本文以施工升降機(jī)電源設(shè)計(jì)為研究對象，首先論述傳統(tǒng)供電系統(tǒng)原理及優(yōu)劣勢，并針對其存在局限性提出滑觸

線供電系統(tǒng)，以此替代傳統(tǒng)電纜供電的方式，對滑觸線供電系統(tǒng)原理、優(yōu)勢及系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行具體分析，旨在提升施工升降

機(jī)作業(yè)效率、安全性、穩(wěn)定性

外層橡膠對溫度的變化不同，電纜使用過程中會扭轉(zhuǎn)，

電纜扭轉(zhuǎn)后無法復(fù)原，越長的電纜扭曲的可能性越大，

導(dǎo)致電纜破損停電，影響施工升降機(jī)工作。

（ 3）供電系統(tǒng)損壞。施工升降機(jī)供電系統(tǒng)無可靠

防護(hù)罩，從作業(yè)面上掉落雜物容易損壞供電系統(tǒng)，從而

導(dǎo)致供電系統(tǒng)故障和中斷施工升降機(jī)作業(yè)；電纜長期上

下拖拉運(yùn)行，尤其在大風(fēng)天氣時大幅度晃動存在斷裂風(fēng)

險，對運(yùn)行造成重大安全隱患、

（ 4）有效載荷損失。施工升降機(jī)電纜的自重降低

了有效載荷能力，同時增加了安全保護(hù)裝置工作負(fù)荷。

綜上所述，傳統(tǒng)供電系統(tǒng)使用過程中存在風(fēng)險，

一旦出現(xiàn)故障，修復(fù)速度慢，降低了施工效率，增加施

工成本。

3? 滑觸線供電系統(tǒng)

3.1? 滑觸線供電系統(tǒng)原理

滑觸線供電系統(tǒng)是一種典型的接觸式供電系統(tǒng)，

配電柜出線與滑觸線連接，通過集電極在母線槽滑動取

電，達(dá)到為移動設(shè)備供電的目的。如圖 1 所示。

3.2? 滑觸線供電系統(tǒng)應(yīng)用優(yōu)勢

（ 1）滑觸線供電系統(tǒng)與外部環(huán)境相對獨(dú)立，外部

環(huán)境對滑觸線影響較小，能有效解決大風(fēng)天氣影響施工

安全，同時避免電纜斷裂下墜造成安全事故的風(fēng)險，更

高的安全性。（ 2）滑觸線供電系統(tǒng)采用固定安裝，施

工電梯采用集電器在母線槽滑動取電、供電。集電器運(yùn)

動只要幾斤的拉力，和

上百米電纜自重比較大

大降低能耗，同時降低

吊籃負(fù)重能減少施工升

降機(jī)的電機(jī)和齒輪機(jī)械

磨損，提升施工升降機(jī)

使用壽命，更好的效益。

可按進(jìn)度、高度加減節(jié)安裝，更加便利。分節(jié)設(shè)計(jì)，零

部件可單獨(dú)更換，使用過程中故障排除及修理比傳統(tǒng)供

電方式更方便。（ 4）傳統(tǒng)銅芯電纜回收和二次使用價

值高且無有效保護(hù)，被盜風(fēng)險高?；|線供電系統(tǒng)可重

復(fù)使用 5 年以上。傳統(tǒng)電纜的平均使用壽命 1~2 年，滑

觸線使用壽命是傳統(tǒng)電纜 2~3 倍，具有更好的經(jīng)濟(jì)性。

3.3? 滑觸線供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)

滑觸線供電系統(tǒng)有三大要素需要進(jìn)行設(shè)計(jì)：（ 1）

殼體，用來裝載和保護(hù)導(dǎo)線，采分段制造的，一般都制

作成標(biāo)準(zhǔn)件，可以根據(jù)需求自行增減長度；（ 2）連接

各部分的組件緊固件；（ 3）與導(dǎo)體接觸并將電力傳輸

到移動設(shè)備的集電極。滑觸線供電系統(tǒng)根據(jù)施工現(xiàn)場的

條件差異，部件應(yīng)重新設(shè)計(jì)及論證。

3.3.1? 殼體設(shè)計(jì)

在設(shè)計(jì)殼體時要考慮保護(hù)導(dǎo)體免受外部環(huán)境影響

的所有因素。必須具備功能包括：抵抗環(huán)境變化，保護(hù)

導(dǎo)體免受異物損壞，較高的安裝拆卸效率，足夠裝下導(dǎo)

體容量；根據(jù)性能要求，外殼的設(shè)計(jì)考慮取決于材料、

形狀、長度、保護(hù)功能和導(dǎo)體尺寸。

（ 1）殼體材料不應(yīng)受到外界溫度變化的影響，

其剛度足以抵抗風(fēng)荷載，并且應(yīng)輕便，便于運(yùn)輸和安

裝。高強(qiáng)度聚氯乙烯（ PVC）作為廣泛用作建筑材料

具有極其出色的機(jī)械強(qiáng)度，其線性膨脹系數(shù)極低，為

50.4×10-6m/℃，當(dāng)溫度從 0℃升至 40℃時僅發(fā)生 2mm

的膨脹。 PVC 的比重為 1.45，約為鋁（ 2.7）的一半，

因此對運(yùn)輸及安裝拆卸工作都很安全。外殼的形狀和長

度應(yīng)產(chǎn)生足夠的剛度抵抗風(fēng)荷載和異物的滲透并允許方

便物料運(yùn)輸和擴(kuò)展工作方便。（ 2）由于垂直使用殼體

承受風(fēng)載荷較，其厚度和形狀應(yīng)設(shè)計(jì)得堅(jiān)固足以抵抗風(fēng)

