无人机的铁路电力工程架线施工

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摘要：在铁路电力工程导线架设施工中，采用传统的方法不仅要花费大量的人力而且还要投入大量资金。采用无人机展放牵引绳带动导线的施工方法能够大大减少人员投入，降低劳动强度，安全性高，避免了架线走廊树木的砍伐等。无人机展放牵引绳实现导线展放的施工方法值得在铁路电力工程中应用推广。

关键词：铁路；电力架线；无人机；牵引绳

长期以来，铁路电力输电线路施工中展放导线工作基本都是用人工拖拉展放导线。这种施工方法需要大量的人工，还要提前清理放线走廊，损坏大量的农作物或树木，造成不必要的浪费；尤其是在跨越山区、河流、湖泊时，采用人工架线施工的难度和成本将更大。随着科学技术的进步，机械代替人工，机械化向自动化智能化转变，在铁路电力架线施工中使用无人机展放牵引绳，方便快捷。随着施工水平不断的提高，技术方案不断完善，安全风险系数降低，施工效率和经济效益越来越高；特别是线路走廊长、地形复杂、地势险要的地区，例如在农田，果园等经济作物生长区，通航的河道，复杂的交通，跨越山区与峡谷，使用无人机展放牵引绳线担当“电力放线工”，替代人工进行展放牵引绳施工作业，效果更加显著。

1应用背景

以往铁路电力架空线路架线施工，工序繁琐，劳动强度大，效率低，经济成本大。随着21世纪科技发展进步，国家倡导工程施工“四新”。新的科技产品被陆续的运用到工程施工中，代替传统施工方法，提高施工效率，降低劳动强度，减少成本投入。在铁路电力工程导线架设施工中，采用无人机展放牵引绳、机械牵引导线的施工方法，实现了提速增效的目标。

2无人机施工工艺

传统的导线展放或直接采用人工拖拉，或先采用人工放牵引绳，再利用机械牵引带动导线，把导线沿杆塔逐次展放好，再在杆塔上收紧导线。这种施工方法要大量的人工，还要开辟展放线通道，损坏大量农作物，砍伐较多树木，民事协调工作量大，且施工难度大、工期长。

2.1牵引绳材料的选择

因体积小，额定载荷有限，所以对牵引绳的要求较高。因受载力和牵引力的限制，选用的牵引绳必须有强度高、直径小、重量轻、表面细滑、便于携带、容易操作等特点，根据这一特点我们选用特制的牵引绳作为无人机放线绳。

2.2放线方法

结合无人机展放牵引绳的多种优势，选用无人机展放牵引绳方案。其主要内容：无人机带动一根Φ3.5mm特制迪尼玛绳（一级引绳）投送到放线区段的各级杆塔横担上，再利用牵、张机缓慢牵引一根Φ12mm迪尼玛牵引绳（二级引绳），在整区段牵引绳全部放通后，再利用二级牵引绳牵引一根Φ15防扭钢丝绳（三级引绳），用来带动导线，完成导线的展放施工。2.2.1施工准备。在一级牵引绳展放前，在放线耐张段两端任选一处地形开阔，视野好的地面，作为无人机起飞场地。将无人机放在地面上，展开旋翼，调试设备。并将无人机牵引绳（一级引绳）一端安装在无人机下方的锁扣内，并在无人机下方牵引绳1米左右悬挂配重，防止牵引绳在空中飘动绞入旋翼。2.2.2展放作业。2.2.2.1做好施工准备后，准备起航。无人机起飞前，操作人员可以采取双手平举起无人机，在半空中起飞航行。可以避免无人机地面起飞的不稳定，可以节省无人机电能，延长续航里程。2.2.2.2遥控操作人员在起飞位置处，无人机航拍将前方实际情况直接呈现在遥控机屏幕上，遥控人员了解无人机前方地形，容易操作无人机向目标杆塔飞行，将牵引绳引到目标杆塔位置处。2.2.2.3在无人机起飞过程中，注意牵引绳线盘灵活，牵引绳走向顺畅，不能被卡住，影响无人机飞行。2.2.2.4无人机带领牵引绳连续从耐张段内的各个直线杆塔上方飞行，牵引绳直接落在每基铁塔的顶端。继续向前飞行，直至飞行到最后的耐张塔位置。无人机飞过最后的耐张杆塔后，在适当的位置通过遥控器控制无人机脱扣，将下方的牵引绳松掉，牵引绳在配重的作用下自由下落。2.2.2.5无人机将牵引绳抛掉后，即调转方向，向起飞的位置飞行、着陆，完成牵引绳的展放施工。2.2.2.6牵引绳全部展放完毕后，线路施工人员将每个塔顶的牵引绳放到事先设置好的滑轮内，利用牵张机缓慢带动放置好的牵引绳，利用既有牵引绳将二级牵引绳带到每基铁塔位置。然后，依次带动三级引绳穿过每基铁塔，最后利用三级牵引绳完成电力线导线的展放。2.2.3施工安全要求。2.2.3.1牵引绳展放完成后，随即将一级牵引绳放置铁塔上预先挂设好的滑车内，防止放设好的牵引绳受外界环境的破坏。2.2.3.2每基杆塔都要求悬挂试验合格的滑车，保证其正常工作，转动自如，有问题的要及时调整、修理或更换。2.2.3.3牵引过程中，塔上人员注意看护好牵引绳的运行，防止跳槽，特别是当牵引绳挂到障碍物时，立即通知牵引场停车，排除障碍后，再实施牵张施工。2.2.3.4牵引绳之间以及一级牵引绳与二级牵引绳之间的连接采用抗弯连接器及旋转器，防止打结。2.2.3.5无人机飞行前利用风向标、风速仪等测定风速、风向等参数，判定能否作业。尽量选择顺风向飞行。2.2.3.6服从指挥员指挥，时刻观察风向、风速、乱流等，防止进入错误飞行而发生事故。2.2.3.7无人机在放牵引绳中与带电线路保持足够的安全距离，防止牵引绳被风摆晃到带电线路上面，造成停电事故。2.2.3.8在各重要跨越处派专人看护，尤其注意Φ3.5mm一级牵引绳不要抛出跨越架架体；公路跨越处注意引绳距地面在安全距离内。2.2.3.9整个作业流程中，作业人员必须做好对牵引绳的保护，防止线盘散乱，避免打死结、剧烈摩擦。

