制度越來越完善，所以落后的高空作業方式會被逐漸替代，施工方的觀念和意識也在日趨提升。高空作業平臺這種成熟、安全、高效的作業方式接受程度會越來越高，綜合優勢越發明顯。重點是以機械化生產替換人工作業、以自動化控制減少人為操作。

二、選型要求

（1）技術參數要求

（2）工作原理要求

整個移動式升降作業平臺技術輪距為2米，能夠在管廊內根據軌道平穩行駛。

當升降平臺停止后開始上升，能主動限制高度和旋轉角度。升降平臺的作業區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。使用聲光報警系統報警。使用人工觀察復位，并退回安全位置，保證管廊內設備的安全。

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

該款移動式高空作業平臺主要由底座、主機架、升降架、起重機和移動式作業平臺組成的。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，能夠360度全方位自由旋轉，最多可達3M的橫向延伸，能夠覆蓋更多的工作區域。采用DC24V蓄電池作為動力電源，全程電力驅動。平臺配有自動轉向系統，能夠應對更加復雜的場地。此外，該高空作業平臺對工人的人身安全也有保證。升降車內裝有意外失電狀況下的應急下降裝置，為了防止速度過快的自動制動系統，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，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構比較穩固，保證了施工機械的功能需求和設備安全。其側面留有一個小平臺和小門，方便材料的調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、車輪優化方案

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

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改變為2M（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，平臺動力輪作為驅動。

2、報警系統改裝

因為管廊內上腔為半圓形結構，主要部件在管廊的上部兩側。內部使用升降平臺需要有自我距離識別和報警系統。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。對工作區域旋轉平臺增加距離報警系統。報警系統和升降車主體連接保證在報警時升降車的上升和旋轉將被停止。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緊急停止設備移動，并聲光報警，確保有效避免碰撞設備，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，也能有效防止設備碰撞的發生，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，其頂部為半圓形結構，所以要求高空作業平臺的短臂上下擺動幅度不能過大，以免對管廊內其他設備產生碰撞，威脅到施工人員的安全。因此，結合管廊實際情況，在原有基礎上加裝了升降平臺角度限位開關，最多能支持±70°的短臂上下擺動幅度，以及±70°的平臺旋轉幅度。

4、控制系統改造

移動式高空作業平臺的控制系統硬件主要包括：路線設定模塊、傳感器模塊、液壓系統、協同控制模塊及執行元件。

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

控制系統在工作時，首先使用路線設定模塊，預先設定好高空作業平臺的運動路線和運動速度，然后通過傳感器模塊，確認高空作業平臺各部分的當前狀態，如支撐短臂，作業平臺，移動機構是否正常；根據傳感器確定的當前狀態和路線設定模塊規劃的作業路徑及作業速度，將作業路徑和作業速度分解成多個位置、速度區間，每個區間的起點作為平臺的當前位置，終點作為目標位置；區間內平臺的移動速度為起點位置和終點位置速度的均值，按照多個區間對執行元件的運動速度進行逐步調整。根據試驗建立時間庫，確定各個執行機構的運動時間，從而確定各個執行機構實時的運動速度；根據傳感器模塊確認的高空作業平臺各個部分的當前位置，以及臂架、轉臺和行走機構的當前狀態，根據目標位置和速度，確定當前位置區間中執行機構狀態的調整量，根據調整量對執行機構進行調整。

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

四、結語

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備是重中之重。該移動式高空作業平臺在原有基礎上，改進了其底座、報警系統以及角度限位改造，使其能適應管廊內的實際工作情況，同時也保障了施工人員的安全問題。現在，該設備已經正式投入使用（圖六），并獲得了良好的反響，提高了施工的效率和質量。

參考文獻：

[1] 原偉鵬，王志坤.移動式高空作業平臺的設計和改進[J].河北農機，2017（12）：63-64

[2] 李衛國，黃俊君.新型高空作業平臺的開發和應用[J].建筑機械化，2003（11）：35

[3] 張陽，任遠帆.軌道高空作業車控制系統研究[J].軌道高空作業車控制系統研究，2017，30（05），79-81

（作者單位：江蘇省送變電有限公司）