教學(xué)用塔機(jī)實(shí)訓(xùn)模式研究

劉承桓，魯衛(wèi)濤,2，張磊慶，尹如法，崔新亮

(1.中國(guó)建筑科學(xué)研究院有限公司 建筑機(jī)械化研究分院，河北 廊坊，065000；2.中國(guó)建設(shè)教育協(xié)會(huì)，北京 100000；3.廊坊凱博建設(shè)機(jī)械科技有限公司，河北 廊坊 065001)

塔式起重機(jī)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“塔機(jī)”）作為建筑行業(yè)主要的垂直運(yùn)輸機(jī)械，是決定工程質(zhì)量、進(jìn)度和成本的重要因素。塔機(jī)按變幅方式可分為平臂式和動(dòng)臂式，平臂式塔機(jī)臂架較長(zhǎng)，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，覆蓋面積大，動(dòng)臂式塔機(jī)起重量大，施工時(shí)吊臂可不超出工地圍欄，不跨越相鄰建筑物，避免相鄰塔機(jī)間的干涉。在八大類(lèi)特種設(shè)備事故中，塔機(jī)事故發(fā)生率高居榜首，人員傷亡數(shù)量也位居前列，如何有效降低塔機(jī)事故發(fā)生率是建筑行業(yè)亟待解決的難題。相關(guān)學(xué)者對(duì)塔機(jī)事故進(jìn)行研究后認(rèn)為“人的不安全行為是影響塔機(jī)安全的重要原因”。為此，本文分析了塔機(jī)特種作業(yè)人員培訓(xùn)考核現(xiàn)狀，對(duì)塔司實(shí)操考訓(xùn)裝備和實(shí)操培訓(xùn)模式進(jìn)行了研究。

1 國(guó)家政策與行業(yè)背景

國(guó)家先后出臺(tái)了《建筑起重機(jī)械安全監(jiān)督管理規(guī)定》、《建筑施工特種作業(yè)人員管理規(guī)定》等法律法規(guī)文件，對(duì)建筑施工特種作業(yè)人員的培訓(xùn)考核、發(fā)證、從業(yè)和監(jiān)督管理做了具體要求，塔機(jī)特種作業(yè)人員類(lèi)別為如下類(lèi)：安裝拆卸工、司機(jī)、司索信號(hào)工、安裝質(zhì)量檢測(cè)工，塔機(jī)司機(jī)上崗需持“特種工操作證上崗”，但建筑起重機(jī)械司機(jī)（塔機(jī)）特種作業(yè)證并沒(méi)有區(qū)分動(dòng)臂式塔機(jī)操作和平臂式塔機(jī)操作。

建筑起重機(jī)械司機(jī)（塔機(jī)）的培訓(xùn)與考核主要由住房城鄉(xiāng)建設(shè)主管部門(mén)指定的特種作業(yè)人員培訓(xùn)考核機(jī)構(gòu)完成，培訓(xùn)考核機(jī)構(gòu)受設(shè)備成本、訓(xùn)練成本、設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)、實(shí)操場(chǎng)地等種種因素的制約，無(wú)法滿足日益增長(zhǎng)的培訓(xùn)考核需求，絕大多數(shù)培訓(xùn)考核機(jī)構(gòu)重取證，輕培訓(xùn)；重理論，輕實(shí)操；重經(jīng)驗(yàn)教學(xué)，輕系統(tǒng)學(xué)習(xí)，使得綜合實(shí)操訓(xùn)練被弱化。

2 塔機(jī)司機(jī)實(shí)操考訓(xùn)裝備與實(shí)操培訓(xùn)現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)塔司培訓(xùn)中，普遍使用工地淘汰的二手平臂式塔機(jī)進(jìn)行實(shí)操培訓(xùn)，因此事故多發(fā)；使用施工用塔機(jī)進(jìn)行培訓(xùn)能耗高、成本高，培訓(xùn)效果差、效率低下，一般塔機(jī)司機(jī)的培訓(xùn)周期需要2個(gè)月以上；由于部分塔司學(xué)員缺乏安全意識(shí)，而施工用塔機(jī)培訓(xùn)的適應(yīng)性又不足，培訓(xùn)中存在安全隱患。另外，國(guó)內(nèi)幾乎沒(méi)有能開(kāi)展動(dòng)臂塔實(shí)操考訓(xùn)的培訓(xùn)單位。

