高压线巡逻装置的设计及探索

谢欢欢　吴永亮

【摘 要】野外高压电缆上出现故障时，按传统的方法，要耗费大量的人力物力前往地处偏僻的铁塔对其间高压线进行检查，工作量大而且危险。本文则重点介绍能代替人力巡视高压线路状况以及解决电线上出现的意外问题的行走装置的设计原理，以及应用方面的拓展。

【关键词】连杆机构；高压线；电线巡逻

一、研制背景及意义

随着科技的发展，现代生活与生产中更注重机电一体化的应用，单纯的人力劳动基本不复存在，我们追求的更多的是效率和经济。在新闻上经常看到电线上出现意外事故，比如风筝，气球，垃圾袋等缠绕在电线上，电缆外表破损没及时发现等，这些事故靠传统的人力是无法迅速解决和避免的。因此我们需要研究能代替人力通过智能控制进行电线巡逻和解决电线故障的高空行走装置。

二、设计方案及与原理说明

电缆巡逻装置中，核心的设计在于行走装置，其他的拍摄和检查部件作为车身的内部载体。由于电线比较光滑，我们采用摩擦系数较大的材料制作车轮。为了保证行走的过程中车体能与电线可靠的接触，采用上下两轮夹紧电线的结构，靠电机带动上车轮和下车轮产生前进的动力。如图1，为其中一个对夹紧轮的设计图。

为了强化车身行走的平衡性和承受车身上执行原件工作时振动的能力，以及考虑遇到行走障碍的情况，采用三对车轮进行交替夹紧和释放高压线的越障方式。由连杆机构在空间的运动来跨越高压线上的障碍物，并且通过连杆机构调整夹紧轮来适应多种线况，具备一定的爬坡能力。当行走装置前进中探测设备探测到障碍时，控制装置会发出命令使第一对行走轮打开，越过障碍后，在控制命令的控制下使这对轮重新夹紧高压线，接着第二对轮再打开，依次进行，最后车体可以顺利地通过高压线上的障碍。行走中夹紧和释放动作的完成是通过四杆机构的运动来实现的，杆2由电机带动顺时针转时，会造成杆1和3的空间运动，从而使固定在1上的上轮和固定在3杆上的下轮脱离电线，即可越障（杆4是底座的一部分）。当越过后，电机逆时针转动带动杆2逆时针旋转，从而使上下轮再次夹紧电线。对于夹紧轮夹紧方式的设计，有很多可以实行的方案。在这里有几种方案可以探讨。采用四杆机构（一对，分别在相对的摇杆上面固定车轮，像相对的方向转动从而使车轮接近电缆），比如曲柄摇杆机构或者平行四边形机构，但是这种机构效率不高，占用空间比较大，不适合实现高空作业。直接用曲柄滑块机构，它实质上是曲柄摇杆机构的演化，一定程度上存在着四边形机构的弊端，但是比四杆机构结构上更简单。如果我们进一步将曲柄滑块的连杆改成绳子，即采用绳轮，绳子的一端系在车轮上，一端系在绳轮上，绳轮的正转可拉近两轮之间的距离，即可实现两轮与高压线的可靠接触，之后，绳轮反转，两轮分别释放电缆，绳轮的转动角度决定两轮接近和脱离的程度，但是这种要考虑绳子的材料及其强度和刚度。

三、实际应用拓展与展望

行走装置作为高压线上行走的一种工具，可以用于承载多种载体。在巡逻高压线线况时，我们在车上安装上专用的探测摄像头，人们可以远程对高压线的线况照片或视频进行实时观测，可以大大减少实际中电工一个个山岗挨着检查高压电缆的工作量，提高工作效率，并且可以随时的回报情况，避免了人工巡逻发现不及时的缺点。在电线落有障碍物时，在行走装置上安装自动剪断装置，可以将风筝、垃圾之类的障碍物快速清理，使危险降到最低。当线路上落满冰雪时，行走装置上可以安装自动铣刀，通过机电控制不仅可以清除高压线上的积冰，有效维护电力供应，还可避免人工高危作业，提高救灾抢险效率……本文设计的行走装置结构相对简单，对于实际的应用，结构的强度远远不够，控制单元也很不完善，仅作为一种设计思路和猜想，希望日后在这方面多加努力。

参 考 文 献

[1]谢进，万朝燕，杜立杰.机械原理[M].北京：高等教育出版社