线缆盘田字形开放式柔性存储关键技术研究与应用

摘" 要：随着电力行业的快速发展，线缆盘存储问题逐渐凸显，传统平置存储的方式已无法满足日益增长的物资需求规模。该文针对电力企业线缆盘存储现状，突破线缆盘传统平置存储以及现有存储技术局限，创新提出适合电力企业的线缆盘田字形开放式立体存储的技术，进一步优化存储空间结构与存储装置，设计配套的信息化管理系统。该方案能够有效提高存储空间利用率，满足线缆盘这类特殊电力物资的高效、安全、便携存储需求，为电力企业的线缆盘存储管理提供新的思路和方法。

关键词：电网企业；线缆盘；立体存储；开放柔性；田字形

中图分类号：TH692.3""""" 文献标志码：A""""""""" 文章编号：2095-2945（2025）04-0189-04

Abstract： With the rapid development of the power industry， the problem of cable reel storage has gradually become prominent， and traditional flat storage methods have been unable to meet the growing scale of material demand. Aiming at the current situation of cable reel storage in power enterprises， this paper breaks through the limitations of traditional flat storage of cable reels and existing storage technology， innovatively proposes a \"田\"-shaped open three-dimensional storage technology for cable reels suitable for power enterprises， and further optimizes the storage space structure and storage device， and designs a supporting information management system. This solution can effectively improve storage space utilization， meet the efficient， safe and portable storage needs of special power materials such as cable trays， and provide new ideas and methods for cable tray storage management in power companies.

Keywords： power grid enterprises; cable trays; three-dimensional storage; open and flexible; \"田\"-shaped

近年来，能源行业呈现出高增长态势，线缆类物资作为电力、石油化工等企业常用的物料之一，其应用愈发广泛，采购量和使用量也在增长[1]。目前，线缆类物资是采用缠绕于工字轮线缆盘上的方式包装，但由于线缆盘“弧形设计”的特殊形态，使得多个线缆盘无法在垂直方向上直接堆叠存放，这无疑增加了存储的难度。当前，线缆盘存储方式主要以室外平置存放为主，即使是库内存储也仍基本是平置，不仅占地面积大、空间利用率低，而且线缆盘存储过程中易受外部环境影响[2]。对于电力仓库而言，线缆类物资的存储面临同样的管理难点。如何充分利用有限的存储空间资源最大化存储物资数量，成为当前电力公司仓储管理领域迫切需要解决的问题。

1" 现有存储技术研究综述

1.1" 立体存储技术现状

立体存储方式是当前各行各业存储管理的主流趋势，一般通过立体货架实现，能够充分利用仓库空间，提高库容利用率[3]。目前，常见的立体存储技术有悬臂式、横梁式、阁楼式等货架，且在线缆盘存储中有一定的探索。

1.1.1" 悬臂式货架存储

悬臂式货架是在传统货架支柱上装设外悬臂而成，悬臂上一般配有固定限位装置，存放线缆盘时需和支撑杆配套使用，先将线缆盘穿插于支撑杆上，再将支撑杆放置在货架的悬臂上。利用悬臂式货架进行线缆盘存储，通常需要借助叉车等设备。当前，基于悬臂式货架原理研究的线缆存储装置技术，多是在悬臂式货架结构基础上进行适当改造，存在三角形、梯形等结构。其中，三角形立体式电缆存放架主要按线缆盘大小顺序在三角形空间内依次放置，但无法同时存储同规格的大型线缆盘，不利于品类管理；梯形线缆盘存储架重心稳定，但上下层间线缆盘底部无装置支撑，存在一定的安全作业风险。

