基于5G通信技術實現(xiàn)地鐵高架及露天段應用無人機進行接觸網巡視的設想

肖 斌

西安市軌道交通集團有限公司運營分公司 陜西 西安 710018

前言：

城市軌道供電系統(tǒng)一般由牽引變電所、接觸網、電客車、牽引軌等四部分組成。接觸系統(tǒng)是電氣化鐵路牽引供電系統(tǒng)的重要組成部分，是沿著走形軌道架設的為電力機車（電客車）提供牽引電能的特殊形式的供電線路。電力機車通過受電弓直接從接觸網接受電能并轉換成機械能牽引列車運行。供電質量的好壞，直接影響機車的運行狀況和使用條件。接觸網沿線路架設，工作環(huán)境差，沒有備用，它的事故直接影響行車，且影響面大，恢復也比較困難，因此，它在軌道交通運輸中的地位是十分重要的。目前地鐵高架段安全管理中存在的問題之一就是人員作業(yè)的安全問題。為了采取有效措施降低接觸網作業(yè)過程中產生的人員安全風險，不斷采用新技術，新設備勢在必行。

一、接觸網維護管理的現(xiàn)狀

以西安地鐵為例，地鐵三號線高架段采用的柔性接觸網主要由支柱與基礎、支持裝置、定位裝置和接觸懸掛及附件導線等幾部分組成。接觸網日常保養(yǎng)主要通過步行、登乘電客車、利用網軌檢測車動態(tài)檢測等方式對接觸網運行狀態(tài)進行日常的巡視檢查。包括步行巡視、乘車巡視、動態(tài)檢測。主要巡視接觸網附近無異物侵入限界。無妨礙電客車受電弓運行的障礙。接觸網上方有無漏水情況。確認接觸懸掛及其支持定位裝置的工作狀態(tài)無明顯異常。接觸網及軌道無打火或明顯發(fā)熱發(fā)亮。35kV電纜、1500V電纜等無異常脫落及隱患。無其它危及行車和供電安全的現(xiàn)象。而這些工作均需要人工完成，工作量大，人員技術要求高，人身安全風險突出等問題十分突出。

二、5G技術無人機發(fā)展的現(xiàn)狀

未來5G網絡可實現(xiàn)上行單用戶體驗速率100Mbps以上，空口時延10ms，將使得實時視頻更加流暢清晰。采用無人機搭載高清相機傳感器，通過連入5G網絡將視頻傳輸?shù)椒掌髦校偻ㄟ^ PC從該服務器觀看巡查，即可實現(xiàn)電力線巡查高清視頻的即拍即傳。

三、應用無人機解決接觸網維保管理存在的問題

（一）降低人工作業(yè)安全風險

隨著線網規(guī)模的不斷發(fā)展，行車間隔的不斷縮小，對接觸網維護的頻次和時長要求日趨嚴苛。對于檢修人員業(yè)務水平和安全意識提出了更高的要求。而人員因素方面，接觸網檢修人員主要從事城市軌道交通接觸網設備安裝調試、操作保養(yǎng)和檢測維修。職業(yè)環(huán)境條件一般在露天、隧道和庫內，具有高空、高電壓、高風險的“三高”特性。本身就屬于危險性較大的職業(yè)。而目前線網發(fā)展速度不斷加快，人員需求量不斷加大，新員工逐漸增多，人員安全意識薄弱、業(yè)務素質參差不齊等情況逐漸顯露出來。無疑對接觸網運營維護增加了一層風險。此外，持有登高作業(yè)證的接觸網工每年還需進行一次身體檢查，對于身體狀況不適合接觸網運行和檢修工作的人員要及時調整。因此，在高架段采用無人機巡視可有效減少人工作業(yè)的頻次，甚至取代人工巡視，降低人身安全風險。

（二）彌補人工作業(yè)技術能力不足

業(yè)務能力方面以西安地鐵高架段接觸網避雷器狀態(tài)檢查為例，需要檢修人員確認避雷器的引線和各螺栓無明顯松動、缺失，動作計數(shù)器完好，脫扣裝置無炸裂現(xiàn)象。檢查避雷器外觀避雷器的引線和各部螺栓要緊固，動作計數(shù)器要完好，其外面的聚合橡膠不能有裂紋、破損、老化和放電痕跡，避雷器等設備應單獨設接地極。若采用預編程無人機替代人工作業(yè)，則可規(guī)范檢修標準，減少對人工的需求。

（三）減少人工作業(yè)負擔

以西安地鐵為例，高溫天氣橙色預警時，要求接觸網專業(yè)加強對高架段、場段線路的檢查，對從事露天高溫作業(yè)的人員，要合理調整作業(yè)時間，盡量避開高溫作業(yè)時段。高溫紅色預警時要求停止戶外露天作業(yè)（搶修作業(yè)除外）。雷電（在作業(yè)地點可見閃電或可聞雷聲）時禁止在露天段及與露天段有電氣連接的接觸網上進行作業(yè)。暴雪天氣橙色預警時接觸網專業(yè)要求加強對場段、高架區(qū)段接觸網清雪除冰及供電搶修工作，紅色預警時停止室外檢修作業(yè)（應急搶修除外）。應用無人機氪有效減少高溫、大霧、暴雪、霜凍等特殊天氣室外巡視作業(yè)工作量或取代室外人工巡視作業(yè)，有利于確保巡視作業(yè)頻次，并降低人身傷害風險。

（四）提高應急搶險效率

以接觸網掛異物應急處置為例， 高空輸電線路上經常會被掛上異物，這些異物通常包括塑料帶、風箏線、塑料袋等異物，這些異物掛在輸電線路上，會帶來嚴重的安全隱患。傳統(tǒng)的接觸網掛異物處理措施流程較為繁瑣，接觸網專業(yè)巡視發(fā)現(xiàn)或接調度通知接觸網設備懸掛異物后，接觸網專業(yè)人員攜帶工器具、搶險資料趕赴事故現(xiàn)場。若發(fā)現(xiàn)異物與接觸網沒有纏在一起，則向調度報告接觸網設備懸掛異物的狀況。作業(yè)組得到準予作業(yè)的命令后，使用帶鉤和刀的絕緣桿將異物撥到盡可能遠離接觸網的位置，然后借助絕緣桿將異物取下。確認接觸網設備運行狀態(tài)，作業(yè)組人員、工器具出清線路。向調度報告接觸網異物處置情況和設備運行狀態(tài)，消除作業(yè)令。若無人機配置有高空線路異物剪切清理設備，就能夠在巡視過程中通過設置在地面的遠程控制系統(tǒng)啟動無人機對高空線路的異物進行有效的清理。

結論： 綜上所述，地鐵在當今社會公共交通領域占據(jù)著非常重要的位置，而地鐵供電的安全可靠直接影響著地鐵運營的安全。檢修作業(yè)的安全可靠，不但關乎乘客的生命財產安全，更關系到城市發(fā)展及社會的繁榮穩(wěn)定。必須重視和加強對地鐵接觸網檢修的安全管控措施。采用無人機技術實現(xiàn)地鐵高架段及露天段接觸網巡視作業(yè)，可有效預防安全事故隱患，降低人工巡視作業(yè)安全風險，減少人員需求，降低企業(yè)運營成本，增強應急救援搶險效率。為地鐵安全運營提供了有效的保障。