配電網(wǎng)架空線路施工多功能車的設(shè)計(jì)和應(yīng)用

0引言

配電網(wǎng)作為電力系統(tǒng)的重要組成部分,是電力傳輸?shù)接脩舻年P(guān)鍵環(huán)節(jié)。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)供電可靠性要求逐步提升,配電網(wǎng)的作用愈來愈重要,配電網(wǎng)建設(shè)也成為提升供電質(zhì)量的重要步驟^[1—3]。當(dāng)前,電網(wǎng)公司正在推進(jìn)配電網(wǎng)工程施工轉(zhuǎn)型升級(jí),并將機(jī)械化作業(yè)作為施工轉(zhuǎn)型重要內(nèi)容,要求針對(duì)不同配網(wǎng)建設(shè)施工場景編制機(jī)械化施工方案,打造“機(jī)械作業(yè)為主、人工作業(yè)為輔”的施工新模式。

配電網(wǎng)建設(shè)包含基礎(chǔ)施工、桿塔組立、導(dǎo)線架設(shè)和金具安裝等內(nèi)容,其中基礎(chǔ)施工和桿塔組立機(jī)械化程度相對(duì)較高,而導(dǎo)線架設(shè)和金具安裝機(jī)械化程度較低。導(dǎo)線架設(shè)具有作業(yè)時(shí)間長和施工強(qiáng)度高的特點(diǎn),一直是困擾著配電線路施工的難題。在長期的實(shí)踐中,電力員工不斷進(jìn)行配電網(wǎng)施工設(shè)施的改進(jìn)。文獻(xiàn)[4]針對(duì)帶電提升導(dǎo)線和架空地線的問題,基于帶電作業(yè)車設(shè)計(jì)了一款可實(shí)現(xiàn)導(dǎo)線和架空地線提升的裝置。文獻(xiàn)[5]針對(duì)10 kV配電線路設(shè)計(jì)了一款高空帶電作業(yè)旋轉(zhuǎn)平臺(tái),能夠繞電桿320O旋轉(zhuǎn),上下升降。文獻(xiàn)[6]通過對(duì)起升機(jī)構(gòu)受力計(jì)算和站人平臺(tái)有限元分析,優(yōu)化與改進(jìn)登高作業(yè)車,使其升降更加穩(wěn)定,同步精確度更高。文獻(xiàn)[7]分析了車載式高空作業(yè)車在配電線路作業(yè)中的應(yīng)用,提出了相關(guān)的安全防范措施。

鑒于此,本文主要針對(duì)配網(wǎng)架線施工安全風(fēng)險(xiǎn)高、作業(yè)效率低的難題,設(shè)計(jì)了具有獨(dú)立懸掛的履帶底盤、多級(jí)帶載的伸縮臂、高空作業(yè)平臺(tái)、數(shù)字化導(dǎo)線展放系統(tǒng)、智能化感知系統(tǒng)的配電網(wǎng)架空線路施工多功能車,以適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境架線施工的需要。

1配網(wǎng)架線施工車的功能分析

配網(wǎng)架線施工車主要是用于電力線路設(shè)備的起吊、桿塔橫擔(dān)與金具的安裝、導(dǎo)線的展放與牽引操作^[8—10]。相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明^[10—15],在配電線路施工中,常見的機(jī)械化施工作業(yè)車主要是小型化叉吊一體 車、伸縮臂叉裝車、伸縮臂高空作業(yè)車等,詳細(xì)分析如表1所示。

綜上可知, 目前常見的配電線路施工車的改進(jìn)主要需考慮以下四點(diǎn):

1)配網(wǎng)架線施工車需要進(jìn)行設(shè)備的吊裝、橫擔(dān)和金具的高空組裝、導(dǎo)線的牽引與展放,因此要具備高空作業(yè)、設(shè)備吊裝、展放導(dǎo)線功能,才能滿足配電線路的架線施工要求。

2)配電網(wǎng)的改造還需要深入到山地、丘陵等地區(qū),需要完成田野及狹小泥濘、農(nóng)村公路、崎嶇山路、小彎窄路面等場景下的施工作業(yè),因此配網(wǎng)架線施工車需要設(shè)計(jì)適應(yīng)復(fù)雜地形行進(jìn)的方式。

