我国高空作业升降平台技术现状与发展趋势

2015/6/18/12:26

作者:中国工程机械工业协会装修与高空作业机械分会秘书长  刘超太
     杭州赛奇高空作业机械有限公司总经理              陈建平
     徐州海伦哲专用车辆股份有限公司副总经理           蔡雷

    在我国广义的高空作业车指带有动力行走机构,能够在地面行驶的高空作业平台。狭义的高空作业车(以下高空作业车皆指狭义范畴)指使用定型汽车底盘作为专用车辆管理的车载式高空作业平台。其主要特点如下:一是载人作业,对安全性和可靠性要求要高;二是主要在城市使用,对于产品外观的要求高于其他工程车辆;三是城市空间使用,要求高空作业车在满足作业高度的前提下,自身体积尽可能小,以提高其通过性能,扩大使用范围;四是使用工况多,使用要求、使用环境差异大,因此要求结构形式多样,专项功能多样。

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    高空作业平台按照伸展机构分,主要有臂架式、剪叉式、桅柱式等3种主要类型。臂架式高空作业平台具有伸缩和变幅功能,其特点是作业高度高,作业范围广。目前国际上100m以上的高空作业车为臂架式结构,国内外大部分的高空作业车也都采用这种结构。臂架式又可分为伸缩式、折叠式(也有称之为曲臂式)、伸缩折叠混合式等,其中伸缩折叠混合式的技术含量最高,功能也较为强大。臂架式高空作业平台(非汽车底盘)主要用于造船业安装维护、建筑施工作业、电力安装检修作业等;而高空作业车(汽车底盘)主要用于城市的路灯管理、电力施工、交通设施安装维护等。

    剪叉式平台具有垂直升降功能,其特点是在起升高度不大的情况下,可以实现大载荷升降,其载重量可以高达几百吨。但由于结构的特殊性即升高状态下的横向稳定性较差的缺陷,限制了产品的高度规格。目前,剪叉式结构主要用在高空作业平台(非汽车底盘)上,很少形成专用工程车辆公告的高空作业车产品。这类产品主要用于工程建设、建筑施工、室内高位设备的安装维护等。

    桅柱式高空作业平台同样具有垂直升降功能,其特点是通过结构的合理布置可以获得良好导向性、刚性和高稳定性。这种产品整机质量轻,外形紧凑,有非常丰富的品种规格,平台的垂直高度规格已经达到了25m以上。目前,以皮卡车作为底盘的桅柱式高空作业车在专用汽车目录公告中已有列入。这类产品主要用于楼宇物业管理、电站设备安装与检修、路口监控设施维护、交通运输中心维护以及航空航天工程等。

    高空作业平台(非汽车底盘)常见动力源有3种:一是采用燃油发动机作为动力源(驱动液压泵),二是将蓄电池的直流电源作为动力源,三是采用市政交流电作为动力源。为了适应在更为广泛的工况作业,也有配置2种以上动力组成双动力源。而高空作业车普遍采用在汽车发动机上设置取力器以驱动液压泵作为动力源。采用燃油发动机作动力的最大优点能在野外使用,缺点是燃油发动机在工作时会产生一定量的污染物和噪声排放。采用蓄电池供电的优点是清洁、噪声低,不足之处是一次充电后的使用时间有限,只适合在室内或间隙场合使用。采用市政交流电作为动力的主要是一些轻便型的机型,一般使用在室内或靠近电源较近的场合,其优点是结构简单,维护容易,不足之处是使用场合受配电距离的影响较大。

    目前来看,用户的需求是复杂多变、多层次的,无论哪一种类型的升降工作平台,均有很多档次的产品可供用户选择。一般地来说,不带动力移动的、低高度的、简易的为普通型产品,具有自行走功能、高度大、应用智能化控制系统的为高等级产品。

    折叠臂式高空作业平台技术成熟、可靠耐用,兼具起重功能,且价格较低,是目前我国生产厂家最多,市场销量和保有量最大的产品,在国内居于主流地位。该型产品的缺点是收拢状态臂架之间没有套叠,行驶状态结构尺寸较大,限制了折叠臂产品的作业高度范围(基本在25m以下)。

    伸缩臂式高空作业平台结构紧凑,体积小,动作简单直观,工作效率高,是当前国际上主流产品。但由于其结构较复杂,对控制系统与制造能力要求较高,所以国内2010年之后才得到较快发展,但普及程度仍远不及折叠臂产品。

