超载保护系统是地铁龙门吊防范设备倾覆、构件坠落的核心安全装置，其实现原理围绕 “载荷感知 - 信号处理 - 安全响应” 形成闭环控制，在管片吊运、重型构件吊装等场景中，通过国标规范与场景适配的双重保障，构建起刚性的载荷安全防线。当前行业已依据 GB/T 12602-2020《起重机械超载保护装置》标准，形成覆盖不同吨位、工况的成熟实现体系。
载荷感知作为原理核心，通过多样化传感器精准捕获实际载荷。针对地铁施工的不同场景，传感器安装形成三类主流模式：吊钩式传感器适配中小型设备，深圳地铁 16 号线 10 吨铺轨龙门吊将传感器与吊钩集成，直接检测吊物重量，采用分离式设计将信号经电缆传输至司机室仪表，检测精度可达 ±2%；定滑轮式传感器多用于中型龙门吊，济南地铁 45 吨管片吊通过改造定滑轮轴，将传感器嵌入轴端，利用轴体受力形变转化为电信号，无需额外占用吊装空间；钢丝绳式传感器则适用于重型设备，青岛地铁 160 吨装配式构件龙门吊采用专用夹具将传感器固定在钢丝绳上，通过检测钢绳张力反推载荷，安装便捷且能适应频繁起吊的高强度作业。对于带悬臂的特殊龙门吊，还会搭配力矩限制器，集成负载、臂长、角度传感器数据，综合判断力矩是否超标。
信号处理环节依托微处理器实现精准判断，构建分级响应逻辑。传感器捕获的电信号经放大后传入微处理器，与预设的额定载荷参数实时比对。当载荷达到额定值的 90% 时，系统触发一级预警：司机室声光报警器发出间歇蜂鸣，显示屏闪烁黄色警示灯，青岛地铁 160 吨龙门吊在此阶段还会同步显示实际载荷与额定值的百分比，提示操作人员控制起升速度。若载荷继续上升超过额定值，微处理器立即启动二级保护：切断起升机构电机的动力回路，仅保留下降方向的控制权限，防止吊物继续升高引发结构过载，同时发出持续蜂鸣与红色报警信号。部分重型设备还具备数据回溯功能，济南地铁的超载保护系统可存储近 30 次超载记录，为故障分析提供依据。
执行机构通过机械与电气联动实现安全制动，保障设备与构件安全。电气执行以接触器与继电器为核心，当微处理器发出超载指令时，起升回路接触器线圈失电断开，电机立即停止运转，深圳地铁隧道内的龙门吊还会联动夹轨器自动夹紧轨道，防止设备因载荷偏移产生滑动。机械辅助保护作为补充，在传感器失效等极端情况发挥作用：青岛地铁 160 吨龙门吊的卷筒处设有机械过卷装置，当超载导致钢绳异常拉伸时，触发棘爪卡紧卷筒，形成电气与机械的双重兜底。值得注意的是，执行机构仅限制危险方向动作，吊物下降、大车移动等安全方向的操作不受影响，便于将超载重物安全转移至地面。
场景化适配策略针对地铁施工环境优化原理落地方式。隧道狭小空间中，深圳地铁 10 吨铺轨龙门吊采用调频发射式传感器，无需电缆连接即可传递信号，避免线缆缠绕影响作业；露天重型吊装场景，青岛地铁的超载保护系统与风速仪联动，当风速超过 6 级且载荷接近额定值时，提前触发预警，降低风载叠加导致的超载风险。全流程管控机制确保装置可靠运行：每月需用标准砝码校准传感器，济南地铁规定误差超过 3% 立即停用调整；每日作业前进行空载测试，通过起升吊钩检查报警功能是否正常，上海地铁曾因未及时校准导致保护装置误动作，事后将校准周期缩短至每两周一次。
当前施工已形成清晰的原理应用逻辑：根据设备吨位选感知方式，10 吨以下用吊钩式，100 吨以上用钢丝绳式；依据工况补保护维度，带悬臂设备加配力矩限制器；结合环境优信号传输，隧道内采用无线传感。这种以标准为基、场景为导向的实现模式，让超载保护原理真正转化为施工安全的现实保障。
