江澤，劉楹鈞，劉早晨，李冬，殷超，趙憲忱

（1.中國(guó)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(guó)能源建設(shè)集團(tuán)云南省電力設(shè)計(jì)院有限公司，云南 昆明 650051）

隨著人類進(jìn)入現(xiàn)代化工業(yè)時(shí)代，人們對(duì)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(huì)發(fā)展乃至國(guó)民生活的基礎(chǔ)保障。電網(wǎng)運(yùn)維過(guò)程中，經(jīng)常需要工作人員到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行電力檢查和修理，而在輸電線路上進(jìn)行施工、檢修、缺陷處理等多種工作時(shí)，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(fèi)更多的體能和精力，且對(duì)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(xiǎn)性作業(yè)時(shí)，工作人員使用普通飛車作業(yè)存在一定缺點(diǎn)、風(fēng)險(xiǎn)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(yàn)以折疊飛車為研究對(duì)象，開(kāi)發(fā)了一款新型折疊電動(dòng)飛車，即帶防脫線功能電池可拆卸的折疊式鋁合金電動(dòng)地線飛車。文中對(duì)其發(fā)展現(xiàn)狀和最新研究成果進(jìn)行闡述，從而為電力工作人員進(jìn)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(dòng)飛車3 個(gè)階段，主要用于高壓線路上對(duì)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(dòng)力，使用起來(lái)工作效率很低下；后來(lái)出現(xiàn)過(guò)有刷電動(dòng)飛車，受制于電機(jī)及電池技術(shù)的發(fā)展，重量偏重，同時(shí)在輸電線路帶電狀態(tài)下使用，受到強(qiáng)電場(chǎng)影響，控制部分元器件極易損壞，無(wú)法做到實(shí)用狀態(tài)。而現(xiàn)有技術(shù)一種雙向單導(dǎo)線用電動(dòng)飛車，通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式實(shí)現(xiàn)飛車前進(jìn)和后退，但是對(duì)于輸變電線路，電場(chǎng)強(qiáng)度明顯高于一般地面的使用場(chǎng)景，元器件磨損較大，使用壽命較短，且該技術(shù)裝置并沒(méi)有合理的對(duì)強(qiáng)電場(chǎng)進(jìn)行屏蔽；另外，對(duì)于電池電量該技術(shù)裝置也沒(méi)有提醒，可能造成工作人員高空作業(yè)一段時(shí)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(dòng)飛車，即帶防脫線功能電池可拆卸的折疊式鋁合金電動(dòng)地線飛車簡(jiǎn)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(dòng)地線飛車。裝置主體采用高強(qiáng)度鋁合金材料制作，用螺釘及高強(qiáng)度鋁鉚釘連接的架構(gòu)，具備占用體積小、使用方便，且省時(shí)省力的特點(diǎn)。該技術(shù)發(fā)明目的在于大幅減輕作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度，簡(jiǎn)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(dòng)力不足、制動(dòng)不靈活問(wèn)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(dòng)地線飛車。在實(shí)現(xiàn)折疊飛車前進(jìn)和后退的前提下，實(shí)現(xiàn)了三種靈活制動(dòng)方式，使飛車的使用完全達(dá)到了實(shí)際使用狀態(tài)，另外，增加了強(qiáng)電場(chǎng)屏蔽裝置和電量不足報(bào)警裝置，來(lái)滿足各種工況使用場(chǎng)景，重點(diǎn)如下。

