赵启帆
中交第四公路工程局有限公司 重庆 404100
摘 要：施工升降机的安全与否是是否能确保施工工人人身安全的保证，因此中交第四公路工程局有限公司机械管理部门也意识到了对施工升降机安全器制动距离的测试及其重要。本文特地对施工升降机防坠安全器制动过程当中的加速度进行了测试，并通过对测试数据的处理，得到了施工升降机的安全制动速度和制动距离，将其带入公式进行数据分析，探讨最佳的制动方式，进而确认工人在制动过程当中是否安全。
关键词：施工升降机；防坠安全器制动；坠落实验；制动距离；测试分析
引言
施工升降机安全器是施工升降机安全保护系统中的控制部件之一，在施工过程当中，当施工升降机发生超速甚至坠落等异常，或运行速度超过规定动作速度时，安全器便会瞬间启动，紧急制动施工升降机，从而确保施工工人的人身安全。
1.防坠安全器
1.1防坠安全器工作原理
当施工升降机正常工作的时候，齿轮轴的小齿轮会与升降机上的齿条相吻合，链条运转时促使齿轮轴转动。当施工升降机在规定的速度向下运行时，防坠安全器的离心块将在压簧片弹簧力的作用之下，与其齿轮轴上的离心块位相互贴合，使之达成空转效果。当施工升降机超过规定速度向下坠落时，防坠安全器当中的离心块就会被弹簧甩出，从而与椎体内的边缘相接触，并带动椎体一起旋转。
1.2目前防坠安全器的测量现状
根据施工升降机防坠安全器的相关检测数据计算出施工升降机的制动距离，并将数据与安全器制动标准库对比，从而筛选安全器的部分零件，从而提升施工升降机防坠的安全度。
到目前为止，施工升降机防坠安全器的现场测量主要是将游标卡尺作为弹簧位移的测量工具，然后通过相关的计算公式，计算出施工升降机防坠安全器的制动距离，但此类测量方式得到的数据误差较大，不适宜作为施工升降机安全器测量方法。通过施工升降机防坠安全器的内部结构就可以知道防坠安全器在制动过程当中椎体和弹簧会发生轻微的偏心运动，这种运动具有随机性，因此在测量时，能否准确测量或计算出弹簧位移量，会直接影响到测量结果的准确性，并且这种测量方法只能得到防坠安全器的制动距离，无法得到制动时的速度，更无法准确评估施工升降机在紧急制动过程当中给施工人员带来的冲击伤害。因此提出误差更小的坠落试验方式，并据此测量施工升降机防坠安全器制动距离，就可以将其运用到施工过程当中，从而确保施工人员安全。
2.施工升降机防坠安全器坠落试验
2.1施工升降机的基本情况
施工升降机额定质量高达2000千克，额定起升速度为0~40m/min，升降吊笼的自身质量为1200千克，且体积为3000mm×1500mm×2400mm。防坠安全器的型号为SAJ40-1.2、SAJ50-2.0，防坠安全器额定动作速度为西梯1m/s，东梯1.35m/s。两台相同的施工升降机试验设备被安装在一下高为25米的塔架上，便于试验测量（具体情况详见图1），本次试验也会对这两台施工升降机同时进行坠落制动测试。
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2.2施工升降机坠落试验分析
普通施工升降机坠落制动测试的过程，是将防坠升降机上升到10米的位置停住，然后按动坠落按钮，令施工升降机自由下坠（坠落试验禁止载人）。施工升降机吊笼会在地心引力的作用之下加速下坠，当升降机的下坠速度达到防坠安全器的制动速度时，将会瞬间启动防坠安全器，从而使施工升降机紧急制动。测量人员在施工升降机静止后，通过游标卡尺测量防坠安全器上弹簧的位移量，并根据相关公式计算出施工升降机的制动距离。
2.3坠落试验步骤
(1)切除施工升降机主电源，将其开关转置安装检修处；
(2)装入试验电缆并将其连接到施工升降机的插线座上；
(3)将试验电缆、按钮盘、电缆等放置到合适的位置，确保施工升降机在坠落试验时，不会发生电缆卡住的问题；
(4)在施工升降机上加上额定的重量后，按下主开关，再按住按钮盒上的“向上”按钮，令升降机停留在距地面约10米的位置上；
(5)按下标有坠落试验标记的按钮（按下后不松手），当施工升降机坠落速度达到安全器规定的制动速度时，安全器会瞬间启动制动措施，从而将施工升降机制停在半空中；
(6)记录相关试验数据，并带入转换公式，以此来计算出相关制动结果，到此试验结束。
2.4坠落试验记录仪器
本次施工升降机防坠安全器制动试验的记录仪器是采用TDR6.1遥测加速度仪。该仪器可以同时测量分布较远、布线较难的数据，并在艰难的测试环境下收集并分析实验数据具有较高的可靠性和真实性。
3.施工升降机坠落试验数据
3.1试验数据的处理
在数据计算理论上可以用加速度测量施工升降机坠落时的加速度，将其带入公式，则可算出施工升降机在坠落时产生的速度和制动时产生的位移。
上述试验数据虽然减少了人为数据测量产生的误差，但也会因诸多因素无法有效减少误差，甚至无法正常进行施工升降机安全器制动试验，其产生的误差主要来源于三个方面。
