?梯架云梯消防?梯架?作平順性驗(yàn)收指標(biāo)研究

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)?速發(fā)展，?梯架云梯消防?應(yīng)?越來越?泛，因梯架?度變?而引發(fā)的梯架?作平順性問題?益凸顯，導(dǎo)致消防員搶險(xiǎn)救援效率降低和?作?內(nèi)乘員舒適感變差，再加上與消防?相關(guān)國家及?業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中?缺乏有關(guān)消防?梯架?作平順性指標(biāo)約束性要求，各消防??產(chǎn)?家亦沒有公開、可量化的指標(biāo)參數(shù)可供參考，這給?梯架云梯消防?設(shè)計(jì)、交付驗(yàn)收帶來?定困擾。對(duì)此，嘗試通過試驗(yàn)?段，對(duì)兩家頭部?家不同?段云梯?梯架的?作平順性進(jìn)?了對(duì)?測試，總結(jié)歸納出了?套量化、易測量的梯架?作平順性驗(yàn)收指標(biāo)，為?業(yè)內(nèi)梯架?作平順性指標(biāo)的制定提供有益參考。

關(guān)鍵詞：云梯消防?;?梯架;平順性;測試;驗(yàn)收指標(biāo)

中圖分類號(hào)：U469.6+8 收稿?期：2022-05-22

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2022.06.012

云梯消防?是集?空搶險(xiǎn)、救援、滅?于??的移動(dòng)式救援裝備，其具有作業(yè)范圍?、靈活機(jī)動(dòng)、安全可靠、?作效率?等諸多優(yōu)點(diǎn)，可?泛應(yīng)?于城市?層建筑消防作業(yè)，是消防隊(duì)最重要的消防設(shè)備之?[1-2]。消防?質(zhì)量與技術(shù)?平?低，直接關(guān)系到??群眾和消防戰(zhàn)??命安全[3]。

隨著我國經(jīng)濟(jì)?速發(fā)展和城鎮(zhèn)化進(jìn)程不斷推進(jìn)，城市?層、超?層建筑?益增多，滅?救援的難度也隨之增加。這給消防滅?救援?作提出新的挑戰(zhàn)，?梯架云梯?越來越受到我國消防部?的?睞，國內(nèi)各?消防?主機(jī)?紛紛推出??的?梯架云梯消防?[4]，云梯消防?的梯架系統(tǒng)正朝著更?、更輕便、更智能的?向發(fā)展，如圖1所?。?業(yè)內(nèi)?般認(rèn)為最??作?度低于42 m的云梯?屬于短梯架云梯?，?于這個(gè)?度則屬于?梯架云梯?。?前，世界上救援?度最?的云梯消防?為著名德國消防?巨頭?基路斯（MAGIRUS）制造的M68L，其救援?度達(dá)68 m。?基路斯?產(chǎn)的云梯?具有智能、安全、?救援效率、優(yōu)異的操控性能等優(yōu)點(diǎn)，得到業(yè)內(nèi)?泛認(rèn)可[5]。

隨著云梯消防??作?度的增加和梯架輕量化技術(shù)的?泛應(yīng)?，國家道路法規(guī)對(duì)整??度、寬度和軸荷的嚴(yán)格限制，使得?梯架云梯梯架看起來顯得細(xì)?、柔軟。正是因?yàn)?梯架云梯?梯架整體剛度偏弱的特點(diǎn)，只要救援操作過程中的較小?擾，如：梯架變幅、梯架回轉(zhuǎn)、被救?員進(jìn)??作?、?在?作??幅走動(dòng)、?作??動(dòng)調(diào)平幅度過?、噴?啟停、梯架伸縮、??等都會(huì)導(dǎo)致梯架末端和?作??幅振動(dòng)，梯架越?操作平順性會(huì)變差。