总的来说，悬臂式货架具有悬臂结构轻巧、承重能力强等特点[4]，可支持多层悬挂线缆盘，且同一层线缆盘排布紧密，一定程度上提升了空间利用率。但悬臂式货架的存储技术也存在一定的缺点：一是线缆盘存储的作业过程较为繁琐，存在安全隐患。由于悬臂式货架的悬臂特点，线缆盘无法直接存放于货架上，需先将线缆盘穿插在支撑杆上，再借助叉车等设备放置于货架悬臂，整个过程操作要求极高。二是悬臂的体积通常较小，且与线缆盘盘杆的接触面较小，存在线缆盘滑落的安全隐患。

1.1.2" 横梁式货架存储

横梁式货架主要由立柱、横梁和拉杆构件等组成[5]。使用横梁式货架存储货物，一般需要先在横梁上铺设托盘作为支撑装置，配合叉车等设备再将货物放置在托盘上，每个托盘为一个独立的货位。目前，电力公司的仓库中，一般利用横梁式货架来存储中小型的标准化货物，如导地线等重量较轻的线缆，尚未应用到线缆盘的存储管理中。

横梁式货架结构简单、安全稳固、承重能力强，可以存放重型货物。横梁式货架的层数和层高可以根据实际需求调整，出入库不受货物先后顺序的限制。实际应用中，横梁式货架一般需借助托盘等装置配套使用，尚未有线缆盘这种结构特殊货物的成熟应用案例。

1.1.3" 阁楼式货架存储

阁楼式货架是一种灵活运用库房高层空间的仓储货架，可根据场地情况和作业需要，利用隔板设计成2层、3层阁楼，且通常配设楼梯、液压升降台或电梯[6]。阁楼式货架一般适用于库房较高、存储量较大的仓库，支持多层分类存储。在电缆货架存储的实际应用中，阁楼式电缆货架基于线缆盘平置区存储的方式，将原先的1层变成了2层，一定程度上提高了存储利用率。

阁楼式货架的最大优势在于能够充分利用空间，但由于隔板进行分层的结构特点，2、3层的存储要求很高。一方面，上层的存储空间是利用隔板等进行分隔，承载力有限不宜存储过重的线缆盘；若存放过重的线缆盘，可能会存在隔板结构受损或坍塌的风险。另一方面，阁楼上层存储时，往往需要借助自动传送带、升降机等多种辅助设备，操作过程较为繁琐。

1.2" 现有存储技术对比分析

针对当前已有的立体存储技术，从存储的适用条件、空间利用率、安全性和操作便捷性等方面进行对比分析。结果表明，悬臂式货架、托盘式货架、阁楼式货架等线缆盘存储技术均在提升空间利用率方面有一定效果，但在存储的物资类型、存储的安全性，以及对存储作业的要求等方面各有优缺点，具体见表1。

存储的物资类型方面，悬臂式货架能够支持多层悬挂线缆盘，且同一层线缆盘排布紧密；现有横梁式货架一般用于存储中小型的标准化货物；阁楼式货架隔板承载力有限，不适合存放过重的线缆盘。存储的安全性方面，悬臂式货架存放方式下线缆盘有滑落的风险；横梁式货架和阁楼式货架与线缆盘接触面积大，较为安全稳固。存储的作业要求方面，横梁式货架存放作业较为简易，且不受货物先后顺序限制，作业效率较高；悬臂式货架存放方式需先将支撑杆精准穿插于线缆盘，操作要求极高；阁楼式货架由于上层存储需借助升降机等设备，操作过程相对繁琐。

综上，当前的立体存储技术发展较为成熟，但专门针对大体积规格的线缆类物资的立体存储研究较少，多处于探索阶段且行业内尚无成熟的应用案例。因此，本文聚焦电力仓库管理实际与线缆盘结构特性，借鉴当前立体存储技术充分利用向上空间的优势，兼顾稳定性、安全性、操作便捷性等因素，研究一种适用于电力企业线缆盘立体存储的技术方案，为电力企业线缆类物资高效存储提供借鉴。