3)配網(wǎng)架線施工車缺乏安全管控系統(tǒng),難以滿足智能化的施工要求,因此需要考慮作業(yè)平臺(tái)的自動(dòng)避障、帶電距離預(yù)警、防傾覆自動(dòng)預(yù)警、安全接地等功能。

4)隨著精細(xì)化管理的推進(jìn),需要實(shí)時(shí)掌握施工狀態(tài),而配網(wǎng)架線施工車普遍缺乏數(shù)字化的信息交互和智能化的前端監(jiān)控,因此需要考慮與現(xiàn)有通用的配網(wǎng)工程管控系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。

2配網(wǎng)架線施工多功能車的設(shè)計(jì)

配網(wǎng)架線施工多功能車如圖1所示,主要包含履帶底盤、動(dòng)力裝置、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、伸縮臂、導(dǎo)線展放裝置、吊機(jī)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)換裝置、高空作業(yè)臺(tái)等。

履帶底盤主要是方便在復(fù)雜環(huán)境中行走,其上安裝有回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、導(dǎo)線展放裝置、貨箱、液壓支腿、電控箱等?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)伸縮臂的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)線展放裝置能夠?qū)崿F(xiàn)導(dǎo)線的展放和牽引。液壓支腿在行走過程中收起,在安裝起吊過程中放下。

伸縮臂主要是用于重物起吊、物件安裝的延伸裝置。其下端固定端鉸接在回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上,上端安裝有吊機(jī)系統(tǒng)和轉(zhuǎn)換裝置。吊機(jī)系統(tǒng)有相應(yīng)的繩索系統(tǒng),是實(shí)現(xiàn)重物起吊的關(guān)鍵裝置。轉(zhuǎn)換裝置連接飛臂,飛臂通過轉(zhuǎn)換裝置可以在收納狀態(tài)和工作狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。飛臂在收納狀態(tài)時(shí),固定在伸縮臂的固定端上;在工作狀態(tài)時(shí),飛臂固定在伸縮臂的伸縮端上,有利于工作臺(tái)的靈活操作。工作平臺(tái)通過快換裝置與飛臂可拆卸連接,其上安裝有橫擔(dān)輔助工裝。

2.1履帶底盤設(shè)計(jì)

履帶底盤是解決復(fù)雜地形難行駛、工作狀態(tài)難穩(wěn)固問題的關(guān)鍵裝置,主要包含副車架、液壓支腿和底盤下裝三大部分,詳細(xì)如圖2所示。其中副車架上還安裝有液壓系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)和電控系統(tǒng)。四個(gè)液壓支腿對(duì)稱安裝在底盤下裝的前后兩側(cè)。

底盤下裝包括履帶、車架、驅(qū)動(dòng)輪、多個(gè)履帶輪、搖臂懸掛、托輪、張緊油缸、張緊輪和緩沖器等。圖3為底盤下裝結(jié)構(gòu)示意圖,車架兩外側(cè)分別對(duì)稱鉸接兩組搖臂懸掛,同側(cè)的兩組搖臂懸掛處于同一水平高度并以車架長度中心為對(duì)稱軸對(duì)稱布設(shè)。兩組搖臂懸掛之間還安裝有托輪,每組搖臂懸掛上對(duì)稱安裝有兩個(gè)履帶輪。

車架兩外側(cè)的前后兩端分別安裝有驅(qū)動(dòng)輪和張緊輪,張緊輪的轉(zhuǎn)軸安裝在擺臂上,擺臂的一端鉸接在車架上,另一端與張緊油缸的活塞桿端鉸接,張緊油缸的缸筒端固定在車架上,通過張緊油缸伸縮使張緊輪擺臂擺動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)履帶的張緊。

當(dāng)行駛在崎嶇路面時(shí),履帶遇到障礙物產(chǎn)生的沖擊能量,通過張緊油缸回縮,以液壓油回流的形式使緩沖器壓縮,使沖擊能轉(zhuǎn)換為壓縮能,減少對(duì)車體的沖擊,可滿足田野及狹小泥濘、農(nóng)村公路、崎嶇山 路、小彎窄路面行駛。

2.2 多功能臂架設(shè)計(jì)

多功能臂架是物件起吊、工作臺(tái)移動(dòng)的支撐裝置,主要包含回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、伸縮臂、吊機(jī)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)換裝置、飛臂等。