當(dāng)梯架在操作過程中振動(dòng)幅度過?時(shí)，不僅導(dǎo)致救援?動(dòng)中?作?接近建筑物?分困難，不利于梯架在救?救?作業(yè)中快速定位，而且?幅?空振動(dòng)也極易使消防員和被救?員產(chǎn)?恐懼?理、疲勞和不適。根據(jù)《ISO 2631-1-1997機(jī)械振動(dòng)與沖擊?體振動(dòng)的評(píng)價(jià)》的數(shù)據(jù)[6]，當(dāng)?平振動(dòng)的頻率為0.5?2 Hz時(shí)?體會(huì)感覺?常不舒服，而實(shí)際的云梯消防?梯架振動(dòng)頻率恰好覆蓋這個(gè)頻率范圍。如何提??梯架在操控過程中的平順性，使梯架能“指哪停哪”，提??作?內(nèi)乘員的舒適感，提?救援效率，使消防?員保持良好的?體狀態(tài)和持久戰(zhàn)?，不僅是消防?主機(jī)?設(shè)計(jì)中需要考慮的問題，也是消防設(shè)備驗(yàn)收部?需重點(diǎn)關(guān)注的臂架系統(tǒng)性能指標(biāo)。

1 技術(shù)現(xiàn)狀

為了提??梯架消防?的臂架系統(tǒng)的平順性，早在2014年，國內(nèi)某企業(yè)率先推出的25～60 m系列云梯?就具有梯架運(yùn)動(dòng)智能緩沖系統(tǒng)，可有效減小梯架在救援操作中的振動(dòng)幅度，降低了安全?險(xiǎn)，提?了?作效率，成為國內(nèi)?家將云梯消防?梯架操控平順性作為設(shè)計(jì)指標(biāo)并實(shí)際應(yīng)?的?商[7-10]。?基路斯在2000年左右就開始在云梯消防?上標(biāo)配智能減振系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)具備變幅、伸縮、回轉(zhuǎn)?向的減振功能，系統(tǒng)能?動(dòng)感知并抑制梯架運(yùn)?中的振動(dòng)，極?提?了梯架系統(tǒng)的?作平順性[11]，并得到業(yè)內(nèi)?泛認(rèn)可。

與消防?相關(guān)國家及?業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中缺乏有關(guān)消防?梯架?作平順性指標(biāo)約束性要求，國內(nèi)擁有減振技術(shù)的?家甚?是?基路斯的云梯?說明書上也沒有顯?標(biāo)注出關(guān)于梯架?作平順性量化衡量參考指標(biāo)，對(duì)減振系統(tǒng)的技術(shù)原理更是諱莫如深，只能憑??主觀感受來判斷臂架系統(tǒng)的操控平順性，這給?梯架云梯消防?交付驗(yàn)收、設(shè)計(jì)帶來?定困擾。基于這些現(xiàn)狀，本?試圖通過查閱?獻(xiàn)、調(diào)研、實(shí)際測試等?式為依據(jù)，總結(jié)歸納出了?套量化、易測量的梯架?作平順性驗(yàn)收指標(biāo)，為?業(yè)內(nèi)消防?梯架?作平順性測試、指標(biāo)的制定和設(shè)備驗(yàn)收提供有益參考。