1.1 機(jī)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(dòng)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(dòng)輪機(jī)構(gòu)、從動(dòng)輪機(jī)構(gòu)、自鎖式剎車機(jī)構(gòu)、工作防滑鎖緊機(jī)構(gòu)。驅(qū)動(dòng)輪機(jī)構(gòu)及從動(dòng)輪機(jī)構(gòu)采用鋁合金制作，滾動(dòng)槽內(nèi)包有耐磨橡膠，耐磨橡膠人字形花紋設(shè)計(jì)，提高摩擦力。剎車采用兩套機(jī)構(gòu)，把剎主要控制電動(dòng)飛車的運(yùn)行，把剎上設(shè)有輪速傳感器和自動(dòng)剎車裝置，時(shí)刻監(jiān)控飛車運(yùn)行速度，當(dāng)飛車運(yùn)行速度較大時(shí)，輪速傳感器型號(hào)給到自動(dòng)剎車裝置，自動(dòng)剎車裝置完成剎車減速，減少可能由于人工疏忽造成運(yùn)行速度過(guò)快產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)，工位自鎖剎車防滑主要用于工作時(shí)，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(shí)把剎具有多個(gè)檔位，把剎也可進(jìn)行鎖止，實(shí)現(xiàn)工位定點(diǎn)的雙保險(xiǎn)。

1.2 電動(dòng)及控制部分方案

驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用大扭矩的無(wú)刷直流電機(jī)，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(shí)現(xiàn)定速和手把無(wú)級(jí)變速相結(jié)合的方式?？刂破髂芸刂齐妱?dòng)飛車的前行后退（電機(jī)正反轉(zhuǎn)），運(yùn)行速度的調(diào)整轉(zhuǎn)換，控制器增加隔離強(qiáng)電場(chǎng)的屏蔽層，避免帶電狀態(tài)下時(shí)，受強(qiáng)電的干擾而損壞線路板。驅(qū)動(dòng)電機(jī)上裝有輪速傳感器，電機(jī)內(nèi)設(shè)信號(hào)輪，把手上設(shè)有ECU 控制單元，可接收和處理輪速信號(hào)和執(zhí)行緊急制動(dòng)。

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

（1）飛車機(jī)構(gòu)說(shuō)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(dòng)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(dòng)輪軸17、從動(dòng)輪組件18、飛車車座H、飛車靠背G 等組成（見(jiàn)圖1）。

圖1 防脫線電動(dòng)飛車結(jié)構(gòu)圖

（2）運(yùn)行及控制機(jī)構(gòu)。驅(qū)動(dòng)輪組件7，從動(dòng)輪組件和直流無(wú)刷電機(jī)D 組成電動(dòng)飛車運(yùn)行機(jī)構(gòu)（見(jiàn)圖2），由鋰電池C 供動(dòng)力；控制器控制B 控制電機(jī)的運(yùn)動(dòng)、電動(dòng)飛車的行進(jìn)方向及速度的調(diào)整；檔位調(diào)速及換向開(kāi)關(guān)N 上有高、中、低三種速度供選擇，操控?fù)Q向開(kāi)關(guān)可以控制電動(dòng)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(dòng)飛車驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖

（3）剎車機(jī)構(gòu)。電動(dòng)飛車制動(dòng)系統(tǒng)分兩級(jí)級(jí)制動(dòng)和一個(gè)緊急制動(dòng)系統(tǒng)。手剎機(jī)構(gòu)和剎車座組件組成電動(dòng)飛車運(yùn)行時(shí)制動(dòng)機(jī)構(gòu)，工位防滑鎖緊裝置主要用在施工人員工作時(shí)，防止受到高壓輸電導(dǎo)線弧垂的影響，電動(dòng)飛車沿導(dǎo)線下滑。緊急制動(dòng)系統(tǒng)由機(jī)械剎車裝置、輪速傳感器、ECU 和信號(hào)線等組成。

1.4 電動(dòng)飛車電氣系統(tǒng)說(shuō)明

（1）電機(jī)。采用24V 250 加長(zhǎng)軸型無(wú)刷直流電機(jī)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，力矩大。無(wú)刷直流電機(jī)損耗小、效率高，續(xù)駛里程遠(yuǎn)，啟動(dòng)扭矩大(爬坡能力強(qiáng))，動(dòng)作快速。

