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

摘要：為解決傳統(tǒng)配網(wǎng)架線施工安全風(fēng)險(xiǎn)高、作業(yè)效率低的難題，進(jìn)行了配電網(wǎng)架空線路施工多功能車(chē)的設(shè)計(jì)。該裝置采用獨(dú)立懸掛的履帶底盤(pán)，能夠適應(yīng)復(fù)雜地形的行駛前進(jìn)；裝配了多級(jí)帶載伸縮臂和高空作業(yè)平臺(tái)，具有自動(dòng)調(diào)平、距離預(yù)警、自動(dòng)避障功能，可以實(shí)現(xiàn)大范圍的物件起吊和橫擔(dān)、金具的高空安裝；配備了數(shù)字化導(dǎo)線展放系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)牽引力無(wú)極調(diào)節(jié)和導(dǎo)線牽引速度控制；嵌入了智能化前端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，能夠完成車(chē)輛作業(yè)狀態(tài)監(jiān)測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)數(shù)據(jù)信息采集等。實(shí)際運(yùn)用效果表明，該裝置可以完成相應(yīng)功能，具有安全可靠、適用范圍廣、作業(yè)效率高、智能感知能力強(qiáng)等特點(diǎn)，可有力提升配電網(wǎng)施工作業(yè)的機(jī)械化程度，推動(dòng)配電網(wǎng)的施工轉(zhuǎn)型。

關(guān)鍵詞：架線施工；配電網(wǎng)；多功能車(chē)；履帶底盤(pán)；導(dǎo)線展放

中圖分類(lèi)號(hào)：TM726.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1671-0797（2024）20-0012-10

DOI：10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2024.20.004

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_{BsXXyil4EsBBLRQc1ONjdg==}到用戶的關(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(lái)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(chǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(wèn)題，基于帶電作業(yè)車(chē)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320°旋轉(zhuǎn)，上下升降。文獻(xiàn)[6]通過(guò)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(chē)，使其_{VkcVtyH1pWacrrIJI7YK+g==}升降更加穩(wěn)定，同步精確度更高。文獻(xiàn)[7]分析了車(chē)載式高空作業(yè)車(chē)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(pán)、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(chē)，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(chē)的功能分析

配網(wǎng)架線施工車(chē)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(jiàn)的機(jī)械化施工作業(yè)車(chē)主要是小型化叉吊一體車(chē)、伸縮臂叉裝車(chē)、伸縮臂高空作業(yè)車(chē)等，詳細(xì)分析如表1所示。

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

1）配網(wǎng)架線施工車(chē)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(chǎng)景下的施工作業(yè)，因此配網(wǎng)架線施工車(chē)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(chē)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(chē)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(chē)的設(shè)計(jì)

配網(wǎng)架線施工多功能車(chē)如圖1所示，主要包含履帶底盤(pán)、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(pán)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(guò)程中收起，在安裝起吊過(guò)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(guò)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(guò)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(pán)設(shè)計(jì)

履帶底盤(pán)是解決復(fù)雜地形難行駛、工作狀態(tài)難穩(wěn)固問(wèn)題的關(guān)鍵裝置，主要包含副車(chē)架、液壓支腿和底盤(pán)下裝三大部分，詳細(xì)如圖2所示。其中副車(chē)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(chēng)安裝在底盤(pán)下裝的前后兩側(cè)。

底盤(pán)下裝包括履帶、車(chē)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(pán)下裝結(jié)構(gòu)示意圖，車(chē)架兩外側(cè)分別對(duì)稱(chēng)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(chē)架長(zhǎng)度中心為對(duì)稱(chēng)軸對(duì)稱(chēng)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(chēng)安裝有兩個(gè)履帶輪。

車(chē)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(chē)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(chē)架上，通過(guò)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(guò)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(chē)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(chē)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(zhǎng)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(guò)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(guò)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(guò)鎖定軸鉸接，從而實(shí)現(xiàn)飛臂與伸縮臂的連接，通過(guò)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(guò)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(cè)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(kāi)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(kāi)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(chē)，液壓雙卷筒絞磨和尾繩架均固定在副車(chē)架上，放線滑車(chē)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(cè)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(guò)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(cè)系統(tǒng)包括監(jiān)測(cè)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(cè)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(guò)預(yù)設(shè)值，將發(fā)出警報(bào)。同時(shí)卷?yè)P(yáng)采用電比例控制，實(shí)現(xiàn)無(wú)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(guò)尾繩液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的線盤(pán)來(lái)收卷或釋放導(dǎo)線，主要包括線盤(pán)、往復(fù)排線機(jī)構(gòu)、尾繩液壓閥組、線盤(pán)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(pán)通過(guò)轉(zhuǎn)軸可轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在線盤(pán)支架上，排線軸與線盤(pán)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(pán)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(pán)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(guò)排線軸安裝在線盤(pán)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(guò)往復(fù)排線機(jī)構(gòu)進(jìn)入線盤(pán)，往復(fù)排線機(jī)構(gòu)帶動(dòng)導(dǎo)線沿線盤(pán)軸向有序收放，能有效防止線纜纏繞打結(jié)。