伸縮臂結(jié)構(gòu)示意圖如圖4所示,包括基本臂和安裝在基本臂上的多個(gè)滑動(dòng)套裝在一起的臂節(jié)。伸縮臂下端與回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)連接,上部有起吊系統(tǒng)和連接耳座?；剞D(zhuǎn)機(jī)構(gòu)包含轉(zhuǎn)臺(tái)、回轉(zhuǎn)支承和變幅油缸臂架,其中回轉(zhuǎn)支承的固定端固定在副車架上,回轉(zhuǎn)支承的活動(dòng)端上安裝有轉(zhuǎn)臺(tái),能夠?qū)崿F(xiàn)伸縮臂的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。變幅油缸臂架的一端鉸接在轉(zhuǎn)臺(tái)上,另一端鉸接在伸縮臂的中部,為伸長狀態(tài)的臂架提供支撐。

起吊系統(tǒng)包含卷管器、卷線器、滑輪組、吊鉤和鋼絲繩,整體形成物件的起吊系統(tǒng)。伸縮臂最末端臂節(jié)裝有連接耳座,用于連接飛臂與工作臺(tái)。

飛臂用于連接伸縮臂和工作臺(tái),其結(jié)構(gòu)如圖5所示,主要包括連接支架、調(diào)平油缸、變幅臂、飛臂變幅油缸、連桿機(jī)構(gòu)和連接裝置等。飛臂與伸縮臂的連接、與工作臺(tái)的連接如圖6所示,飛臂通過連接支架與最末端臂節(jié)可拆卸連接,使得飛臂具有工作狀態(tài)和收納狀態(tài)。

飛臂在工作狀態(tài)時(shí) ,整機(jī)為橫擔(dān)安裝狀態(tài) ,高空 作業(yè)平臺(tái)通過快換裝置可拆卸連接在飛臂上 。此時(shí) 連接支架上兩組單耳板分別與最末端臂節(jié)兩側(cè)的連 接耳座的兩個(gè)耳座通過鎖定軸鉸接 , 從而實(shí)現(xiàn)飛臂 與伸縮臂的連接 ,通過伸縮臂實(shí)現(xiàn)飛臂的伸縮。
飛臂在收納狀態(tài)時(shí) ,整機(jī)為吊裝形態(tài) ,可以實(shí)現(xiàn) 電桿、配變等配電網(wǎng)架設(shè)備的吊裝和安裝。此時(shí)需要拆除一組單耳板與連接耳座上的鎖定軸,使得連接支架可繞另一組單耳板上的鎖定軸旋轉(zhuǎn),推動(dòng)飛臂繞該側(cè)鎖定軸旋轉(zhuǎn)至與基本臂平行,使得飛臂置于支撐鎖定架的上方,飛臂通過支撐鎖定架支撐,利用螺栓將飛臂與支撐鎖定架相對(duì)位置固定,再拆除該側(cè)鎖定軸,此時(shí)飛臂固定在基本臂上,與最末端臂節(jié)完全脫離。

2.3 高空作業(yè)平臺(tái)設(shè)計(jì)

高空作業(yè)平臺(tái)是橫擔(dān)、金具等安裝的重要裝置,包括操作盒、腳輪、工作斗和雷達(dá)等,如圖7所示。

工作斗四周設(shè)有欄桿 ,其一側(cè)為與橫擔(dān)輔助安裝裝置連接的安裝區(qū),另一側(cè)為與快換裝置連接的連接區(qū)。操作盒內(nèi)設(shè)有控制器,可以控制飛臂的動(dòng)作。腳輪安裝在工作斗的底部,用于支撐和在路面上移動(dòng)工作斗。工作臺(tái)的保護(hù)裝置主要是基于傾角傳感器和雷達(dá)實(shí)現(xiàn)保護(hù)。傾角傳感器安裝在工作斗上,用于檢測工作平臺(tái)傾角值,為工作平臺(tái)調(diào)平提供數(shù)據(jù)。雷達(dá)安裝于工作斗四周,用于平臺(tái)避障。

快換裝置包括快換架、擺動(dòng)缸、快換固定架、快換連桿和連接軸,如圖8所示?？鞊Q架包括兩平行布設(shè)的支撐板,在其頂部固定有水平布設(shè)的用于與飛臂連接的傳力軸,飛臂通過連接裝置與傳力軸連接,從而實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳動(dòng)。擺動(dòng)缸的固定端安裝在快換架上,活動(dòng)端通過連接軸與快換固定架固定連接,擺動(dòng)缸能驅(qū)動(dòng)快換固定架水平擺動(dòng)。

