無人機(jī)的鐵路電力工程架線施工

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摘要：在鐵路電力工程導(dǎo)線架設(shè)施工中，采用傳統(tǒng)的方法不僅要花費(fèi)大量的人力而且還要投入大量資金。采用無人機(jī)展放牽引繩帶動(dòng)導(dǎo)線的施工方法能夠大大減少人員投入，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，安全性高，避免了架線走廊樹木的砍伐等。無人機(jī)展放牽引繩實(shí)現(xiàn)導(dǎo)線展放的施工方法值得在鐵路電力工程中應(yīng)用推廣。

關(guān)鍵詞：鐵路；電力架線；無人機(jī)；牽引繩

長期以來，鐵路電力輸電線路施工中展放導(dǎo)線工作基本都是用人工拖拉展放導(dǎo)線。這種施工方法需要大量的人工，還要提前清理放線走廊，損壞大量的農(nóng)作物或樹木，造成不必要的浪費(fèi)；尤其是在跨越山區(qū)、河流、湖泊時(shí)，采用人工架線施工的難度和成本將更大。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，機(jī)械代替人工，機(jī)械化向自動(dòng)化智能化轉(zhuǎn)變，在鐵路電力架線施工中使用無人機(jī)展放牽引繩，方便快捷。隨著施工水平不斷的提高，技術(shù)方案不斷完善，安全風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)降低，施工效率和經(jīng)濟(jì)效益越來越高；特別是線路走廊長、地形復(fù)雜、地勢險(xiǎn)要的地區(qū)，例如在農(nóng)田，果園等經(jīng)濟(jì)作物生長區(qū)，通航的河道，復(fù)雜的交通，跨越山區(qū)與峽谷，使用無人機(jī)展放牽引繩線擔(dān)當(dāng)“電力放線工”，替代人工進(jìn)行展放牽引繩施工作業(yè)，效果更加顯著。

1應(yīng)用背景

以往鐵路電力架空線路架線施工，工序繁瑣，勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低，經(jīng)濟(jì)成本大。隨著21世紀(jì)科技發(fā)展進(jìn)步，國家倡導(dǎo)工程施工“四新”。新的科技產(chǎn)品被陸續(xù)的運(yùn)用到工程施工中，代替?zhèn)鹘y(tǒng)施工方法，提高施工效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，減少成本投入。在鐵路電力工程導(dǎo)線架設(shè)施工中，采用無人機(jī)展放牽引繩、機(jī)械牽引導(dǎo)線的施工方法，實(shí)現(xiàn)了提速增效的目標(biāo)。

2無人機(jī)施工工藝

傳統(tǒng)的導(dǎo)線展放或直接采用人工拖拉，或先采用人工放牽引繩，再利用機(jī)械牽引帶動(dòng)導(dǎo)線，把導(dǎo)線沿桿塔逐次展放好，再在桿塔上收緊導(dǎo)線。這種施工方法要大量的人工，還要開辟展放線通道，損壞大量農(nóng)作物，砍伐較多樹木，民事協(xié)調(diào)工作量大，且施工難度大、工期長。

2.1牽引繩材料的選擇

因體積小，額定載荷有限，所以對牽引繩的要求較高。因受載力和牽引力的限制，選用的牽引繩必須有強(qiáng)度高、直徑小、重量輕、表面細(xì)滑、便于攜帶、容易操作等特點(diǎn)，根據(jù)這一特點(diǎn)我們選用特制的牽引繩作為無人機(jī)放線繩。

