兰五贵 蔡相靖 陈创 赵华
（中国南方电网有限责任公司超高压输电公司天生桥局 562400）
摘要：随着社会的高速发展，电力发展趋势越发迅猛，输电线路建设与维护工作也越加频繁。近年来，虽然我国电力安全生产总体较为平稳，但安全生产形势依然不容乐观，特别是随着环保技改工程的深入开展，仍然有较多的安全生产事故发生。究其原因有很多种，但是主要原因还是作业人员自身安全意识淡薄。基于此，本文将对输电作业轻型软梯背负式支架展开全面研究。
关键词：输电作业；轻型软梯支架；安全
一、现阶段软梯使用特点
软梯是一种用于高空作业，攀登的工具，主要为绳索型。输电线路作业时，需经过软梯进行输电线路复合绝缘子登检、更换、憎水性试验等工作，使用极为频繁，作业人员在攀登时软梯晃动严重，存在软梯脱落、作业人员坠落等危险，软梯上下塔过程中，通常采用人扛或肩背，软梯容易散落，常用软梯重量达10kg，人员上下塔负重重，上下塔不容易，背负软梯在铁塔上进行工作位置转移时，容易被塔材钩挂，影响工作效率及工作位置转移时人员安全。
二、研究方向
软梯存在着本身自重重，使用过程中存在一定的安全隐患，为全面降低软梯使用过程中的作业风险，对软梯使用进行优化，通过对软梯使用过程进行详细分析，针对软梯使用过程中软梯运输及使用风险，研制一款新型软梯背负支架，其应具有以下特点：
1.背带安全舒适，不易掉落；
2.材料先进，降低支架重量；
3.背扣牢固，软梯不易散落脱出；
4.背网宽厚，增大受力面积，增强舒适度，提高工作安全性。
三、模块研究
（一）背负软梯时人体运动构造研究
运动系统由骨、关节和骨骼肌组成，约占成人体重的60%。全身各骨关节相连形成骨骼，起支持体重、保护内脏和维持人体基本形态的作用。骨骼肌附着于骨，在神经系统支配下收缩和舒张，收缩时，以关节为支点牵引骨改变位置，产生运动。
骨骼由颅骨、躯干骨、四肢骨三部分组成，脊柱可完成多种运动，是人体的支柱，关节起骨间连接且能活动的作用，肌肉中的骨骼肌受神经系统指挥收缩或舒张，使人体各部分协调动作。人们在各种工作和生活活动范围的大小，即动作域，它是确定空间尺度的重要依据因素之一。以各种计测方法测定的人体动作域，也是人体工程学研究的基础数据。如果说人体尺度是静态的、相对固定的数据，人体动作域的尺度则为动态的，其动态尺度与活动情景状态有关。
（二）背负系统的研究
1.稳定性
根据背板承重原理，人体尾骨上方的腰窝是主承重点，腰窝连接到双侧膀骨顶端是主要受力区，双肩是辅助受力并掌握平衡的区域，因此软梯背负支架要在受力区域解决好合理的承重支点分布。按照几何学原理，三点支撐的受力方式最稳定，肩部的受力可避免软梯背负支架前后摆动。缺乏平衡会导致脊椎的过度负荷，需要额外的肌肉来努力保持身体平衡。同时，背部的通风性设计要求支点应尽量少，但是稳定性则要求至少需要三个支点，因此背负的承重支点最好是三点合理分布，即肩部两个支点和腰部一个支点的结构。
2.重力传递性
重力传递的合理性是背负系统的关键，而解决重力的合理传递首先要了解重力传导的规律。软梯背负支架的重心由地心引力作用产生自上而下传递，一个上大下小容积的软梯背负支架，由于从上到下逐步缩小，所以重心也在逐步收缩，最后都集中到下方支点。这个支点的大小应贴近身体与受力点结合为前提，所以重力的合理传递最重要的因素是软梯背负支架的形状。
3.背部舒适度特点
根据人机工程学，软梯背负支架背部与人体背部会接触，所以软梯背负支架背部的设计要根据人体脊柱的形状进行分析设计。根据稳定性及通风性的要求，肩部2个支点，腰部1个支点，会在肩部和腰窝构成一个三角形，增强稳定性，同时支点能够将软梯支架支起，会在背板和背部形成空隙，増加透气性。肩部2个支点，腰部1个支点就在腰部肩部形成了一个＂V＂字形的支撑结构。在压力合理分布中，根据人机工程学原理，＂V＂型的软梯背负支架能够合理分布压力，促进了背负过程中的散热排湿。