2 ?梯架在變幅過程平順性規(guī)律

如圖2所?，某型60 m云梯?梯架在做變幅運(yùn)動(dòng)過程中實(shí)測的?作?切向加速度曲線，通過對(duì)切向振動(dòng)加速度數(shù)據(jù)分析可以發(fā)現(xiàn)如下規(guī)律：在梯架變幅運(yùn)動(dòng)啟動(dòng)階段末端振動(dòng)較?，即系統(tǒng)的運(yùn)?速度從靜?狀態(tài)運(yùn)?到最?速度時(shí)出現(xiàn)振動(dòng)較?，由于液壓系統(tǒng)的緩沖作?，該振動(dòng)持續(xù)約?個(gè)周期后就會(huì)衰減到可接受程度;當(dāng)系統(tǒng)?直以最?速度平穩(wěn)運(yùn)?時(shí)，出現(xiàn)的振動(dòng)較小;當(dāng)?作?運(yùn)?到?標(biāo)位置后，?作?需要從最?速度過渡到靜?狀態(tài)，在該過程中再?次出現(xiàn)了?幅度振動(dòng)，并且該振動(dòng)需要經(jīng)過較?時(shí)間才能?然衰減到靜?狀態(tài)。梯架運(yùn)動(dòng)狀態(tài)由靜?到運(yùn)動(dòng)或由運(yùn)動(dòng)到靜?時(shí)刻，梯架狀態(tài)的劇烈切換是在該時(shí)刻產(chǎn)?較?振動(dòng)，即梯架在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)切換時(shí)刻的?作平順性會(huì)變差，在梯架平穩(wěn)運(yùn)?階段?般不存在平順性問題。

3 提?梯架?作平順性?法及原理搭載梯架減振系統(tǒng)是?前提?梯架平順性的主要?段。梯架減振系統(tǒng)的主要作?是對(duì)梯架在變幅運(yùn)動(dòng)過程中所產(chǎn)?的?幅振動(dòng)進(jìn)?抑制和消除，提?梯架系統(tǒng)操控平順性，從而提?梯架的?作效率和?內(nèi)成員的舒適感。根據(jù)梯架減振系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的技術(shù)原理來劃分，可分為被動(dòng)技術(shù)和主動(dòng)技術(shù)。

被動(dòng)減振技術(shù)主要針對(duì)梯架產(chǎn)?振動(dòng)時(shí)間特點(diǎn)來提?梯架?作平順性，因?yàn)樘菁苷駝?dòng)最?時(shí)刻?般發(fā)?在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)切換的時(shí)刻，梯架運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的劇烈切換是產(chǎn)?較?振動(dòng)的根本原因，所以被動(dòng)減振的基本原理如下。通過特定電流曲線來控制狀態(tài)切換時(shí)刻?例流量閥的輸?電流，使電流保持合理變化率，來避免梯架運(yùn)動(dòng)狀態(tài)切換過程中出現(xiàn)劇烈振動(dòng)，不管梯架是否會(huì)真正產(chǎn)?振動(dòng)。E0DB8472-9D99-425D-A44F-BFD1BB5DEA8C

典型的狀態(tài)切換輸?電流曲線有直線斜坡、s曲線斜坡，如圖3所?。?梯架被動(dòng)減振技術(shù)具有控制系統(tǒng)簡單、成本低、技術(shù)難度低等優(yōu)點(diǎn)。由于被動(dòng)減振技術(shù)的本質(zhì)是依靠液壓系統(tǒng)的阻尼緩沖作?來吸收振動(dòng)的能量，存在減振效率較低、能耗?等缺點(diǎn)。對(duì)于梯架處于靜?狀態(tài)，被救?員進(jìn)??作?內(nèi)所引起的振動(dòng)，因?yàn)樵谠?況下不存在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的切換，所以被動(dòng)減振技術(shù)難以有效發(fā)揮作?。

梯架主動(dòng)減振技術(shù)原理如圖4所?，主動(dòng)減振技術(shù)主要依靠布置在梯架末端傳感器來實(shí)時(shí)檢測梯架在運(yùn)動(dòng)過程中的振動(dòng)?小和?向，?旦梯架末端振動(dòng)幅度超過?定的?檻值，減振系統(tǒng)就會(huì)啟動(dòng)，系統(tǒng)根據(jù)當(dāng)前梯架末端振動(dòng)的?小和?向，通過特定的減振算法計(jì)算出?個(gè)特定?小和?向的減振?，控制系統(tǒng)通過變幅油缸將減振?施加在梯架上，使梯架末端產(chǎn)??個(gè)與當(dāng)前振動(dòng)?向相反的運(yùn)動(dòng)來抵消梯架的振動(dòng)，通過減振系統(tǒng)不停循環(huán)運(yùn)?，很快能將梯架末端振動(dòng)減小到可接受范圍值。?梯架主動(dòng)減振技術(shù)具有減振效果好、響應(yīng)速度快、?況適應(yīng)性好等優(yōu)點(diǎn)。主動(dòng)減振技術(shù)需要額外的傳感器來檢測梯架的振動(dòng)?小和?向，配備能精準(zhǔn)控制流量?小的流量閥，結(jié)合較復(fù)雜的主動(dòng)減振算法，具有成本?、控制系統(tǒng)復(fù)雜等缺點(diǎn)。