2.2放線方法

結(jié)合無人機(jī)展放牽引繩的多種優(yōu)勢，選用無人機(jī)展放牽引繩方案。其主要內(nèi)容：無人機(jī)帶動(dòng)一根Φ3.5mm特制迪尼瑪繩（一級(jí)引繩）投送到放線區(qū)段的各級(jí)桿塔橫擔(dān)上，再利用牽、張機(jī)緩慢牽引一根Φ12mm迪尼瑪牽引繩（二級(jí)引繩），在整區(qū)段牽引繩全部放通后，再利用二級(jí)牽引繩牽引一根Φ15防扭鋼絲繩（三級(jí)引繩），用來帶動(dòng)導(dǎo)線，完成導(dǎo)線的展放施工。2.2.1施工準(zhǔn)備。在一級(jí)牽引繩展放前，在放線耐張段兩端任選一處地形開闊，視野好的地面，作為無人機(jī)起飛場地。將無人機(jī)放在地面上，展開旋翼，調(diào)試設(shè)備。并將無人機(jī)牽引繩（一級(jí)引繩）一端安裝在無人機(jī)下方的鎖扣內(nèi)，并在無人機(jī)下方牽引繩1米左右懸掛配重，防止?fàn)恳K在空中飄動(dòng)絞入旋翼。2.2.2展放作業(yè)。2.2.2.1做好施工準(zhǔn)備后，準(zhǔn)備起航。無人機(jī)起飛前，操作人員可以采取雙手平舉起無人機(jī)，在半空中起飛航行。可以避免無人機(jī)地面起飛的不穩(wěn)定，可以節(jié)省無人機(jī)電能，延長續(xù)航里程。2.2.2.2遙控操作人員在起飛位置處，無人機(jī)航拍將前方實(shí)際情況直接呈現(xiàn)在遙控機(jī)屏幕上，遙控人員了解無人機(jī)前方地形，容易操作無人機(jī)向目標(biāo)桿塔飛行，將牽引繩引到目標(biāo)桿塔位置處。2.2.2.3在無人機(jī)起飛過程中，注意牽引繩線盤靈活，牽引繩走向順暢，不能被卡住，影響無人機(jī)飛行。2.2.2.4無人機(jī)帶領(lǐng)牽引繩連續(xù)從耐張段內(nèi)的各個(gè)直線桿塔上方飛行，牽引繩直接落在每基鐵塔的頂端。繼續(xù)向前飛行，直至飛行到最后的耐張塔位置。無人機(jī)飛過最后的耐張桿塔后，在適當(dāng)?shù)奈恢猛ㄟ^遙控器控制無人機(jī)脫扣，將下方的牽引繩松掉，牽引繩在配重的作用下自由下落。2.2.2.5無人機(jī)將牽引繩拋掉后，即調(diào)轉(zhuǎn)方向，向起飛的位置飛行、著陸，完成牽引繩的展放施工。2.2.2.6牽引繩全部展放完畢后，線路施工人員將每個(gè)塔頂?shù)臓恳K放到事先設(shè)置好的滑輪內(nèi)，利用牽張機(jī)緩慢帶動(dòng)放置好的牽引繩，利用既有牽引繩將二級(jí)牽引繩帶到每基鐵塔位置。然后，依次帶動(dòng)三級(jí)引繩穿過每基鐵塔，最后利用三級(jí)牽引繩完成電力線導(dǎo)線的展放。2.2.3施工安全要求。2.2.3.1牽引繩展放完成后，隨即將一級(jí)牽引繩放置鐵塔上預(yù)先掛設(shè)好的滑車內(nèi)，防止放設(shè)好的牽引繩受外界環(huán)境的破壞。2.2.3.2每基桿塔都要求懸掛試驗(yàn)合格的滑車，保證其正常工作，轉(zhuǎn)動(dòng)自如，有問題的要及時(shí)調(diào)整、修理或更換。2.2.3.3牽引過程中，塔上人員注意看護(hù)好牽引繩的運(yùn)行，防止跳槽，特別是當(dāng)牽引繩掛到障礙物時(shí)，立即通知牽引場停車，排除障礙后，再實(shí)施牽張施工。2.2.3.4牽引繩之間以及一級(jí)牽引繩與二級(jí)牽引繩之間的連接采用抗彎連接器及旋轉(zhuǎn)器，防止打結(jié)。2.2.3.5無人機(jī)飛行前利用風(fēng)向標(biāo)、風(fēng)速儀等測定風(fēng)速、風(fēng)向等參數(shù)，判定能否作業(yè)。盡量選擇順風(fēng)向飛行。2.2.3.6服從指揮員指揮，時(shí)刻觀察風(fēng)向、風(fēng)速、亂流等，防止進(jìn)入錯(cuò)誤飛行而發(fā)生事故。2.2.3.7無人機(jī)在放牽引繩中與帶電線路保持足夠的安全距離，防止?fàn)恳K被風(fēng)擺晃到帶電線路上面，造成停電事故。2.2.3.8在各重要跨越處派專人看護(hù)，尤其注意Φ3.5mm一級(jí)牽引繩不要拋出跨越架架體；公路跨越處注意引繩距地面在安全距離內(nèi)。2.2.3.9整個(gè)作業(yè)流程中，作業(yè)人員必須做好對牽引繩的保護(hù)，防止線盤散亂，避免打死結(jié)、劇烈摩擦。

