PIDS顯示屏維修輔助平臺(tái)的研制與應(yīng)用

崔 沖，徐錦材，阮啟寧

（廣州地鐵集團(tuán)有限公司，廣東廣州 510380）

0 引言

如今眾多地鐵站內(nèi)都安裝了乘客信息顯示系統(tǒng)（PIDS）顯示屏，一般布置數(shù)量為?24?塊（站廳?8?塊、站臺(tái)?16?塊，具體數(shù)量根據(jù)每個(gè)地鐵站內(nèi)的面積而定）。其中，每塊顯示屏為?40～60?寸，重約?10～30?kg（品牌不同，重量會(huì)略有差異），吊裝在站臺(tái)和站廳，屏底邊距離地面高約?2.3?m。由于?PIDS?顯示屏每天長(zhǎng)時(shí)間不間斷工作，因此其故障率較高，主要故障是無(wú)圖像顯示或屏幕不斷跳閃，處理手段一般為更換故障屏，而?PIDS顯示屏更換一直是讓地鐵設(shè)備維護(hù)人員頭疼的問(wèn)題。地鐵站內(nèi)人流密集，空間有限，傳統(tǒng)的高空作業(yè)車或液壓升降平臺(tái)體積大、質(zhì)量重，實(shí)際使用限制極大。實(shí)際操作現(xiàn)場(chǎng)常采用“人工+扶梯”的方式進(jìn)行更換，即?2?組人員登梯拆卸故障顯示屏并合力搬抬下來(lái)，然后以同樣的方式搬抬新的顯示屏上去安裝，全程需要?5～6?人才能完成更換作業(yè)，這種方式存在較大安全隱患。綜上，亟需研制一種更好地適用于地鐵站內(nèi)的?PIDS?顯示屏維修更換裝置。

1 PIDS 顯示屏維修輔助平臺(tái)的研制

1.1 方案構(gòu)思

考慮設(shè)計(jì)一種輔助裝置，通過(guò)該裝置完成顯示屏更換的同時(shí)，減少作業(yè)人員數(shù)量，減輕作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，降低作業(yè)過(guò)程中設(shè)備及人員的安全風(fēng)險(xiǎn)?？紤]到地鐵車站空間有限，設(shè)計(jì)的這種輔助裝置需占地面積小、移動(dòng)方便、操作簡(jiǎn)單、可升降，并可承受不同型號(hào)顯示屏重量。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘察及市場(chǎng)考察，確定本?PIDS?顯示屏維修輔助平臺(tái)采用機(jī)械承重取代人力承重，以人力手搖方式為動(dòng)力輸出，便于移動(dòng)和升降。

1.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

PIDS?顯示屏維修輔助平臺(tái)主要由顯示屏托架、升降桿、底盤等部分組成。平臺(tái)總體結(jié)構(gòu)如圖?1?所示。

1.2.1 顯示屏托架設(shè)計(jì)

顯示屏托架的作用是放置需要更換的顯示屏，并將其固定在托架上，它由托臂、橫梁、連接架及用于固定顯示屏的安全帶（未畫(huà)出）組成，如圖?2?所示。4?條托臂呈“L”型，整齊固定在橫梁上，用于托起顯示屏。托臂平面與垂直方向成?15°夾角，該角度剛好與現(xiàn)場(chǎng)安裝的顯示屏夾角相似，從而可方便顯示屏安裝和拆卸。為防止顯示屏受損，托臂與顯示屏接觸面粘有一層橡膠防刮墊。連接架與升降桿的細(xì)金屬管相連，可直接套在升降細(xì)金屬管頂端，并通過(guò)緊固螺栓固定，不使用時(shí)也可將顯示屏托架從細(xì)金屬管頂端卸下，以減少存放空間。

1.2.2 升降桿設(shè)計(jì)

