淺談帶防脫線功能電池可拆卸的折疊式鋁合金電動地線飛車研究現(xiàn)狀

江澤，劉楹鈞，劉早晨，李冬，殷超，趙憲忱

（1.中國南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司超高壓輸電公司曲靖局，云南 曲靖 655099；2.南方電網(wǎng)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)有限公司，廣東 廣州 510630；3.云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)研究中心（改革發(fā)展研究中心），云南 昆明 650011；4.中國能源建設(shè)集團云南省電力設(shè)計院有限公司，云南 昆明 650051）

隨著人類進入現(xiàn)代化工業(yè)時代，人們對電力方面的需求日趨增加，輸電線路的穩(wěn)定使用和安全性成為社會發(fā)展乃至國民生活的基礎(chǔ)保障。電網(wǎng)運維過程中，經(jīng)常需要工作人員到現(xiàn)場進行電力檢查和修理，而在輸電線路上進行施工、檢修、缺陷處理等多種工作時，由于高空、平衡等復(fù)雜環(huán)境和多種原因，高空作業(yè)比在地面等其他檢修作業(yè)需要耗費更多的體能和精力，且對安全性提出了更高的要求，當(dāng)遇到大坡度等高操作難度和危險性作業(yè)時，工作人員使用普通飛車作業(yè)存在一定缺點、風(fēng)險和弊端。因此，為了提高檢修效率，保障工作人員人身安全，本文結(jié)合多年電力工作經(jīng)驗以折疊飛車為研究對象，開發(fā)了一款新型折疊電動飛車，即帶防脫線功能電池可拆卸的折疊式鋁合金電動地線飛車。文中對其發(fā)展現(xiàn)狀和最新研究成果進行闡述，從而為電力工作人員進行日常輸電線路檢查、修理提供些許便利。

1 折疊飛車發(fā)展概況及現(xiàn)狀分析

折疊飛車經(jīng)歷了鋼架構(gòu)飛車，鋁合金飛車及電動飛車3 個階段，主要用于高壓線路上對金具、導(dǎo)線的安裝及檢修。其中，鋼架構(gòu)折疊飛車體積小、分量重，攜帶及上架不方便；鋁合金飛車體積小，重量輕，攜帶方便，但缺少動力，使用起來工作效率很低下；后來出現(xiàn)過有刷電動飛車，受制于電機及電池技術(shù)的發(fā)展，重量偏重，同時在輸電線路帶電狀態(tài)下使用，受到強電場影響，控制部分元器件極易損壞，無法做到實用狀態(tài)。而現(xiàn)有技術(shù)一種雙向單導(dǎo)線用電動飛車，通過電機驅(qū)動方式實現(xiàn)飛車前進和后退，但是對于輸變電線路，電場強度明顯高于一般地面的使用場景，元器件磨損較大，使用壽命較短，且該技術(shù)裝置并沒有合理的對強電場進行屏蔽；另外，對于電池電量該技術(shù)裝置也沒有提醒，可能造成工作人員高空作業(yè)一段時間后，由于飛車電量不足，不能行走而導(dǎo)致工作人員吊在兩塔之間的線纜中間。

新型折疊電動飛車，即帶防脫線功能電池可拆卸的折疊式鋁合金電動地線飛車簡介：本裝置涉及輸電線路高空檢修作業(yè)設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種帶防脫線功能電池可拆卸的折疊式鋁合金電動地線飛車。裝置主體采用高強度鋁合金材料制作，用螺釘及高強度鋁鉚釘連接的架構(gòu)，具備占用體積小、使用方便，且省時省力的特點。該技術(shù)發(fā)明目的在于大幅減輕作業(yè)人員勞動強度，簡化檢修作業(yè)操作流程，提高檢修作業(yè)效率，解決現(xiàn)有技術(shù)作業(yè)中遇到的動力不足、制動不靈活問題，從而提出一種帶防脫線功能電池可拆卸的折疊式鋁合金電動地線飛車。在實現(xiàn)折疊飛車前進和后退的前提下，實現(xiàn)了三種靈活制動方式，使飛車的使用完全達到了實際使用狀態(tài)，另外，增加了強電場屏蔽裝置和電量不足報警裝置，來滿足各種工況使用場景，重點如下。

