浅谈带防脱线功能电池可拆卸的折叠式铝合金电动地线飞车研究现状

江泽，刘楹钧，刘早晨，李冬，殷超，赵宪忱

（1.中国南方电网有限责任公司超高压输电公司曲靖局，云南 曲靖 655099；2.南方电网互联网服务有限公司，广东 广州 510630；3.云南电网有限责任公司电网规划建设研究中心（改革发展研究中心），云南 昆明 650011；4.中国能源建设集团云南省电力设计院有限公司，云南 昆明 650051）

随着人类进入现代化工业时代，人们对电力方面的需求日趋增加，输电线路的稳定使用和安全性成为社会发展乃至国民生活的基础保障。电网运维过程中，经常需要工作人员到现场进行电力检查和修理，而在输电线路上进行施工、检修、缺陷处理等多种工作时，由于高空、平衡等复杂环境和多种原因，高空作业比在地面等其他检修作业需要耗费更多的体能和精力，且对安全性提出了更高的要求，当遇到大坡度等高操作难度和危险性作业时，工作人员使用普通飞车作业存在一定缺点、风险和弊端。因此，为了提高检修效率，保障工作人员人身安全，本文结合多年电力工作经验以折叠飞车为研究对象，开发了一款新型折叠电动飞车，即带防脱线功能电池可拆卸的折叠式铝合金电动地线飞车。文中对其发展现状和最新研究成果进行阐述，从而为电力工作人员进行日常输电线路检查、修理提供些许便利。

1 折叠飞车发展概况及现状分析

折叠飞车经历了钢架构飞车，铝合金飞车及电动飞车3 个阶段，主要用于高压线路上对金具、导线的安装及检修。其中，钢架构折叠飞车体积小、分量重，携带及上架不方便；铝合金飞车体积小，重量轻，携带方便，但缺少动力，使用起来工作效率很低下；后来出现过有刷电动飞车，受制于电机及电池技术的发展，重量偏重，同时在输电线路带电状态下使用，受到强电场影响，控制部分元器件极易损坏，无法做到实用状态。而现有技术一种双向单导线用电动飞车，通过电机驱动方式实现飞车前进和后退，但是对于输变电线路，电场强度明显高于一般地面的使用场景，元器件磨损较大，使用寿命较短，且该技术装置并没有合理的对强电场进行屏蔽；另外，对于电池电量该技术装置也没有提醒，可能造成工作人员高空作业一段时间后，由于飞车电量不足，不能行走而导致工作人员吊在两塔之间的线缆中间。

新型折叠电动飞车，即带防脱线功能电池可拆卸的折叠式铝合金电动地线飞车简介：本装置涉及输电线路高空检修作业设备领域，具体涉及一种带防脱线功能电池可拆卸的折叠式铝合金电动地线飞车。装置主体采用高强度铝合金材料制作，用螺钉及高强度铝铆钉连接的架构，具备占用体积小、使用方便，且省时省力的特点。该技术发明目的在于大幅减轻作业人员劳动强度，简化检修作业操作流程，提高检修作业效率，解决现有技术作业中遇到的动力不足、制动不灵活问题，从而提出一种带防脱线功能电池可拆卸的折叠式铝合金电动地线飞车。在实现折叠飞车前进和后退的前提下，实现了三种灵活制动方式，使飞车的使用完全达到了实际使用状态，另外，增加了强电场屏蔽装置和电量不足报警装置，来满足各种工况使用场景，重点如下。

1.1 机械结构方案

这种带防脱线功能电池可拆卸的折叠式铝合金电动地线飞车主要包括脚踏架组件、车座架组件、靠背架组件、立柱架组件、把手架、轮架组件、驱动轮机构、从动轮机构、自锁式刹车机构、工作防滑锁紧机构。驱动轮机构及从动轮机构采用铝合金制作，滚动槽内包有耐磨橡胶，耐磨橡胶人字形花纹设计，提高摩擦力。刹车采用两套机构，把刹主要控制电动飞车的运行，把刹上设有轮速传感器和自动刹车装置，时刻监控飞车运行速度，当飞车运行速度较大时，轮速传感器型号给到自动刹车装置，自动刹车装置完成刹车减速，减少可能由于人工疏忽造成运行速度过快产生的风险，工位自锁刹车防滑主要用于工作时，用夹板夹住导线，避免工作中飞车沿导线坡度下滑，同时把刹具有多个档位，把刹也可进行锁止，实现工位定点的双保险。

1.2 电动及控制部分方案

驱动电机采用大扭矩的无刷直流电机，电池采用可充电可拆卸的锂电池组，方便充电和更换，手把头上单设I 组高、中、低档调速器，实现定速和手把无级变速相结合的方式。控制器能控制电动飞车的前行后退（电机正反转），运行速度的调整转换，控制器增加隔离强电场的屏蔽层，避免带电状态下时，受强电的干扰而损坏线路板。驱动电机上装有轮速传感器，电机内设信号轮，把手上设有ECU 控制单元，可接收和处理轮速信号和执行紧急制动。

