線纜盤田字形開放式柔性存儲關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用

摘" 要：隨著電力行業(yè)的快速發(fā)展，線纜盤存儲問題逐漸凸顯，傳統(tǒng)平置存儲的方式已無法滿足日益增長的物資需求規(guī)模。該文針對電力企業(yè)線纜盤存儲現(xiàn)狀，突破線纜盤傳統(tǒng)平置存儲以及現(xiàn)有存儲技術(shù)局限，創(chuàng)新提出適合電力企業(yè)的線纜盤田字形開放式立體存儲的技術(shù)，進(jìn)一步優(yōu)化存儲空間結(jié)構(gòu)與存儲裝置，設(shè)計(jì)配套的信息化管理系統(tǒng)。該方案能夠有效提高存儲空間利用率，滿足線纜盤這類特殊電力物資的高效、安全、便攜存儲需求，為電力企業(yè)的線纜盤存儲管理提供新的思路和方法。

關(guān)鍵詞：電網(wǎng)企業(yè)；線纜盤；立體存儲；開放柔性；田字形

中圖分類號：TH692.3""""" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A""""""""" 文章編號：2095-2945（2025）04-0189-04

Abstract： With the rapid development of the power industry， the problem of cable reel storage has gradually become prominent， and traditional flat storage methods have been unable to meet the growing scale of material demand. Aiming at the current situation of cable reel storage in power enterprises， this paper breaks through the limitations of traditional flat storage of cable reels and existing storage technology， innovatively proposes a \"田\"-shaped open three-dimensional storage technology for cable reels suitable for power enterprises， and further optimizes the storage space structure and storage device， and designs a supporting information management system. This solution can effectively improve storage space utilization， meet the efficient， safe and portable storage needs of special power materials such as cable trays， and provide new ideas and methods for cable tray storage management in power companies.

Keywords： power grid enterprises; cable trays; three-dimensional storage; open and flexible; \"田\"-shaped

近年來，能源行業(yè)呈現(xiàn)出高增長態(tài)勢，線纜類物資作為電力、石油化工等企業(yè)常用的物料之一，其應(yīng)用愈發(fā)廣泛，采購量和使用量也在增長[1]。目前，線纜類物資是采用纏繞于工字輪線纜盤上的方式包裝，但由于線纜盤“弧形設(shè)計(jì)”的特殊形態(tài)，使得多個(gè)線纜盤無法在垂直方向上直接堆疊存放，這無疑增加了存儲的難度。當(dāng)前，線纜盤存儲方式主要以室外平置存放為主，即使是庫內(nèi)存儲也仍基本是平置，不僅占地面積大、空間利用率低，而且線纜盤存儲過程中易受外部環(huán)境影響[2]。對于電力倉庫而言，線纜類物資的存儲面臨同樣的管理難點(diǎn)。如何充分利用有限的存儲空間資源最大化存儲物資數(shù)量，成為當(dāng)前電力公司倉儲管理領(lǐng)域迫切需要解決的問題。

1" 現(xiàn)有存儲技術(shù)研究綜述

1.1" 立體存儲技術(shù)現(xiàn)狀

立體存儲方式是當(dāng)前各行各業(yè)存儲管理的主流趨勢，一般通過立體貨架實(shí)現(xiàn)，能夠充分利用倉庫空間，提高庫容利用率[3]。目前，常見的立體存儲技術(shù)有懸臂式、橫梁式、閣樓式等貨架，且在線纜盤存儲中有一定的探索。

1.1.1" 懸臂式貨架存儲

懸臂式貨架是在傳統(tǒng)貨架支柱上裝設(shè)外懸臂而成，懸臂上一般配有固定限位裝置，存放線纜盤時(shí)需和支撐桿配套使用，先將線纜盤穿插于支撐桿上，再將支撐桿放置在貨架的懸臂上。利用懸臂式貨架進(jìn)行線纜盤存儲，通常需要借助叉車等設(shè)備。當(dāng)前，基于懸臂式貨架原理研究的線纜存儲裝置技術(shù)，多是在懸臂式貨架結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)改造，存在三角形、梯形等結(jié)構(gòu)。其中，三角形立體式電纜存放架主要按線纜盤大小順序在三角形空間內(nèi)依次放置，但無法同時(shí)存儲同規(guī)格的大型線纜盤，不利于品類管理；梯形線纜盤存儲架重心穩(wěn)定，但上下層間線纜盤底部無裝置支撐，存在一定的安全作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。

