铁路局供电段接触网高空防坠落装置的研制QC小组成果汇报

接触网高空防坠落装置的研制姓名性别文化程度小组分工职称男本科组长高级工程师女本科QC指导助理工程师男本科方案制定业务指导女本科试验改进业务指导男本科数据收集助理工程师男本科模拟试验工程师女专科资料整理工程师女本科成果整理高级工程师小神龙QC小组隶属于北京铁路局天津供电段

“x

创新工

作室”

。“XX

创新工作室”是致力于铁路供电领域的接触网及电力

设备检修、检测技术研究的科研团队。小神龙QC小组成立于2002

年9月。2017年重新注册，注册号为：2016—010。小组成员概况表制作日期：2016年6月10日制表人：选择课题2016年3月，根据段要求全面消除接触网安全隐患，天津供电段在全段

接触网安全隐患大排查活动中，发现接触网安全隐患苗子94项，小组对此次排

查中的94项接触网安全隐患进行统计。根据统计数据，我们绘制出饼分图，可以看出高空安全隐患达74项，

撞轧安全隐患12项，触电安全隐患8项。接触网安全隐患大排查从饼分图的比例分布可以看出高空安全隐患占比达78.7%,所以小组对高空安全隐患项目进行分析和统计。■高空安全隐患■撞轧安全隐患■触电安全隐患制图人：制作日期：2016年6月11

日78.7%12.

88%原因类型出现次数百分比累计百分比安全带问题5675.68%75.68%支柱问题810.81%86.49%脚扣问题45.41%91.90%违规问题22.70%94.60%其他问题45.41%100%制表人：姬昌健

制作日期：2016年6月12日天津供电段3月接触网高空作业隐患问题排列图由排列图可以看出，安全带问题所占数量最多，占比超过70%。天津供电段3月接触网高空作业隐患问题统计表制作日期：2016年6月12日制表人：小组对自前接触网工使用的安全帮进

行周查，目前接触网工使用的安全带为单腰

葡式双安全绳安全蒂，主要有以下缺点：1、只有腰希作用人体，受力不均，作业人员登杆后，不容易使安金帮受力。2、双安全绳促使接触网工必须双打双带，但

作业人员主观因素容易发生不执行、忘打情况。3、高空作业中，更换位置作业时，双安全绳

更换操作繁琐，耽误作业时间同时，容易使

作业人员产生焦躁情绪。根据小组对天津供电段2006年-2015

年人身伤害事故进行调查，在发生的17次事

故中，高空坠落事故达到9次，占全部人身事

故的52.99%。接触网高空防坠落装置的研制经过以上分析，目前的安全带便接触网作业产生极大安全隐患，研制

新型安全装置势在必行，所以小组把此次活动的课题定为：

确定目标周度作业安登陶愚础数≤40件40件目标值制作日期：2016年6月23日活动目标100根据天津供电段要求，

QC

小组设定的研发目标1

目标值设定活动前

制图人：50094件制图人：姬昌健制作日期：2016年6月23日跳闸故障40件我们如果研制出接触网高空防坠落装置，就可以将安全带问题全部

消除，就可以将安全问题降至38件，达到≤40件的目标值。跳闸故障38件2

目标可行性分析理想状态：将安全带

问题全部消除，事故

苗子降至38件现状：安全带问题占总

安全隐患的78.7%目标值：全段安

全隐患≤40件安

全带隐

患

问题56件事故苗子94件活动内容6

月7

月8

月9

月10月11月12月1

月2

月3

月4

月选择课题目标设定一

分提出各种方案并

确定最佳方案制定对策一对策实施效果检查标准化总结及进一步打

算

计划进度：制图人：活动计划甘特图制作日期：2016年6月25日一确定总体方案

提出方案并确定最佳方案1.