2" 田字形立体存储方案设计

2.1" 线缆类物资特性与存储需求分析

2.1.1" 圆形结构对存储结构稳定性有要求

为避免线缆在存储或运输过程中发生拉伸、断裂、磨损等问题，实践中通常将较粗的线缆缠绕在轮式圆形的线缆盘上。整体上，线缆外观一般呈圆形结构，在没有外力支撑的情况下存在晃动、滚动的风险。同时，线缆盘按要求不得平卧放置，以免造成线缆绝缘层或保护套磨损。因此，线缆盘存储的安全性需求较高，对于存储装置结构的稳定性要求也高，且需要一定的辅助限位装置进行固定。

2.1.2" 重量大对存储结构承重能力有要求

线缆重量除线缆本身的重量外，还包括线缆盘的重量。线缆盘一般由钢、铁组成，重量较大；线缆一般由铜芯、铝芯、橡胶等组成，因规格型号、长度、材料等因素不同，重量一般在几十至数万千克每千米。例如，一般的中低压电缆，单盘长度在500 m左右，总体重量在3～10 t。因此，重量较大的线缆盘对于存储装置的承载能力要求较高，且存储高度不宜过高，以免存储作业过程中线缆盘滑落带来严重后果。

2.1.3" 体积大对存储结构尺寸有要求

线缆缠绕的线缆盘外径一般在1～5 m之间，有的甚至达到5 m以上，盘宽一般在1～3 m之间。例如，型号为AC10 kV_400×3_450 m线缆，外盘直径约2.8 m，盘宽约1.74 m，大约需占用13.6 m3的空间。整体上，线缆盘体积较大，对存储资源空间的需求也较大。因此，存储装置货位内部尺寸需要能够灵活适应不同线缆盘的尺寸，并且留有足够的空间防止线缆盘之间互相挤压摩擦，避免线缆损坏。

2.2" 田字形立体存储方案

结合现有立体存储技术现状与线缆类物资立体存储特性，借鉴立体货架双排并列设计分散受力的原理，考虑线缆盘盘径大小与货架受重范围，采取2层设计思路，提出田字形的结构构想。

2.2.1" 整体结构设计

田字形立体存储方案中，在整体结构设计上为了最大化实现空间利用，在结构上采用侧面双排货架并列开放式设计。将货架设计为上下2层，其中上层四面及上方无遮挡，可使用智能行吊进行吊装存储作业，给予存取操作上更多空间；下层左右两侧也呈开放式状态，存取相对比较灵活。总体上，线缆盘呈开放式存储，从左侧看线缆盘在货架上呈田字形放置，如图1所示。

2.2.2" 存储容量设计

考虑当前电力仓库常用的线缆盘规格，2层货架总高度设计约3.30 m，每层按2×4的摆放规则可存储8盘线缆盘，每个货架单元最多可存储16盘线缆盘，单元线缆盘存储占地面积仅45 m2。

2.2.3" 田字形方案优势

从存储资源利用、存储安全等角度考虑，对比分析改进后的田字形立体存储与传统的平置存储方案。结果表明，田字形立体存储技术能够提升线缆盘存储空间资源30.93%，在存储资源高效利用方面效果显著。分析结果详见表2。

从存储占地面积来看，单元线缆盘平置存储占地面积达到65.4 m2左右，而田字形立体存储单元占地面积仅需45 m2。从存储容量来看，在平置存储8盘线缆的情况下，田字形存储由于2层立式的结构，能够存储2倍数量的线缆盘。因此，在考虑必要的作业预留通道面积情况下，测算每盘线缆盘所需占地面积数值，平置存储的所需面积达到8.18 m2，而田字形立体存储的单盘线缆盘只需要5.65 m2。

3" 田字形立体存储软硬件设计

3.1" H型立体存储货架设计

基于田字形立体存储方案构想，提出H型开放式立体存储货架，货架截面呈并列H型，分上下2层，每层设置8个货位。上层每个货位的横梁之间加装平行跨梁，用于承载并固定线缆盘，使得每个线缆盘都能稳定地存放在固定位置；下层每个货位配置一种可往返运动且配有限位装置的移动载货盘，借助电机驱动蜗轮等关键部件转动，进而带动载货盘及其盘上线缆在轨道上移动，实现下层线缆盘自动化出入货架。货架立柱的柱脚也配有加固装置，能够有效防止货架晃动和位移。