工作平臺(tái)的連接區(qū)有豎直設(shè)置的安裝柱,快換固定架安裝在安裝柱上,即可實(shí)現(xiàn)與快接裝置的連接。在快換裝置與工作平臺(tái)之間有壓力傳感器,可以計(jì)算工作平臺(tái)及其內(nèi)部所有載重,保證總負(fù)載在限定范圍內(nèi),防止過載造成的事故發(fā)生。

橫擔(dān)輔助安裝裝置包括直線移動(dòng)機(jī)構(gòu)、限位塊、滑軌和橫擔(dān)座,詳細(xì)如圖9所示。直線移動(dòng)機(jī)構(gòu)沿豎直方向安裝在工作平臺(tái)上,其活動(dòng)端設(shè)置在工作平臺(tái)外側(cè)且沿豎直方向移動(dòng),活動(dòng)端上安裝有兩個(gè)橫擔(dān)座,間距大于電桿的外徑。橫擔(dān)座上安裝有一個(gè)水平布設(shè)的滑軌,兩個(gè)滑軌相互平行布設(shè),兩個(gè)滑軌之間的間距大于電桿的外徑。

橫擔(dān)輔助安裝裝置設(shè)有蝸輪蝸桿升降機(jī),通過其運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)上滑塊組和下滑塊組同步靠近和相互遠(yuǎn)離的動(dòng)作,從而實(shí)現(xiàn)橫擔(dān)座架在展開狀態(tài)和收納狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換。在收納狀態(tài)時(shí),兩根連接桿相互靠近且間距最小,橫擔(dān)座為豎直布置,如圖10(a)所示。在展開狀態(tài)時(shí),兩根連接桿相互遠(yuǎn)離且間距最大,此時(shí)橫擔(dān)座為水平布置,如圖10(b)所示。

2.4 導(dǎo)線展放裝置設(shè)計(jì)

導(dǎo)線展放裝置包括液壓雙卷筒絞磨、尾繩架和放線滑車,液壓雙卷筒絞磨和尾繩架均固定在副車架上,放線滑車安裝在電桿頂部橫擔(dān)上。

液壓雙卷筒絞磨是用于給導(dǎo)線提供牽引力的裝置,包含動(dòng)力和監(jiān)測兩大模塊。液壓雙卷筒絞磨的動(dòng)力系統(tǒng)包括絞磨液壓閥組、絞磨壓力傳感器、絞磨液壓馬達(dá)、絞磨減速機(jī)、絞磨轉(zhuǎn)速傳感器、絞磨齒輪箱、雙輪卷筒、絞磨連接架和絞磨底架,如圖11所示。絞磨液壓馬達(dá)通過絞磨液壓閥組與液壓系統(tǒng)連接,從而實(shí)現(xiàn)牽引導(dǎo)線的功能。液壓雙卷筒絞磨的壓力監(jiān)測系統(tǒng)包括監(jiān)測絞磨液壓馬達(dá)液壓油壓力的絞磨壓力傳感器以及監(jiān)測雙輪卷筒轉(zhuǎn)速的絞磨轉(zhuǎn)速傳感器。當(dāng)絞磨壓力傳感器超過預(yù)設(shè)值,將發(fā)出警報(bào)。同時(shí)卷揚(yáng)采用電比例控制 , 實(shí)現(xiàn)無極調(diào)速和牽引力的 控制 ,實(shí)現(xiàn)導(dǎo)線數(shù)字化展放 ,達(dá)到精準(zhǔn)控制的目的。

尾繩架主要是通過尾繩液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的線盤來 收卷或釋放導(dǎo)線 ,主要包括線盤、往復(fù)排線機(jī)構(gòu)、尾 繩液壓閥組、線盤支架、尾繩液壓馬達(dá)和同步傳動(dòng)機(jī) 構(gòu)等 ,詳細(xì)如圖12所示。