（2）電池。為了減輕重量，電動(dòng)飛車采用鋰電池。體積小，壽命長(zhǎng)，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(jī)正反轉(zhuǎn)，從而控制飛車的前行及后退。②控制電機(jī)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(dá)800r/min，中速檔位最高轉(zhuǎn)速達(dá)640r/min，低速檔位最高轉(zhuǎn)速達(dá) 400r/min。③通過(guò)調(diào)速把手實(shí)行無(wú)級(jí)調(diào)速。④電量顯示器。通過(guò)顯示器顯示電量的損耗。⑤電低電位剎車，EBS 自動(dòng)剎車。⑥精確欠壓保護(hù)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(shí)，欠壓指示燈會(huì)亮起，此時(shí)不可再用電力騎行。⑦自動(dòng)限流保護(hù)功能。為最大限度保護(hù)電池、電機(jī)，控制器里還特別設(shè)計(jì)了自動(dòng)限流保護(hù)功能，若長(zhǎng)時(shí)間重載或爬坡，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)降低車速或切斷電源，待負(fù)載降低后恢復(fù)正常工作，這樣可以最大限度地延長(zhǎng)電動(dòng)飛車的使用壽命。

1.5 制動(dòng)系統(tǒng)特點(diǎn)說(shuō)明

制動(dòng)系統(tǒng)分兩級(jí)制動(dòng)。運(yùn)行過(guò)程中的制動(dòng)及工作位置的制動(dòng)。

（1）電動(dòng)飛車運(yùn)行過(guò)程中的制動(dòng)。分電磁輔助制動(dòng)系統(tǒng)(EABS)、機(jī)械碟剎系統(tǒng)和緊急制動(dòng)系統(tǒng)。電磁輔助制動(dòng)系統(tǒng)是電動(dòng)機(jī)在進(jìn)入制動(dòng)狀態(tài)時(shí)可以成為電磁阻尼部件，實(shí)施無(wú)損耗的安全輔助制動(dòng)，輔助制動(dòng)系統(tǒng)的總能量與車輛制動(dòng)慣性成正比關(guān)系。緊急制動(dòng)系統(tǒng)是在飛車運(yùn)行過(guò)程中由于導(dǎo)線弧垂影響，行車速度會(huì)越來(lái)越快，緊急制動(dòng)系統(tǒng)通過(guò)內(nèi)置在驅(qū)動(dòng)電機(jī)內(nèi)部的信號(hào)輪和外部輪速傳感器掌握飛車實(shí)時(shí)的運(yùn)行速度，當(dāng)速度超過(guò)ECU 內(nèi)設(shè)置允許速度的最大值時(shí)，ECU 發(fā)出指令控制緊急制動(dòng)電機(jī)，電機(jī)通過(guò)卷繞機(jī)械剎車?yán)€實(shí)現(xiàn)剎車。機(jī)械碟剎系統(tǒng)是指通過(guò)剎車手把I，拉緊剎車?yán)K，從而使剎車碟w-4 內(nèi)外圈抱緊，限制驅(qū)動(dòng)輪7 旋轉(zhuǎn)（見(jiàn)圖3）。

圖3 行駛機(jī)械剎車結(jié)構(gòu)圖

（2）工作位置的制動(dòng)。安置在電動(dòng)飛車后側(cè)。在工作位時(shí)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)操作手柄帶動(dòng)左右絲桿軸旋轉(zhuǎn)，讓兩塊鎖緊壓板同時(shí)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(shí)，飛車沿導(dǎo)線滑動(dòng)。

1.6 新型折疊電動(dòng)地線飛車使用效果

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

2 結(jié)語(yǔ)

隨著近年來(lái)我國(guó)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(wèn)題，并及時(shí)解決輸電線路維修、維護(hù)中遇到的問(wèn)題，是擺在電力工作者面前的全新挑戰(zhàn)，也是國(guó)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(shí)現(xiàn)輸電線路高效消缺，不僅是對(duì)我國(guó)的高壓輸電線路運(yùn)維的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，更是國(guó)家高壓線路發(fā)展過(guò)程中值得思考的問(wèn)題。只有不斷地研究與開(kāi)發(fā)新型工具，才能穩(wěn)定提高高壓輸電線路運(yùn)維，通過(guò)此類的工具的研究，對(duì)于今后安全、高效消除輸電線路缺陷的研究值得推廣。