1、基于高空坠落对人体脊椎伤害的电力器材开发研究摘 要随着现代化建设步伐的加快，高层建筑的建设越来越多，因此高空作业也越来越频繁。随着作业高度的不断升高，高空作业的危险性也逐步提升，高空作业中对工作人员采取高空坠落防护措施具有重要意义，从而高空坠落防护器材的研究与开发具备相当程度的现实意义，对保护高空作业人群的安全起到重要作用。本文从高空坠落对人体脊椎造成伤害的角度，结合高空坠落防护电力器材的研究现状、研究方法和步骤，浅议高空坠落防护电力器材的开发与研究。 关键词高空坠落 人体脊椎伤害 电力器材 开发研究 中图分类号：X321 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）10-0298
2、-01 随着现代化发展，高空作业也成为现今较为普遍的作业方式。伴随着作业高度上升，高空作业也存在较高危险性，因此开发研究相应的电力器材进行高空坠落保护，对降低高空坠落对人体脊椎造成的伤害，有效保护高空作业人群的生命安全具有重要作用。 1.高空坠落对人体脊椎的伤害 高空坠落下人体由于地球引力形成人体重力，在自由下落过程中产生加速度，由于质量与速度因素作用导致人体坠落中具备动能1。人体坠落后与地面等硬物形成撞击，在撞击瞬间产生作用力，而硬物形变的微弱使人体在撞击瞬间受到巨大的作用力。在高作用力下，人体脊椎容易发生碎裂和折断，从而给人员安全造成伤害。除了直接坠落造成人体脊椎伤害外，人体脊椎还可能受到
3、低速冲击的伤害2。低速冲击伤害不同于高速冲击的伤害，其破坏是以间接的形式进行能量传递，对人体脊椎做功，造成人体脊椎的非贯穿性伤害。 2.高空坠落防护器材的现状 由于高空作业在现今社会发展中的必然性，因此进行高空坠落防护的电力器材开发具有重要意义。从高空坠落给人体脊椎造成伤害的角度进行分析，现今高空坠落防护研究不仅仅是进行相关的高空防护措施，此外还进行高空工作人员的人体防护电力器材设计。例如依据高空坠落防护进行设计的高空坠落保护服等，利用复合材料对坠落趋势下形成的冲击能量进行传递、吸收从而达到减轻对人体伤害的目的。目前欧洲标准化委员发布了相应的 BS EN364 标准对高空坠落防护个人用安全防护
4、电力设备进行明确的方法和要求规定，并对高空坠落防护电力器材设备提出了统一的检测方法和检测规范3。我国也对高空坠落防护电力器材进行了相关研究，并按照相关国际标准进行了测试。但目前国内的高空坠落防护电力器材还无法实现技术的全面提升，高空坠落脊椎保护电力器材还存在一定的问题和缺陷，不能满足人员工作的舒适度需求等 4-5。3.高空坠落人体脊椎防护电力器材物理角度的研究开发 以某品牌的高空坠落防护背心为例说明如何进行高空坠落人体脊椎防护器材设备的开发与研究。 3.1 配合相应的防护措施 首先对于高空坠落防护电力器材的使用不能脱离高空作业防护系统。对于脱离高空作业防护系统的防护器材是无法实现人员脊椎的有效
5、保护的。防护器材的承受能力有限，而且防护器材的主要设计是以缓解冲击对人体的作用，而不能实现人体冲击作用的完全消除，在这种情况下当高空作业高度超过一定值时，防护电力器材就难以起到作用。因此，要使防护电力器材对高空坠落人员的脊椎起到有效的保护，还需要配合相应的高空作业保护体系，例如高空防坠电力器材设施等。 3.2 通过结构和材料的设计实现吸收受力 人体脊椎在高空坠落下之所以受伤是因为在硬物撞击的过程中产生强大的作用力，使人体脊椎受到冲击，而该冲击力远超过脊椎所能承受的作用力，从而出现损伤。因此对高空坠落人员进行防护的一个方向就是在撞击过程中将冲击作用力进行有效吸收、反射和分散，从而削弱人体脊椎受到
