起重设备预防挤压安全监测系统的研究

杨聪富，焦志云

（云南文山铝业有限公司，云南 文山 663000）

起重设备是有色、冶金、矿山、码头等搬运或移动重物的重要机电设备，为生产带来了很多的便利。但同时，因为起重设备造成的事故也不容忽视。《中华人民共和国安全生产法》规定：安全生产工作应当以人为本，坚持人民至上、生命至上，把保护人民生命安全摆在首位，树牢安全发展理念，坚持安全第一、预防为主、综合治理的方针，从源头上防范化解重大安全风险。尽管各企业都制定了严格的安全生产和安全管理制度，用规范的制度和操作规程约束操作人员，同时加强作业人员安全教育培训，不断提高员工安全意识和安全操作技能，预防事故发生，但是仍不可避免的有事故发生。常见起重机事故类型主要有挤压、重物坠落、触电和高处坠落，其中挤压事故占25%。（数据来源于网络文书吧中《天车事故及案例.PPT》对冶金行业典型事故案例的分析）。

挤压事故是在起重机点巡检作业、检维修作业或者在其附近作业中被运行中的起重机械挤压碰撞。发生挤压事故的原因有很多，总结起来有如下几种：一是工作不执行工作票、不挂牌、起重设备运行没有进行确认等违章作业致使挤压事件发生；二是互保联保制度没有落实到位，没有按规章制度的要求起重设备上有人点检或维修，禁止启动起重设备；三是操作不当；第四就是安全意识淡薄，没有进行安全确认就启动设备等。不管是什么原因造成的挤压事故都不是小事故，轻者肢体损伤，重者工亡。

图1 挤压事故案例（图片来自网络视频截图）

挤压事故发生在两个移动设备之间或一个移动设备和固定物体之间。为研究出更有效的预防办法，我们以电解铝多功能天车为例，针对可能发生挤压事故的位置和状态做了详细的分析。

1 现场分析说明

选定铝电解车间多功能天车进行现场模拟，以便分析出不同位置、不同情况、不同时间以及不同距离可能发生挤压事故的情形。电解铝车间工况复杂，高温、高粉尘、强磁场、空气中伴有腐蚀性气体，环境比较恶劣。

车间内以多功能天车为主要起重设备，因为多功能天车工具比较多，所以多功能天车具有车体大、端梁长、结构复杂等特点。所以在铝电解车间多功能天车上进行分析非常有说服力。

可能发生事故的情形：①检修天车时，天车司机会配合检修人员移动天车的大车和小车，检修人员交联不到位时可能发生事故；②检修完成，检修人员未全部或未完全离开天车，在试车过程中，检修人员需要查看工具车或大车运行情况时可能会发生事故；③相邻两台天车作业时，天车司机未顾及另一天车上检修人员可能发生事故。④轨道滑线作业与天车交叉作业，双方未事先进行安全交底确认，天车端头与厂房牛腿间容易挤伤工作人员。2012年12月某铝业分公司作业人员挤死于厂房牛腿与天车端梁之间。

可能发生事故的位置：①如图2：端梁外侧，检修人员未来得及下车，或者在天车工作状态下检修天车，如果检修人员处于该区域，此种情况移动大车，可能发生挤压事故；②如图3：天车车头车尾的位置，人员未来得及离开轨道，天车启动或是高速运行，都有可能发生挤压事故；③如图4：检修作业人员上下天车时，会被误动作的天车带动，轻则刮蹭，重则跌落或挤压。

图2 盲区站人演示

图3 车端头站人演示

图4 天车内侧面较高位置站人演示

还有其他可能发生挤压事故的情况，比如2007年某铝业股份有限公司天车搬手套不到位，作业人员用手扶正造成右手拇指挤伤；2002年某铝业分公司作业人员在多功能天车点检过程中，一边让天车驾驶人员一边开着行车，点检人员一边将头伸出天车栏杆查看天车行走轮运行情况时，头部被天车于立柱挤压，安全帽被挤烂，作业人员头部重伤死亡。