總的來說，懸臂式貨架具有懸臂結(jié)構(gòu)輕巧、承重能力強(qiáng)等特點(diǎn)[4]，可支持多層懸掛線纜盤，且同一層線纜盤排布緊密，一定程度上提升了空間利用率。但懸臂式貨架的存儲技術(shù)也存在一定的缺點(diǎn)：一是線纜盤存儲的作業(yè)過程較為繁瑣，存在安全隱患。由于懸臂式貨架的懸臂特點(diǎn)，線纜盤無法直接存放于貨架上，需先將線纜盤穿插在支撐桿上，再借助叉車等設(shè)備放置于貨架懸臂，整個(gè)過程操作要求極高。二是懸臂的體積通常較小，且與線纜盤盤桿的接觸面較小，存在線纜盤滑落的安全隱患。

1.1.2" 橫梁式貨架存儲

橫梁式貨架主要由立柱、橫梁和拉桿構(gòu)件等組成[5]。使用橫梁式貨架存儲貨物，一般需要先在橫梁上鋪設(shè)托盤作為支撐裝置，配合叉車等設(shè)備再將貨物放置在托盤上，每個(gè)托盤為一個(gè)獨(dú)立的貨位。目前，電力公司的倉庫中，一般利用橫梁式貨架來存儲中小型的標(biāo)準(zhǔn)化貨物，如導(dǎo)地線等重量較輕的線纜，尚未應(yīng)用到線纜盤的存儲管理中。

橫梁式貨架結(jié)構(gòu)簡單、安全穩(wěn)固、承重能力強(qiáng)，可以存放重型貨物。橫梁式貨架的層數(shù)和層高可以根據(jù)實(shí)際需求調(diào)整，出入庫不受貨物先后順序的限制。實(shí)際應(yīng)用中，橫梁式貨架一般需借助托盤等裝置配套使用，尚未有線纜盤這種結(jié)構(gòu)特殊貨物的成熟應(yīng)用案例。

1.1.3" 閣樓式貨架存儲

閣樓式貨架是一種靈活運(yùn)用庫房高層空間的倉儲貨架，可根據(jù)場地情況和作業(yè)需要，利用隔板設(shè)計(jì)成2層、3層閣樓，且通常配設(shè)樓梯、液壓升降臺或電梯[6]。閣樓式貨架一般適用于庫房較高、存儲量較大的倉庫，支持多層分類存儲。在電纜貨架存儲的實(shí)際應(yīng)用中，閣樓式電纜貨架基于線纜盤平置區(qū)存儲的方式，將原先的1層變成了2層，一定程度上提高了存儲利用率。

閣樓式貨架的最大優(yōu)勢在于能夠充分利用空間，但由于隔板進(jìn)行分層的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，2、3層的存儲要求很高。一方面，上層的存儲空間是利用隔板等進(jìn)行分隔，承載力有限不宜存儲過重的線纜盤；若存放過重的線纜盤，可能會存在隔板結(jié)構(gòu)受損或坍塌的風(fēng)險(xiǎn)。另一方面，閣樓上層存儲時(shí)，往往需要借助自動傳送帶、升降機(jī)等多種輔助設(shè)備，操作過程較為繁瑣。

