摘要：随着我国经济?速发展，?梯架云梯消防?应?越来越?泛，因梯架?度变?而引发的梯架?作平顺性问题?益凸显，导致消防员抢险救援效率降低和?作?内乘员舒适感变差，再加上与消防?相关国家及?业标准中?缺乏有关消防?梯架?作平顺性指标约束性要求，各消防??产?家亦没有公开、可量化的指标参数可供参考，这给?梯架云梯消防?设计、交付验收带来?定困扰。对此，尝试通过试验?段，对两家头部?家不同?段云梯?梯架的?作平顺性进?了对?测试，总结归纳出了?套量化、易测量的梯架?作平顺性验收指标，为?业内梯架?作平顺性指标的制定提供有益参考。
关键词：云梯消防?;?梯架;平顺性;测试;验收指标
中图分类号：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?空抢险、救援、灭?于??的移动式救援装备，其具有作业范围?、灵活机动、安全可靠、?作效率?等诸多优点，可?泛应?于城市?层建筑消防作业，是消防队最重要的消防设备之?[1-2]。消防?质量与技术?平?低，直接关系到??群众和消防战??命安全[3]。
随着我国经济?速发展和城镇化进程不断推进，城市?层、超?层建筑?益增多，灭?救援的难度也随之增加。这给消防灭?救援?作提出新的挑战，?梯架云梯?越来越受到我国消防部?的?睐，国内各?消防?主机?纷纷推出??的?梯架云梯消防?[4]，云梯消防?的梯架系统正朝着更?、更轻便、更智能的?向发展，如图1所?。?业内?般认为最??作?度低于42 m的云梯?属于短梯架云梯?，?于这个?度则属于?梯架云梯?。?前，世界上救援?度最?的云梯消防?为著名德国消防?巨头?基路斯（MAGIRUS）制造的M68L，其救援?度达68 m。?基路斯?产的云梯?具有智能、安全、?救援效率、优异的操控性能等优点，得到业内?泛认可[5]。
随着云梯消防??作?度的增加和梯架轻量化技术的?泛应?，国家道路法规对整??度、宽度和轴荷的严格限制，使得?梯架云梯梯架看起来显得细?、柔软。正是因为?梯架云梯?梯架整体刚度偏弱的特点，只要救援操作过程中的较小?扰，如：梯架变幅、梯架回转、被救?员进??作?、?在?作??幅走动、?作??动调平幅度过?、喷?启停、梯架伸缩、??等都会导致梯架末端和?作??幅振动，梯架越?操作平顺性会变差。
当梯架在操作过程中振动幅度过?时，不仅导致救援?动中?作?接近建筑物?分困难，不利于梯架在救?救?作业中快速定位，而且?幅?空振动也极易使消防员和被救?员产?恐惧?理、疲劳和不适。根据《ISO 2631-1-1997机械振动与冲击?体振动的评价》的数据[6]，当?平振动的频率为0.5?2 Hz时?体会感觉?常不舒服，而实际的云梯消防?梯架振动频率恰好覆盖这个频率范围。如何提??梯架在操控过程中的平顺性，使梯架能“指哪停哪”，提??作?内乘员的舒适感，提?救援效率，使消防?员保持良好的?体状态和持久战?，不仅是消防?主机?设计中需要考虑的问题，也是消防设备验收部?需重点关注的臂架系统性能指标。
1 技术现状
为了提??梯架消防?的臂架系统的平顺性，早在2014年，国内某企业率先推出的25～60 m系列云梯?就具有梯架运动智能缓冲系统，可有效减小梯架在救援操作中的振动幅度，降低了安全?险，提?了?作效率，成为国内?家将云梯消防?梯架操控平顺性作为设计指标并实际应?的?商[7-10]。?基路斯在2000年左右就开始在云梯消防?上标配智能减振系统，该控制系统具备变幅、伸缩、回转?向的减振功能，系统能?动感知并抑制梯架运?中的振动，极?提?了梯架系统的?作平顺性[11]，并得到业内?泛认可。
与消防?相关国家及?业标准中缺乏有关消防?梯架?作平顺性指标约束性要求，国内拥有减振技术的?家甚?是?基路斯的云梯?说明书上也没有显?标注出关于梯架?作平顺性量化衡量参考指标，对减振系统的技术原理更是讳莫如深，只能凭??主观感受来判断臂架系统的操控平顺性，这给?梯架云梯消防?交付验收、设计带来?定困扰。基于这些现状，本?试图通过查阅?献、调研、实际测试等?式为依据，总结归纳出了?套量化、易测量的梯架?作平顺性验收指标，为?业内消防?梯架?作平顺性测试、指标的制定和设备验收提供有益参考。
