基于一體化作業(yè)的光纜應(yīng)急搶修小車設(shè)計(jì)

李俊堂 歐陽(yáng)娟 劉敏

摘 要：針對(duì)變電站光纜施工應(yīng)急搶險(xiǎn)效率低、費(fèi)時(shí)費(fèi)力的不足，研發(fā)一種一體化作業(yè)平臺(tái)的光纜應(yīng)急搶修小車，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、省力90%，應(yīng)急出動(dòng)快，同時(shí)具有安全高效、節(jié)約成本的優(yōu)點(diǎn)，特定條件下可節(jié)約成本一半以上。

關(guān)鍵詞：變電站；光纜熔接；一體化作業(yè)平臺(tái)；行走機(jī)構(gòu)

中圖分類號(hào)：TM755 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2019）01-0083-02

Abstract： In order to solve the problem of low efficiency， time-consuming and laborious in emergency repair of optical cable construction in substations， an integrated cable emergency repair vehicle with stable structure with 90% labor-saving and quick emergency response is developed. At the same time， it has the advantages of safety， high efficiency and cost saving， and under certain conditions， the cost can be reduced by more than half.

Keywords： substation； fiber optic cable welding； integrated working platform； walking mechanism

光纖通信技術(shù)由于高帶寬、強(qiáng)抗電磁干擾等優(yōu)點(diǎn)，已在電力通信和自動(dòng)化專業(yè)廣泛應(yīng)用，隨著智能變電站全面推廣，保護(hù)設(shè)備原有的二次電纜接線逐漸被光纖網(wǎng)絡(luò)取代，光纜運(yùn)檢工作也成倍增加，成為大二次專業(yè)共有的常態(tài)作業(yè)。由于電力光纜施工所需儀器、工器具、備品備件多雜，工前準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)，應(yīng)急搶修速度慢，不僅攜帶費(fèi)力，而且易漏帶檢修工器具和材料造成返工；另一方面，戶外作業(yè)平臺(tái)搭建費(fèi)時(shí)費(fèi)力、俯身作業(yè)易疲勞。新方法基于集中收納、折疊式作業(yè)平臺(tái)、統(tǒng)一電源分配和便攜行走機(jī)構(gòu)，研制多功能、模塊化光纜應(yīng)急搶修小車，解決傳統(tǒng)光纜施工的不足，節(jié)約人力及施工成本，優(yōu)化工程施工方式。

1 技術(shù)方案

1.1 施工環(huán)境調(diào)研及可行性分析

通信光纜施工分為戶外和室內(nèi)兩種情形，戶外主要為線路通信光纜故障搶修和智能化變電站場(chǎng)地光纜接續(xù)施工；室內(nèi)主要為機(jī)房通信ODF架、自動(dòng)化及保護(hù)等小室光纜接續(xù)測(cè)試。戶外典型施工現(xiàn)場(chǎng)分別如圖1所示。

根據(jù)室內(nèi)外兩種情況總結(jié)光纜施工標(biāo)準(zhǔn)流程如下。

從上可以看出光纜應(yīng)急搶修耗時(shí)可劃分為三部分：工器具準(zhǔn)備和平臺(tái)搭建為準(zhǔn)備耗時(shí)，故障定位和光纜熔接為施工耗時(shí)，標(biāo)簽標(biāo)識(shí)和清理現(xiàn)場(chǎng)為收尾耗時(shí)。統(tǒng)計(jì)2017年500kV變電站光纜應(yīng)急搶修耗時(shí)如表1所示。通過(guò)設(shè)計(jì)“多功能光纜應(yīng)急搶修小車”，一方面無(wú)需耗時(shí)準(zhǔn)備儀器及工器具，也無(wú)需耗時(shí)搭建平臺(tái)，將準(zhǔn)備耗時(shí)降低為0；另一方面通過(guò)改善施工條件、集中取電及定置化集成工器具將工效提高50%。

1.2 力學(xué)分析

根據(jù)車體平地運(yùn)動(dòng)方式力學(xué)分析，平地行走時(shí)施力為推（或拖）動(dòng)，給力為克服輪子與地面摩擦力，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得u=0.05，根據(jù)胡克定律f=uN，平地行走比克服重力搬運(yùn)省力95%。另一方面，較傳統(tǒng)搬運(yùn)方式，其光纜施工出發(fā)前大量工器具、耗材儀表清點(diǎn)費(fèi)時(shí)長(zhǎng)（約50分鐘），零散大包小包攜帶費(fèi)力，準(zhǔn)備倉(cāng)促且易遺漏，尤其是應(yīng)急搶修時(shí)倍感責(zé)任壓力大。一體化檢修小車分層分模塊裝載光纜施工所需全部?jī)x器具、材料，到達(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)即可在指定工位展開(kāi)成臨時(shí)作業(yè)平臺(tái)，并提供符合人體力學(xué)約束條件的最優(yōu)坐姿作業(yè)，施工省力性、舒適性優(yōu)于傳統(tǒng)俯身蹲姿或站姿熔纖測(cè)試方式。

