基于5G通信技术实现地铁高架及露天段应用无人机进行接触网巡视的设想

肖 斌

西安市轨道交通集团有限公司运营分公司 陕西 西安 710018

前言：

城市轨道供电系统一般由牵引变电所、接触网、电客车、牵引轨等四部分组成。接触系统是电气化铁路牵引供电系统的重要组成部分，是沿着走形轨道架设的为电力机车（电客车）提供牵引电能的特殊形式的供电线路。电力机车通过受电弓直接从接触网接受电能并转换成机械能牵引列车运行。供电质量的好坏，直接影响机车的运行状况和使用条件。接触网沿线路架设，工作环境差，没有备用，它的事故直接影响行车，且影响面大，恢复也比较困难，因此，它在轨道交通运输中的地位是十分重要的。目前地铁高架段安全管理中存在的问题之一就是人员作业的安全问题。为了采取有效措施降低接触网作业过程中产生的人员安全风险，不断采用新技术，新设备势在必行。

一、接触网维护管理的现状

以西安地铁为例，地铁三号线高架段采用的柔性接触网主要由支柱与基础、支持装置、定位装置和接触悬挂及附件导线等几部分组成。接触网日常保养主要通过步行、登乘电客车、利用网轨检测车动态检测等方式对接触网运行状态进行日常的巡视检查。包括步行巡视、乘车巡视、动态检测。主要巡视接触网附近无异物侵入限界。无妨碍电客车受电弓运行的障碍。接触网上方有无漏水情况。确认接触悬挂及其支持定位装置的工作状态无明显异常。接触网及轨道无打火或明显发热发亮。35kV电缆、1500V电缆等无异常脱落及隐患。无其它危及行车和供电安全的现象。而这些工作均需要人工完成，工作量大，人员技术要求高，人身安全风险突出等问题十分突出。

二、5G技术无人机发展的现状

未来5G网络可实现上行单用户体验速率100Mbps以上，空口时延10ms，将使得实时视频更加流畅清晰。采用无人机搭载高清相机传感器，通过连入5G网络将视频传输到服务器中，再通过 PC从该服务器观看巡查，即可实现电力线巡查高清视频的即拍即传。

三、应用无人机解决接触网维保管理存在的问题

（一）降低人工作业安全风险

随着线网规模的不断发展，行车间隔的不断缩小，对接触网维护的频次和时长要求日趋严苛。对于检修人员业务水平和安全意识提出了更高的要求。而人员因素方面，接触网检修人员主要从事城市轨道交通接触网设备安装调试、操作保养和检测维修。职业环境条件一般在露天、隧道和库内，具有高空、高电压、高风险的“三高”特性。本身就属于危险性较大的职业。而目前线网发展速度不断加快，人员需求量不断加大，新员工逐渐增多，人员安全意识薄弱、业务素质参差不齐等情况逐渐显露出来。无疑对接触网运营维护增加了一层风险。此外，持有登高作业证的接触网工每年还需进行一次身体检查，对于身体状况不适合接触网运行和检修工作的人员要及时调整。因此，在高架段采用无人机巡视可有效减少人工作业的频次，甚至取代人工巡视，降低人身安全风险。

（二）弥补人工作业技术能力不足

业务能力方面以西安地铁高架段接触网避雷器状态检查为例，需要检修人员确认避雷器的引线和各螺栓无明显松动、缺失，动作计数器完好，脱扣装置无炸裂现象。检查避雷器外观避雷器的引线和各部螺栓要紧固，动作计数器要完好，其外面的聚合橡胶不能有裂纹、破损、老化和放电痕迹，避雷器等设备应单独设接地极。若采用预编程无人机替代人工作业，则可规范检修标准，减少对人工的需求。

（三）减少人工作业负担

以西安地铁为例，高温天气橙色预警时，要求接触网专业加强对高架段、场段线路的检查，对从事露天高温作业的人员，要合理调整作业时间，尽量避开高温作业时段。高温红色预警时要求停止户外露天作业（抢修作业除外）。雷电（在作业地点可见闪电或可闻雷声）时禁止在露天段及与露天段有电气连接的接触网上进行作业。暴雪天气橙色预警时接触网专业要求加强对场段、高架区段接触网清雪除冰及供电抢修工作，红色预警时停止室外检修作业（应急抢修除外）。应用无人机氪有效减少高温、大雾、暴雪、霜冻等特殊天气室外巡视作业工作量或取代室外人工巡视作业，有利于确保巡视作业频次，并降低人身伤害风险。

（四）提高应急抢险效率

以接触网挂异物应急处置为例， 高空输电线路上经常会被挂上异物，这些异物通常包括塑料带、风筝线、塑料袋等异物，这些异物挂在输电线路上，会带来严重的安全隐患。传统的接触网挂异物处理措施流程较为繁琐，接触网专业巡视发现或接调度通知接触网设备悬挂异物后，接触网专业人员携带工器具、抢险资料赶赴事故现场。若发现异物与接触网没有缠在一起，则向调度报告接触网设备悬挂异物的状况。作业组得到准予作业的命令后，使用带钩和刀的绝缘杆将异物拨到尽可能远离接触网的位置，然后借助绝缘杆将异物取下。确认接触网设备运行状态，作业组人员、工器具出清线路。向调度报告接触网异物处置情况和设备运行状态，消除作业令。若无人机配置有高空线路异物剪切清理设备，就能够在巡视过程中通过设置在地面的远程控制系统启动无人机对高空线路的异物进行有效的清理。

结论： 综上所述，地铁在当今社会公共交通领域占据着非常重要的位置，而地铁供电的安全可靠直接影响着地铁运营的安全。检修作业的安全可靠，不但关乎乘客的生命财产安全，更关系到城市发展及社会的繁荣稳定。必须重视和加强对地铁接触网检修的安全管控措施。采用无人机技术实现地铁高架段及露天段接触网巡视作业，可有效预防安全事故隐患，降低人工巡视作业安全风险，减少人员需求，降低企业运营成本，增强应急救援抢险效率。为地铁安全运营提供了有效的保障。