浅析高架式直升机停机坪安全网存在的 问题及改进措施

2020-04-24 09:44丁婷杰 ;章成荣;浙江圣翔航空科技有限公司

城市对直升机的需求由来已久,而随着经济的快速发 展和人们生活水平的不断提高,直升机渐渐地开始在人们 的日常生活中得到越来越广泛地应用,尤其是在高层消 防、医疗救援、航空旅游、国防交通等方面。在城市内修建 直升机停机坪用以解决直升机“飞得起、落得下”的重要性 显而易见。而在高层建筑屋顶上建筑直升机停机坪更是成 为了众多医疗救援、高层消防等需求的最佳选项。因此超 过一定程度的超高层公共建筑,设置屋顶直升飞机停机坪 就是一个很好的选项。


根据国家《高层民用建筑设计防火规范》的要求,建筑 高度超过 100 米,且标准层建筑面积超过 1000 平方米的 公共建筑,宜设置楼顶停机坪或直升机救助的设施。虽然 这不是强制性要求,但 CBD 不少高层写字楼还是有楼顶 停机坪。


但是,目前市场上常见的直升机停机坪都是以保障直 升机正常降落为基础,在安全防护、监测监控、智能控制等 环节上都是相对薄弱,甚至是空白的。因此,如何更有力地 保障用户单位的系统安全,如何更有利地降低人工维护成 本,成了笔者关注的问题。


1.高架直升机场的固定式安全网设置及隐患

1.1 固定式安全网

在笔者结合实际工作经验,国内目前近 95%以上的高 架式直升机停机坪大多采用固定式安全网防护网。该种安 全网符合相关规定要求,但是还是存在了一定的隐患。本文 中,笔者针对该种安全网提出了相应的改进方案和措施。 现行 《民用直升机机场飞行场地技术标准》 (MH5013—2014)(以下简称《民标》)中对高架直升机机场 做出以下规定:当高架直升机场表面叫周围环境高出 0.75m 以上且人员行动存在风险时,应安装安全网。安全网的宽度不宜超过1.5m,并具有至少 122kg/m2 的承载力。 安全网标高不得超过安全区标高及障碍物限制要求,同时 安全网的设置应确保落入的人或物不至被弹出安全网区域。如图 1 所示。


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图 1 安全网示意图


目前,国内已完工的直升机停机坪不少,但是直升机 停机坪上的安全网几乎都是固定式的安全网。


1.2 固定式安全网隐患

固定式的安全网虽然在承重力和性能上满足了满 足了《民标》对于高架直升机场的安全网设置要求,同时,这种形式的安全网也存在不少的隐患。具体表现形 式如下:

更换麻烦。经过长时间使用后,如果安全网出现生锈、承重力降低、断裂等需要更换的情况时,原有的固定式安全网更换时存在较大的麻烦和安全隐患。与地面式停机坪不同的是,高架式直升机停机坪安装于高楼大厦的屋顶, 屋顶的相对建筑面积有限,相对高度大,更换难度更大。更换时,安装人员需要站到安全网上先行卸载连接于安全网与支腿之间的固定螺栓,通常情况下可以采用U型螺栓进行固定。将支腿上的螺栓都卸下后,再行更换安全网,最后再需站在安全网上重新固定螺栓。在这种情况下,安装人员的施工工况存在着极大的安全隐患,需要高度集中注 意力,随身携带防护设备,同时,屋顶上安全网悬空的高度,与地面之间的落差,安全网本身的质量问题等因素,都会在无形中给安装人员造成了极大的心理压力,从而无可避免地提高了施工安全的危险性。


人员容易出现攀爬、掉落的情况。当时建筑物的屋顶场地较为空旷,安装了高架式直升机停机坪后,在非使用状态下,固定式安全网容易成为外来人员的攀爬点,从而成为潜在的危险。


紧急状况下,若停机坪上人员或者物资较多的情况下,可以有效避免人员、物资掉落,造成二次伤害;屋顶式直升机停机坪、高架式直升机停机坪相对高度较大,人员掉落的伤害极大,同时,也可避免部门不明人员擅自通过 安全网攀爬直升机停机坪的情况,对直升机停机坪造成不必要的伤害。


2 安全网改进措施及特性

2.1 安全网的改进措施

笔者根据实际工作经验,结合以上固定式安全网的安全隐患,提出了一种可行的改进措施,将常见的固定式安全网该换成了翻转式安全网。


原有的固定式安全网由U型螺栓固定在安全网支腿上,而安全网支腿则通过螺栓连接到了停机坪的主体结构上,该种安全网即被称为固定式安全网。通过该种连接结构,安全网被完全固定到了停机坪的周围,而将停机坪合围而成的安全网和支腿组成了停机坪的防护系统。

