摘要：随着城市建设的快速发展，电力电缆地下管廊密度陡增，管廊内的日常巡视、检修等工作量也随之增大。工作人员出入地下管廊必须使用的爬梯，存在诸多不便和安全隐患。通过对目前各类管廊爬梯的综合调研，一种旨在解决出入工井爬梯问题的便携式、操作简单、各类爬梯可通用的爬梯延长工具应运而生。
关键词：地下管廊；爬梯；延长；工具
1设计意义和目标
1.1目前现状及设计意义
地下管廊爬梯通常设置在井口平面以下，由于部分道路施工改造工程使得井口抬高，甚至会出现约1.5米左右的高度差，如图1所示。由于井口位置没有给人员提供支撑的扶手，人员上下时，只能手扶地面，并且井口通常比较狭窄，很难注意脚下动作，极有可能发生踏空甚至坠落等事故[1]。
图1 井口爬梯
当井口爬梯不便进出时，若更换井口进入会增加工作人员的工作量和工作时间，而利用绳索进入则需要更多的工作人员，耗时耗力，同时无法保障安全性。
因此，电缆运维人员急需一种便携式、操作简单、各类爬梯可通用的爬梯延长器，以提高进出电缆井时的效率和安全性。
1.2设计目标
针对目前人员出入工井爬梯不便的问题，本设计将解决人员出入井口的方便性和安全性作为主要目的，旨在设计一种便携式、操作简单、各类爬梯可通用的爬梯延长器。根据现场工作的实际需求和日后大范围推广应用要求，设计目标如下：
1.2.1通用性
由于现有电缆工井爬梯样式各异，横梁间距不统一，爬梯的宽度、横梁间距的尺寸都存在差异。因此，爬梯延长器必须有通用性，能够适应目前现场已有的各种电缆井爬梯，可以在各类爬梯、各种横梁间距尺寸的工井口通用。
1.2.2便携性
作为一款可在不同类型、不同尺寸爬梯间通用的工具，应该控制本工具的尺寸、重量，以供工作人员巡视、检修等作业中随车携带，甚至单人也可以随身携带，即必须具备便携性。
1.2.3经济性
如果需要对已有电缆井或电缆井爬梯进行改造，或工具本身的成本造价较高，那就失去了作为便携、延长工具所存在的价值。所以，无论从制造、使用各方面，都需要具有经济性，这也是日后其作为通用工具进行大范围推广应用的必备条件[2]。
1.2.4安全性
最基本的功能是辅助工作人员出入工井，解决目前出入工井的不便和不安全现状，因此，本工具的设计必须本着保证人身和设备安全的前提。工具本体结构应牢固，满足人员上下爬梯所需要的强度，同时与原爬梯连接后必须稳定、不摇晃，连接部分必须牢靠，并具自锁功能。
2结构设计
设计人员根据爬梯的生产批次、投运年限的不同，其宽度、横梁间距的尺寸都有较大差异，因此，在对便携式通用爬梯延长器进行设计时，加入了可调节的设计理念，并根据安全性要求，设计了自锁防脱的卡槽。具体设计方案如下。
2.1设计结构
延长器主体利用了杠杆原理，因此具有较高的稳定性[3]，如下图2所示，呈一个倒“T”形结构，竖直的长杆为扶手，扶手最下端设置水平横梁，横梁两端为固定卡槽，长杆下半部设两处限位器，两处限位器中间设一个可上下滑动的滑动卡槽。
图2 爬梯延长器结构图
图3 两处卡槽开口设计放大图
固定、滑动一静一动两处卡槽具体结构如图3所示，滑动卡槽用于固定爬梯第一层横梁，固定卡槽用于固定爬梯的第二层横梁，固定卡槽与滑动卡槽的间距可通过限位器实现调节，调节范围可覆盖目前电缆通道工井内所有爬梯横梁的间距，从而实现不同爬梯间的通用性。
卡槽开口顶端有圆弧设计，固定卡槽顶端开口与滑动卡槽顶端开口方向相反，固定卡槽圆弧弯向延长器，滑动卡槽圆弧弯曲背向延长器。当爬梯当两级横梁均滑动到卡槽开口顶端时，由于延长器有水平方向拉力，上端向左倾斜，因杠杆原理作用，两层爬梯横梁划入开口顶端的圆弧内，使此工具与爬梯牢牢卡住，保证了卡槽与爬梯的可靠连接，不会脱落。
2.2操作流程
在设计制作出试验样品后，运维人员对便携式通用爬梯延长器进行了现场测试，对其使用方法进行了梳理总结，制定了相关操作流程：
（1）使用前，操作人需要确认本工具各部分结构是否完整、连接部分是否稳固、焊接部位有无开焊，确认完好无误后方可使用；
（2）安装时先将两处卡槽开口处与井口爬梯第一级和第二级横梁对齐，然后利用延长器重力作用下落，使爬梯两级横梁卡入工具内；
（3）使两级爬梯的横梁分别卡入两处卡槽顶端不同方向的开口内，并确认爬梯与工具间已卡紧牢靠；
（4）确认挂牢后，方可以利用本工具进出上下工井爬梯。
（5）使用完本工具后，给延长器一个与（3）方向想反的力，使爬梯横梁从开口顶端脱落，而后向上提起延长器。
3应用效果
通过实际工作中的测试和使用，验证了延长器的实用性和可靠性。以前因地面抬高或爬梯设计较短而难以出入的工井，均可使用本便携式通用爬梯延长器，本延长器功能及结构承力完全满足人员上下的需求。其应用效果可作如下归纳：
1、整体尺寸满足设计初期便携性的要求，并实现了单人可随身携带的能力；
2、双卡槽设计，解决了延长器必须具备通用性的设计要求；
3、两处卡槽顶端开口方向相反的设计，形成自锁装置，使该延长器使用时的安全性得到了保障；
4、延长器整体结构依靠方管、钢片焊接而成，材料强度高，无需配备过多备品或备件，相较于在每一个井口进行改造的解决思路具有极大的经济优势。
一静一动两处卡槽结构设计解决了此延长器的通用应问题；固定、滑动卡槽两个开口顶端有反向圆弧设计，解决了此延长器应用的安全性和稳定性。
4总结与展望
本次针对爬梯与地面高差造成人员出入不便的问题，设计人员设计了一款便携式通用爬梯延长器，该延长器具有的便携、操作简单、各类爬梯通用的功能优势，使其在具体应用中具有极强的适应能力和普及能力。同时，因其具备无需对已有设备设施改造、自身造价低廉的经济优势，具备较高的推广价值。
虽然取得了较好的应用效果，但其依然存在改进、优化的空间，例如可在自身重量、高度差进一步增大上进一步改进，同时可以增加配合上下工具等新的功能。
日后，设计人员将把此设计进一步改进，并在其它地下管网进行推广。
参考文献：
[1]吴长浩,谢孝敖,宣玉华.配电线路钢管杆攀登爬梯可移动接续梯[J].农村电工,2018.
[2]马眸眸.区域信息化与工业化融合的影响因素及综合评价研究[D].中国地质大学，2017.
[3]陈秋玲.杠杆原理及其应用.企业导报,2014.
论文作者:刘作鹏,王君杰,王君宇,李涛,吴琼
论文发表刊物:《电力设备》2018年第28期
论文发表时间:2019/3/28
标签：爬梯论文; 横梁论文; 井口论文; 工具论文; 两处论文; 间距论文; 人员论文; 《电力设备》2018年第28期论文;