制定总体方案小

组成员对于“接触网高空防坠落装置”的总体方案进行头脑风暴，

分别是顶端防坠落式、双安全绳防坠落式、地面防坠落式等三种大方案,如图所示。双安全绳防坠落式地面防坠落式制图人：

制作日期：2016年7月1日接触网高空防坠落装置顶端防坠落式提出方案并确定最佳方案总体方案比较表总体选

择方案研发难度作业人数装置体积安全系数使用方法天气影响投资成本顶端防坠落式中1一般高易无500元/件双安全绳

防坠落式高1小中中无800元/件地面防坠落装置中2较大中较难大1000元/

件通过对以上三大方案进行分析，从各方面比较。地面防坠落装置的制造难度大，

投资大，难以执行；双安全绳防坠落式安全性差，依赖作业人员；顶端防坠落式具有全方位保护，携带方便等特点，所以只有研发顶端防坠落式接触网高空防坠落装置是

最佳总体方案(以下简称高空防坠落装置)。一

确定总体方案制表人：

制作日期：2016年7月2日2.

选择总体方案二细分方案概述1.QC

小组成员通过互联网搜索、设备商咨询、与现有安全带进行对比，发现目前还没

有针对接触网作业设计的高空防坠落装置产品，没有任何可参考的模式。2.根据高空防坠落装置的设计思路，

QC

小组将高空防坠落装置的研发分为安全带、固

定挂钩、自动投切装置、安全绳结构、绝缘杆结构五个组成部分。自动投

安全绳切装置

结构卡块止

绳锁止

单挂点

三挂点动

动

全身型全身型制作日期：2016年7月2日安全带涤纶

尼龙制图人：绝缘杆结构伸缩型

组合型固定挂钩锁扣型

螺纹型接触网高空防坠落装置结构材料制作日期：2016年7月4日

制

图

人

：制

作日

期

：

2016

年

7

月

4

日结论：我们以一个成年人正常体重65KG计算，根据测试，两种材料均可满足安全带基本要求，但尼龙材料的耐力情况更好。尼龙涤纶1次251218102次257618603次259718904次253819905次254617506次267018017次259018048次263518459次2539187010次26301901小组在市场上选购涤纶安全绳和尼龙安全绳各50米，购回后将安

全绳裁剪成5米长度各10根，用作试验，并选取5米长度的安全绳，使用拉力计连接发力设备作破坏试验10次。安全带材料选择安全带涤纶安全带尼龙安全带材料试验结果对比表尼

龙涤

纶材料选择制表人

：

姜莉验证性能尼

龙

安

全

绳涤

纶

安

全

绳试验方法受为程度受力好受力差试验10次，各选取5米长度的安全绳使用拉力机连接流车作破坏试验色害度光泽度比较亮光泽度比较暗验机次，各准

互米长度的安全绳，在阻光而暴硒合周观察其变色程度成本价格高价格低询问网店或实体店，了解方案序品的售价。优点耐磨性强，受为好色生度强且不易席生死皱价格便宜缺点价格较贵耐磨性差，受力差，色实度差结论采用不采用制作日期：2016年7月4日结论。经对比使用尼龙安全带。安全带材料性能对比表安全带材料选择材料选择制表人：涤纶安全带尼龙安全带安全带固定挂钩拆挂时间测试结果(S)样本数=100锁扣型挂钩螺纹型挂钩2.5442.93.512.310.312.813.112.82.63.63.633.612.412.812.911.212.92.73.53.53.13.712.512.612.710.310.32.83.43.43.23.812.712.112.112.812.82.93.93.93.13.912.12.612.612.912.13443.5412.611.511.512.712.63.13.53.53.63.611.513.113.112.112.83.23.13.13.73.513.11.211.212.811.53.13.53.53.63.411.210.310.313.113.13.53.63.63.53.910.312.812.811.211.23.63.13.13.4412.812.912.910.312.73.73.53.53.53.512.912.710.912.812.13.63.63.63.63.910.412.113.112.812.63.53.73.73.7410.412.611.212.911.53.42.62.63.83.512.712.110.312.713.13.52.72.73.93.712.112.612.812.911.23.63.63.53.73.612.611.512.910.912.33.73.73.53.63.511.513.110.313.112.43.83.82.73.53.413.111.212.811.212.53.93.92.83.43.511.210.311.510.312.7平均值=3.47S平均值=12.09S固定挂钩拆挂时间测试折线图NNVN*WWVPE螺纹型锁扣型测试1测试9测

