无人机在铁路电力工程架线施工中的应用

周磊

摘 要：铁路电力工程的传统架线施工方法不仅消耗大量的人力资源，而且需要大量的投资。而将展放引绳工作利用无人机来部署，不仅可以减少人力，而且可以大大提高展放引绳工作的安全性，并有力保证架线施工的安全性。这种方法适用于铁路电力工程的导线架设。本文着重探讨无人机在铁路电力工程架线施工中的应用优势、应用方法，并提出具体的应用措施，以供同行参考。

关键词：无人机;铁路电力工程;架线施工

中图分类号：U223文献标识码：A文章编号：1003-5168（2021）05-0118-03

Abstract： The traditional stringing construction method of railway power engineering not only consumes a lot of human resources， but also requires a lot of investment. The deployment of unmanned aerial vehicle can not only reduce the manpower， but also greatly improve the safety of the deployment work， and effectively ensure the safety of the stringing construction. This method is suitable for the lead wire erection of railway power engineering. This paper focused on the application advantages and methods of UAV in railway power engineering stringing construction， and put forward specific application measures for reference.

Keywords： UAV;railway power engineering;stringing construction

架線工程是电力工程中特别重要的部分。传统的架线施工操作有的采取人工拖曳的方式，有的使用绞磨机和其他传统机械设备进行施工。在导线构建过程中涉及许多高空作业任务，例如，连接绝缘子、紧线和滑车闭锁等，并且这些任务存在一定的安全隐患，在施工路段需穿越河流、高速公路或者人口集中区，若仍然借助传统的人工架线方法，势必会面临道路和河航封闭等问题，这不仅会影响电力项目工程的进度，而且会对周围环境产生不利影响。为了防止出现封路或其他弊端，就需要采用跨越架线的方式。在架空线路施工过程中，如何将导线从跨接框架的一端平稳地传送到另一端成为一大关键性问题。经过几十年的发展，无人机技术已经日趋成熟。其因结构简单、成本低廉、易于处理、操作便捷，被社会大众广泛地应用于电力工程架线施工中[1]。特别是在铁路电力架线建设过程中，使用无人机铺设牵引绳简单、方便、安全，可以大大提高铁路工程的安装速率和工艺标准。

1 无人机在铁路电力工程架线施工中的应用优势

无人机是由无线电遥控设备或其他控制器控制的飞行设备。它不需要飞行员在机舱内驾驶，飞行过程由电子设备控制自动进行。飞机上不用安装与飞行员有关的设备，这样就能有效地节省和利用空间装载应用设备以完成赋予它的各种任务[2]。无人机系统通常包含6个部分：机身、动力系统，机载设备，飞控系统，数据传输装置，图传设备，控制指挥（见图1）[3]。在供电线路建设过程中，供电线路过长的走廊，复杂的地势及供电线路通过山川、森林、河流、城区等区域，均会给电力工程线路架设工作增添诸多困难，不仅会影响工程进度，破坏生态环境，而且还可能引发安全事故。为了有效避免各项难题，可采用无人机部署牵引绳来进行铁路电力工程架线。此类方式有一定的应用优势。

1.1 有利于减少人员、物资投入，提高架线施工速率

在以往的铁路电力工程架线建设项目中，人力是架线实施的主要力量。但是，由于布线工作量大，工作任务繁重，因此，布线速率低下。为了提升布线效率，必须增加大量人力资源，提升了成本。现阶段，随着科技的快速进步，无人机在铁路布线中的应用能有效节约人力资源，减少工程项目实施的投资，更重要的是，无人机的运用可以提高铁路电力架线工程的安装速率[4]。

1.2 有利于减小环境因素的影响，提高架线施工速率

在利用传统人力方式架设导线时，若在架设过程中遭遇湖泊、高山、河流、城区，经常会对导线架设过程带来一定的阻力。而在铁路电力工程架线项目中应用无人机，能够较好地减小地形因素给工程实施所带来的阻力，从而提升架线工作效率。

1.3 有利于保护周边地区的生态环境

用无人机来放置牵引绳可以有效防止高压线路穿过森林时因树木遮挡导致需要对树木进行砍伐的行为，从而更好地保护周围的生态环境。

2 无人机在铁路电力工程架空线路作业中的应用方式

2.1 合理选用牵引绳的材料

由于无人机体积较小、重量轻，所以额定载荷和牵引功率受到限制。这就对牵引绳提出了特殊要求，选择的牵引绳应容易携带、轻巧、强度高且易于使用[5]。结合这些特性，需要选择一种特殊材质的牵引绳，并且能根据无人机的优缺点进行操作，从而顺利展放牵引绳，具体操作为：无人机带动直径为3.5 mm的特殊迪尼玛绳（初级牵引绳）输送至放线段中各个位置的电杆的横担，然后，使用拉力机缓慢拉出直径为12 mm的迪尼玛牵引绳（第二级牵引绳）。松开主牵引绳后，再用第二级牵引绳牵拉直径为15 mm的抗扭钢丝绳（第三级牵引绳），实现牵引绳的展放工作。