1.2" 現(xiàn)有存儲技術(shù)對比分析

針對當(dāng)前已有的立體存儲技術(shù)，從存儲的適用條件、空間利用率、安全性和操作便捷性等方面進(jìn)行對比分析。結(jié)果表明，懸臂式貨架、托盤式貨架、閣樓式貨架等線纜盤存儲技術(shù)均在提升空間利用率方面有一定效果，但在存儲的物資類型、存儲的安全性，以及對存儲作業(yè)的要求等方面各有優(yōu)缺點(diǎn)，具體見表1。

存儲的物資類型方面，懸臂式貨架能夠支持多層懸掛線纜盤，且同一層線纜盤排布緊密；現(xiàn)有橫梁式貨架一般用于存儲中小型的標(biāo)準(zhǔn)化貨物；閣樓式貨架隔板承載力有限，不適合存放過重的線纜盤。存儲的安全性方面，懸臂式貨架存放方式下線纜盤有滑落的風(fēng)險(xiǎn)；橫梁式貨架和閣樓式貨架與線纜盤接觸面積大，較為安全穩(wěn)固。存儲的作業(yè)要求方面，橫梁式貨架存放作業(yè)較為簡易，且不受貨物先后順序限制，作業(yè)效率較高；懸臂式貨架存放方式需先將支撐桿精準(zhǔn)穿插于線纜盤，操作要求極高；閣樓式貨架由于上層存儲需借助升降機(jī)等設(shè)備，操作過程相對繁瑣。

綜上，當(dāng)前的立體存儲技術(shù)發(fā)展較為成熟，但專門針對大體積規(guī)格的線纜類物資的立體存儲研究較少，多處于探索階段且行業(yè)內(nèi)尚無成熟的應(yīng)用案例。因此，本文聚焦電力倉庫管理實(shí)際與線纜盤結(jié)構(gòu)特性，借鑒當(dāng)前立體存儲技術(shù)充分利用向上空間的優(yōu)勢，兼顧穩(wěn)定性、安全性、操作便捷性等因素，研究一種適用于電力企業(yè)線纜盤立體存儲的技術(shù)方案，為電力企業(yè)線纜類物資高效存儲提供借鑒。

2" 田字形立體存儲方案設(shè)計(jì)

2.1" 線纜類物資特性與存儲需求分析

2.1.1" 圓形結(jié)構(gòu)對存儲結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性有要求

為避免線纜在存儲或運(yùn)輸過程中發(fā)生拉伸、斷裂、磨損等問題，實(shí)踐中通常將較粗的線纜纏繞在輪式圓形的線纜盤上。整體上，線纜外觀一般呈圓形結(jié)構(gòu)，在沒有外力支撐的情況下存在晃動、滾動的風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，線纜盤按要求不得平臥放置，以免造成線纜絕緣層或保護(hù)套磨損。因此，線纜盤存儲的安全性需求較高，對于存儲裝置結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性要求也高，且需要一定的輔助限位裝置進(jìn)行固定。

2.1.2" 重量大對存儲結(jié)構(gòu)承重能力有要求

線纜重量除線纜本身的重量外，還包括線纜盤的重量。線纜盤一般由鋼、鐵組成，重量較大；線纜一般由銅芯、鋁芯、橡膠等組成，因規(guī)格型號、長度、材料等因素不同，重量一般在幾十至數(shù)萬千克每千米。例如，一般的中低壓電纜，單盤長度在500 m左右，總體重量在3～10 t。因此，重量較大的線纜盤對于存儲裝置的承載能力要求較高，且存儲高度不宜過高，以免存儲作業(yè)過程中線纜盤滑落帶來嚴(yán)重后果。

2.1.3" 體積大對存儲結(jié)構(gòu)尺寸有要求

線纜纏繞的線纜盤外徑一般在1～5 m之間，有的甚至達(dá)到5 m以上，盤寬一般在1～3 m之間。例如，型號為AC10 kV_400×3_450 m線纜，外盤直徑約2.8 m，盤寬約1.74 m，大約需占用13.6 m3的空間。整體上，線纜盤體積較大，對存儲資源空間的需求也較大。因此，存儲裝置貨位內(nèi)部尺寸需要能夠靈活適應(yīng)不同線纜盤的尺寸，并且留有足夠的空間防止線纜盤之間互相擠壓摩擦，避免線纜損壞。

