一种基于冲击与载荷转移的坠落防护自锁器状态检测方法与流程

本技术涉及机械装置检测分析，尤其是涉及一种基于冲击与载荷转移的坠落防护自锁器状态检测方法。

背景技术：

1、柔性导轨式坠落防护装置广泛应用于输电杆塔、高层建筑及工业设施的高处作业场景中，用于保障作业人员的安全。该类装置通常由沿垂直或倾斜方向设置的钢绞线柔性导轨、固定与张紧支架以及可沿导轨滑移的自锁器组成。在正常作业过程中，自锁器随人员移动；一旦发生意外坠落，自锁器内部的锁止机构在惯性作用下迅速动作，夹持柔性导轨并将坠落产生的巨大冲击载荷传递至导轨及其支撑结构，从而阻止人员继续下坠。目前，针对此类装置的检测主要依赖于静态加载试验或单次额定能量的坠落冲击试验，通过监测是否成功锁止、记录最大冲击力峰值以及测量锁止距离等宏观指标来判定产品性能是否符合标准。

2、然而，现有的检测技术在面对复杂工况和早期故障识别时存在明显的局限性。由于柔性导轨的张紧力、支撑间距及安装状态会显著影响冲击波的传播特性，导致相同的自锁器在不同导轨环境下表现出差异巨大的测试结果，难以将自锁器本体性能与导轨系统状态进行有效解耦。此外，传统的单次高能冲击试验不仅容易对受检设备造成不可逆的附加损伤，不适合频繁的在役维护检测，而且仅凭冲击力峰值这一单一指标，无法全面反映锁止触发迟滞、夹持建立过程动态特性以及载荷转移效率等关键性能维度，致使一些处于早期退化阶段但尚未完全失效的潜在安全隐患难以被及时察觉和精准定位。

技术实现思路

1、本技术提供一种基于冲击与载荷转移的坠落防护自锁器状态检测方法，以解决上述问题，所述方法包括：

2、将待测自锁器安装于预设张紧状态的柔性导轨，并在所述自锁器的人员连接端和所述柔性导轨的承载端分别设置载荷检测位置；

3、向所述柔性导轨施加不足以使所述自锁器形成稳定锁止的参考脉冲，根据所述参考脉冲及所述承载端的响应载荷，确定所述柔性导轨的载荷传播延迟和幅值传递系数；

4、按照冲击能量递增的顺序向所述人员连接端施加多个低于额定坠落冲击能量的诊断冲击，同步采集各诊断冲击下的连接端载荷、承载端载荷及所述自锁器相对于所述柔性导轨的位移；

5、利用所述载荷传播延迟和幅值传递系数对所述承载端载荷进行校正，根据所述连接端载荷、校正后的承载端载荷及所述位移，确定各诊断冲击下的锁止触发阶段、载荷转移阶段和稳定承载阶段；

6、提取各诊断冲击下的锁止触发迟滞、载荷转移建立时间和载荷转移比，并根据所述锁止触发迟滞、载荷转移建立时间和载荷转移比随冲击能量增加的变化关系，确定所述待测自锁器的状态。

7、可选的，所述载荷传播延迟和幅值传递系数的确定过程包括：

8、在所述柔性导轨的参考激励位置连续施加至少两次幅值和持续时间相同的参考脉冲，分别记录参考脉冲的输入时刻、输入峰值以及所述承载端响应载荷的起始时刻和响应峰值；

9、将所述承载端响应载荷的起始时刻与所述参考脉冲的输入时刻之差确定为所述载荷传播延迟，并将所述响应峰值与所述输入峰值之比确定为所述幅值传递系数。

10、可选的，对各次参考脉冲对应的载荷传播延迟和幅值传递系数进行一致性比较；

11、当任意两次参考脉冲对应的载荷传播延迟之差或幅值传递系数之差超出同规格正常柔性导轨的参考离散范围时，停止所述诊断冲击，并输出柔性导轨张紧状态或承载支撑状态异常的检测结果。

12、可选的，多个诊断冲击通过保持模拟载荷质量不变并依次增大释放高度产生，诊断冲击的数量不少于三个，各诊断冲击的冲击能量依次增加，且最高一级诊断冲击的冲击能量低于所述待测自锁器的额定坠落冲击能量；

13、相邻两次诊断冲击之间，待所述自锁器恢复至冲击前的初始位置后再实施下一次诊断冲击。

14、可选的，所述锁止触发阶段、载荷转移阶段和稳定承载阶段按照以下方式确定：

15、将所述连接端载荷开始连续上升的时刻确定为锁止触发阶段的起始时刻；

16、将所述校正后的承载端载荷开始连续上升的时刻确定为载荷转移阶段的起始时刻；

17、当所述校正后的承载端载荷达到同时刻连接端载荷的70%～90%，且所述自锁器在连续采样时间窗内的位移增量不大于对应冲击等级的位移稳定阈值时，确定进入稳定承载阶段。