荷載，因此殼體厚度至少為 3mm；殼體橫截面尺寸根

據(jù)使用施工升降機(jī)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。以某品牌雙籠施工升

降機(jī)為例，額定電壓 380V，額定電流 120A。導(dǎo)體的額

定的載流量與其橫截面積成正比，查閱資料可得，導(dǎo)體

與集電器的接觸橫截面積不小于 50mm2；此外為保障

滑觸線有足夠剛度，滑觸線的單位長度不宜過長，選擇

2 個施工升降機(jī)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)長度為 3m。（ 3）殼體一側(cè)必須

留有集電極與導(dǎo)體的接觸的開口，為保障殼體對導(dǎo)體的

保護(hù)，減少雨水、浮塵侵蝕，提高防護(hù)等級。因此，需

要在集電極與導(dǎo)體接觸時設(shè)置自動開閉的小裝置。增加

橡膠擋板固定在殼體一側(cè)，當(dāng)集電器劃入和劃出殼體時，

擋板會打開和關(guān)閉。

3.3.2? 滑觸線連接裝置設(shè)計(jì)

兩個相鄰的滑觸線標(biāo)準(zhǔn)件連接時，應(yīng)考慮溫度變

化，安拆效率，導(dǎo)體保護(hù)等因素。設(shè)計(jì)時首先要預(yù)留適

當(dāng)?shù)拈g隙應(yīng)對導(dǎo)體及殼體組成接頭隨溫度升高而膨脹引

起的形變，當(dāng)施工現(xiàn)場的環(huán)境溫度在 -30℃ ~40℃之間

變化時，線性膨脹系數(shù)為 50.4×10-6m/℃的殼體*大形

變量 4mm。線性膨脹系數(shù)為 16.7×10-6m/℃的導(dǎo)體*

大形變量是 1.3mm。因此設(shè)計(jì)時形變量更大的殼體長

度作為參考標(biāo)準(zhǔn)，必須保障 4mm 的接頭間隙。

滑觸線通過連接板開孔與導(dǎo)體重疊位置開孔使用

螺栓硬連接的方式，除了安拆效率不高且會對導(dǎo)體熱脹

冷縮起限制作用，需要在滑觸線系統(tǒng)多處增加補(bǔ)償裝置。

此外，還會存在滑觸線使用過程中錯位風(fēng)險。

通過改進(jìn)設(shè)計(jì)滑觸線連接方式：該連接系統(tǒng)類似

與氣路的快速接頭，先將導(dǎo)體插入接頭中。通過在接頭

的上段的彈簧壓板固定住，然后把接頭與殼體連接卡槽

卡住，工人只需將接頭插入外殼，無需任何額外的工具，

就可以快速地將滑觸線進(jìn)行連接。*后，接頭與殼體形

成一個整體，保護(hù)導(dǎo)體不受外來因素影響，而兩根滑觸

線內(nèi)部導(dǎo)體任具有相對獨(dú)立的延展空間。即保障導(dǎo)體可

以根據(jù)溫度變化進(jìn)行自有伸縮，同時兼顧連接的效率。

3.3.3? 集電器裝置設(shè)計(jì)

滑觸線集電器設(shè)計(jì)時要考慮因素包括：良好的動

力傳導(dǎo)性，*大限度地減少橡膠蓋的磨損，并能抵抗提

升機(jī)的振動；當(dāng)集電器的碳刷經(jīng)過滑觸線時，集電器會

與橡膠蓋板不斷摩擦，造成部件磨損。所以集電器的兩

端都設(shè)計(jì)成流線型，接觸面為圓弧形，*大限度地減少

磨損，同時利于橡膠擋板順利的開啟和關(guān)閉。

集電器安裝在吊籠上，設(shè)計(jì)時應(yīng)考慮吊籠振動對

集電器的影響。采用硬連接，集電器和滑觸線在運(yùn)行中

存在因振動損壞風(fēng)險。設(shè)計(jì)集電器時參考攝像機(jī)穩(wěn)定器

原理，保障其在水平垂直方向足夠的自有度?？梢苑乐?

集電器脫落、損壞等情況發(fā)生。

3.3.4? 滑觸線供電系統(tǒng)安裝

通過對滑觸線供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)改進(jìn)工作，其特性

已適用于垂直使用的施工升降機(jī)。安裝時將單根滑觸線

使用固定夾拼成 380V 供電線組，再拼裝好供電線組固

定在標(biāo)準(zhǔn)件上的安裝支架上，嘴周固定在吊籠上的集電

器與滑觸線組合，調(diào)試形成整體，*后通電進(jìn)行試車。