3无人机应用充分必要条件

3.1无人机应用优越性

3.1.1无人机展放牵引绳减少人工投入数量，降低劳动强度，安全性高，节约经济成本。人工展放牵引绳或直接拖拉导线时，需大量的人工沿线展放牵引绳。林地放线走廊的清理，跨越河道，跨越高山或峡谷等都要克服很多的困难。3.1.2无人机展放牵引绳大大减少了高压线路走廊内林木砍伐，不需要修筑放线通道，避免了对周围环境的扰动，保护施工现场周围环境。同时，避免了放线走廊内障碍物清理协调工作和降低民事经济补偿费用，为项目节省资金投入。3.1.3缩短施工工期，提高了经济效益。对于高压线路迁改施工中，因受高压或者特高压线路每年停电检修时间限制，加之传统的施工方式使得实际施工时间较长。导致与停电检修时间相冲突，为线路的改造造成很大的困难。有些高压线路跨越高速公路，车流量大，车速快，人工展放牵引绳时安全风险较大。3.1.4无人机展放牵引绳施工效率高。对场地要求不高，易于在地形条件复杂的地区使用。

3.2无人机应用的条件

3.2.1无人机对环境的要求高，要在晴朗天气视线好的情况下才能施工。大雨、大雾或大风等恶劣天气禁止无人机放线施工。3.2.2无人机放线施工续航里程较短，施工时要提前安排好放线计划。防止因无人机电池容量的原因，限制了续航里程，打乱放线计划。3.2.3无人机牵引绳的选择要用专用放线绳。无人机体积小，电机功率低，额定载荷有限，只能带动较细较轻的牵引绳。

4无人机应用范围

目前，无人机已经在很多领域得到了合理使用，为各行各业的发展带来了很大便利。无人机在铁路系统中也得到逐步的推广应用，尤其是在铁路电力线路架设施工中，利用无人机带动牵引绳跨越高山、河道、树林等地形，给施工带来了很大便捷，节省大量资金的投入。在铁路高压线路迁改施工中应用，可以应用到铁路贯通线路施工等需要跨越障碍物的施工中。随着技术不断成熟，将会在铁路其它专业领域被应用。

5环境的保护

使用无人机展放牵引绳，极大的避免了林木的破坏，减轻施工过程中对施工场地环境的扰动。保护原有植被，避免水土流失等环境保护，维护了生态平衡。6结论在商合杭、杭黄高速铁路高压电力线路迁改施工中，有效的利用无人机的特性与优势，为现场施工带来了便利，加快了工程的施工进度。今后能更好的实现对高海拔、高风险、高难度地区的展、放线施工，可以有效的避免因地形复杂、跨越多等带来的安全隐患和施工困难；降低劳动强度，提高工作效率，安全性高，经济效益好，保护环境和维护生态平衡。随着科学技术的不断发展进步，我们深信，无人机放线技术也将越来越成熟，无人机也将迎来全面应用的新阶段，在铁路建设中将会发挥更加强劲的优势。

参考文献

[1]《高速铁路电力工程施工质量验收标准》TB10757-2010/J1153-2011

[2]《高电压技术》高电压技术ISBN:978-7-301-14461-9

[3]《自动化控制原理》第二版，ISBN：9787302347439[4]余水工.无人机在电力行业应用价值及可行性分析，2016,1,21.

作者:王红鹰 单位:中铁四局集团电气化工程有限公司