2.2" 田字形立體存儲方案

結(jié)合現(xiàn)有立體存儲技術(shù)現(xiàn)狀與線纜類物資立體存儲特性，借鑒立體貨架雙排并列設(shè)計(jì)分散受力的原理，考慮線纜盤盤徑大小與貨架受重范圍，采取2層設(shè)計(jì)思路，提出田字形的結(jié)構(gòu)構(gòu)想。

2.2.1" 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

田字形立體存儲方案中，在整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上為了最大化實(shí)現(xiàn)空間利用，在結(jié)構(gòu)上采用側(cè)面雙排貨架并列開放式設(shè)計(jì)。將貨架設(shè)計(jì)為上下2層，其中上層四面及上方無遮擋，可使用智能行吊進(jìn)行吊裝存儲作業(yè)，給予存取操作上更多空間；下層左右兩側(cè)也呈開放式狀態(tài)，存取相對比較靈活?？傮w上，線纜盤呈開放式存儲，從左側(cè)看線纜盤在貨架上呈田字形放置，如圖1所示。

2.2.2" 存儲容量設(shè)計(jì)

考慮當(dāng)前電力倉庫常用的線纜盤規(guī)格，2層貨架總高度設(shè)計(jì)約3.30 m，每層按2×4的擺放規(guī)則可存儲8盤線纜盤，每個(gè)貨架單元最多可存儲16盤線纜盤，單元線纜盤存儲占地面積僅45 m2。

2.2.3" 田字形方案優(yōu)勢

從存儲資源利用、存儲安全等角度考慮，對比分析改進(jìn)后的田字形立體存儲與傳統(tǒng)的平置存儲方案。結(jié)果表明，田字形立體存儲技術(shù)能夠提升線纜盤存儲空間資源30.93%，在存儲資源高效利用方面效果顯著。分析結(jié)果詳見表2。

從存儲占地面積來看，單元線纜盤平置存儲占地面積達(dá)到65.4 m2左右，而田字形立體存儲單元占地面積僅需45 m2。從存儲容量來看，在平置存儲8盤線纜的情況下，田字形存儲由于2層立式的結(jié)構(gòu)，能夠存儲2倍數(shù)量的線纜盤。因此，在考慮必要的作業(yè)預(yù)留通道面積情況下，測算每盤線纜盤所需占地面積數(shù)值，平置存儲的所需面積達(dá)到8.18 m2，而田字形立體存儲的單盤線纜盤只需要5.65 m2。

3" 田字形立體存儲軟硬件設(shè)計(jì)

3.1" H型立體存儲貨架設(shè)計(jì)

基于田字形立體存儲方案構(gòu)想，提出H型開放式立體存儲貨架，貨架截面呈并列H型，分上下2層，每層設(shè)置8個(gè)貨位。上層每個(gè)貨位的橫梁之間加裝平行跨梁，用于承載并固定線纜盤，使得每個(gè)線纜盤都能穩(wěn)定地存放在固定位置；下層每個(gè)貨位配置一種可往返運(yùn)動且配有限位裝置的移動載貨盤，借助電機(jī)驅(qū)動蝸輪等關(guān)鍵部件轉(zhuǎn)動，進(jìn)而帶動載貨盤及其盤上線纜在軌道上移動，實(shí)現(xiàn)下層線纜盤自動化出入貨架。貨架立柱的柱腳也配有加固裝置，能夠有效防止貨架晃動和位移。

H型貨架不同于傳統(tǒng)的隔板設(shè)計(jì)，貨架頂層和前后兩側(cè)均呈開放式狀態(tài)，支持單獨(dú)貨位物資的靈活存取，突破了一般貨架存儲時(shí)“無法快速方便地取出任一位置物資”這種限制；同時(shí)，H型貨架下層配有移動裝置，解決了貨架一層半封閉式狀態(tài)下貨物存取難的問題。