而新型的翻转式安全网包括了若干个支腿、防护网、 及相应的翻转装置。该种形式中,支腿与原先的固定式安全网的连接方式相同,但是防护网不再是由U型螺栓固定在支腿上。改进后的安全网的外侧与液压油缸的输出轴 相连接,而液压油缸的另一端则铰接在停机坪的支腿上。 液压油缸的输出轴在伸出缩回的同时就能够实现安全网 的翻转控制,使安全网能翻转至与停机坪呈 90°夹角的状 态,即如图 2 所示。


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图 2 安全网翻转示意图


通过笔者上述的改进方案,我们将该种能实现翻转控 制的安全网称之为翻转式安全网。而该种翻转式安全网和 支腿也形成了高架式停机坪的一种新型的翻转式防护系 统。需要强调的是,该种翻转装置还可以包括开关量传感器,与液压油缸可以连接于 PLC 控制器上,由PLC控制器 接受开关量传感器检测到的位置信号以获得各个安全网 的翻转状态,且由PLC传感器将控制信号传输给各个液 压油缸,从而实现了电气的控制功能。同时通过 PLC 控制 器,安全网可以整体同时翻转,或单个翻转,或选择性翻转;翻转过程中,通过液压系统,保证翻转后不会自动掉落、回转。


2.2 翻转式安全网特性

翻转式安全网具备以下特性:

承载能力较固定式更强。笔者通过多次承重实验,通过 该种形式安装的安全网,承载力能力并未降低,相反,还得到 极大的提升。原有的固定式安全网的承载能力为 130kg/㎡, 翻转式安全网经测试后,承载能力提高到了 150kg/㎡。

降低二次伤害的可能性。由于每个安全网都与支腿、翻转装置相连接,稳定性得到了极大的提升。当意外突发,有物资或者人员掉落到安装网上时,安全网因物体的冲击 力而发生位移的可能性,进而降低了对降落物体或者人员的二次伤害。

安装简单、维修更为便利。在需要安装、维修等操作流 程上,固定式安全网需要安装人员站到安全网上才能进行 安装、维修、更换等操作,但是翻转式安全网可以先将安全 网翻转 90°夹角,而安装人员只需站在停机坪的面板上即可进行更换。

一网两用。停机坪安全降落后,通过安全网的自动 翻转,安全网可以转换成防护网。直升机降落或者起飞的过程中,安全网必须呈平躺状态,即若安全网呈翻转后的状态,则直升机不能进行起飞、降落的操作。同时,直升机降落后,可以根据机翼位置(机翼可能会超出坪体),调整翻转的数量与个数,保证降落后,安全网翻转对机翼和直升机不产生影响。而翻转式安全网可以更好 地满足这一需求。

同时,翻转式安全网相较于固定式安全网,增加了液压装置,甚至是PLC控制器,安装成本无可避免地会增加。


2.3 翻转式安全网的实际应用

翻转式安全网并非只是一个理论状态,已经开始应用 到实际生活中去了。笔者亲身参与了陕西省人民医院,并 将该种新型的翻转式安全网应用到了该项目中。 陕西省人民医院项目位于陕西省西安市,该项目采用 了高架型停机坪的形式,整体呈八边形,坪体直径为 15m, 可容纳机翼不超过 15m 的直升机停降,如图 3 所示。该套高架型停机坪除面板系统、框架梁系统、支撑系统、无障碍通道以外,配套设备完善,如灯光引导系统、自动弹出式消防喷淋系统、气象系统、系留装置等;同时,还采用了新型 的翻转式安全网,将固定式防护系统提升成为翻转式防护 系统。该项目已于 2018 年 6 月进入验收试飞阶段,验收通过后,位于陕西省人民医院顶楼的这个直升机停机坪将正式进入应用阶段,更将完善陕西省的应急救援保障体系, 在医疗救援等方面起到保障护航的作用。

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图 3 陕西省人民医院直升机停机坪

这是国内首次采用翻转式安全网,它的应用意味着翻转式安全网不再是纸上谈兵,是可实现的,意味着翻转式 安全网将逐渐进入直升机停机坪的防护系统中,对提升直 升机停机坪的防护能力起着极大的进步作用。


3 结论

经过笔者之前的实验和论述,翻转式安全网不管是在 安全性能、操作方式、智能控制等方面拥有绝对优势。尽 管,制作成本会有适当的提升,但是可以断定,以陕西省人 民医院的高架型停机坪为起点,未来在高架式直升机停机 坪的建设、使用中,翻转式的安全网会越来越多地应用到 高架型直升机停机坪中,成为直升机停机坪建设与防护中 不可或缺的一环。

随着经济的快速发展,土地资源等有限资源也越来越 紧张,高空空间被更多的开发和利用。适用于这一领域的直升机渐渐地开始在城市的建设与发展中得到越来越广 泛地应用。而且国家近几年也逐渐放宽低空管制,由此可 预见未来直升机在商业领域的使用将十分广泛,这将是一 个巨大的市场机遇。