    混合臂高空作业平台的臂架结构是折叠臂和伸缩臂的结合,在工作性能上该产品兼具折叠臂和伸缩臂的优点,既灵活多变又快速迅捷,且结构特别紧凑,多用于作业高度超过30m产品上。由于该型产品结构复杂,对设计和制造能力要求高,因此混合臂高空作业平台在国内的生产和销售量很少,目前仅有寥寥几家自主研发和生产混合臂产品。

    高空作业平台按照能否带电作业又可分为绝缘型和非绝缘型。绝缘型高空作业平台的工作平台和部分工作臂采用绝缘材料(一般为玻璃钢)制作,工作平台和大地之间阻抗很大,人员可以在高压线路不断电情况下作业。非绝缘型不具备绝缘功能,不能进行带电工作。由于我国绝缘工作平台、绝缘臂等关键件技术还没有完全掌握,所以目前国内绝缘型产品,基本上都是采用进口工作装置、匹配国内底盘的模式。

    在北美、欧洲、日本等经济发达地区和国家,高空作业平台是个非常成熟的市场。北美市场总量大概在50万台左右,其中美国市场在30万台以上,日本总量大概在10万台以上。我国高空作业平台形成的产业要比其他工程机械要迟得多,因此无论在产量、产值、企业规模上,还是在产业的集中度上都显得非常薄弱。相比较而言,我国高空作业平台的市场保有量相对较小,目前总量估计是2万台左右,制造厂则以中小企业为主,甚至还有不少是小微型企业。

    随着人们对安全的重视以及对施工效率与施工成本的追求,越来越多的租赁企业应用高空作业平台进行施工。在此背景下,国外不少知名企业将目标瞄准中国市场,从最初在中国开设办事机构到纷纷在中国建厂,如美国的吉尼(GENIE)公司在常州建厂,美国捷尔杰(JLG)公司在天津设立工厂。国内不少企业也纷纷涉足该行业,不断加大研发力度,扩大生产规模,有多家企业年销售额甚至达到上亿元。

    截至工业和信息化部2015年2月12日发布的《车辆生产企业及产品公告》第269批,国内具有高空作业车产品公告的厂家共有48家,列入产品公告的产品共有395个,其中绝缘型产品52个,非绝缘型产品343个。在非绝缘型产品中,折叠臂式231个,伸缩臂式62个,混合臂式35个,垂直升降式11个。按作业高度来区分,作业高度10m以下的小型产品公告23个,11~25m的常规产品332个,25~35m的产品29个,35m以上产品4个。在所有具有高空作业车产品公告的厂家中,产品公告数量排名前5位分别是:徐州海伦哲专用车辆股份有限公司59个,湖北江南专用特种汽车有限公司38个,杭州爱知工程车辆有限公司37个,沈阳北方交通工程公司36个,徐州工程机械集团有限公司20个。

    目前,国内高空作业平台(非汽车底盘)产品的市场数据还不完善,本文仅列举采用汽车底盘高空作业车的一些数据。根据中国汽车技术研究中心《中国专用汽车行业月度数据服务报告》,2010—2014年主要厂家产量(厂家上传合格证数量)见表1,总产量见表2。2010—2014年主要厂家销量(上牌数量)见表3,总上牌数见表4。

                      表1  主要厂家高空作业车产量                  台

2014年排名 企业名称 2014年   2013年   2012年   2011年   2010年  
1 徐州海伦哲 584 504 470 515 471
2 杭州爱知 479 366 410 520 472
3 徐工 289 168 102 80 35
4 湖北江南 246 708 98 79 162
5 湖北程力 229 278 204 159 136
6 北方交通 150 254 165 165 222
7 厦工楚胜 133 142 41 46
8 北京三兴 62 69 41
9 杭州中汽 59 50 47 42 55
10 北京凯特 51 46 38 49

注:表中—表示该厂家当前未进入产量前10名,没有具体产量数据。


                      表2  国内高空作业车总产量

  2014年 2013年 2012年 2011年 2010年
年总产 台 2473 2814 1780 1966 1910
前10名总产量 台 2282 2589 1629 1770 1722
前10名占总产量比例 92.3% 92.0% 91.5% 90.0% 90.2%

                      表3  主要厂家高空作业车销量                     台

2014年排名 企业名称 2014   2013   2012   2011   2010  
1 徐州海伦哲 508 366 414 353 301
2 杭州爱知 419 319 356 425 414
3 徐工 228 119 70 62 20
4 湖北江南 187 234 205 163 100
5 湖北程力 173 170 128 100 85
6 北方交通 140 114 166 174 140
7 厦工楚胜 99 59 25 33 0
8 杭州中汽 47 38 28 27 29
9 北京三兴 43 41 56 49 41
10 北京凯特 41 29 34 34 37