试

1

7测试25测试33测

试

4

1测试49测试57测试65测试73测

试

8

1测试89测试97固定挂钩选择固定挂钩小组成员为对此锁扣型挂钩与螺纹型挂钩性能，分别记录U00次挂钩拆挂时间，分标制表人：

制作日期：2016年7月5日制图人：姬昌健

制作日期：2016年7月5日结果如下固定挂钩拆挂时间测试对比表20151050结构锁扣型挂钩螺纹型挂钩验证性能锁

扣

型

挂

钩螺

纹

线

挂

钩试验方法拆解速度速度快速度慢试验100次，分别记录拆解挂钢速度，进行比较成本价格低价格高询问网店或实体店，了解方案产品的售价。优点拆解速度快

价格低缺点成本高结论来用不来用固定挂钩选择固定挂钩制表人：

制作日期：2016年7月5日固定挂钩性能对比表结构锁扣型挂钩螺纹型挂钩止动卡块制动距离测试数据(cm)10.119.111.819.312.519.813.619.713.918.615.320.518.818.923.214.614.615.715.616.221.619.212.423.516.921.520.117.219.619.418.920.219.619.220.519.115.220.618.317.117.217.817.617.517.114.521.821.814.121.624.519.717.222.519.520.816.33021.418.819.416.824.623.91912.520.916.422.914.527.118.814.517.325.723.117.221.317.921.717.425.118.726.417.619.319.221.121.219.523.32011.219.119.913.718.717.718.918.4绳索止动制动距离测试数据(cm)21.722.722.616.227.522.522.621.123.221.123.426.827.92420.220.320.72121.222.527.820.427.223.324.428.124.224.317.820.620.829.722.322.420.623.118.322.623.725.629.125.220.225.92327.424.821.62523.323.929.328.728.922.119.123.625.121.924.631.922.425.719.828.527.618.921.625.423.521.535.921.333.130.222.422.826.325.528.319.225.323.220.930.419.622.923.826.426.218.531.322.529.523.425.633.525.821.618.6小组对两种止动模块的性能进行模拟试验测试，记录100次动作距离数据：制表人：制作日期：2016年7月7日自动投切装置动作距离对比表

自动投切

装置选择自动投切装置结构绳索止动卡块止动结论。有直方图可以着出，止动卡典为迎想型分机，纯素卡奖为能力不足型，所颐小细滤菲止动卡。结构验证性能单挂点全身型三挂点全身型试验方法活动范围次数平均动作距离

3.5m3.5m3.6m3.53m次数动作距离分别使用里挂点全身型与三佳点全身型安全带进行3次最天动作距离测试，并记录数据2.1m22.0m32.1m平均2.07m安全性次数破坏负荷使用单挂点全身型进行单挂点破坏试验试验兰挂点全身型进行三挂点破环试验

记录3组数值。次数破坏负荷1831N3151N1745N3214N1875N3360X平均1817N平均3242N成本价格低价格高询问网店或实体店，了解方案产品的售价。优点活动范围大，安全性能满足接触网作业要求汇份格低安全性能强缺点伦格较贵活动范围小，价格高结论采用不采用安全绳结构选择安全绳结构对比表制表人：

制作日期：

2016年7月9日三挂点全身型单挂点全身型结构安全绳结构结论：从散布图可以看出伸缩型绝缘桁成强正泪关分布，组合型绝缘杆成弱正泪关

分

布，所

有小级选择伸缩型绝缘杆。小

组

对

两种绝缘杆分别在相同时间内进行组装抬举试验，并根据数据绘制散布图。伸缩型操作次数散布图组合型操作次数散布图制作日期：2016年7月10日绝缘杆选择制图人：结

构绝绿杆选择伸缩型组合型时间/s时间/s验证性能伸缩型组合型试验方法拆解速度速度快速度慢试验30次人分别记录拓解挂药速度，进行配较受为程度次数破坏负荷低组对两种绝缘杆进行破坏

试验3次，并记录试验数据次数13平均破坏负荷1543N1572N1560N1558N231862N1910N1813N平均1862N成本价格低价格高询问网店或实体店，了解方案产品的售价。优点振解速度快，韧性好，价格低韧住好缺点耐磨性差，受力差，色牢度差结论采用不采用绝缘杆性能对比表制作日期：2016年7月10日绝缘杆选择制表人：姬昌健结构绝绿杆选择伸缩型组合型三确定最佳方案通过以上一系列的方案梳理、细化分析和测试验证，QC