2 ?梯架在变幅过程平顺性规律
如图2所?，某型60 m云梯?梯架在做变幅运动过程中实测的?作?切向加速度曲线，通过对切向振动加速度数据分析可以发现如下规律：在梯架变幅运动启动阶段末端振动较?，即系统的运?速度从静?状态运?到最?速度时出现振动较?，由于液压系统的缓冲作?，该振动持续约?个周期后就会衰减到可接受程度;当系统?直以最?速度平稳运?时，出现的振动较小;当?作?运?到?标位置后，?作?需要从最?速度过渡到静?状态，在该过程中再?次出现了?幅度振动，并且该振动需要经过较?时间才能?然衰减到静?状态。梯架运动状态由静?到运动或由运动到静?时刻，梯架状态的剧烈切换是在该时刻产?较?振动，即梯架在运动状态切换时刻的?作平顺性会变差，在梯架平稳运?阶段?般不存在平顺性问题。
3 提?梯架?作平顺性?法及原理搭载梯架减振系统是?前提?梯架平顺性的主要?段。梯架减振系统的主要作?是对梯架在变幅运动过程中所产?的?幅振动进?抑制和消除，提?梯架系统操控平顺性，从而提?梯架的?作效率和?内成员的舒适感。根据梯架减振系统实现的技术原理来划分，可分为被动技术和主动技术。
被动减振技术主要针对梯架产?振动时间特点来提?梯架?作平顺性，因为梯架振动最?时刻?般发?在运动状态切换的时刻，梯架运动状态的剧烈切换是产?较?振动的根本原因，所以被动减振的基本原理如下。通過特定电流曲线来控制状态切换时刻?例流量阀的输?电流，使电流保持合理变化率，来避免梯架运动状态切换过程中出现剧烈振动，不管梯架是否会真正产?振动。E0DB8472-9D99-425D-A44F-BFD1BB5DEA8C
典型的状态切换输?电流曲线有直线斜坡、s曲线斜坡，如图3所?。?梯架被动减振技术具有控制系统简单、成本低、技术难度低等优点。由于被动减振技术的本质是依靠液压系统的阻尼缓冲作?来吸收振动的能量，存在减振效率较低、能耗?等缺点。对于梯架处于静?状态，被救?员进??作?内所引起的振动，因为在该?况下不存在运动状态的切换，所以被动减振技术难以有效发挥作?。
梯架主动减振技术原理如图4所?，主动减振技术主要依靠布置在梯架末端传感器来实时检测梯架在运动过程中的振动?小和?向，?旦梯架末端振动幅度超过?定的?槛值，减振系统就会启动，系统根据当前梯架末端振动的?小和?向，通过特定的减振算法计算出?个特定?小和?向的减振?，控制系统通过变幅油缸将减振?施加在梯架上，使梯架末端产??个与当前振动?向相反的运动来抵消梯架的振动，通过减振系统不停循环运?，很快能将梯架末端振动减小到可接受范围值。?梯架主动减振技术具有减振效果好、响应速度快、?况适应性好等优点。主动减振技术需要额外的传感器来检测梯架的振动?小和?向，配备能精准控制流量?小的流量阀，结合较复杂的主动减振算法，具有成本?、控制系统复杂等缺点。
通过上?梯架减振系统技术原理的梳理和对?可知，基于主动减振技术?基于被动减振技术的梯架减振系统更能提?梯架系统的?作平顺性，但控制系统硬件成本也会更?。?梯架云梯消防?更容易发?振幅较?的振动，控制系统硬件成本相对于整?成本占?较低，具备配备复杂梯架主动减振系统的客观条件。
4 梯架系统平顺性测试
为了得到云梯?梯架量化的?作平顺性参数，本?选择了?业内具有代表性两家?产企业的同?度云梯消防?进??作平顺性对?测试，?较的?型如表1所?。
4.1 试验?案
如图5所?，分别在试验云梯?梯架末端、?作?顶杆上布置2套易通星云GPS坐标测量仪接收天线，地?上布置GPS坐标测量仪，测量?作?和梯架末端的实时位移。在?作?侧杆上布置?套量程为3 g，频率响应范围的0～100 Hz的PCB 3711电容式加速度传感器，测量?作?在运动过程中的实时切线加速度。在?作?底部悬挂1根钢丝绳下垂到地?，地?试验员??拉动钢丝绳来激起梯架振动。将所测试的云梯消防??作?满载（?作?内试验员?名+配重），然后将梯架伸到最??作?度，在该?况下臂架系统最容易产?较?幅度振動。使?L M SSCADAS数据采集系统采集梯架的实时位移和加速度模拟信号，并设置系统采样频率为20 Hz。