1.1 機械結(jié)構(gòu)方案

這種帶防脫線功能電池可拆卸的折疊式鋁合金電動地線飛車主要包括腳踏架組件、車座架組件、靠背架組件、立柱架組件、把手架、輪架組件、驅(qū)動輪機構(gòu)、從動輪機構(gòu)、自鎖式剎車機構(gòu)、工作防滑鎖緊機構(gòu)。驅(qū)動輪機構(gòu)及從動輪機構(gòu)采用鋁合金制作，滾動槽內(nèi)包有耐磨橡膠，耐磨橡膠人字形花紋設(shè)計，提高摩擦力。剎車采用兩套機構(gòu)，把剎主要控制電動飛車的運行，把剎上設(shè)有輪速傳感器和自動剎車裝置，時刻監(jiān)控飛車運行速度，當(dāng)飛車運行速度較大時，輪速傳感器型號給到自動剎車裝置，自動剎車裝置完成剎車減速，減少可能由于人工疏忽造成運行速度過快產(chǎn)生的風(fēng)險，工位自鎖剎車防滑主要用于工作時，用夾板夾住導(dǎo)線，避免工作中飛車沿導(dǎo)線坡度下滑，同時把剎具有多個檔位，把剎也可進行鎖止，實現(xiàn)工位定點的雙保險。

1.2 電動及控制部分方案

驅(qū)動電機采用大扭矩的無刷直流電機，電池采用可充電可拆卸的鋰電池組，方便充電和更換，手把頭上單設(shè)I 組高、中、低檔調(diào)速器，實現(xiàn)定速和手把無級變速相結(jié)合的方式?？刂破髂芸刂齐妱语w車的前行后退（電機正反轉(zhuǎn)），運行速度的調(diào)整轉(zhuǎn)換，控制器增加隔離強電場的屏蔽層，避免帶電狀態(tài)下時，受強電的干擾而損壞線路板。驅(qū)動電機上裝有輪速傳感器，電機內(nèi)設(shè)信號輪，把手上設(shè)有ECU 控制單元，可接收和處理輪速信號和執(zhí)行緊急制動。

1.3 帶防脫線功能電池可拆卸的折疊式鋁合金電動地線飛車結(jié)構(gòu)說明

（1）飛車機構(gòu)說明。飛車結(jié)構(gòu)部分包含有腳踏架組件1、立柱架組件2、電池及控制器支撐架3、輪架組5、驅(qū)動輪組件7、活接連接件8、電池盒9、控制器盒10、車座架組11、靠背組件12、鎖緊夾板13、鎖緊螺桿14、手柄套組件15、導(dǎo)向桿16、從動輪軸17、從動輪組件18、飛車車座H、飛車靠背G 等組成（見圖1）。

圖1 防脫線電動飛車結(jié)構(gòu)圖

（2）運行及控制機構(gòu)。驅(qū)動輪組件7，從動輪組件和直流無刷電機D 組成電動飛車運行機構(gòu)（見圖2），由鋰電池C 供動力；控制器控制B 控制電機的運動、電動飛車的行進方向及速度的調(diào)整；檔位調(diào)速及換向開關(guān)N 上有高、中、低三種速度供選擇，操控換向開關(guān)可以控制電動飛車的前行和后退。調(diào)數(shù)手把K 可把每擋速度從最低調(diào)到最高。

圖2 防脫電動飛車驅(qū)動機構(gòu)結(jié)構(gòu)圖

（3）剎車機構(gòu)。電動飛車制動系統(tǒng)分兩級級制動和一個緊急制動系統(tǒng)。手剎機構(gòu)和剎車座組件組成電動飛車運行時制動機構(gòu)，工位防滑鎖緊裝置主要用在施工人員工作時，防止受到高壓輸電導(dǎo)線弧垂的影響，電動飛車沿導(dǎo)線下滑。緊急制動系統(tǒng)由機械剎車裝置、輪速傳感器、ECU 和信號線等組成。

1.4 電動飛車電氣系統(tǒng)說明

（1）電機。采用24V 250 加長軸型無刷直流電機，結(jié)構(gòu)簡單，力矩大。無刷直流電機損耗小、效率高，續(xù)駛里程遠，啟動扭矩大(爬坡能力強)，動作快速。