2.5 智能化車(chē)輛管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為加強(qiáng)對(duì)施工車(chē)輛和作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的管控，需采集多功能車(chē)的運(yùn)行狀態(tài)及關(guān)鍵指標(biāo)等數(shù)據(jù)。在車(chē)架上安裝了車(chē)載應(yīng)用平臺(tái)，能采集車(chē)輛的油量、速度、位置等信息，通過(guò)在車(chē)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(guò)無(wú)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(guò)訪問(wèn)中轉(zhuǎn)站數(shù)據(jù)就可完成作業(yè)車(chē)輛管理、工程坐標(biāo)數(shù)據(jù)同步，實(shí)現(xiàn)車(chē)輛智能導(dǎo)航定位作業(yè)、現(xiàn)場(chǎng)安裝工藝照片及視頻回傳、整車(chē)預(yù)警及故障診斷分析等，詳細(xì)如圖13所示。

如此形成車(chē)—網(wǎng)—云的閉環(huán)應(yīng)用連接，作業(yè)人員通過(guò)車(chē)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(chē)的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)預(yù)警，實(shí)現(xiàn)車(chē)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(chē)的性能要求

配網(wǎng)架線施工多功能車(chē)的性能要求如表2所示，整車(chē)空載重量不大于10 t，最高行駛速度不低于10 km/h，爬坡度不小于60%，功率不小于50 kW/2 100 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(chē)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(chē)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(jiàn)金具、變壓器、混凝土電桿的起吊。

架線施工多功能車(chē)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(kāi)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(chē)的液壓絞盤(pán)水平牽引為3 t，牽引速度為5～30 m/min，具備無(wú)極調(diào)速能力，收線盤(pán)收線能力為?12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(chē)的操作步驟

架線施工多功能車(chē)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(lèi)型。

4.1 設(shè)備吊裝

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

1）支平車(chē)體。當(dāng)車(chē)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(guò)液壓系統(tǒng)和自動(dòng)調(diào)平系統(tǒng)統(tǒng)一控制，將底盤(pán)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(lái)調(diào)平副車(chē)架，使車(chē)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(guò)伸縮臂的伸縮、伸縮臂的回轉(zhuǎn)、吊鉤的升降來(lái)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(guò)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(guò)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(chē)，通過(guò)鋼絲繩將液壓絞車(chē)與滑輪組連接，液壓絞車(chē)正反轉(zhuǎn)就可實(shí)現(xiàn)對(duì)吊鉤的升降。通過(guò)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(chē)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(chē)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(guò)鎖定軸鉸接，使得飛臂與伸縮臂連接，通過(guò)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(guò)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(guò)保險(xiǎn)插銷(xiāo)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(guò)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(guò)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(guò)程中，通過(guò)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(kāi)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(xiāo)拔出，并將螺母通過(guò)插銷(xiāo)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(chē)體，在車(chē)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(guò)無(wú)人機(jī)將牽引繩跨越至各電桿，并通過(guò)人工將牽引繩穿過(guò)放線滑車(chē)，后將牽引繩纏繞在雙輪卷筒上，再通過(guò)往復(fù)排線機(jī)構(gòu)進(jìn)入線盤(pán)。通過(guò)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(guò)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(pán)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(chē)損壞、電桿拉倒等事故?？刂葡到y(tǒng)中預(yù)設(shè)了銷(xiāo)軸測(cè)力傳感器和絞磨壓力傳感器，當(dāng)監(jiān)測(cè)到銷(xiāo)軸測(cè)力傳感器的壓力超過(guò)預(yù)警值時(shí)，表明弧垂過(guò)大，可以通過(guò)控制絞磨液壓馬達(dá)提速，從而減小弧垂。當(dāng)監(jiān)測(cè)到絞磨壓力傳感器的壓力超過(guò)預(yù)警值時(shí)，表明導(dǎo)線牽引力過(guò)大，此時(shí)通過(guò)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(guò)大或過(guò)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(chē)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試

2024年4月對(duì)多功能車(chē)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，如圖19所示。相關(guān)測(cè)試結(jié)果顯示，多功能車(chē)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(guò)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(chē)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(chē)的設(shè)計(jì)，具體如下：

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

3）分析了架線施工多功能車(chē)的性能，說(shuō)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(chē)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，測(cè)試結(jié)果表明其能夠滿足配電網(wǎng)施工作業(yè)需求。

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收稿日期：2024-05-27

作者簡(jiǎn)介：雷冬云（1974—），男，湖南耒陽(yáng)人，正高級(jí)工程師，國(guó)網(wǎng)公司工程優(yōu)秀技術(shù)專(zhuān)家，國(guó)家一級(jí)注冊(cè)建造師，長(zhǎng)沙電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院客座教授，±800 kV向上線、錦蘇線項(xiàng)目經(jīng)理，國(guó)家電網(wǎng)公司科研項(xiàng)目“±800 kV特高壓帶電作業(yè)方法”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，研究方向：架空輸電線路運(yùn)行與檢修。

殷鵬（1987—），男，安徽太湖人，高級(jí)工程師，國(guó)網(wǎng)公司配網(wǎng)工程專(zhuān)家，湖南電科院二級(jí)高級(jí)專(zhuān)家。組織團(tuán)隊(duì)開(kāi)展2款配網(wǎng)新型機(jī)械化自主研發(fā)攻關(guān)，并作為核心團(tuán)隊(duì)成員全過(guò)程參與；組織創(chuàng)建國(guó)網(wǎng)公司百佳工程二十余項(xiàng)。研究方向：配網(wǎng)工程管理、配電網(wǎng)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

通信作者：白劍鋒（1992—），男，湖南株洲人，講師，研究方向：輸變電設(shè)備狀態(tài)評(píng)估和故障預(yù)測(cè)。