升降桿由中空的正方形金屬管組、第一滑輪組、第二滑輪組、動(dòng)力輸出裝置等組成，其中正方形金屬管組由?3?根粗細(xì)不一、嵌套在一起的正方形金屬管組成，按粗細(xì)程度可依次稱為粗管、中管、細(xì)管。粗管底端與底盤焊接，細(xì)管頂端與顯示屏托架套接。細(xì)管、中管底端各有?1?個(gè)滑輪，即滑輪?1、滑輪?2，這?2?個(gè)滑輪稱為第一滑輪組；粗管頂端有?1?個(gè)滑輪，即滑輪?3，中管頂端有2?個(gè)滑輪，即滑輪?4、滑輪?5，這?3?個(gè)滑輪稱為第二滑輪組，如圖?3?所示。

圖 1 PIDS 顯示屏維修輔助平臺(tái)結(jié)構(gòu)圖

圖 2 顯示屏托架結(jié)構(gòu)圖

圖 3 升降桿部分剖視圖

圖 4 動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

動(dòng)力輸出裝置由絞盤、搖柄、擋齒組成，如圖?4所示。絞盤固定于粗管外壁上，是纏繞鋼絲繩的裝置，其邊緣有一圈齒輪，與搖柄另一端的小齒輪咬合，形成齒輪組。鋼絲繩一端連接絞盤，另一端固定在細(xì)管管壁上。絞盤通過(guò)鋼絲繩與第一滑輪組、第二滑輪組串接形成整個(gè)升降桿的動(dòng)力系統(tǒng)。擋齒是一個(gè)保險(xiǎn)裝置，上提擋齒時(shí)，可以防止絞盤轉(zhuǎn)動(dòng)，起到固定升降桿升降高度的作用。

中管頂端側(cè)面有?1?個(gè)螺紋通孔，并裝有?1?個(gè)螺栓，即緊固螺栓，如圖?3?所示。順時(shí)針擰緊緊固螺栓，螺栓頭與細(xì)管側(cè)壁密貼，此時(shí)細(xì)管無(wú)法相對(duì)中管升降。同樣的，粗管頂端側(cè)面也有?1?個(gè)緊固螺栓，起固定中管的作用。當(dāng)升降桿升到一定高度需要固定時(shí)，可上提擋齒，同時(shí)擰緊?2?個(gè)緊固螺栓。如果單獨(dú)旋緊粗管上的緊固螺栓，則中管不能升降，細(xì)管可繼續(xù)升降；如果單獨(dú)旋緊中管上的緊固螺栓，則細(xì)管隨中管一起升降。

升降原理：當(dāng)順時(shí)針搖動(dòng)搖柄時(shí)，絞盤外的鋼絲繩長(zhǎng)度縮減，第一滑輪組的?2?個(gè)滑輪作為動(dòng)滑輪被抬升，細(xì)管和中管也隨之升高；反之，細(xì)管和中管就會(huì)下降，從而實(shí)現(xiàn)了升降桿的升降功能。

省力原理：由于絞盤與?5?個(gè)滑輪通過(guò)鋼絲繩組成了一個(gè)滑輪組結(jié)構(gòu)，鋼絲繩的拉力只是重物重力的?1/3；另外絞盤齒輪與搖柄另一端的小齒輪又是一個(gè)省力齒輪組合，搖動(dòng)搖柄時(shí)，作用到搖柄上的力矩遠(yuǎn)大于鋼絲繩拉力的力矩，因此只要用很小的力，就可以使升降桿升降較重的重物，從而達(dá)到省力的目的。

圖 5 底盤結(jié)構(gòu)圖

圖 6 安全帶示意圖

1.2.3 底盤設(shè)計(jì)