2.2 施工准备

在牵引绳展放之前，工作人员应该选择地势开阔、地面两端延伸性好、无人机视野良好的地面作为无人机起飞的起点。此时，首先将无人机摆放在平地上，然后展开机翼并调试装置。必须在无人机下方悬挂一个约1 m长的配重，并将牵引绳部分安装在无人机下方的锁中，以防止牵引绳在空中飘浮不定，卷入机翼而造成意外发生。

2.3 展放作业

①准备工作完成后，就可以操作无人机。无人机起飞前，操作员要双手握住无人机。这样可以防止在平地上起飞时无人机平稳性不足，从而有效降低无人机的功效，并提高其航程范围。

②遥控操作员可以通过遥控机器屏幕上实时显示的情況了解并掌握无人机驾驶的地形，以及时调整无人机沿目标方向移动，并使其将牵引绳引导至目标电杆。

③无人机起飞时，必须确保牵引绳的线盘处于灵活状态，以提高无人机和牵引绳之间的灵活性，保持飞行稳定性。

④无人机附着牵引绳从每个直线杆的顶部持续飞行，牵引绳落在各个电杆的顶部，无人机接着朝前方飞行直到终端杆位置。在到达终端杆之后，可以利用遥控器在最佳的区域使无人机松开下部的牵引绳，并在配重的助力下使牵引绳实现下落。

⑤当无人机释放牵引绳之后，它会转向并飞到起飞区，然后降落以完成牵引绳的放置。

⑥展开所有牵引绳后，电力工程施工人员将每根杆顶部的牵引绳放入预设的滑轮中，驱动由牵引机放置的牵引绳，并使用现有的牵引绳，将第二级牵引绳带到每根电杆横担区域，最后，三级牵引绳穿过每个电杆，钢芯铝绞线通过三级牵引绳实现展放。

2.4 施工安全要求

①在实现牵引绳的展放以后，需要把初级牵引绳置于电杆上的预悬挂滑轮中，以避免铺设的牵引绳被外部环境所损坏。

②各个电杆均需要通过测试的滑轮，以确保其可以稳定运行和自由旋转。一旦存在问题，应在第一时间进行检修或者换取新的部件。

③在拖曳作业过程中，杆塔上的工作人员需要把控好牵引绳的操作，为了防止跳槽，特别是当牵引绳被障碍物绊住时，应及时传达牵引场立即暂停作业，在将障碍物清走之后再进行拖拽作业。

④牵引绳与主牵引绳和第二级牵引绳之间的连接采用抗弯接头和转子，以避免打结。

⑤在无人机飞行之前，通过风向标风速仪对风速和风向及其他参数进行测量，以确定其是否可以运行，一般尝试顺风飞行。

⑥现场安排专人指挥，始终遵守指挥人员的命令，并坚持观察风向、风速、湍流等情况。通常来说，无人机的抗风能力有限，需在5级风速下才能正常作业。若作业区域风力比规定的抗风级别大，应马上停止操作，避免出现飞行事故。

⑦放置牵引绳时，无人机要与既有架空线路保持一定的安全距离，以免牵引绳被风刮到既有架空线路上，从而造成意外事件。

⑧所有关键的过境点需要专人看管，特别要注意直径为3.5 mm的初级牵引绳，不要丢下横架框架;在高速公路交叉口位置，应保持在同地面之间的安全距离内。

⑨在操作过程中，操作员应该保护好牵引绳，以避免线盘散落，并防止出现摩擦、打结等问题。

3 无人机在电力领域的未来发展

通常情况下，对于牵引绳展放工作，伞电机的使用更为频繁，但从经济性、安全性等方面来考虑，无人机更具优势。另外，随着现代技术的飞速发展和进步，无人机的技术水平也有了长足的进步，并逐渐向智能化、先进化的趋势发展，已开始推广应用于电力领域。无人机在架空线路施工中的应用可以显著提高牵引绳的展放速率和工艺标准，并促进架空线路的高效施工。同时，它可以提高后期电力线路的运营效率，降低各种运营成本。随着自动化、大数据、无线网络等科学技术的有效应用，无人机技术将得到深入发展，其在架空线路建设中的应用前景也将不断深化，为铁路电力工程的发展提供强大的技术支持。

4 结语

利用传统人力方式架设导线时局限性较大，而使用无人飞行器为铁路电力工程部署牵引绳，不仅有利于节省人力、物力，减少地形阻力，提高架线工作效率，而且有利于保护周边地区的生态环境。此外，无人机技术还能增强展放引绳的安全性，在铁路电力工程的输电线路建设中非常值得推广。

参考文献：

[1]秦博，王蕾.无人机发展综述[J].飞航导弹，2002（8）：4-10.

[2]顾月晓，赵泽渊.无人机在输电线路中的应用[J].电子技术软件工程，2016（21）：95.

[3]周辉，杨颖锐，杨生兰.无人机在电力系统中的应用及发方向分析[J].科技创新与应用，2016（4）：185.

[4]罗勋.飞行器展放导引绳在输电线路施工中的应用研究[D].南昌：南昌大学，2016：12.

[5]关永健.输电线路架设的技术分析[J].机电工程技术，2017（5）：136-138.