3無人機(jī)應(yīng)用充分必要條件

3.1無人機(jī)應(yīng)用優(yōu)越性

3.1.1無人機(jī)展放牽引繩減少人工投入數(shù)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，安全性高，節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本。人工展放牽引繩或直接拖拉導(dǎo)線時(shí)，需大量的人工沿線展放牽引繩。林地放線走廊的清理，跨越河道，跨越高山或峽谷等都要克服很多的困難。3.1.2無人機(jī)展放牽引繩大大減少了高壓線路走廊內(nèi)林木砍伐，不需要修筑放線通道，避免了對周圍環(huán)境的擾動(dòng)，保護(hù)施工現(xiàn)場周圍環(huán)境。同時(shí)，避免了放線走廊內(nèi)障礙物清理協(xié)調(diào)工作和降低民事經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償費(fèi)用，為項(xiàng)目節(jié)省資金投入。3.1.3縮短施工工期，提高了經(jīng)濟(jì)效益。對于高壓線路遷改施工中，因受高壓或者特高壓線路每年停電檢修時(shí)間限制，加之傳統(tǒng)的施工方式使得實(shí)際施工時(shí)間較長。導(dǎo)致與停電檢修時(shí)間相沖突，為線路的改造造成很大的困難。有些高壓線路跨越高速公路，車流量大，車速快，人工展放牽引繩時(shí)安全風(fēng)險(xiǎn)較大。3.1.4無人機(jī)展放牽引繩施工效率高。對場地要求不高，易于在地形條件復(fù)雜的地區(qū)使用。

3.2無人機(jī)應(yīng)用的條件

3.2.1無人機(jī)對環(huán)境的要求高，要在晴朗天氣視線好的情況下才能施工。大雨、大霧或大風(fēng)等惡劣天氣禁止無人機(jī)放線施工。3.2.2無人機(jī)放線施工續(xù)航里程較短，施工時(shí)要提前安排好放線計(jì)劃。防止因無人機(jī)電池容量的原因，限制了續(xù)航里程，打亂放線計(jì)劃。3.2.3無人機(jī)牽引繩的選擇要用專用放線繩。無人機(jī)體積小，電機(jī)功率低，額定載荷有限，只能帶動(dòng)較細(xì)較輕的牽引繩。

4無人機(jī)應(yīng)用范圍

目前，無人機(jī)已經(jīng)在很多領(lǐng)域得到了合理使用，為各行各業(yè)的發(fā)展帶來了很大便利。無人機(jī)在鐵路系統(tǒng)中也得到逐步的推廣應(yīng)用，尤其是在鐵路電力線路架設(shè)施工中，利用無人機(jī)帶動(dòng)牽引繩跨越高山、河道、樹林等地形，給施工帶來了很大便捷，節(jié)省大量資金的投入。在鐵路高壓線路遷改施工中應(yīng)用，可以應(yīng)用到鐵路貫通線路施工等需要跨越障礙物的施工中。隨著技術(shù)不斷成熟，將會(huì)在鐵路其它專業(yè)領(lǐng)域被應(yīng)用。

5環(huán)境的保護(hù)

使用無人機(jī)展放牽引繩，極大的避免了林木的破壞，減輕施工過程中對施工場地環(huán)境的擾動(dòng)。保護(hù)原有植被，避免水土流失等環(huán)境保護(hù)，維護(hù)了生態(tài)平衡。6結(jié)論在商合杭、杭黃高速鐵路高壓電力線路遷改施工中，有效的利用無人機(jī)的特性與優(yōu)勢，為現(xiàn)場施工帶來了便利，加快了工程的施工進(jìn)度。今后能更好的實(shí)現(xiàn)對高海拔、高風(fēng)險(xiǎn)、高難度地區(qū)的展、放線施工，可以有效的避免因地形復(fù)雜、跨越多等帶來的安全隱患和施工困難；降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高工作效率，安全性高，經(jīng)濟(jì)效益好，保護(hù)環(huán)境和維護(hù)生態(tài)平衡。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，我們深信，無人機(jī)放線技術(shù)也將越來越成熟，無人機(jī)也將迎來全面應(yīng)用的新階段，在鐵路建設(shè)中將會(huì)發(fā)揮更加強(qiáng)勁的優(yōu)勢。

參考文獻(xiàn)

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作者:王紅鷹 單位:中鐵四局集團(tuán)電氣化工程有限公司