6、冲击作用，达到高空坠落下的人员脊椎防护的目的。例如某品牌的高空坠落防护背心采用 3 层材质，外层采用胶壳状设计，中间层采用软质材料，同时在外层和夹层中填充蜂窝铝材料，通过这种设计实现冲击吸收。胶壳的耐摩擦性能和蜂窝铝结构的间隙能够对撞击瞬间产生的作用力形成吸收，同时蜂窝铝还能进一步反射和分散撞击产生的作用力，有效地对人体脊椎形成保护。 3.3 通过结构材质恢复形变来达到缓冲 通过防护电力器材的结构和材质特性使坠落产生的能量得到分解，从而削弱撞击时的作用力，保护坠落人员的脊椎安全。例如在该高空坠落防护背心中，通过蜂窝铝以及中层软材料的结构设计、材质选取，使得背心具备很强的弹力特性，在作用力下能够
7、形成形变缓冲，并通过形变恢复将能量进行释放。同时高弹性使其在受力后能够迅速恢复形变，从而承受下一次冲击。同时高弹性还能延长高空防护背心的使用年限，降低防护电力器材使用的年均成本。 4.高空坠落人体脊椎防护电力器材实用角度的研究开发 对于高空防护器材的研究已有数年，目前市场上也有诸多类型的高空防护器材。但是目前市场上的高空坠落人体防护器材在实际应用中却存在诸多问题，给高空作业人员使用带来困扰，因此对于高空坠落脊椎防护电力器材的研究还需要从适用性角度进行考虑。 4.1 减轻防护器材的承重 高空作用中由于诸多客观条件因素的限制，因此要求高空作业人员能够具备一定的灵活性。但目前市场上的大部分高空防坠落
8、器材都比较笨重，造成人员使用过程中行为灵活度的降低，从而给高空作业效率带来不良影响。因此在进行高空防护器材研究开发时应考虑到高空工作人员的工作特性，选用轻便的材料，尽可能地降低防护器材的承重，减轻高空作业人员的负担。例如某坠落防护背心在研究设计中采用两部分拼接组合的形式，这样人员在进行屈伸的过程中也能保持良好的灵活性。 4.2 提高材料的透气性能 目前高空坠落防护设备中的一个主要问题就是透气性能不够优良。尤其是在夏季时节，高空坠落防护设备不能良好的透气，且在高温下内部的金属结构还会发热，造成高空工作人员无法正常使用，也就使防护设备无法起到应有的保护作用。因此在进行高空坠落人体脊椎防护电力器材设
9、备的研究开发时，应充分考虑高空作业人员的需求和环境因素，选用透气性能良好的材料和结构设计，方便高空作业人员的使用。例如在进行高空坠落防护背心设计时，采用三层结构的设计方式，减少器材的厚度，同时采用轻便透气性能良好的设计结构。例如通过构成蜂窝型结构从而增加器材内部的空洞，提高电力器材的透气性能。 4.3 选用性能优良的材料 材料是高空坠落防护器材设计中的一项关键因素。目前市场上的诸多高空坠落防护的电力器材设备选用的材料都不能满足高空防护作业人员的需求。例如有些高空坠落防护器材在实际使用过程中，会出现导电的现象，这给一些电力高空工作人员不仅不能形成良好的保护，还会威胁坠落防护器材使用人员的安全。此
10、外，一些高空坠落防护电力器材在高空作业时容易产生静电，给高空作业人员的正常工作带来阻碍。因此，在对高空坠落人体脊椎防护的电力器材研究和开发中，应当选用合适的材料进行研发，尤其是一些特殊的行业，应考虑其工作特性进行合理设计。 结束语 综上所述，高空坠落人体脊椎防护电力器材的研究与开发在现实生活中具有重要意义。高空坠落人体脊椎防护电力器材的研究开发不仅要对高空坠落人员脊椎进行有效保护，保障高空作业人员的生命安全。还要从实用性的角度进行合理设计研究，不仅要符合人体基本特性减少使用带来的不便，还要满足高空作业人员的人性化需求，保证使用过程中不会降低使用人员的舒适度等。 参考文献 1 白伟岑.两种高空防坠落装置轨道设计可靠性分析J.中国新技术新产品，2011， （10）：150. 2 翁世会.建筑施工高空防坠措施的几点思考J.房地产导刊，2013， （11）：373-373. 3 沈雁征.浅谈架空输电线路高空防坠落装置J.科技风，2010， （21）：206-207. 4 彭展，卢健.67 根“生命绳”牵系高处作业安全J.湖南安全与防灾，2013， （3）：27. 5 陈锐锐，高德才，张晓娟等.输电线路高空坠落事故的预防与反思J.机电信息，2013， （18）：165-166.