線盤通過轉(zhuǎn)軸可轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在線盤支架上 ,排線 軸與線盤的轉(zhuǎn)軸平行布設(shè) 。尾繩液壓馬達(dá)的輸出端 與同步傳動(dòng)機(jī)構(gòu)輸入端連接 , 同步傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的兩個(gè) 輸出端分別與線盤的轉(zhuǎn)軸以及排線軸連接 , 同步傳 動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)線盤的轉(zhuǎn)軸和排線軸同步轉(zhuǎn)動(dòng) 。往復(fù)排線機(jī)構(gòu)通過排線軸安裝在線盤支架上,當(dāng)排線軸旋轉(zhuǎn)即可帶動(dòng)往復(fù)排線機(jī)構(gòu)沿排線軸軸向往復(fù)移動(dòng),導(dǎo)線通過往復(fù)排線機(jī)構(gòu)進(jìn)入線盤,往復(fù)排線機(jī)構(gòu)帶動(dòng)導(dǎo)線沿線盤軸向有序收放,能有效防止線纜纏繞打結(jié)。

2.5 智能化車輛管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為加強(qiáng)對(duì)施工車輛和作業(yè)現(xiàn)場的管控,需采集多功能車的運(yùn)行狀態(tài)及關(guān)鍵指標(biāo)等數(shù)據(jù)。在車架上安裝了車載應(yīng)用平臺(tái),能采集車輛的油量、速度、位置等信息,通過在車架上部署溫度、濕度、風(fēng)速傳感器采集環(huán)境信息,結(jié)合在伸縮臂、工作臺(tái)、起吊系統(tǒng)的壓力傳感器和雷達(dá)傳感器采集工作狀態(tài)信息。通過無線網(wǎng)絡(luò)接入,將數(shù)據(jù)加密傳輸?shù)街修D(zhuǎn)站,后臺(tái)通過訪問中轉(zhuǎn)站數(shù)據(jù)就可完成作業(yè)車輛管理、工程坐標(biāo)數(shù)據(jù)同步,實(shí)現(xiàn)車輛智能導(dǎo)航定位作業(yè)、現(xiàn)場安裝工藝照片及視頻回傳、整車預(yù)警及故障診斷分析等,詳細(xì)如圖13所示。

如此形成車—網(wǎng)—云的閉環(huán)應(yīng)用連接,作業(yè)人員通過車載應(yīng)用平臺(tái)的數(shù)字化屏幕實(shí)現(xiàn)數(shù)字化精準(zhǔn)操控,能對(duì)整車的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測預(yù)警,實(shí)現(xiàn)車載應(yīng)用平臺(tái)與配網(wǎng)施工管控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互。

3配網(wǎng)架線施工多功能車的性能要求

配網(wǎng)架線施工多功能車的性能要求如表2所示,整車空載重量不大于10t,最高行駛速度不低于10km/h,爬坡度不小于60%,功率不小于50 kw/2100 r/min,最大扭矩不小于290 N?m,要求能夠有效跨越0.5 m障礙和0.8 m壕溝。車輛行駛里程為80 km,能夠滿足40 km行駛、20 h連續(xù)作業(yè)要求。

架線施工多功能車的起吊最大重量為2.5 t,最大 吊幅為4 m,最大吊高為10 m。在吊高5 m、吊幅4 m情況下起吊重量不低于2 t;吊高10 m、吊幅4 m情況下起吊重量不低于0.5 t,能夠滿足配電線路施工常見金具、變壓器、混凝土電桿的起吊。

架線施工多功能車的伸縮臂配備了高空作業(yè)平臺(tái),其負(fù)載達(dá)到300 kg,最大作業(yè)高度15 m,能夠滿足2人同時(shí)開展作業(yè),作業(yè)高度滿足絕大部分混凝土電桿的作業(yè)要求。

架線施工多功能車的液壓絞盤水平牽引為3 t,牽引速度為5~30 m/min,具備無極調(diào)速能力,收線盤收線能力為φ12直徑導(dǎo)線可達(dá)600 m,能夠滿足常規(guī)導(dǎo)線牽引需要。

4架線施工多功能車的操作步驟

架線施工多功能車的操作包含設(shè)備吊裝、高空平臺(tái)作業(yè)、導(dǎo)引線展放三大類型。

4.1 設(shè)備吊裝

設(shè)備吊裝主要包含支平車體、固定物件和起吊物件三個(gè)步驟,具體如下。

1)支平車體。當(dāng)車輛到達(dá)指定位置時(shí),首先推動(dòng)液壓支腿旋轉(zhuǎn)到工作位置,然后鎖定液壓支腿的水平位置,啟動(dòng)支腿油缸動(dòng)作,帶動(dòng)支腿和支撐座向下翻轉(zhuǎn),四個(gè)液壓支腿通過液壓系統(tǒng)和自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)統(tǒng)一控制,將底盤頂升脫離地面?？刂葡到y(tǒng)能夠依據(jù)支腿油缸的伸縮量來調(diào)平副車架,使車體處于水平狀態(tài)。