通過上?梯架減振系統(tǒng)技術(shù)原理的梳理和對(duì)?可知，基于主動(dòng)減振技術(shù)?基于被動(dòng)減振技術(shù)的梯架減振系統(tǒng)更能提?梯架系統(tǒng)的?作平順性，但控制系統(tǒng)硬件成本也會(huì)更?。?梯架云梯消防?更容易發(fā)?振幅較?的振動(dòng)，控制系統(tǒng)硬件成本相對(duì)于整?成本占?較低，具備配備復(fù)雜梯架主動(dòng)減振系統(tǒng)的客觀條件。

4 梯架系統(tǒng)平順性測試

為了得到云梯?梯架量化的?作平順性參數(shù)，本?選擇了?業(yè)內(nèi)具有代表性兩家?產(chǎn)企業(yè)的同?度云梯消防?進(jìn)??作平順性對(duì)?測試，?較的?型如表1所?。

4.1 試驗(yàn)?案

如圖5所?，分別在試驗(yàn)云梯?梯架末端、?作?頂桿上布置2套易通星云GPS坐標(biāo)測量儀接收天線，地?上布置GPS坐標(biāo)測量儀，測量?作?和梯架末端的實(shí)時(shí)位移。在?作?側(cè)桿上布置?套量程為3 g，頻率響應(yīng)范圍的0～100 Hz的PCB 3711電容式加速度傳感器，測量?作?在運(yùn)動(dòng)過程中的實(shí)時(shí)切線加速度。在?作?底部懸掛1根鋼絲繩下垂到地?，地?試驗(yàn)員??拉動(dòng)鋼絲繩來激起梯架振動(dòng)。將所測試的云梯消防??作?滿載（?作?內(nèi)試驗(yàn)員?名+配重），然后將梯架伸到最??作?度，在該?況下臂架系統(tǒng)最容易產(chǎn)?較?幅度振動(dòng)。使?L M SSCADAS數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采集梯架的實(shí)時(shí)位移和加速度模擬信號(hào)，并設(shè)置系統(tǒng)采樣頻率為20 Hz。

表1中所列的?型均進(jìn)?兩輪梯架?作平順性測試，分別為不開啟減振系統(tǒng)梯架平順性測試和開啟減振系統(tǒng)梯架平順性測試。

在第?輪不開啟減振系統(tǒng)梯架平順性測試中，地?試驗(yàn)員?先??拉動(dòng)鋼絲繩激起?作?切向振動(dòng)，直到?作?的振幅達(dá)到最?振幅300 mm（當(dāng)云梯?消防?梯架末端切向振動(dòng)幅度超過300 mm時(shí)，?般認(rèn)為是過?振動(dòng)幅度）后，停?拉動(dòng)鋼絲繩;?作?內(nèi)試驗(yàn)員不踩下?內(nèi)控制踏板，即不開啟梯架減振系統(tǒng)，使?作?的振動(dòng)?然衰減到靜?，全程采集試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