因此，是塔司培訓(xùn)專(zhuān)用設(shè)備缺失導(dǎo)致了塔機(jī)培訓(xùn)工作整體滯后于塔機(jī)技術(shù)發(fā)展的要求和建筑市場(chǎng)的需求，進(jìn)而帶來(lái)了塔機(jī)操作安全方面的隱患，所以開(kāi)發(fā)實(shí)訓(xùn)專(zhuān)用的教學(xué)型裝備已迫在眉睫。

3 存在的問(wèn)題

1）塔司培訓(xùn)周期長(zhǎng)無(wú)法滿足快速發(fā)展的建筑行業(yè)對(duì)塔機(jī)司機(jī)的數(shù)量需求。

2）學(xué)員上下塔機(jī)耗時(shí)費(fèi)力，學(xué)員有效上機(jī)實(shí)操時(shí)間短，操作不熟練、不規(guī)范，給日后操作帶來(lái)了隱患。

3）施工用塔機(jī)可開(kāi)展的教學(xué)科目有限，教學(xué)效果不理想，教學(xué)安全保障不夠。

4）施工用塔機(jī)駕駛室容量小，不允許多人同時(shí)登塔，學(xué)員無(wú)法近距離了解塔機(jī)結(jié)構(gòu)組成，也無(wú)法當(dāng)場(chǎng)交流實(shí)操技能。

5）缺乏監(jiān)控回溯系統(tǒng)，導(dǎo)致實(shí)操培訓(xùn)與考試過(guò)程不夠透明。

6）我國(guó)塔機(jī)存量大，塔機(jī)流動(dòng)性強(qiáng)，駕駛?cè)藛T需求逐漸增加，培訓(xùn)市場(chǎng)活躍，但建筑起重機(jī)械司機(jī)培訓(xùn)周期長(zhǎng)，持證學(xué)員數(shù)量和效果不能滿足現(xiàn)階段市場(chǎng)上的塔機(jī)應(yīng)用需要。

7）動(dòng)臂塔機(jī)的操作特點(diǎn)與平臂塔機(jī)差別較大，其操作也需有專(zhuān)門(mén)的教學(xué)設(shè)備進(jìn)行專(zhuān)業(yè)化培訓(xùn)，但市場(chǎng)上沒(méi)有專(zhuān)門(mén)用于教學(xué)培訓(xùn)的動(dòng)臂式塔機(jī)，能開(kāi)展動(dòng)臂塔考訓(xùn)的培訓(xùn)單位寥寥無(wú)幾，各地安監(jiān)、質(zhì)監(jiān)主管部門(mén)也極少開(kāi)展動(dòng)臂塔司考試。

4 行業(yè)需求與解決方案

4.1 行業(yè)需求

行業(yè)需求包括以下兩個(gè)方面的內(nèi)容。

1）需要開(kāi)發(fā)專(zhuān)用教學(xué)考訓(xùn)塔機(jī)并配安全監(jiān)控系統(tǒng)和高空作業(yè)體感體驗(yàn)區(qū)，具有視頻考評(píng)回溯與糾紛處理功能，具有較好的操作容錯(cuò)性，較大的安全冗余，保證學(xué)員實(shí)際操作的安全性，具有視頻監(jiān)控功能可將學(xué)員操作過(guò)程可記錄與追溯，保證塔司學(xué)員的實(shí)操考核客觀公正，能夠幫助培訓(xùn)學(xué)校解決塔機(jī)駕駛?cè)藛T在技術(shù)培訓(xùn)上的“缺乏專(zhuān)業(yè)考訓(xùn)裝備”、“考訓(xùn)效率低下”、“考訓(xùn)安全隱患”等諸多問(wèn)題，克服普通塔機(jī)用來(lái)教學(xué)的種種弊端，提高實(shí)操安全性，降低實(shí)操培訓(xùn)成本，提高學(xué)校收益。