2)固定物件。進(jìn)行設(shè)備吊裝時(shí),整機(jī)處于吊裝狀態(tài),飛臂應(yīng)在收納狀態(tài)。先拆卸飛臂一側(cè)連接耳座與連接支架,使飛臂旋轉(zhuǎn)折疊到靠近基本臂且與基本臂平行的狀態(tài),再拆除另一側(cè)連接耳座與連接支架,使得飛臂與最末端臂節(jié)完全脫離。

然后結(jié)合起吊物件形狀和重量,設(shè)置相應(yīng)的起吊繩,進(jìn)行電桿吊裝時(shí),需要在電桿中部綁扎固定繩,另一端系于吊鉤處,同時(shí)結(jié)合伸縮臂末節(jié)安裝的固定夾頭,將抱箍固定在電桿桿身,如圖14(a)所示。進(jìn)行變壓器吊裝時(shí),應(yīng)結(jié)合變壓器質(zhì)量,選擇合適繩索,采用合適的吊裝方式,將繩索上端系于吊鉤處,詳細(xì)如圖14(b)所示。

3)起吊物件。物件的起吊主要通過伸縮臂的伸縮、伸縮臂的回轉(zhuǎn)、吊鉤的升降來控制。伸縮臂主要是基于基本臂和安裝在基本臂上的多個(gè)滑動(dòng)套裝臂節(jié),通過液壓系統(tǒng)控制,實(shí)現(xiàn)伸縮操作。伸縮臂的回轉(zhuǎn)是基于伸縮臂下端的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu),通過動(dòng)力系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)可以帶動(dòng)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)臺(tái)做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)伸縮臂的回轉(zhuǎn)。吊鉤的升降主要是基于伸縮臂末端的滑輪組和液壓絞車,通過鋼絲繩將液壓絞車與滑輪組連接,液壓絞車正反轉(zhuǎn)就可實(shí)現(xiàn)對(duì)吊鉤的升降。通過控制三者就能夠?qū)⑽矬w起吊至指定位置。

4.2 高空平臺(tái)作業(yè)

高空平臺(tái)作業(yè)主要是架線施工中的金具安裝、橫擔(dān)安裝等操作。操作步驟包含支平車體、安裝作業(yè)平臺(tái)、移動(dòng)作業(yè)位置、物件安裝操作等。支平車體如4.1所述,其他操作如下。

1)安裝作業(yè)平臺(tái)。高空平臺(tái)作業(yè)時(shí),飛臂應(yīng)處于工作狀態(tài),此時(shí)需要將連接支架上兩組單耳板分別與最末端臂節(jié)兩側(cè)的連接耳座的兩個(gè)耳座通過鎖定軸鉸接,使得飛臂與伸縮臂連接,通過伸縮臂實(shí)現(xiàn)飛臂的伸縮。

初始狀態(tài)時(shí),高空工作平臺(tái)置于地面上,快換固定架在自重的作用下繞快換連桿相對(duì)安裝柱向下移動(dòng),抬升快換裝置時(shí),快換固定架相對(duì)安裝柱向上移動(dòng),此時(shí)頂桿與頂板接觸。通過連接裝置的上下擺動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)與快換裝置快速對(duì)接,通過保險(xiǎn)插銷的安裝和拆除即可完成連接裝置與快換裝置的快速連接和拆卸,從而實(shí)現(xiàn)工作平臺(tái)的快速連接和拆卸。安裝好的高空作業(yè)平臺(tái)如圖15所示。

2)移動(dòng)作業(yè)位置。高空作業(yè)平臺(tái)的移動(dòng)除了基于伸縮臂的伸縮、回轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)之外,還有飛臂的變幅和擺動(dòng)缸的擺動(dòng),如圖16所示。