18、可选的，按照下式对所述承载端载荷进行校正：

19、;

20、其中，为校正后的承载端载荷，为采集的承载端载荷，为所述载荷传播延迟，为所述幅值传递系数；

21、所述载荷转移建立时间为载荷转移阶段的起始时刻至稳定承载阶段的起始时刻之间的时间间隔。

22、可选的，所述载荷转移比为稳定承载阶段内校正后的承载端载荷峰值与连接端载荷峰值之比；

23、并在所述载荷转移阶段内，根据连接端载荷增量与自锁器位移增量之比确定等效夹持刚度，在连接端载荷下降至冲击峰值的10%以下后，根据所述自锁器相对于冲击前位置的位移差确定残余滑移量。

24、可选的，所述变化关系包括：

25、确定首次同时满足载荷转移比达到正常参考范围、残余滑移量不超过正常参考上限且进入稳定承载阶段的诊断冲击等级，并将该诊断冲击等级确定为稳定锁止起始等级；

26、按照冲击能量由低至高的顺序，确定载荷转移比的增长量、等效夹持刚度的增长量以及锁止触发迟滞的变化量；

27、其中，所述正常参考范围和正常参考上限由同型号正常自锁器在相同导轨规格及相同诊断冲击等级下的检测结果确定。

28、可选的，按照以下对应关系确定所述待测自锁器的状态：

29、当稳定锁止起始等级高于正常参考等级且锁止触发迟滞大于正常参考上限时，确定为锁止触发迟滞状态；

30、当锁止触发迟滞处于正常参考范围内，而载荷转移建立时间大于正常参考上限、载荷转移比低于正常参考下限且残余滑移量大于正常参考上限时，确定为夹持能力不足状态；

31、当稳定承载阶段结束后，自锁器恢复至冲击前初始位置所需时间大于正常参考上限时，确定为复位异常状态；

32、当同一冲击等级下重复检测得到的锁止触发迟滞或载荷转移比超出正常参考离散范围时，确定为锁止机构松旷状态。

33、可选的，当所述参考脉冲对应的载荷传播延迟或幅值传递系数超出正常柔性导轨的参考范围，而经校正后的锁止触发迟滞、载荷转移建立时间和载荷转移比均处于对应正常参考范围内时，确定异常来源为所述柔性导轨或其承载支撑结构；

34、当所述参考脉冲对应的载荷传播延迟和幅值传递系数均处于正常柔性导轨的参考范围内，而经校正后的至少一个状态参数超出对应正常参考范围时，确定异常来源为所述待测自锁器。

35、通过上述技术方案，本技术实现以下有益效果：

36、本技术通过在正式诊断冲击前施加参考脉冲，确定柔性导轨的载荷传播延迟和幅值传递系数，并利用所述参数对承载端载荷进行校正，能够削弱导轨张紧状态、支撑条件及载荷传播衰减等因素对检测结果的影响，实现柔性导轨状态与自锁器本体状态的有效解耦，提高自锁器状态检测的准确性和不同安装工况下检测结果的可比性。

37、本技术采用冲击能量逐级递增且低于额定坠落冲击能量的诊断冲击方式，在保证能够激发自锁器锁止动态响应的同时，避免传统单次额定能量冲击对自锁器造成不可逆损伤，适于在役自锁器的周期性、非破坏性状态检测。

38、本技术同步获取人员连接端载荷、承载端载荷及自锁器相对位移，并将锁止过程划分为锁止触发阶段、载荷转移阶段和稳定承载阶段，据此提取锁止触发迟滞、载荷转移建立时间及载荷转移比等状态参数，使检测由传统的冲击峰值或是否锁止的结果性判断转变为对锁止动力学全过程的分析，提高对早期性能退化的识别能力。

39、本技术进一步结合不同冲击能量等级下各状态参数的变化关系，对锁止触发迟滞、夹持能力不足、复位异常及锁止机构松旷等状态进行区分，从而能够对自锁器的异常类型进行针对性识别，而非仅输出简单的合格或不合格结果，有利于后续检修及部件更换。

40、本技术通过对多次参考脉冲对应的载荷传播延迟和幅值传递系数进行一致性比较，可在诊断冲击前识别柔性导轨张紧状态或承载支撑状态异常，并在检测环境不满足要求时停止后续诊断冲击，从而降低因导轨安装异常造成自锁器误判的概率，同时提高检测过程的安全性和可靠性。

41、本技术还能够根据参考脉冲标定结果与经校正后的自锁器状态参数之间的对应关系，区分异常来源于柔性导轨及其承载支撑结构还是来源于自锁器本体，实现检测对象异常来源的进一步定位，提高坠落防护装置维护检测的针对性和效率。