底盤起支撐整個(gè)平臺(tái)并保證平臺(tái)穩(wěn)固的作用，與升降桿的粗金屬管底端連接，位于整個(gè)裝置的最下端，由底座和?4?根平穩(wěn)桿組成，如圖?5?所示。底座為正四棱錐框架結(jié)構(gòu)，底面四角各有?1?個(gè)與平穩(wěn)桿匹配的插槽，每個(gè)插槽開(kāi)口朝外，且每個(gè)插槽的側(cè)面設(shè)有螺紋通孔，用于安裝緊固螺栓。當(dāng)平穩(wěn)桿插入插槽后，旋緊緊固螺栓，可以將平穩(wěn)桿固定在插槽中。插槽底面各有?1?個(gè)萬(wàn)向輪，因此平臺(tái)可任意方向移動(dòng)。此外每個(gè)插槽的側(cè)面還分別有開(kāi)口朝上的插槽，當(dāng)平穩(wěn)桿需要收起時(shí)，可將平穩(wěn)桿插入此插槽內(nèi)，并用扎帶將其固定在升降桿外側(cè)，方便平臺(tái)移動(dòng)和存放。平穩(wěn)桿是一根中空的正方形金屬管，其一端設(shè)有螺紋通孔，并與支撐錐通過(guò)螺紋連接。當(dāng)?shù)孛娌黄秸麜r(shí)，可旋轉(zhuǎn)支撐錐使?4?根平穩(wěn)桿位于同一水平面內(nèi)，保證整個(gè)平臺(tái)的穩(wěn)固。底座上有?2?個(gè)支撐錐，其作用與平穩(wěn)桿上的支撐錐相同，用于穩(wěn)固底座。

1.2.4 安全性設(shè)計(jì)

本維修輔助平臺(tái)的安全性設(shè)計(jì)主要有以下兩方面。

（1）安全帶。當(dāng)顯示屏放在維修輔助平臺(tái)的顯示屏托架上時(shí)，如果操作不當(dāng)，托架升降的過(guò)程中，顯示屏有可能會(huì)從托架上滑落或翻轉(zhuǎn)下來(lái)。為防止這種情況發(fā)生，特意在顯示屏托架上設(shè)計(jì)添加了?1?條安全帶，如圖?6?所示。

（2）保險(xiǎn)裝置。保險(xiǎn)裝置由保險(xiǎn)拉環(huán)、彈簧栓構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)如圖?7?所示，當(dāng)保險(xiǎn)拉環(huán)卡入凹槽內(nèi)時(shí)，彈簧栓向外伸出，拉出凹槽時(shí)彈簧栓縮回。在粗、中金屬管的上端，各有?1?個(gè)保險(xiǎn)拉環(huán)，在靠近保險(xiǎn)拉環(huán)的側(cè)面，中、細(xì)金屬管壁上各有一排通孔，如圖?8?所示，這些通孔專為彈簧栓設(shè)計(jì)。當(dāng)拉環(huán)卡在螺母凹槽內(nèi)時(shí)，彈簧栓會(huì)在金屬管滑動(dòng)時(shí)插入就近的通孔，此時(shí)金屬管不能升降，將保險(xiǎn)拉環(huán)拉出凹槽后，金屬管方可繼續(xù)升降。因此，當(dāng)升降平臺(tái)升高到一定高度需要固定時(shí)，除了上提擋齒、擰緊緊固螺栓外，還要將保險(xiǎn)拉環(huán)卡在螺母凹槽內(nèi)，這樣可防止因緊固螺栓擰的不夠緊固導(dǎo)致金屬管意外下降的風(fēng)險(xiǎn)。

圖 7 保險(xiǎn)拉環(huán)示意圖

圖 8 通孔示意圖

1.3 主要技術(shù)參數(shù)與性能指標(biāo)

PIDS?顯示屏維修輔助平臺(tái)的主要技術(shù)性能如下表?1?所示。

表 1 PIDS 顯示屏維修輔助平臺(tái)技術(shù)參數(shù)

2 PIDS 顯示屏維修輔助平臺(tái)的應(yīng)用

PIDS?顯示屏維修輔助平臺(tái)制作完成后，首先在室內(nèi)進(jìn)行了托舉實(shí)驗(yàn)，托舉物品為長(zhǎng)椅。在反復(fù)的升降過(guò)程中，平臺(tái)可以穩(wěn)定地將重約?30?kg?的長(zhǎng)椅升降到?1.8～2.6?m?高處。為了進(jìn)一步驗(yàn)證?PIDS?平臺(tái)的使用效果，研制小組將?PIDS?平臺(tái)帶到車站進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試用，從現(xiàn)場(chǎng)使用結(jié)果來(lái)看，利用?PIDS?平臺(tái)只需?3?人就可完成更換作業(yè)，且作業(yè)過(guò)程平穩(wěn)、省力，所用時(shí)間與傳統(tǒng)的“人工+?扶梯”作業(yè)方式相近，但作業(yè)人數(shù)減少了一半，作業(yè)人員無(wú)需搬抬顯示屏登高作業(yè)，作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)也因此大大降低（圖9）。