表1中所列的?型均进?两轮梯架?作平顺性测试，分别为不开启减振系统梯架平顺性测试和开启减振系统梯架平顺性测试。
在第?轮不开启减振系统梯架平顺性测试中，地?试验员?先??拉动钢丝绳激起?作?切向振动，直到?作?的振幅达到最?振幅300 mm（当云梯?消防?梯架末端切向振动幅度超过300 mm时，?般认为是过?振动幅度）后，停?拉动钢丝绳;?作?内试验员不踩下?内控制踏板，即不开启梯架减振系统，使?作?的振动?然衰减到静?，全程采集试验数据。
在第?轮开启减振系统梯架平顺性测试中，地?试验员?先??拉动钢丝绳激起?作?切向振动，当最?激振振幅达到300 mm时，?作?内试验员踩下?内控制踏板，即开启梯架减振系统，使?作?的振动在减振系统作?下衰减到静?，全程采集试验数据。在实际试验数据分析过程中，将振动幅值衰减到初始幅值的20%时（振动幅度为60 mm）所消耗的时间称为振动衰减时间。
4.2 试验结果与分析
表2列出了4种型号消防?在?作?满载、最??作?度状态下，梯架末端最?振幅从300 mm衰减到60 mm，分别测量梯架减振系统开启与不开启情况下的衰减时间。通过该参数可以有效评价云梯?消防?梯架系统?作平顺性参数。如表2所?，两家减振系统性能?致相似，在未开启减振系统时，振动衰减时间?较?，?达20多s;在开启减振系统情况下，两家的减振系统在5 s内就可衰减掉80%的?幅振动，?幅减少了振动持续时间，极?提?了梯架系统?作时的平顺性。同时也可以分析得出如下结论：梯架?度越?，振动?然衰减（不开启减振系统）的时间越?，但减振系统的减振效果越好、减振效率越?，因为梯架越?，梯架系统的振动频率越低，减振系统的控制系统的跟随性越好。因此，配备梯架减振系统能?幅提升梯架?作平顺性，对于越?的梯架效果越好。
通过对两家梯架减振系统对?测试，考虑到国内?商与?基路斯在技术?平存在?些差距，可总结出?个直观、易测量、相对容易达到的梯架系统?作平顺性指标。当梯架?作?切向振动幅值?于300 mm时，应在减振系统作?下，能在5 s内将振动幅值衰减80%以上。
5 结语
通过对云梯?消防?梯架系统?作平顺性研究，找到了?种通过GPS测量云梯消防?平顺性的?法。对头部?产?家的云梯?梯架?作平顺性对?测试可知，云梯?梯架减振系统能?幅提升消防?平顺性，梯架越?，振动?然衰减的时间越?，但减振系统的减振效果越好、减振效率越?。
通过对平顺性测量数据分析，可总结出?个直观、易测量、相对容易达到的梯架系统?作平顺性指标。当梯架?作?切向振动幅值?于300 mm时，应在减振系统作?下，能在5 s内将振动幅值衰减80%以上。随着控制?平不断进步，?梯架云梯消防?不仅要考虑救援效率而且需要?作?内?员舒适感，建议增加云梯消防?梯架?作平顺性指标的验收要求。
参考?献：
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?般要求[S].
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EP，EP1138867[P].2006.
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作者简介：何建军，男，1975年?，?级?程师，研究?向为装备验收、装备维护保养、装备?才培养、战勤保障。E0DB8472-9D99-425D-A44F-BFD1BB5DEA8C
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