飛臂上的變幅油缸通過伸縮運(yùn)動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)飛臂的變幅運(yùn)動(dòng),快換裝置內(nèi)的擺動(dòng)缸可以實(shí)現(xiàn)工作平臺(tái)的水平擺動(dòng),如此在固定的伸縮臂狀態(tài)下,工作平臺(tái)依然可以小幅度動(dòng)作,增加了工作平臺(tái)動(dòng)作的維度和控制精度。

高空作業(yè)平臺(tái)上有操作盒可以作為控制中心,施工人員可以在工作平臺(tái)上進(jìn)行下降或舉升的控制。除此之外,工作平臺(tái)上裝設(shè)有雷達(dá)和傾角傳感器,能夠?qū)崿F(xiàn)工作平臺(tái)自動(dòng)調(diào)平、防撞預(yù)警、移動(dòng)避障等功能。

3)物件安裝操作。物件安裝中橫擔(dān)安裝工序較為復(fù)雜,本操作以此為例分析。首先將橫擔(dān)直接平放在滑軌的滑動(dòng)件上,然后利用直線移動(dòng)機(jī)構(gòu)與滑軌的配合,使得橫擔(dān)安裝臺(tái)處于收納狀態(tài)。當(dāng)將橫擔(dān)舉過電桿頂部時(shí),調(diào)整蝸輪蝸桿升降機(jī),使得橫擔(dān)安裝臺(tái)處于工作狀態(tài)。然后進(jìn)行橫擔(dān)下放到電桿安裝位置的操作,最后進(jìn)行橫擔(dān)的安裝操作。

在使用過程中,通過蝸輪蝸桿升降機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)上滑塊組和下滑塊組同步靠近和相互遠(yuǎn)離的動(dòng)作,從而實(shí)現(xiàn)橫擔(dān)座在展開狀態(tài)和在收納狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換。當(dāng)需要對(duì)滑軌的高度進(jìn)行整體調(diào)整時(shí),將限位分度銷拔出,并將螺母通過插銷與止動(dòng)桿連接固定,此時(shí)驅(qū)動(dòng)蝸輪蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu),連接桿和止動(dòng)桿同時(shí)向上或向下移動(dòng),即可實(shí)現(xiàn)滑軌整體的上下調(diào)節(jié),進(jìn)一步提高橫擔(dān)安裝的精確性,如圖17所示。

4.3 導(dǎo)引線展放

導(dǎo)引線展放前需要支平車體,在車體處于水平狀態(tài)后,先將放線端的牽引繩與導(dǎo)線相連,通過無人機(jī)將牽引繩跨越至各電桿,并通過人工將牽引繩穿過放線滑車,后將牽引繩纏繞在雙輪卷筒上,再通過往復(fù)排線機(jī)構(gòu)進(jìn)入線盤。通過啟動(dòng)液壓雙卷筒絞磨,即可實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)線的牽引。同時(shí),通過雙輪卷筒的轉(zhuǎn)速同步控制尾繩液壓馬達(dá),實(shí)現(xiàn)雙輪卷筒與線盤收線速度的統(tǒng)一。導(dǎo)線展放裝置示意圖如圖18所示。

架線施工中導(dǎo)線載荷受弧垂和檔距的影響,弧垂和檔距越大,導(dǎo)線荷載將越大,嚴(yán)重時(shí)將會(huì)引發(fā)牽引繩斷裂、滑車損壞、電桿拉倒等事故?？刂葡到y(tǒng)中預(yù)設(shè)了銷軸測力傳感器和絞磨壓力傳感器,當(dāng)監(jiān)測到銷軸測力傳感器的壓力超過預(yù)警值時(shí),表明弧垂過大,可以通過控制絞磨液壓馬達(dá)提速,從而減小弧垂。當(dāng)監(jiān)測到絞磨壓力傳感器的壓力超過預(yù)警值時(shí),表明導(dǎo)線牽引力過大,此時(shí)通過控制絞磨液壓馬達(dá)減速,防止?fàn)恳K斷裂。如此可以防止導(dǎo)線牽引力過大或過小,以免操作不當(dāng)或不及時(shí)引起相關(guān)事故。

5配網(wǎng)架線施工多功能車的現(xiàn)場測試

2024年4月對(duì)多功能車進(jìn)行了現(xiàn)場測試,如圖19所示。相關(guān)測試結(jié)果顯示,多功能車能夠適應(yīng)復(fù)雜地形的行駛,并按照設(shè)計(jì)要求完成變壓器的吊裝、高空作業(yè)平臺(tái)的更換、高空平臺(tái)作業(yè)、導(dǎo)線的牽引等任務(wù),符合實(shí)際需求。