2）基于教學(xué)考訓(xùn)塔機(jī)形成具有建設(shè)機(jī)械行業(yè)特色的“系統(tǒng)性教學(xué)培訓(xùn)與實(shí)操訓(xùn)練體系”改變培訓(xùn)模式，結(jié)合建筑施工機(jī)械行業(yè)操作培訓(xùn)特色，運(yùn)用新實(shí)操裝備以培訓(xùn)實(shí)操技能為本，培養(yǎng)學(xué)員在工地中的操作和維護(hù)設(shè)備的能力，扭轉(zhuǎn)目前塔機(jī)操作安全形勢(shì)嚴(yán)峻的被動(dòng)局面。

4.2 解決方案

4.2.1 研發(fā)應(yīng)用專(zhuān)業(yè)化的培訓(xùn)裝備

通過(guò)教學(xué)型塔機(jī)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，增加司機(jī)室容員量，增加實(shí)操科目，克服普通塔機(jī)用來(lái)教學(xué)的種種弊端。塔機(jī)整體設(shè)計(jì)更加側(cè)重于塔機(jī)的教學(xué)安全及教學(xué)實(shí)用性，能真實(shí)再現(xiàn)施工作業(yè)場(chǎng)景和施工作業(yè)吊裝動(dòng)作，使所有將要進(jìn)入到塔機(jī)操作行業(yè)的人員，在安全低成本的條件下得到與真實(shí)操作環(huán)境相同的訓(xùn)練，提高從業(yè)人員的技能和安全素質(zhì)，使相關(guān)作業(yè)人員，不僅是持證上崗，而且是真正能夠勝任這項(xiàng)工作。

4.2.2 研究推廣新型培訓(xùn)模式

基于平臂式和動(dòng)臂式兩種教學(xué)型塔機(jī)，研究建筑塔機(jī)培訓(xùn)知識(shí)體系，形成整體教學(xué)解決方案包括：安全解決方案、施工安全標(biāo)準(zhǔn)培訓(xùn)、操作能力層面培訓(xùn)、施工現(xiàn)場(chǎng)安全教育等，最終形成自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的實(shí)訓(xùn)新模式，根據(jù)研究成果編制團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)，降低實(shí)操成本的同時(shí)延長(zhǎng)實(shí)操培訓(xùn)機(jī)時(shí)，提升安全素養(yǎng)，提高班次培訓(xùn)速度，改善培訓(xùn)效果。

4.2.3 價(jià)值與意義

①形成具有建設(shè)機(jī)械行業(yè)特色的“系統(tǒng)性教學(xué)培訓(xùn)與實(shí)操訓(xùn)練體系”；②提高培訓(xùn)機(jī)構(gòu)系統(tǒng)性教學(xué)能力，提升實(shí)操教具裝備整體水平，保障培養(yǎng)出理論知識(shí)扎實(shí)、實(shí)操技能優(yōu)秀的操作手；③促進(jìn)行業(yè)自律，降低塔司培訓(xùn)單位實(shí)操培訓(xùn)成本，進(jìn)一步提升行業(yè)服務(wù)水平。

5 設(shè)備研發(fā)與試制

5.1 研發(fā)路線

廣泛吸取國(guó)內(nèi)施工塔機(jī)的使用特點(diǎn)，立足于教育培訓(xùn)需求，開(kāi)展自主創(chuàng)新。深入研究同類(lèi)設(shè)備的特點(diǎn)，結(jié)合國(guó)內(nèi)已有的相關(guān)科技成果，確定主攻方向，自主研發(fā)新技術(shù)新產(chǎn)品。從技術(shù)、裝置等方面有突出的創(chuàng)新，保證關(guān)鍵技術(shù)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。研發(fā)流程如圖1 所示。

圖1 教學(xué)型塔機(jī)研發(fā)流程

5.2 教學(xué)型塔機(jī)

5.2.1 設(shè)計(jì)計(jì)算

教學(xué)型塔機(jī)的研究和設(shè)計(jì)嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，按照簡(jiǎn)化自由度的數(shù)值計(jì)算法和動(dòng)載系數(shù)法進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算，建立了教學(xué)型塔機(jī)的簡(jiǎn)化計(jì)算模型，并進(jìn)行了靜力學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)分析。

5.2.2 平臂式教學(xué)型塔機(jī)

平臂式教學(xué)型塔機(jī)（圖2）主要技術(shù)性能參數(shù)如下。

最大工作幅度 16m

最大幅度額定起重量 400kg

最大額定起重量 1 000kg

最大起升高度 12m

容員量 10 人

圖2 平臂式教學(xué)型塔機(jī)