1.3 带防脱线功能电池可拆卸的折叠式铝合金电动地线飞车结构说明

（1）飞车机构说明。飞车结构部分包含有脚踏架组件1、立柱架组件2、电池及控制器支撑架3、轮架组5、驱动轮组件7、活接连接件8、电池盒9、控制器盒10、车座架组11、靠背组件12、锁紧夹板13、锁紧螺杆14、手柄套组件15、导向杆16、从动轮轴17、从动轮组件18、飞车车座H、飞车靠背G 等组成（见图1）。

图1 防脱线电动飞车结构图

（2）运行及控制机构。驱动轮组件7，从动轮组件和直流无刷电机D 组成电动飞车运行机构（见图2），由锂电池C 供动力；控制器控制B 控制电机的运动、电动飞车的行进方向及速度的调整；档位调速及换向开关N 上有高、中、低三种速度供选择，操控换向开关可以控制电动飞车的前行和后退。调数手把K 可把每挡速度从最低调到最高。

图2 防脱电动飞车驱动机构结构图

（3）刹车机构。电动飞车制动系统分两级级制动和一个紧急制动系统。手刹机构和刹车座组件组成电动飞车运行时制动机构，工位防滑锁紧装置主要用在施工人员工作时，防止受到高压输电导线弧垂的影响，电动飞车沿导线下滑。紧急制动系统由机械刹车装置、轮速传感器、ECU 和信号线等组成。

1.4 电动飞车电气系统说明

（1）电机。采用24V 250 加长轴型无刷直流电机，结构简单，力矩大。无刷直流电机损耗小、效率高，续驶里程远，启动扭矩大(爬坡能力强)，动作快速。

（2）电池。为了减轻重量，电动飞车采用锂电池。体积小，寿命长，耐低温，蓄电性能受季节气候影响小。锂电池不含重金属，环保。

（3）控制器。①控制电机正反转，从而控制飞车的前行及后退。②控制电机在高速、中速、低速三挡速度之间的转换。高速档位最高转速达800r/min，中速档位最高转速达640r/min，低速档位最高转速达 400r/min。③通过调速把手实行无级调速。④电量显示器。通过显示器显示电量的损耗。⑤电低电位刹车，EBS 自动刹车。⑥精确欠压保护功能。在系统中设定有最低电压值，当系统电压低于此值时，欠压指示灯会亮起，此时不可再用电力骑行。⑦自动限流保护功能。为最大限度保护电池、电机，控制器里还特别设计了自动限流保护功能，若长时间重载或爬坡，系统会自动降低车速或切断电源，待负载降低后恢复正常工作，这样可以最大限度地延长电动飞车的使用寿命。

1.5 制动系统特点说明

制动系统分两级制动。运行过程中的制动及工作位置的制动。

（1）电动飞车运行过程中的制动。分电磁辅助制动系统(EABS)、机械碟刹系统和紧急制动系统。电磁辅助制动系统是电动机在进入制动状态时可以成为电磁阻尼部件，实施无损耗的安全辅助制动，辅助制动系统的总能量与车辆制动惯性成正比关系。紧急制动系统是在飞车运行过程中由于导线弧垂影响，行车速度会越来越快，紧急制动系统通过内置在驱动电机内部的信号轮和外部轮速传感器掌握飞车实时的运行速度，当速度超过ECU 内设置允许速度的最大值时，ECU 发出指令控制紧急制动电机，电机通过卷绕机械刹车拉线实现刹车。机械碟刹系统是指通过刹车手把I，拉紧刹车绳，从而使刹车碟w-4 内外圈抱紧，限制驱动轮7 旋转（见图3）。

图3 行驶机械刹车结构图

（2）工作位置的制动。安置在电动飞车后侧。在工作位时，通过旋转操作手柄带动左右丝杆轴旋转，让两块锁紧压板同时压向导输电线，压板上的耐磨胶皮抱紧导线，防止坡度作业时，飞车沿导线滑动。

1.6 新型折叠电动地线飞车使用效果

新式折叠电动地线飞车通过客户使用，发现结构非常合理，表现在：（1）高强度铝合金折叠架构，体轻，强度高，运输使用非常方便。（2）电机驱动，省时省力，效率高。（3）三级刹车结构，定位准，工作方便。（4）多种速度调整，飞车运行快慢由施工者自己确定。（5）电量存储多少一目了然。（6）强电场屏蔽层，避免了控制板强电场的影响。

2 结语

随着近年来我国高压输电线路的快速发展，如何快速发现输电线路中存在的问题，并及时解决输电线路维修、维护中遇到的问题，是摆在电力工作者面前的全新挑战，也是国家稳定和民生保障的重要工程。在确保安全、高效作业的前提下，实现输电线路高效消缺，不仅是对我国的高压输电线路运维的严峻挑战，更是国家高压线路发展过程中值得思考的问题。只有不断地研究与开发新型工具，才能稳定提高高压输电线路运维，通过此类的工具的研究，对于今后安全、高效消除输电线路缺陷的研究值得推广。