6 結(jié)論

配變、電桿、橫擔(dān)安裝及導(dǎo)線展放是配電網(wǎng)架設(shè)過程中的重要組成工序,為解決配電網(wǎng)架設(shè)機(jī)械化施工中作業(yè)車輛功能單一、復(fù)雜地面適應(yīng)能力差、安全風(fēng)險(xiǎn)高的難題,本文介紹了配電線路施工多功能車的設(shè)計(jì),具體如下:

1)進(jìn)行了配網(wǎng)架線施工車的功能分析,明確要求集合設(shè)備吊裝、橫擔(dān)和金具高空組裝、導(dǎo)線牽引與展放等功能;其次需要設(shè)計(jì)適應(yīng)復(fù)雜地形的行駛方式;同時(shí)還要兼顧安全和精細(xì)化管理的需要。

2)開展了配網(wǎng)架線施工多功能車的設(shè)計(jì),主要包含履帶底盤、多功能臂架、高空作業(yè)臺(tái)、導(dǎo)線展放裝置、智能化車輛管理系統(tǒng)等的設(shè)計(jì)。

3)分析了架線施工多功能車的性能,說明了設(shè)備吊裝、高空平臺(tái)作業(yè)、導(dǎo)引線展放的操作流程;進(jìn)行了多功能車的現(xiàn)場測試,測試結(jié)果表明其能夠滿足配電網(wǎng)施工作業(yè)需求。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 白劍鋒,雷冬云,楊淼,等.10 kv配電線路輕量電動(dòng)化射槍操作桿的設(shè)計(jì)與應(yīng)用 [J].機(jī)電信息,2023 (20):38-41.

[2] 白劍鋒,雷冬云,肖麗勇,等.復(fù)雜地形全方位模塊化速裝絕緣塔平臺(tái)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用 [J].湖南電力,2022,42 (4):64-69.

[3] 雷冬云,白劍鋒,溫智慧,等.基于無人機(jī)的10kv架空配電線路漂浮異物清除裝置設(shè)計(jì)[J].湖南電力,2020,40(5):78-81.

[4]楊波,許根寶,謝振,等.帶電作業(yè)車用10kv架空地線提升支架[J].自動(dòng)化應(yīng)用,2023,64(4):115-117.

[5]李曉洋,符祥干,高元將,等.高空帶電作業(yè)旋轉(zhuǎn)平臺(tái)設(shè)計(jì)研究[J].中國設(shè)備工程,2023(2):96-98.

[6]崔曉靜.登高作業(yè)車的優(yōu)化與改進(jìn) [J].價(jià)值工程,2023,42(29):79-81.

[7]鄭東興,張曉東.車載式高空作業(yè)車在配電線路作業(yè)中的應(yīng)用[J].科技信息,2012(26):362.

[8]魏文玉,孫德宇,王旭東,等.高空作業(yè)車升降架的設(shè)計(jì)[J].煤礦機(jī)械,2022,43(8):132-134.

[9]廖海銘,韋增靖,孫濤,等.配網(wǎng)帶電作業(yè)升降抱桿絕緣梯的研制[J].技術(shù)與市場,2020,27(3):16-18.

[10]趙守贏,姚君.基于形狀文法的高空作業(yè)車造型設(shè)計(jì)[J].工業(yè)設(shè)計(jì),2023(12):72-75.

[11]張國清.帶電作業(yè)絕緣斗臂車工具放置架應(yīng)用[J].農(nóng)村電工,2021,29(4):27.

[12] 王小龍.徐工隨車GKS17AJ44型高空作業(yè)車[J].工程機(jī)械與維修,2020(3):35.

[13]張小慶.絕緣型高空作業(yè)車的維護(hù)與管理探討[J].中國設(shè)備工程,2022(17):58-60.

[14] 陸定駿,王強(qiáng),劉新曄,等.基于35kv架空線路施工作業(yè)平臺(tái)的研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用,2017(3):176-177.

[15]曹丹,祁雋燕.混合臂式高空作業(yè)車控制系統(tǒng)探討[J].汽車實(shí)用技術(shù),2021,46(24):166-169.

2024年第20期第4篇