基于5G通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)地鐵高架及露天段應(yīng)用無人機(jī)進(jìn)行接觸網(wǎng)巡視的設(shè)想

肖 斌

西安市軌道交通集團(tuán)有限公司運(yùn)營分公司 陜西 西安 710018

前言：

城市軌道供電系統(tǒng)一般由牽引變電所、接觸網(wǎng)、電客車、牽引軌等四部分組成。接觸系統(tǒng)是電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)的重要組成部分，是沿著走形軌道架設(shè)的為電力機(jī)車（電客車）提供牽引電能的特殊形式的供電線路。電力機(jī)車通過受電弓直接從接觸網(wǎng)接受電能并轉(zhuǎn)換成機(jī)械能牽引列車運(yùn)行。供電質(zhì)量的好壞，直接影響機(jī)車的運(yùn)行狀況和使用條件。接觸網(wǎng)沿線路架設(shè)，工作環(huán)境差，沒有備用，它的事故直接影響行車，且影響面大，恢復(fù)也比較困難，因此，它在軌道交通運(yùn)輸中的地位是十分重要的。目前地鐵高架段安全管理中存在的問題之一就是人員作業(yè)的安全問題。為了采取有效措施降低接觸網(wǎng)作業(yè)過程中產(chǎn)生的人員安全風(fēng)險(xiǎn)，不斷采用新技術(shù)，新設(shè)備勢在必行。

一、接觸網(wǎng)維護(hù)管理的現(xiàn)狀

以西安地鐵為例，地鐵三號(hào)線高架段采用的柔性接觸網(wǎng)主要由支柱與基礎(chǔ)、支持裝置、定位裝置和接觸懸掛及附件導(dǎo)線等幾部分組成。接觸網(wǎng)日常保養(yǎng)主要通過步行、登乘電客車、利用網(wǎng)軌檢測車動(dòng)態(tài)檢測等方式對(duì)接觸網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行日常的巡視檢查。包括步行巡視、乘車巡視、動(dòng)態(tài)檢測。主要巡視接觸網(wǎng)附近無異物侵入限界。無妨礙電客車受電弓運(yùn)行的障礙。接觸網(wǎng)上方有無漏水情況。確認(rèn)接觸懸掛及其支持定位裝置的工作狀態(tài)無明顯異常。接觸網(wǎng)及軌道無打火或明顯發(fā)熱發(fā)亮。35kV電纜、1500V電纜等無異常脫落及隱患。無其它危及行車和供電安全的現(xiàn)象。而這些工作均需要人工完成，工作量大，人員技術(shù)要求高，人身安全風(fēng)險(xiǎn)突出等問題十分突出。

二、5G技術(shù)無人機(jī)發(fā)展的現(xiàn)狀

未來5G網(wǎng)絡(luò)可實(shí)現(xiàn)上行單用戶體驗(yàn)速率100Mbps以上，空口時(shí)延10ms，將使得實(shí)時(shí)視頻更加流暢清晰。采用無人機(jī)搭載高清相機(jī)傳感器，通過連入5G網(wǎng)絡(luò)將視頻傳輸?shù)椒?wù)器中，再通過 PC從該服務(wù)器觀看巡查，即可實(shí)現(xiàn)電力線巡查高清視頻的即拍即傳。

三、應(yīng)用無人機(jī)解決接觸網(wǎng)維保管理存在的問題

（一）降低人工作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)

隨著線網(wǎng)規(guī)模的不斷發(fā)展，行車間隔的不斷縮小，對(duì)接觸網(wǎng)維護(hù)的頻次和時(shí)長要求日趨嚴(yán)苛。對(duì)于檢修人員業(yè)務(wù)水平和安全意識(shí)提出了更高的要求。而人員因素方面，接觸網(wǎng)檢修人員主要從事城市軌道交通接觸網(wǎng)設(shè)備安裝調(diào)試、操作保養(yǎng)和檢測維修。職業(yè)環(huán)境條件一般在露天、隧道和庫內(nèi)，具有高空、高電壓、高風(fēng)險(xiǎn)的“三高”特性。本身就屬于危險(xiǎn)性較大的職業(yè)。而目前線網(wǎng)發(fā)展速度不斷加快，人員需求量不斷加大，新員工逐漸增多，人員安全意識(shí)薄弱、業(yè)務(wù)素質(zhì)參差不齊等情況逐漸顯露出來。無疑對(duì)接觸網(wǎng)運(yùn)營維護(hù)增加了一層風(fēng)險(xiǎn)。此外，持有登高作業(yè)證的接觸網(wǎng)工每年還需進(jìn)行一次身體檢查，對(duì)于身體狀況不適合接觸網(wǎng)運(yùn)行和檢修工作的人員要及時(shí)調(diào)整。因此，在高架段采用無人機(jī)巡視可有效減少人工作業(yè)的頻次，甚至取代人工巡視，降低人身安全風(fēng)險(xiǎn)。