3.2" 貨架智能管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于線纜盤立體存儲自動作業(yè)的需求，以實(shí)用性、可靠性、高性能為原則，開發(fā)設(shè)計(jì)立體存儲貨架智能管理系統(tǒng)（圖2），包括載貨盤裝置移動控制、作業(yè)進(jìn)度監(jiān)控、運(yùn)行異常監(jiān)測和緊急停止四大主要功能，實(shí)現(xiàn)對線纜盤立體存儲貨架的數(shù)字化控制與集中管理。

3.2.1" 載貨盤出入控制

載貨盤出入控制功能用于調(diào)度控制一層貨架移動載貨盤，進(jìn)行線纜盤移出或移入貨架。當(dāng)一層線纜盤有出入庫作業(yè)需求時(shí)，倉庫業(yè)務(wù)人員可通過系統(tǒng)操作相應(yīng)貨位對應(yīng)的“進(jìn)”或“退”按鈕，由系統(tǒng)向移動載貨盤裝置發(fā)送進(jìn)入或進(jìn)出指令，當(dāng)線纜盤正常運(yùn)送至對應(yīng)指令的相應(yīng)位置時(shí)，進(jìn)退指示燈變?yōu)榫G色，即表示物資進(jìn)出貨架任務(wù)執(zhí)行完畢。

3.2.2" 設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)顯示

設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)顯示功能是對載貨盤運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控，可視展示“正在退出、正在進(jìn)入、退出完成、進(jìn)入完成”4種狀態(tài)，以及時(shí)提醒倉庫業(yè)務(wù)人員線纜盤進(jìn)出貨架作業(yè)的完成進(jìn)度。

3.2.3" 貨物安全高度監(jiān)測

貨物安全高度監(jiān)測功能主要是用于判斷一層線纜盤是否超過安全高度限制該功能的實(shí)現(xiàn)依賴于貨架一層橫梁下沿安裝的傳感器。若傳感器監(jiān)測到線纜盤超過預(yù)設(shè)的安全高度時(shí)，會向系統(tǒng)發(fā)送信號，系統(tǒng)自動切斷載貨盤繼續(xù)前進(jìn)的電力供應(yīng)，以防損壞設(shè)備或物資。

3.2.4" 設(shè)備運(yùn)行緊急停止

設(shè)備運(yùn)行緊急停止功能是用于設(shè)備發(fā)生故障或其他緊急情況下的停止控制。倉庫業(yè)務(wù)人員可通過啟動“急?！卑粹o，設(shè)備所有動作全部立即停止，同時(shí)系統(tǒng)界面上也顯示設(shè)備處于急停狀態(tài)，便于業(yè)務(wù)人員進(jìn)行應(yīng)對處理。

4" 結(jié)論與展望

本文針對電力行業(yè)線纜盤存儲難題進(jìn)行了深入分析，突破當(dāng)前立體存儲技術(shù)的缺陷，研究提出了田字形線纜盤柔性開放的立體存儲技術(shù)，并設(shè)計(jì)了H型立體存儲貨架與管理系統(tǒng)，有效解決了電力行業(yè)線纜盤平置存儲空間利用率不高的問題。當(dāng)前，該種立體存儲方案與技術(shù)已在電網(wǎng)企業(yè)倉庫得到試點(diǎn)應(yīng)用，經(jīng)實(shí)踐證明能夠大幅提升線纜盤存儲空間利用率，且存儲管理過程中安全、高效。

本文研究提出的田字形開放式柔性存儲技術(shù)為電力企業(yè)提升存儲空間利用率提供了新的方法。隨著當(dāng)前新質(zhì)生產(chǎn)力、供應(yīng)鏈綠色發(fā)展等要求的提出，未來可進(jìn)一步結(jié)合數(shù)字化、綠色化技術(shù)趨勢，探索深化線纜盤多層立體存儲、數(shù)字化全面可視管理的可能，為類似線纜盤這種大宗物資存儲提供更加有效的參考方案。

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