5.2.3 動(dòng)臂式教學(xué)型塔機(jī)

動(dòng)臂式教學(xué)型塔機(jī)（圖3）主要技術(shù)性能參數(shù)如下。

最大工作幅度 16m

最大幅度額定起重量 400kg

最大額定起重量 1 000kg

最大起升高度 29.5m

容員量 10 人

圖3 動(dòng)臂式教學(xué)型塔機(jī)

6 實(shí)施應(yīng)用

經(jīng)教學(xué)型塔機(jī)示范基地示范應(yīng)用（圖4），教學(xué)專(zhuān)用塔機(jī)及新型培訓(xùn)模式具有如下優(yōu)勢(shì)。

圖4 教學(xué)型塔機(jī)在示范基地的應(yīng)用

1）學(xué)員上下方便，各種功能齊全，操作靈活，控制精準(zhǔn)，速度設(shè)計(jì)適中，安全系數(shù)大，適合訓(xùn)練和考試使用。

2）教學(xué)型塔機(jī)為塔機(jī)教學(xué)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)，設(shè)置雙排學(xué)員觀摩區(qū)，高空作業(yè)體感體驗(yàn)區(qū)，允許多人同時(shí)登塔開(kāi)展教學(xué)和空中體驗(yàn)觀摩。

3）配置雙座椅駕駛室便于進(jìn)行示范操作和考察；教練員在緊急情況下可以切斷控制電源，阻止危險(xiǎn)情況發(fā)生。

4）塔機(jī)外觀設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔，安全系數(shù)可靠，具有較大安全冗量，保證學(xué)員誤操作情況下的結(jié)構(gòu)安全。

5）配備安全作業(yè)監(jiān)管信息化系統(tǒng)保障安全；配備視頻圖像系統(tǒng)，可以遠(yuǎn)程考評(píng)、教室內(nèi)觀摩；糾紛數(shù)據(jù)回溯復(fù)核。

6）裝配式預(yù)制基礎(chǔ)、快拆快裝系統(tǒng)，安拆方便，便于轉(zhuǎn)場(chǎng)運(yùn)輸和快速架設(shè)。

7）教學(xué)型塔機(jī)整機(jī)采用超冗余結(jié)構(gòu)安全設(shè)計(jì)，保證教學(xué)全程安全。

8）教學(xué)型塔機(jī)的安全監(jiān)控系統(tǒng)具有故障預(yù)警、報(bào)警、停止危險(xiǎn)動(dòng)作并自動(dòng)糾錯(cuò)、自動(dòng)結(jié)束危險(xiǎn)狀態(tài)、自動(dòng)歸位等功能。

9）超大型訓(xùn)練駕駛室、教練副駕駛位改善了教練員和學(xué)員的考訓(xùn)環(huán)境。

10）可同時(shí)開(kāi)展動(dòng)臂式塔機(jī)和平臂式塔機(jī)實(shí)操培訓(xùn)，增加了塔司實(shí)操考訓(xùn)科目，提升了塔司操作技能。

7 結(jié)語(yǔ)

教學(xué)型塔機(jī)和新型培訓(xùn)模式的應(yīng)用顯著增加實(shí)訓(xùn)機(jī)時(shí)，保障學(xué)員技能，降低了學(xué)員實(shí)操安全風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，提高了實(shí)操考訓(xùn)速度，增加了塔司實(shí)操科目，實(shí)現(xiàn)了學(xué)員實(shí)操過(guò)程能全程記錄，學(xué)員實(shí)操考評(píng)視頻可回溯，增加了實(shí)操考試透明度，減少了考試糾紛，進(jìn)一步規(guī)范了實(shí)操檔案的建設(shè)；實(shí)現(xiàn)了對(duì)實(shí)操學(xué)員的全程監(jiān)控和技術(shù)指導(dǎo)。培訓(xùn)滿意度大幅提高，各方受益明顯。推廣后可以極大提高塔機(jī)操作與維修保養(yǎng)人員的訓(xùn)練手段和裝備水平，對(duì)引領(lǐng)塔機(jī)培訓(xùn)行業(yè)完成實(shí)操教學(xué)轉(zhuǎn)型，促進(jìn)建設(shè)機(jī)械崗位人員實(shí)操技能水平具有創(chuàng)新意義。