圖 9 PIDS 顯示屏維修輔助平臺(tái)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)

3 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

3.1 經(jīng)濟(jì)效益

PIDS?顯示屏維修輔助平臺(tái)前期的制作成本約為1?100?元/臺(tái)。使用?PIDS?平臺(tái)更換顯示屏每次作業(yè)可節(jié)約人力?3?人，平均每次作業(yè)耗時(shí)按?2?h?計(jì)算，每次可節(jié)約?6?工時(shí)。目前廣州地鐵全線網(wǎng)（截止到?2016?年底）10條線共?167?個(gè)站，每站約有?24?臺(tái)?PIDS?顯示屏，以每年更換約?10%?的量計(jì)算，一年可節(jié)約工時(shí)：

根據(jù)《2016?年廣州市城鎮(zhèn)非私營(yíng)和私營(yíng)單位就業(yè)人員年平均工資公報(bào)》，廣州城鎮(zhèn)非私營(yíng)單位在崗職工每月平均工資是?7?425?元，按此計(jì)算，每年節(jié)約人力成本：

上式中，21?為月工作天數(shù)，8?為日工作小時(shí)數(shù)。

以每條線配備?1?臺(tái)?PIDS?維修輔助平臺(tái)的情況計(jì)算，每年產(chǎn)生效益：

106?283.6?-?1?100×10?=?95?283.6（元）

由此可見(jiàn)，PIDS?顯示屏維修輔助平臺(tái)的應(yīng)用，每年可為廣州地鐵節(jié)約?95?283.6元，相當(dāng)于廣州市一個(gè)非私營(yíng)單位在崗職工的年收入，長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看可以為企業(yè)節(jié)約不少人力成本。

3.2 社會(huì)效益

PIDS?站內(nèi)顯示屏是乘客及時(shí)了解運(yùn)營(yíng)信息、新聞、娛樂(lè)、資訊等的重要工具。當(dāng)顯示屏出現(xiàn)故障時(shí)，乘客獲取相關(guān)信息的渠道將受到影響，不利于疏導(dǎo)客流；另外顯示屏長(zhǎng)時(shí)間故障容易給乘客留下不良印象，為地鐵企業(yè)形象帶來(lái)不良影響。目前地鐵通信工班配置人數(shù)通常為?7～10?人，傳統(tǒng)的顯示屏故障更換作業(yè)一般需要集中抽調(diào)?5～6?名員工，對(duì)于地鐵通信工班來(lái)說(shuō)，一次性調(diào)配這么多人比較困難。使用?PIDS?維修輔助平臺(tái)，每次作業(yè)只需?3?名人員，有效降低了故障處理人員的調(diào)配難度，提高了故障處理效率，減少了設(shè)備故障時(shí)間，從而提升了地鐵公司的服務(wù)質(zhì)量和形象。

另外，本?PIDS?顯示屏維修輔助平臺(tái)占地空間小、重量輕、搬運(yùn)方便，可靈活地進(jìn)行拆卸及組裝，尤其適用于在地鐵車站有限空間內(nèi)完成?PIDS?顯示屏的安裝及拆卸工作，在整個(gè)行業(yè)內(nèi)尚屬首創(chuàng)。其不僅僅適用于地鐵車站，還可以推廣到其他場(chǎng)所用于顯示屏安裝及更換作業(yè)，如火車站、汽車站等，為社會(huì)其他行業(yè)創(chuàng)造效益。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文介紹的?PIDS?顯示屏維修輔助平臺(tái)通過(guò)在廣州地鐵公司的應(yīng)用，已經(jīng)驗(yàn)證了其可行性和通用性。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、便于移動(dòng)和存放、作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)小、消耗人力少，提高了地鐵車站有限空間內(nèi)?PIDS?顯示屏的維修更換作業(yè)效率，有效解決了地鐵車站“換屏難”的問(wèn)題，為以后此類裝置的設(shè)計(jì)提供參考。

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