                      表4  国内高空作业车总销量

  2014年 2013年 2012年 2011年 2010年
全国总销量 台 2024 1627 1596 1581 1302
前10名销量 台 1885 1465 1489 1409 1189
前10名总销量占比例 93% 90% 93% 89% 91%

    根据近5年上牌数量可以看出,高空作业车行业市场增量平稳,2014年增幅明显。主要厂家中,徐州海伦哲和杭州爱知处于行业领先位置,优势较为明显。徐工、湖北江南、湖北程力和北方交通销量超过100台,行业地位稳固,其中徐工近几年发展势头迅猛,有希望向第一集团发起冲击。厦工楚胜、杭州中汽、北京三兴和北京凯特虽然处于行业前列,但产销量并不是很大。

    我国高空作业平台行业稳步发展,主要得益于以下4个方面:一是制定了高水平的产品标准。国家标准GB9465-1988《高空作业车》、行业标准JG5099-1998《高空作业机械安全规则》、国家强制标准GB25849-2010《移动式升降工作平台-设计计算、安全要求和测试方法》等,对推动我国高空作业产品技术进步起到了积极的指导和监督作用。二是行业协会积极推进行业自律,提出有关促进行业发展的政策性建议,对行业的规范发展起到积极促进作用。三是主要生产企业通过技术引进、自主研发等方式进行新产品开发,使国产高空车产品取得了长足进步。四是产品应用范围和频次不断扩大,对行业快速增长起到重要推动作用。

    近几年,随着人们对高空作业需求的不断提升,高空作业平台新技术、新结构不断涌现,尤其在复杂环境下使用的适应性、稳定性、安全性等方面新技术取得了很多如破。从技术看,我国的高空作业平台产品类型与国际市场基本接轨。臂架式高空作业平台主要生产企业有湖南星邦、湖南运想、浙江鼎力、湖北孚曼、京城重工等;剪叉式高空作业平台主要生产企业有浙江鼎力、湖南星邦、湖南运想等;桅柱式高空作业平台主要生产企业有杭州赛奇、浙江鼎力、京城重工等;高空作业车主要生产企业有徐州海伦哲和杭州爱知等。上述国内产品中,臂架式、剪叉式在高度、底盘和行走类型等方面与国外先进产品还存在一定的差距。桅柱式高空作业平台在升降同步性方面有较大的技术突破,在结构的多样性和最大高度等方面处于领先,但在外观造型、工业设计方面还存在着一定的差距。

    从品牌的知名度看,中国企业还不能与国际知名品牌相提并论。尽管近年来国产品牌有较大数量出口到世界各地,但是在国际市场上仍以一般产品,甚至是低端产品的姿态获取订单。在国内市场,国内品牌产品虽然具有一定的价格优势,但市场方面表现并不令人如意。总之,与国际知名品牌相比,国内产品在技术档次、用户的信任度方面还有很大提升空间。

    和当前国际发达地区相比,我国高空作业平台产品还存在以下不足:一是产品结构相对落后。目前我国高空车仍以折叠臂为主,而国外发达地区以性能更为优越的伸缩臂和混合臂为主。二是小型产品和大作业高度产品缺少。我国低作业高度产品大多使用轻卡底盘、折叠臂结构,由此造成该类机型偏大。国外先进的低作业高度产品使用微卡底盘、伸缩臂(或混合臂)结构,真正实现了产品小型化。在作业高度方面,芬兰博浪涛、德国Ruthmann、奥地利Palfinger都有作业高度超过100m的产品,而我国目前产品最大作业高度只有45m。三是绝缘型产品关键技术缺失,且应用范围窄。四是人机工程和控制精细化程度有待提高。国外先进产品操作界面清晰、功能布局合理、安全指示齐全、人机交互友好,产品控制精细,速度变化平稳、冲击小,微动性良好,人员操作舒适高、安全感强。国内产品各种功能和安全设置也基本齐全,但使用的舒适程度和方便性仍不尽如人意。

    目前高空作业平台行业在国内还处于成长期,发展空间巨大,前景非常广阔。但在当前经济形势下行业发展存在的问题和面临的挑战也不容忽视,只有多方人士共同努力,方能推动行业的健康发展。具体措施如下:

    加快产品技术升级。高空作业平台是一个高风险产品,在安全性、可靠性方面,国内企业应当借鉴欧盟等一些先进国家和地区的要求和具体做法,加大研发力度。这样不仅能实实在在地提升产品的档次,还可避免国际贸易中的技术壁垒。具体来讲,国内企业应该从国内外产品的差距入手进行研究和分析,重点在最大高度规格、底盘适应恶劣环境能力、智能化控制以及物联技术应用等方面下功夫。

    加快法规政策出台。欧美国家高空作业安全管理规范体系成熟,管理严格,违规高空作业的成本和法律风险很高。欧美以外很多国家,如澳大利亚、新西兰、巴西、马来西亚、韩国等的劳工组织也建立了相应制度。比较而言,国内相应的政策法规不配套,高空作业安全管理不规范、执行不严格,高空坠落事故处理费用相对偏低。尤其是法律意识淡薄以及一次性投入成本较高等因素,导致高空作业平台产业的市场容量远没有期望值。

    改变安全理念和使用习惯。据不完全统计,我国每年发生高空坠落事故人员伤亡的数字惊人,不规范高空作业的案例时有发生。如在吊车上加装一个篮框,将高空作业人员送到高空进行作业;还有在叉车上安装一个架子,高空作业人员站在架子的顶部,利用叉车的升降功能将人员送到高空;更有甚者在钢结构施工工地,高空作业人员在没有任何保险措施的情况下,从钢结构的立柱上攀爬到高空进行作业;至于用人字梯、简易脚手架等进行高空作业的状况更是屡见不鲜。

    高空作业平台的生产企业有责任将安全的理念带给施工人员,为社会提供安全的、性价比高的本质安全型的专业设备。政府管理部门应当将高空作业安全视作公共安全,通过建立必要的规范来改变人们的安全理念和使用习惯。施工组织单位则应学习先进的安全管理经验,以人为本,避免各种不安全的作业行为。

    探索新的经营模式。目前,我国高空作业平台的租赁市场尚处于初级阶段,其原因主要是使用方自行购买,设备的利用率较低,也就是说资源尚没有充分得到应用和发挥。相比采购而言,租赁高空作业平台能够直接降低使用成本,有效保障施工安全,提高工作效率。许多成功的案例表明,一个工地只要出现一台高空作业平台,此产品就会很快在该工地上推广应用。

    此外一些大型的工程建设项目,仅靠一个企业或者几个企业还不能在设备、技术和资金等方面给予用户施工提供全面的支撑。如果能够有一个组织牵头行业的骨干企业,从方案设计、设备选用、技术支持人员等方面为工程建设项目提供整体的解决方案,则不仅可使资源配置更佳、项目施工更快、工程过程更安全,还能使产品开发最贴近实际,使行业企业获得最佳的经济效益。当然这还是一种新经营模式的畅想,需要行业的有识之士共同进行探索和实践。

    我国租赁行业的蓬勃发展,带动了高空作业车作业范围与频次不断增大。预计5年之内,国内仍将以作业高度14~20m的折叠臂式产品为主,小型化、紧凑型产品将会得到较快发展,伸缩臂、混合臂产品所占市场份额将逐步提升,用量少、需求少的大高度产品发展仍然会比较缓慢。为了适应用户的需求,推动产业升级,我国高空作业平台企业应该调整结构、升级产品、优化性能。

    加大伸缩臂、混合臂式产品研发。虽然伸缩臂、混合臂式产品技术复杂,成本高,但和折叠臂产品相比,其使用性能有明显优势,市场前景向好。目前国内主要生产厂家已认识到这一点,并逐渐加大了伸缩臂、混合臂式系类产品的研发力度。

    提高产品安全性。低成本、低价格的产品虽然能够实现产品基本功能,但是此类产品安全系数低,具有较大的安全隐患。随着人们对产品认识水平的提高和国家对产品监管力度的不断加大,符合标准规范、安全可靠的产品将更具优势。

    开发差异化产品。我国当前折叠臂产品同质化严重,这和我国当前产品类型单一、用户需求单一的现状是分不开的。随着高空作业产品使用范围的不断扩大,企业可以根据用户的不同需求设计出差异化更加明显的产品

    优化智能化控制技术。相关企业可以通过选用或自行研发专用、高可靠性、高精度传感器,提高检测精度和识别的可靠性,加强控制器决策的合理性和人性化水平,解决当前智能化高空作业平台存在的功能堆积、故障偏多问题。此外,还可以将高空作业平台通过网络连接在一起,使系统能够自动、实时地对产品进行识别、定位、追踪、监控,并对故障信息进行智能化处理。

    

    

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