四、材料选择及舒适性研究
由于输电线路作业灰尘较重，接触物如铁塔和工器具等外表面比较粗糙，结构件较多，因此外敷材料的选择要考虑几个原则：不易吸灰尘，具有一定的防水防潮特性；具有一定的韧度，可防止一般的剐搽损伤；材料需要轻便密度小，强度大。
由于背包需要具有良好的抗磨性及防水性，因此我们选用具有防水特性耐撕扯、轻度高的防水帆布作为主要材料。防水帆布，具有防水、防霉、耐寒、耐老化、防静电等性能；且断裂强力、撕裂伸长率、撕破强力大大优于传统篷布；表面经特殊处理起防滑作用，是国际流行的环保防水用布。
现有市场上常见背板骨架材料主要有PP、PC和PE材料。背部贴合填充材料主要有海绵、三文治网材料。主要性能如下：
PP：聚丙烯（polypropylene）的简称，是一种半结晶的热塑性塑料。具有较高的耐冲击性，机械性能强韧，可以抗多种有机溶剂和酸碱腐蚀。内部造型骨架采用轻质硬塑料材料，材料具有可塑性能够满足人体结构曲线要求，同时又不增加人体负重负担。
PC：又称＂聚碳酸酯＂，具有阻燃性，耐磨；具有高强度及弹性系数、高冲击强度、使用温度范围广。成型收缩率低、尺寸稳定性良好、电气特性优良。
海绵，是一种多孔材料，具有良好的吸水性，常用作背板背部贴合部分的填充物品。
三文治网是一种经双针床编织的网布结构，由网孔表面、连接单丝、平底布面组成。它具有的主要性能有：优越的透气性、回弹性，可提供缓冲保护。质地轻，可满足背板结构设计中的轻量化标准。环保无毒、网孔多样性，并且美观大方。
根据软性软梯背负支架的实际要求出发，我们选用PP材料作为内部骨架材料，防水帆布作为表面材料，海绵等复合材料最为填充材料，有效的解决了人体舒适性与材料强度和重量的矛盾。
五、运用对比
传统背负软梯上下塔与使用轻型软梯背负式支架背负软梯上下塔时间及舒适度对比如下：
传统方法轻型软梯背负式支架
铁塔高度（m）上塔时间（min）下塔时间（min）舒适度铁塔高度（m）上塔时间（min）下塔时间
通过对比不难看出，使用轻型软梯背负式支架背负软梯进行预式定检作业对比传统背负软梯进行预式定检作业方法，上下塔效率上提高了近三分之一，舒适度得到显著提升，为以后的输电线路携带软梯登塔检查工作提供了安全、高效的方法。
六、结束语
轻型软梯背负式支架是社会发展的产物，社会的发展推动着科技的进步，随着社会的发展，电力设施设备建设也将越发完善，随着人们安全意识的提高，越来越多的新科技将会运用到电力生产建设中来，创新思维，开动脑筋，将工作也创新结合起来，开发出更多更好的工器具，才能更好的创造出更多的新产品、新技术。
参考文献：
[1]刘飞，覃翠娥.输电线路杆号牌卡槽式安装支架的设计与应用[J].安徽电力，2017，34（04）：51-53.
[2]龙方宇，邱凯，陈禾，彭翔，金辉，许毅，杨栋.换流站GIS设备出线套管支架发热分析[J].云南电力技术，2015，43（S2）：96-97.
[3]高嵩，陶留海，杨朝锋，张建辉，王美兰.特高压交直流输电线路光缆金具更换支架研制[J].中国新技术新产品，2014（14）：107-109.
论文作者:兰五贵,蔡相靖,陈创,赵华
论文发表刊物:《河南电力》2018年16期
论文发表时间:2019/1/23
标签：软梯论文; 支架论文; 支点论文; 作业论文; 材料论文; 人体论文; 背部论文; 《河南电力》2018年16期论文;