在第?輪開啟減振系統(tǒng)梯架平順性測試中，地?試驗(yàn)員?先??拉動(dòng)鋼絲繩激起?作?切向振動(dòng)，當(dāng)最?激振振幅達(dá)到300 mm時(shí)，?作?內(nèi)試驗(yàn)員踩下?內(nèi)控制踏板，即開啟梯架減振系統(tǒng)，使?作?的振動(dòng)在減振系統(tǒng)作?下衰減到靜?，全程采集試驗(yàn)數(shù)據(jù)。在實(shí)際試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析過程中，將振動(dòng)幅值衰減到初始幅值的20%時(shí)（振動(dòng)幅度為60 mm）所消耗的時(shí)間稱為振動(dòng)衰減時(shí)間。

4.2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

表2列出了4種型號(hào)消防?在?作?滿載、最??作?度狀態(tài)下，梯架末端最?振幅從300 mm衰減到60 mm，分別測量梯架減振系統(tǒng)開啟與不開啟情況下的衰減時(shí)間。通過該參數(shù)可以有效評(píng)價(jià)云梯?消防?梯架系統(tǒng)?作平順性參數(shù)。如表2所?，兩家減振系統(tǒng)性能?致相似，在未開啟減振系統(tǒng)時(shí)，振動(dòng)衰減時(shí)間?較?，?達(dá)20多s;在開啟減振系統(tǒng)情況下，兩家的減振系統(tǒng)在5 s內(nèi)就可衰減掉80%的?幅振動(dòng)，?幅減少了振動(dòng)持續(xù)時(shí)間，極?提?了梯架系統(tǒng)?作時(shí)的平順性。同時(shí)也可以分析得出如下結(jié)論：梯架?度越?，振動(dòng)?然衰減（不開啟減振系統(tǒng)）的時(shí)間越?，但減振系統(tǒng)的減振效果越好、減振效率越?，因?yàn)樘菁茉?，梯架系統(tǒng)的振動(dòng)頻率越低，減振系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的跟隨性越好。因此，配備梯架減振系統(tǒng)能?幅提升梯架?作平順性，對(duì)于越?的梯架效果越好。

通過對(duì)兩家梯架減振系統(tǒng)對(duì)?測試，考慮到國內(nèi)?商與?基路斯在技術(shù)?平存在?些差距，可總結(jié)出?個(gè)直觀、易測量、相對(duì)容易達(dá)到的梯架系統(tǒng)?作平順性指標(biāo)。當(dāng)梯架?作?切向振動(dòng)幅值?于300 mm時(shí)，應(yīng)在減振系統(tǒng)作?下，能在5 s內(nèi)將振動(dòng)幅值衰減80%以上。

5 結(jié)語

通過對(duì)云梯?消防?梯架系統(tǒng)?作平順性研究，找到了?種通過GPS測量云梯消防?平順性的?法。對(duì)頭部?產(chǎn)?家的云梯?梯架?作平順性對(duì)?測試可知，云梯?梯架減振系統(tǒng)能?幅提升消防?平順性，梯架越?，振動(dòng)?然衰減的時(shí)間越?，但減振系統(tǒng)的減振效果越好、減振效率越?。

通過對(duì)平順性測量數(shù)據(jù)分析，可總結(jié)出?個(gè)直觀、易測量、相對(duì)容易達(dá)到的梯架系統(tǒng)?作平順性指標(biāo)。當(dāng)梯架?作?切向振動(dòng)幅值?于300 mm時(shí)，應(yīng)在減振系統(tǒng)作?下，能在5 s內(nèi)將振動(dòng)幅值衰減80%以上。隨著控制?平不斷進(jìn)步，?梯架云梯消防?不僅要考慮救援效率而且需要?作?內(nèi)?員舒適感，建議增加云梯消防?梯架?作平順性指標(biāo)的驗(yàn)收要求。

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作者簡介：何建軍，男，1975年?，?級(jí)?程師，研究?向?yàn)檠b備驗(yàn)收、裝備維護(hù)保養(yǎng)、裝備?才培養(yǎng)、戰(zhàn)勤保障。E0DB8472-9D99-425D-A44F-BFD1BB5DEA8C