H型货架不同于传统的隔板设计，货架顶层和前后两侧均呈开放式状态，支持单独货位物资的灵活存取，突破了一般货架存储时“无法快速方便地取出任一位置物资”这种限制；同时，H型货架下层配有移动装置，解决了货架一层半封闭式状态下货物存取难的问题。

3.2" 货架智能管理系统设计

基于线缆盘立体存储自动作业的需求，以实用性、可靠性、高性能为原则，开发设计立体存储货架智能管理系统（图2），包括载货盘装置移动控制、作业进度监控、运行异常监测和紧急停止四大主要功能，实现对线缆盘立体存储货架的数字化控制与集中管理。

3.2.1" 载货盘出入控制

载货盘出入控制功能用于调度控制一层货架移动载货盘，进行线缆盘移出或移入货架。当一层线缆盘有出入库作业需求时，仓库业务人员可通过系统操作相应货位对应的“进”或“退”按钮，由系统向移动载货盘装置发送进入或进出指令，当线缆盘正常运送至对应指令的相应位置时，进退指示灯变为绿色，即表示物资进出货架任务执行完毕。

3.2.2" 设备运行状态显示

设备运行状态显示功能是对载货盘运行状态的实时监控，可视展示“正在退出、正在进入、退出完成、进入完成”4种状态，以及时提醒仓库业务人员线缆盘进出货架作业的完成进度。

3.2.3" 货物安全高度监测

货物安全高度监测功能主要是用于判断一层线缆盘是否超过安全高度限制该功能的实现依赖于货架一层横梁下沿安装的传感器。若传感器监测到线缆盘超过预设的安全高度时，会向系统发送信号，系统自动切断载货盘继续前进的电力供应，以防损坏设备或物资。

3.2.4" 设备运行紧急停止

设备运行紧急停止功能是用于设备发生故障或其他紧急情况下的停止控制。仓库业务人员可通过启动“急停”按钮，设备所有动作全部立即停止，同时系统界面上也显示设备处于急停状态，便于业务人员进行应对处理。

4" 结论与展望

本文针对电力行业线缆盘存储难题进行了深入分析，突破当前立体存储技术的缺陷，研究提出了田字形线缆盘柔性开放的立体存储技术，并设计了H型立体存储货架与管理系统，有效解决了电力行业线缆盘平置存储空间利用率不高的问题。当前，该种立体存储方案与技术已在电网企业仓库得到试点应用，经实践证明能够大幅提升线缆盘存储空间利用率，且存储管理过程中安全、高效。

本文研究提出的田字形开放式柔性存储技术为电力企业提升存储空间利用率提供了新的方法。随着当前新质生产力、供应链绿色发展等要求的提出，未来可进一步结合数字化、绿色化技术趋势，探索深化线缆盘多层立体存储、数字化全面可视管理的可能，为类似线缆盘这种大宗物资存储提供更加有效的参考方案。

参考文献：

[1] 游榕.用供应链管理方法提升线缆类物资抽样检测效率[J].物流工程与管理，2017，39（4）：57-58，84.

[2] 高家兴，郎新星.自动电缆库关键技术及应用分析[J].物流技术与应用，2015，20（8）：114-118.

[3] 苏萌.化工品仓储行业智慧化发展现状与未来[J].中国物流与采购，2019（20）：27-28.

[4] 吴炳，瞿畅，徐魏魏，等.悬臂式货架钢结构设计与仿真[J].起重运输机械，2018（12）：129-132.

[5] 高灼均.袋装材料自动化立体仓储系统的设计与实现[J].起重运输机械，2023（19）：103-110.

[6] 李守林.我国货架和货架仓库的历史与现状[J].物流技术与应用，2005（5）：76-81.