小组确定了高空防坠落装置各部件的最佳选择方案。接触网高空防坠落装置安全带固定挂钩自动投切装置安全绳结构绝缘杆结构尼龙安全绳锁扣型卡扣卡块止动单挂点全身型伸缩型绝缘杆结构材料序号对策目

标措施地点负责人完成时间1制作尼龙安全绳安全带宽2315mm;直径≥13mm1、采购尼龙安全绳，裁剪安全为制作样品作准备2、抽样测量20组安全带宽度；抽样测量20组安全绳截面直径高铁车间2016年7月2制作锁扣型挂钩挂钩解锁强度≥200公斤

锁扣最大孔径≥50mm1、根据设计图纸制作锁扣

型挂钩；2、试验拉力计连

接发力设备，测试锁扣型

挂钩的破坏强度；3、分析接触网零部件与线索满足

打挂安全带位置，测试挂

钩是否大于最大直径创新工作室2016年7月3制作止动卡块止动卡块的止动速度

50cm/s测试20次止动卡块止动距

离，记录止动时间，计算

出止动速度高铁车间2016年7月4制作单点式全身型安全带作业人员在高空悬挂≥120分钟后，观察安全

带整体变形小于等于10mm按照顺序制作全身型安全

带，使用沙袋模拟人体，

在高空悬挂120分钟后查

看安全带是否变形高铁车间2016年7月5采购伸缩型绝缘杆耐压强度3kV/cm;伸缩

长度≥8m对绝绿杆进行耐压试验；

测量伸缩长度检修车间2016年8月6组装及验证高空作业上下模拟成功10次使用PDPC法对安全带进

行整套组织，作业人员上

身试验高铁车间2016年8月我小组根据以上研究所得的最佳方案，按照装置的设计实施顺序制定了具体的实施对策表。对策表制作日期：2016年7月20日制表人：实施一：尼龙安全带制作

案实施1、

目标值：安全带宽≥315mm;直径≥13mm2、

实施过程：小组在网店采购尼龙绳材料1卷，对材料进行剪裁，剪裁成10m

一段的材料备

用

。购买的整卷尼龙绳裁剪尼龙绳试验次数实验结果(mm)试验次数实验结果(mm)13201133123231232233311332543371432753241533163251633773211732483211832593241932110331203213、

效果检查：小组对剪好的安全绳进行测量，抽取20段样品，测量安全带宽度

。测量结果如下：实施一：尼龙安全带制作方案实施制表人：制作日期：2016年8月2日安全带宽度调查表制作日期：2016年8月2日制图人：姜莉试验次数实验结果(mm)试验次数实验结果(mm)11511152151215315131541614155151516615161571517158171815915191510152015实施一：尼龙安全带制作小组对安全带进行抽样测量，抽取20段样品，

测量安

全带截面直径，得出测试结构：4

、给论：测量结果20段样品截面直径全部6613mm以上

、对策目标实现。S方案实施安全带截面直径调查表制作日期：2016年8月2日制表人：实施二：锁扣型挂钩制作1、

目标值：挂钩解锁强度≥200公斤；锁扣最大孔径≥50mm2、

实施过程：小组采购锁扣型挂钩后，抽取10组挂钩进行破坏实验检测，如下表所示：完成的锁扣型挂钩锁扣型挂钩设计图实施二：锁扣型挂钩制作3、效果检查：小组采购锁扣型挂钩后，抽取10组挂钩进行破坏实验检测，如下图所示：试验次数试验结果12712275327342705274627972818272927110274结论：经测量，10段破强度全部在200公斤以上。制表人：制作日期：2016年8月5日制作日期：2016年8月5日锁扣试验结果制图人：实施二：锁扣型挂钩由于接触网线索与零部件中，零部件的最大直径为30mm,