(1)零点位置漂移
零点位置漂移所带来的数据测量误差是不可消除的，而且加速传感器在测量过程当中无法避免零点位置产生漂移。零点漂移主要是指加速度为零时，加速度输出不为零，而且随着记录时间的不断增加，原来的零点也会随之发生变化，产生累积效应，进而导致零点漂移。
(2)噪音信号
现场试验环境不可避免会产生一些噪音信号，而噪音信号所带来的误差是较为难判断的，一般是采用特殊的仪器进行过滤处理，但不论多么精确的处理方式，都会对测量数据造成一定的损失，这需要很强的数据处理经验和仪器处理技巧，作为整个试验数据处理的支撑，以此来减少噪音信号对试验数据测量产生的误差影响。
(3)初始值累积
加速传感器在测量的过程当中会产生一定的附加数据，而数据初始值会在随时间的增长而产生累积效应。在测量过程当中，施工升降机可能不再处于加速度为零的静止状态，加速度和速度的初始值也会不为零，随着累积效应，其产生的误差会越来越大且无法避免。
3.2数据前处理
本次试验数据处理使用的是DDP动态信号处理软件。该处理软件可以直接收集并计算数据，在数据进行计算前进行相关处理，增加收集测量和计算的准确性。
(1)调零
一切数据和仪器在进行测量或计算时，都应该进行调零处理，其目的就是为了消除加速度计算过程当中包含的重力加速度，以此来得到更为准确的速度数据和位移结果。
(2)反向处理
由于测量仪器的安装是与升降机相反的，因此测量数据只要再进行一次反向处理，就可以得到真实的施工升降机的实际加速度。
(3)蓝线平移
因为当软键过滤掉噪音误差后，其数据就会发生相对的偏移，这是可以根据图像当中的关键点的时间差，对图像当中的蓝线数据进行平移，可以方便后期相关数据的对比和计算。
3.3数据的滤波处理
为了消除噪音信号对试验数据测量所带来的误差，需要对所收集的加速度信号进行相应的数据处理。文章研究的加速度的初始数据测量频率，确定实际所需的加速度曲线值需要平滑且真实，这样才便于后期数据处理和分析。为了确保测量数据的准确值及测量值的振动周期应大于5.62Hz，随后将6Hz和5Hz过滤的加速度曲线与初始加速度频率图进行比较，并进行相关的数据统计（具体数据详见表1），并由此得出，6Hz的结果更加贴近实际。
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3.4数据截断处理
为了求得施工升降机制动安全器的坠落试验数据，就必须对比截取点的数据。故截取的加速度数据，起点均是从 A 点开始，终点有B、C、D 等 3 个点：B 点是制动加速度从最高点快速回归到零的那一点；C 点的确定原则参考类自由落体的震荡 E 区加速度的振幅，在加速度达到最大值后，后面的震荡区振幅小于 E 区振幅第一次穿过零轴的时刻；D 点为加速度基本趋零的点。（具体数据详见表2）
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从总体数据分析上可以看出数据处理过程并不理想，表中虽有零点起落点，但其后面区域还是存在明显的零点漂移，数据应围绕零轴上下振动才可理想。
3.5数据处理结果
此项试验结果可以通过两种不同的数据处理方法（原数据和6Hz过滤数据）获取，同时本文也对其结果进行了比较。分别对比了6Hz过滤数据和原始数据的加速度，在对比的过程当中，也应该对加速度进行调零处理，使之加速度对比更加明显。对比6Hz过滤数据和原始数据的速度，可以发现只有在最大速度时局部才会发生较大波动，其余曲线重叠度比较好。对比6Hz过滤数据和原始数据位移，其误差很小，且大部分曲线重合现象较多，说明采用6Hz过滤数据也可以代替原始数据分析。
四、结论
根据本次试验可以得出防坠安全器的制动速度小于1.6m/s，吊笼额定动作速度分别为1.35m/s和1m/s，误差为3％，制动距离在0.5-0.8m范围内，这都符合防坠安全器的相关安全指标。为了确保数据对最终的数据结果处理不产生任何的影响，同时考虑后续数据处理的方便和准确性，应选取加速度最大值后震荡区域幅度较小的区域进行数据处理，同时为了消除零点漂移的影响，加速度测量器在测量过程之前应该先进行调零处理，而且防坠安全器开始制动的过程瞬间，就是施工升降机坠落制动瞬间。除此之外，防坠安全器的制动速度和制动距离应该符合JG121—2000《齿轮锥鼓形渐进式防坠安全器》的要求，以此来确保施工升降机中施工人员的安全。
参考文献：
[1] ASME B30.23—1998升降机[S].
[2]蕾晓东，周凤台.防坠安全钳的现场落试验方法[J].建筑机械，1998(11)：28-31.
[3] GB 10055—2007施工升降机安全规则[S].
[4]施工升降机安全规程：GB10055-2007[S].