（二）彌補(bǔ)人工作業(yè)技術(shù)能力不足

業(yè)務(wù)能力方面以西安地鐵高架段接觸網(wǎng)避雷器狀態(tài)檢查為例，需要檢修人員確認(rèn)避雷器的引線和各螺栓無明顯松動(dòng)、缺失，動(dòng)作計(jì)數(shù)器完好，脫扣裝置無炸裂現(xiàn)象。檢查避雷器外觀避雷器的引線和各部螺栓要緊固，動(dòng)作計(jì)數(shù)器要完好，其外面的聚合橡膠不能有裂紋、破損、老化和放電痕跡，避雷器等設(shè)備應(yīng)單獨(dú)設(shè)接地極。若采用預(yù)編程無人機(jī)替代人工作業(yè)，則可規(guī)范檢修標(biāo)準(zhǔn)，減少對(duì)人工的需求。

（三）減少人工作業(yè)負(fù)擔(dān)

以西安地鐵為例，高溫天氣橙色預(yù)警時(shí)，要求接觸網(wǎng)專業(yè)加強(qiáng)對(duì)高架段、場段線路的檢查，對(duì)從事露天高溫作業(yè)的人員，要合理調(diào)整作業(yè)時(shí)間，盡量避開高溫作業(yè)時(shí)段。高溫紅色預(yù)警時(shí)要求停止戶外露天作業(yè)（搶修作業(yè)除外）。雷電（在作業(yè)地點(diǎn)可見閃電或可聞雷聲）時(shí)禁止在露天段及與露天段有電氣連接的接觸網(wǎng)上進(jìn)行作業(yè)。暴雪天氣橙色預(yù)警時(shí)接觸網(wǎng)專業(yè)要求加強(qiáng)對(duì)場段、高架區(qū)段接觸網(wǎng)清雪除冰及供電搶修工作，紅色預(yù)警時(shí)停止室外檢修作業(yè)（應(yīng)急搶修除外）。應(yīng)用無人機(jī)氪有效減少高溫、大霧、暴雪、霜凍等特殊天氣室外巡視作業(yè)工作量或取代室外人工巡視作業(yè)，有利于確保巡視作業(yè)頻次，并降低人身傷害風(fēng)險(xiǎn)。

（四）提高應(yīng)急搶險(xiǎn)效率

以接觸網(wǎng)掛異物應(yīng)急處置為例， 高空輸電線路上經(jīng)常會(huì)被掛上異物，這些異物通常包括塑料帶、風(fēng)箏線、塑料袋等異物，這些異物掛在輸電線路上，會(huì)帶來嚴(yán)重的安全隱患。傳統(tǒng)的接觸網(wǎng)掛異物處理措施流程較為繁瑣，接觸網(wǎng)專業(yè)巡視發(fā)現(xiàn)或接調(diào)度通知接觸網(wǎng)設(shè)備懸掛異物后，接觸網(wǎng)專業(yè)人員攜帶工器具、搶險(xiǎn)資料趕赴事故現(xiàn)場。若發(fā)現(xiàn)異物與接觸網(wǎng)沒有纏在一起，則向調(diào)度報(bào)告接觸網(wǎng)設(shè)備懸掛異物的狀況。作業(yè)組得到準(zhǔn)予作業(yè)的命令后，使用帶鉤和刀的絕緣桿將異物撥到盡可能遠(yuǎn)離接觸網(wǎng)的位置，然后借助絕緣桿將異物取下。確認(rèn)接觸網(wǎng)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，作業(yè)組人員、工器具出清線路。向調(diào)度報(bào)告接觸網(wǎng)異物處置情況和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，消除作業(yè)令。若無人機(jī)配置有高空線路異物剪切清理設(shè)備，就能夠在巡視過程中通過設(shè)置在地面的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)啟動(dòng)無人機(jī)對(duì)高空線路的異物進(jìn)行有效的清理。

結(jié)論： 綜上所述，地鐵在當(dāng)今社會(huì)公共交通領(lǐng)域占據(jù)著非常重要的位置，而地鐵供電的安全可靠直接影響著地鐵運(yùn)營的安全。檢修作業(yè)的安全可靠，不但關(guān)乎乘客的生命財(cái)產(chǎn)安全，更關(guān)系到城市發(fā)展及社會(huì)的繁榮穩(wěn)定。必須重視和加強(qiáng)對(duì)地鐵接觸網(wǎng)檢修的安全管控措施。采用無人機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)地鐵高架段及露天段接觸網(wǎng)巡視作業(yè)，可有效預(yù)防安全事故隱患，降低人工巡視作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)，減少人員需求，降低企業(yè)運(yùn)營成本，增強(qiáng)應(yīng)急救援搶險(xiǎn)效率。為地鐵安全運(yùn)營提供了有效的保障。