有限空间内移动式高空作业平台选型、升级改造

毕涛 袁健 董保民 夏磊

【摘 要】高空作业平台是一种专業的高空作业设备，可以将工作人员，工作材料通过高空作业平台自行升降，便于高空设备安装与机械维修，有效降低了施工的难度，提高了工作的效率，也能保障工人的人身安全。其具有结构紧凑、操控性好、作业频率低、负荷小，但要求安全性、可靠性高等特点。本文主要分析了在室内管廊中工作的移动式高空作业平台的选型，并对其进行升级改造，使其能更好应用于管廊中的建筑工作。

【关键词】有限空间内；高空作业平台；升级改造

一、项目概述

管廊具体形状如图一所示。管廊内上腔为半圆形结构，需在半圆形管壁上安装照明灯具、导轨、辅助系统探头等设备，均为高处作业，且管廊总长约5.5公里，最大坡度5%。移动式作业平台需要在管廊上腔进行移动，使用电力驱动；施工期间采用轮式行进方式，工程投运后对平台进行改造，将轮式行进方式升级为轨道式（利用管廊内已有预埋轨道进行移动，轨距2米），同时采取技术手段进行作业范围干预，可以有效避免碰撞两侧GIL主设备，并为后续管廊内设备检修提供安全便利的作业环境。同时考虑到作业平台通用性，移动作业平台行进方式可快速进行轮轨切换。

近年来，国家越来越重视施工场地的安全规范问题，特别是高空作业这么危险的项目，对其的管理也更加严格。随着人们的安全生产的意识越来越强，高空作业平台因为其安全性，方便性，在建筑行业得到了广泛使用。如此一来，不仅在市面上越来越多的人知道了高空作业平台，告别了以前只能用脚手架的不安全的工作方式，也使得制造商扩大生产，加强了国产的高空作业平台的国际竞争力。

目前，中国正处在“十三五”规划的关键时期，国家大力推动“一带一路”等国家战略，国内基础设施建设不断增加，如地铁、铁路、高速公路，机场、港口、大型场馆等项目开工量稳定，国家各类基础设施的建设自然需要很多的安装工作，因此对高空作业平台的刚性需求十分明显。随着安全观念和国家制度的不断改善，对安全作业的要求越来越高，现场的规章制度越来越完善，所以落后的高空作业方式会被逐渐替代，施工方的观念和意识也在日趋提升。高空作业平台这种成熟、安全、高效的作业方式接受程度会越来越高，综合优势越发明显。重点是以机械化生产替换人工作业、以自动化控制减少人为操作。

二、选型要求

（1）技术参数要求

（2）工作原理要求

整个移动式升降作业平台技术轮距为2米，能够在管廊内根据轨道平稳行驶。

当升降平台停止后开始上升，能主动限制高度和旋转角度。升降平台的作业区域在移动过程中利用主控软件能主动识别碰撞，距离0.5M。并能停止平台运动。使用声光报警系统报警。使用人工观察复位，并退回安全位置，保证管廊内设备的安全。

因此，在考虑了技术要求和工作原理要求之后，选择曼尼通PT—100可移动式高空作业平台，其如图二所示。

该款移动式高空作业平台主要由底座、主机架、升降架、起重机和移动式作业平台组成的。平台升降高度最高可达5米，宽度1米，长度2.82米，高度2米，离地距离10厘米， 平台最大能承重200KG。适合单人登高作业，能够360度全方位自由旋转，最多可达3M的横向延伸，能够覆盖更多的工作区域。采用DC24V蓄电池作为动力电源，全程电力驱动。平台配有自动转向系统，能够应对更加复杂的场地。此外，该高空作业平台对工人的人身安全也有保证。升降车内装有意外失电状况下的应急下降装置，为了防止速度过快的自动制动系统，为了防止电源突然失去控制的紧急停止按钮，另外，还有车载诊断系统，定时检查升降车是否存在问题，全方位保障了工作人员的安全问题。因为不是在室外工作，而是在廊道内工作，车轮底部添加了轨道轮，这样既能满足自由移动又能使结构比较稳固，保证了施工机械的功能需求和设备安全。其侧面留有一个小平台和小门，方便材料的调运和施工人员的上下。正面的下部有挡板，防止建筑材料从移动平台坠落，保护地面行人和建筑物的安全。而正面中间的护栏则是起到支撑和保护施工人员安全的作用。