所以锁扣型挂钩的最大孔径必须不小于30mm,

小组对制作的的锁扣型挂钩进行测量：结

论：测量后，锁加挂构的最大孔色为50mum,

满足目标要求，对策目标实现，1、目标值：止动卡块的止动速度50cm/s2、

实施过程：

按照设计图纸，制作止动卡块止动卡块设计图实施三：制作止动卡块制作的止动卡块实施三：制作止动卡块3、

效果检查：使用止动卡块进行20次制动速度试验，得出数据如下：安全挂钩止动卡块止动速度试验表试验次数止动速度(cm/s)试验次数止动速度(cm/s)163.21164.5264.51261.2361.21362.6460.21461.2560.81564.5666.51661.2767.61767.6868.21868.2964.51964.51066.52063.5编论：测量结果可知，止动速度20次全部火于50am/

s,

达到目标要求。列号试验号腰带宽度(mm)调节带距单挂点位置(mm)腿部安全绳程

度(

mm

)背块面积(m²)变形力矩(kN)ABCD111328.0122117.35331238.07412217.65522337.9863228.157337.85823227.8633317.47位级1求和23.5123.4323.3522.47总和=70.39位级2求和23.1923.7823.5824.02位级3求和23.6923.1823.4623.90极差0.500.600.231.552

、

实

在单挂点式安全带应

用中，有感应器展角，灯光频闪次数，超声波频率和覆盖范围等4个因

素直接影响感应器有效感应距离，其中这4个因素相互制约，若调整不合

适会使有效感应距离降低。QC

小组采用正交试验法确定最佳配置，并组合成一张因素位级表。QC小组采用L9(

4)

正交试验法，对硬件模块进行连续9次不同配

置的实验，得出实验结果记录表。实施四：制作单挂点全身型安金带1、

目标值：安全带整体变形长度小于等于10mm。因素位级表因素腰带宽度

(mm)调节带距单挂点位置(mm)腿部安全绳程度

(

m

m)背块面积(m²)ABCD位级160405080位级270506090位级3806070100正交试验法记录表L

正

交试验法给果分衍：()经分析得出使用ASB2CAD2

配置时，单点式全身型

安全带变形方矩最火。所以组合A&B2GID2

是

最好配置，

(2)通过对客因素位管的最火变形力矩求和，得出组

合

ASB2C8D²

是最好配置。(S)

从试验结果发规只有U项不同，根据压缩因子越大

越好的原理。

初步判断ASB208D2是最佳配置。(

4

)

针

对

项

上两种组合进行跟踪试验。测

试20次，得

出复

平

均值跟踪

试验表。用釜制后的器降试验泰重出，

銀食A3子

SR?

量大套形力智出紹合0382C1R?签大，整

墨量佳、图些、量终通霍组合Q3B2C3R2

配薯。因素腰带宽度(mm)调节带距单挂点位置

(

m

m

)腿部安全绳程度(mm)背块面积(m²)ABCD位级80507090序号参数组合最大变形力矩(kN)是否达标1A3B2C1D28.18是2A3B2C3D28.25是实施四：制作单挂点全身型安金带因素最佳组合表跟踪试验表实施四：制作单挂点全身型安金带3、效果检查：使用100kg的沙袋，将单挂点全身型安全带绑在沙袋上，模拟人员意外坠落情况

吊

在

空中使得安全带完全受力，120分钟后解下，测量10条安全带的变形长度。试验次数变成长度(mm)12.322.136.740.352.563.171.581.492.3100.8平均值2.3结论：模拟实验后，安生带变形长度平物值为2.3nm

,达到且标要求。实施五：采购绝缘杆1、

目标值：耐压强度3kV/cm;

伸缩长度≥8m。2、

实施过程：在市场上采购，伸缩型环氧树脂材料绝缘杆。试验次数耐压强度(kV/cm)试验次数耐压强度(kV/cm)17.1118.627.8128.938.4137.747.6147.857.5158.467.8167.678.5177.588.5187.897.5198.5107.4207.5实施五：采购绝缘杆3、

效果检查：对

绝缘杆进行高压耐压实验，记录测量结果；同时测

量绝缘杆展开的最大长度。《

一

)组装2016年8月10日，小组成员对高空防坠落装置进行组装，为了设计好安装步骤，小组预先考虑各种情况，制定了PDPC

流程图，选择最佳的组装方式，达到最佳的效果。样品组装PDPC流程图(1D)AC-A1=A2-A3-A4-Z(2)AC=A1-B1-

B2-A3=A4-Z(3)AO-A1=B1=C1-C2-M-Z(

4)AC-D1-D2-D3-Z顺

利

执

行PDRC流程第(1)略径

，

组装效果符合

要求。根据流程图，QC

小组确认有

以下4种可选

略

径：实施大：组装及验证A4董体温或Z型签墨C1物A3步型接A2图连佳D2A1黄食