（2）電池。為了減輕重量，電動飛車采用鋰電池。體積小，壽命長，耐低溫，蓄電性能受季節(jié)氣候影響小。鋰電池不含重金屬，環(huán)保。

（3）控制器。①控制電機正反轉(zhuǎn)，從而控制飛車的前行及后退。②控制電機在高速、中速、低速三擋速度之間的轉(zhuǎn)換。高速檔位最高轉(zhuǎn)速達800r/min，中速檔位最高轉(zhuǎn)速達640r/min，低速檔位最高轉(zhuǎn)速達 400r/min。③通過調(diào)速把手實行無級調(diào)速。④電量顯示器。通過顯示器顯示電量的損耗。⑤電低電位剎車，EBS 自動剎車。⑥精確欠壓保護功能。在系統(tǒng)中設(shè)定有最低電壓值，當(dāng)系統(tǒng)電壓低于此值時，欠壓指示燈會亮起，此時不可再用電力騎行。⑦自動限流保護功能。為最大限度保護電池、電機，控制器里還特別設(shè)計了自動限流保護功能，若長時間重載或爬坡，系統(tǒng)會自動降低車速或切斷電源，待負載降低后恢復(fù)正常工作，這樣可以最大限度地延長電動飛車的使用壽命。

1.5 制動系統(tǒng)特點說明

制動系統(tǒng)分兩級制動。運行過程中的制動及工作位置的制動。

（1）電動飛車運行過程中的制動。分電磁輔助制動系統(tǒng)(EABS)、機械碟剎系統(tǒng)和緊急制動系統(tǒng)。電磁輔助制動系統(tǒng)是電動機在進入制動狀態(tài)時可以成為電磁阻尼部件，實施無損耗的安全輔助制動，輔助制動系統(tǒng)的總能量與車輛制動慣性成正比關(guān)系。緊急制動系統(tǒng)是在飛車運行過程中由于導(dǎo)線弧垂影響，行車速度會越來越快，緊急制動系統(tǒng)通過內(nèi)置在驅(qū)動電機內(nèi)部的信號輪和外部輪速傳感器掌握飛車實時的運行速度，當(dāng)速度超過ECU 內(nèi)設(shè)置允許速度的最大值時，ECU 發(fā)出指令控制緊急制動電機，電機通過卷繞機械剎車拉線實現(xiàn)剎車。機械碟剎系統(tǒng)是指通過剎車手把I，拉緊剎車繩，從而使剎車碟w-4 內(nèi)外圈抱緊，限制驅(qū)動輪7 旋轉(zhuǎn)（見圖3）。

圖3 行駛機械剎車結(jié)構(gòu)圖

（2）工作位置的制動。安置在電動飛車后側(cè)。在工作位時，通過旋轉(zhuǎn)操作手柄帶動左右絲桿軸旋轉(zhuǎn)，讓兩塊鎖緊壓板同時壓向?qū)л旊娋€，壓板上的耐磨膠皮抱緊導(dǎo)線，防止坡度作業(yè)時，飛車沿導(dǎo)線滑動。

1.6 新型折疊電動地線飛車使用效果

新式折疊電動地線飛車通過客戶使用，發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)非常合理，表現(xiàn)在：（1）高強度鋁合金折疊架構(gòu)，體輕，強度高，運輸使用非常方便。（2）電機驅(qū)動，省時省力，效率高。（3）三級剎車結(jié)構(gòu)，定位準，工作方便。（4）多種速度調(diào)整，飛車運行快慢由施工者自己確定。（5）電量存儲多少一目了然。（6）強電場屏蔽層，避免了控制板強電場的影響。

2 結(jié)語

隨著近年來我國高壓輸電線路的快速發(fā)展，如何快速發(fā)現(xiàn)輸電線路中存在的問題，并及時解決輸電線路維修、維護中遇到的問題，是擺在電力工作者面前的全新挑戰(zhàn)，也是國家穩(wěn)定和民生保障的重要工程。在確保安全、高效作業(yè)的前提下，實現(xiàn)輸電線路高效消缺，不僅是對我國的高壓輸電線路運維的嚴峻挑戰(zhàn)，更是國家高壓線路發(fā)展過程中值得思考的問題。只有不斷地研究與開發(fā)新型工具，才能穩(wěn)定提高高壓輸電線路運維，通過此類的工具的研究，對于今后安全、高效消除輸電線路缺陷的研究值得推廣。