2 總體設(shè)計(jì)

2.1 車體裝載結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

光纜快速應(yīng)急響應(yīng)重點(diǎn)在于出動(dòng)前大量?jī)x器儀表準(zhǔn)備和到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)后施工平臺(tái)搭建高效性。車體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)集中模塊化定置收納和一體化作業(yè)平臺(tái)，要求能滿足裝載光纜施工流程各類工序所需工器具、儀器儀表、耗材，并提供足夠作業(yè)面積的施工平臺(tái)；其中一體化集成度是保證車體便攜高效的關(guān)鍵。為實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，項(xiàng)目從以下三個(gè)方面設(shè)計(jì)：（1）作業(yè)平臺(tái)式模塊化收納箱：按材料工器具清單分類收納光纜檢修所需大量工器具和耗材，避免遺漏。（2）按作業(yè)順序分層格子化定置，方便流水作業(yè)，提高工作效率和舒適度；（3）折疊作業(yè)平臺(tái)：提供穩(wěn)固、高矮合適的光纜熔纖、性能測(cè)試作業(yè)平臺(tái)；提供坐姿作業(yè)，舒適性優(yōu)于傳統(tǒng)站姿或蹲姿。車體結(jié)構(gòu)由四層構(gòu)成，結(jié)構(gòu)原理如圖3所示。

一層折疊式熔纖模塊（集成作業(yè)平臺(tái)）：熔纖機(jī)（及附屬電池）、破纜工具（滾刀、爬山虎刀、美工刀等）、端面制作工具（米勒鉗、切刀）；二層圖紙、測(cè)試尾纖模塊（集成電源分配PDU）：各型號(hào)尾纖（FC-FC、FC-ST、FC-LC、FC-SC、 ST-ST等）及圖紙收納；三層參數(shù)檢測(cè)模塊：各參數(shù)型號(hào)測(cè)試工具及附件（光源、光功率計(jì)、光時(shí)域反射儀（OTDR）、紅光筆）收納；四層文明施工模塊：標(biāo)簽機(jī)、吊牌、馬扎、手套、色帶、扎帶等文明施工材料收納。各層根據(jù)光纜施工工序按熔纖、測(cè)試、標(biāo)簽標(biāo)識(shí)定置收納所需工具設(shè)備，并集成于可調(diào)支撐結(jié)構(gòu)的行走小車。

2.2 集中取電、光纜臨時(shí)固定附件設(shè)計(jì)

光纜施工長(zhǎng)時(shí)間使用熔纖機(jī)、光源、光功率計(jì)、OTDR、標(biāo)簽吊牌機(jī)均需取電，為避免現(xiàn)場(chǎng)雜亂接線方式及方便取電方便，小車設(shè)計(jì)PDU集中取電模塊，提高取電安全及文明施工水平，且方便操作。另一方面，設(shè)計(jì)“8”字型雙孔光纜固定扣，進(jìn)一步釋放勞動(dòng)力及提高取電效率，穩(wěn)固作業(yè)對(duì)象（光纜），提高工藝水平，方便操作。

3 性能測(cè)試

以某500kV變電站通信機(jī)房ODF光纖配線熔纖和室外龍門架OPGW光纜熔纖為試驗(yàn)對(duì)象，對(duì)多功能光纜應(yīng)急搶修小車性能測(cè)試。小車由1個(gè)施工人員、耗時(shí)18分鐘完成24芯ADSS光纜熔接和測(cè)試，單次作業(yè)節(jié)約人工1至2人，節(jié)約工時(shí)2.4小時(shí)，節(jié)約人工成本300至600元/天，施工省力性、舒適性較傳統(tǒng)方式均顯著提高，達(dá)到預(yù)期目的。與目前施工方式對(duì)比效果如表2所示。

4 結(jié)束語(yǔ)

輸變電工程及電力通信、信息、保護(hù)、自動(dòng)化設(shè)備光纜日常運(yùn)維存在大量光纜作業(yè)，目前方式應(yīng)急響應(yīng)速度慢、費(fèi)時(shí)費(fèi)力、成本大。新方法有效解決應(yīng)急低效、室外施工困難，顯著節(jié)約人力，提高效率縮短工期，適用于熔纖、測(cè)試、對(duì)芯等光纜相關(guān)施工。經(jīng)過(guò)對(duì)比分析，創(chuàng)新成果在安全、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益方面具有傳統(tǒng)方法無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，是一種值得推廣的綠色、文明施工新技術(shù)。

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