2 现状

针对事故频发的起重设备伤害事故，各企业采取的措施有一方面是强化企业安全管理制度和开展安全生产责任制，落实各层级人员职责，加强作业现场的安全管理；建立健全起重设备作业和检维修操作规范，约束作业人员规范作业。如实行起重设备可视化检修作业规范，遥控器、检修楼梯上牌挂锁等管理规定。另一方面是加强作业人员的教育培训，开展岗位作业技能培训、安全教育培训、警示教育培训等措施，提高起重设备操作人员、检维修人员岗位技能、安全技能和安全意识。从安全管理的角度来讲，导致事故发生的原因可归结为：管理上的缺陷、人的不安全行为和物的不安全状态。以上的措施总结来说就是消除管理上的缺陷和规范人的安全行为。这些制度和措施的落实，确实有效减少了事故的发生，但由于一些有制度不执行，作业人员麻痹大意，习惯性违章等等行为，仍然会发生事故，因此，结合起重设备的运行情况以及挤压事故案例情况分析，我们可以着手于从提高设备本质安全的角度来减少或避免挤压事故的发生。

3 研究方向

表面上，事故是一种突发事件，但是事实上任何事故只要采取正确的预防措施，事故是可以避免的。针对上述分析，我们把行车的几个事故点作为主要安全监测点，提出安全保障方法。将起重设备结合现代通讯技术，充分利用物联网技术，将声、光、电、影象、计算机、网络和大数据等学科有效融合，利用新技术和新方法再加上一层保障性措施，从技术上保障人员安全，杜绝此类事故发生。

首先确认主要监测位置，如图五：监测位置1，行车前进方向；监测位置2，行车端梁外侧；监测位置3，行车后退方向。根据安全监测需求确定安全范围：监测位置1和监测位置3监测范围0m～4m，有识别直接停车；监测位置2，有识别就不能启动天车。

图5 主要监测位置示意

实际生产中，两行车间距：A≈4m（2m～4m可设置）减速；A≈1m（1m～2m可设置）停车；A=0m特殊工况强制不停车，两台行车会出现无间距并行的状态。如果因为安装了安全防护装置，0m～4m内有识别就直接停车的话，将会影响生产，所以监测方式采用能够区分物体特征的方法和设备进行实时监测，既兼顾安全监测的要求，也满足了生产需求。

另外，天车运行过程中，天车端梁最外沿与牛腿之间的间隙非常小，三梁车车体较长，一条端梁可以跨过两个牛腿支柱，而两个牛腿支柱中间的区域是不好识别的，无论是从车头扫描车尾，还是车尾扫描车头，都不可避免的受两条牛腿的影响。所以，选定的监测设备要能够透过缝隙识别到两条牛腿支柱中间的区域。

所安装的设备不能超过端梁外侧过多，以免所牛腿支柱发生刮碰，损坏设备。

4 研发新的技术设备

根据分析，在监测范围内只对人体进行识别，牛腿、护栏和厂房拉筋不被列入报警范围。既能满足这些限制条件，又能对天车进行安全监测，可以采用毫米波人体成像设备、摄像头和热成像仪相结合，只对人体进行识别。通过大数据分析，将人体特征和衣帽特征全部植入控制程序，可扫描区域只要出现人体任一部分或衣帽任一部分，系统自动判断监测区域内有作业人员。

为满足距离要求，配合使用可调节距离的激光扫描仪或相应量程的雷达进行互锁，并联锁天车启动和急停开关，设定报警范围内有作业人员，将会紧急制动停止运行，从而实现人身安全监测。因为需要多个位置同时监测，监测设备为组合型式，所有监测设备联锁，任一位置报警都会紧急制动天车。

安全监测系统与天车PLC控制系统联锁，安装警示灯以提示现场作业人员。在安全范围内，警示灯绿灯亮，此时表示监控系统正常；在缓冲距离内，警示灯黄灯亮，此时天车减速或不启动天车；微险距离内，警示灯红灯亮并发出警报，天车紧急制动或抱死。

不管作业人员未来得及离开作业区域，还是因交叉作业未被发现，都会由技术设备检测到并提醒天车司机。这样就有效的避免了天车挤压事故的发生，保证安全生产，提高生产效益。

为了确保起重机械安全可靠的运行，吸取事故教训，强化安全监督，采用有效的预防措施和有效的保障设备，并进行有效的管理和控制，促进企业安全生产稳定。