三、改造方案

1、车轮优化方案

因为需要在管廊内完成施工工作，而不是在户外，车轮要按照固定的轨迹行驶。所以要根据管廊内的预埋导轨，升降平台将根据导轨的尺寸和外形，定制轨道轮，使用轨道轮在管廊内按轨道方向平稳行驶。轨道轮动力任然使用升降平台内动力源。并实现轨道和轮子可以快速切换。具体优化方面有以下五点：

①快速更换：利用工具将升降车抬起，只需拆除四组螺栓就可以更换轮胎；

②添加轨道轮，其轮距由原来1M改变为2M（可拆卸）；

③原有主轮仍然作为承重和运动轮保证其安全和运动的准确性；

④添加四个导向轮确保在导轨内运动，每个加长轮距500MM；

⑤平台移动方式使用轨道轮导向，平台动力轮作为驱动。

2、报警系统改装

因为管廊内上腔为半圆形结构，主要部件在管廊的上部两侧。内部使用升降平台需要有自我距离识别和报警系统。所以对升降平台上升进行限制，修改了升降平台的主体软件，保障升降安全。对工作区域旋转平台增加距离报警系统。报警系统和升降车主体连接保证在报警时升降车的上升和旋转将被停止。并使用灯光和声音报警。使用人工复位报警退回安全位置，达到在管廊内安全施工。

因此为了施工人员的安全，工作斗添加四个面的距离传感器，当距离外部物体0.5M紧急停止设备移动，并声光报警，确保有效避免碰撞设备，而传感器的探测精度为10CM。具体添加部位如图四所示。此外，报警系统中的距离传感器采用超声波距离传感器，不仅能精确测算出传感器到障碍物之间的距离，及时作出反应，也能有效防止设备碰撞的发生，保障施工人员的人身安全。具体装置如图五所示：

3、升降平台角度限位改造

因为使用地点是在有限空间的管廊内，其顶部为半圆形结构，所以要求高空作业平台的短臂上下摆动幅度不能过大，以免对管廊内其他设备产生碰撞，威胁到施工人员的安全。因此，结合管廊实际情况，在原有基础上加装了升降平台角度限位开关，最多能支持±70°的短臂上下摆动幅度，以及±70°的平台旋转幅度。

4、控制系统改造

移动式高空作业平台的控制系统硬件主要包括：路线设定模块、传感器模块、液压系统、协同控制模块及执行元件。

路线设定模块主要负责设定高空作业平台的运动路线，控制它的运动速度；传感器模块主要负责控制支撑臂的转动角度，距离传感器负责避免碰撞的发生等功能。

控制系统在工作时，首先使用路线设定模块，预先设定好高空作业平台的运动路线和运动速度，然后通过传感器模块，确认高空作业平台各部分的当前状态，如支撑短臂，作业平台，移动机构是否正常；根据传感器确定的当前状态和路线设定模块规划的作业路径及作业速度，将作业路径和作业速度分解成多个位置、速度区间，每个区间的起点作为平台的当前位置，终点作为目标位置；区间内平台的移动速度为起点位置和终点位置速度的均值，按照多个区间对执行元件的运动速度进行逐步调整。根据试验建立时间库，确定各个执行机构的运动时间，从而确定各个执行机构实时的运动速度；根据传感器模块确认的高空作业平台各个部分的当前位置，以及臂架、转台和行走机构的当前状态，根据目标位置和速度，确定当前位置区间中执行机构状态的调整量，根据调整量对执行机构进行调整。

这样的高空作业平台控制系统，采用了延时控制，这样可以对各个执行机构实时控制，速度上没有滞后，可以有效防止高空作业平台在工作过程中发生的碰撞。并且由于在作业平台安装的多个距离传感器，可以有效控制作业平台与障碍物的距离，实现对作业平台的精确控制。

四、结语

随着城市的不断扩展，施工难度和施工要求也越来越高，因此需要一种能满足施工要求，降低施工难度的安装设备是重中之重。该移动式高空作业平台在原有基础上，改進了其底座、报警系统以及角度限位改造，使其能适应管廊内的实际工作情况，同时也保障了施工人员的安全问题。现在，该设备已经正式投入使用（图六），并获得了良好的反响，提高了施工的效率和质量。

参考文献：

[1] 原伟鹏，王志坤.移动式高空作业平台的设计和改进[J].河北农机，2017（12）：63-64

[2] 李卫国，黄俊君.新型高空作业平台的开发和应用[J].建筑机械化，2003（11）：35

[3] 张阳，任远帆.轨道高空作业车控制系统研究[J].轨道高空作业车控制系统研究，2017，30（05），79-81

（作者单位：江苏省送变电有限公司）