一種新型應急搶修電力井蓋的研究

邱 揚，溫俊強，劉鵬飛

（國網(wǎng)山東省電力公司青島供電公司，山東 青島 266000）

隨著城市發(fā)展，地下各類電纜管線不斷增長。電纜隧道是為地下電纜專門鋪設的通道，在地上每隔一段距離就須要設一個電纜井蓋。隨著城市電力井蓋逐年增多，對井蓋的安全、功能需求越來越高，但井蓋質量參差不齊，一旦井蓋發(fā)生破損或丟失，若有雜物從破損的井蓋處墜落，可能造成通道下方電纜損傷，嚴重影響線路的安全穩(wěn)定運行、極端情況下可能導致線路損傷乃至跳閘[1]。同時，不論破損井蓋位置是處于車行道還是人行道中，都會阻礙道路正常通行，嚴重時會危及車輛和行人安全。

1 現(xiàn)有解決方案

為了解決上述問題，現(xiàn)有的方案主要包括以下2 個方面，第一種是對井蓋本體進行改進，通過改變井蓋本體的結構，例如增加電子防盜機構、加固機構或防護機構，以求增加電纜井蓋的強度，提高防盜性能；但這種方式通常須要將現(xiàn)有的井蓋進行全部或大部分更換，耗費巨大且費時費力，經(jīng)濟性較差，進一步增加了電纜井蓋的制備成本， 且改進后的井蓋結構一般都比較復雜，進一步增加了安裝和維護成本。第二種方案是建立電力井蓋智慧監(jiān)測系統(tǒng)[2]，采用物聯(lián)網(wǎng)技術、無線供電技術、無線通信技術實現(xiàn)井蓋授權開啟，防止外人進入等功能，并可實現(xiàn)對電纜井蓋的破損和丟失現(xiàn)象進行實時檢測，異常狀態(tài)報警，這種方式雖然在一定程度上能夠及時發(fā)現(xiàn)電力井蓋的安全隱患，但是并不能從根本上解決井蓋破損影響電力管線安全穩(wěn)定運行，嚴重的可導致線路跳閘的問題。

目前，電力部門對電纜井蓋破損的應急處置方案為：運維人員迅速趕赴現(xiàn)場，在破損井蓋處設置遮欄和警示標志，并現(xiàn)場看守，以防人員、車輛墜落。同時，緊急調用尺寸匹配的新井蓋。但是，調用井蓋過程最少須要耗費3～5 h，既影響了車輛、行人安全，又增加了電力線路運維管理的人工成本。

因此，亟待研制一種便攜式電纜應急搶修井蓋，能快速處置、恢復道路通行，提高搶修效率，降低車損和人身事故。

2 新型應急搶修電力井蓋設計

2.1 井蓋主體部分設計

現(xiàn)有球墨鑄鐵井蓋直徑在76～90 cm，重量在70～100 kg，不方便人工搬運。普通鑄鐵的密度在7.2～7.4 g/cm3，以圓形鑄鐵井蓋為例，以井蓋質量在50 kg 以內作為約束條件，得出井蓋直徑和厚度的可行域如圖1 所示，即為達到可行解的范圍。圖1給出了實現(xiàn)井蓋重量50 kg 以內目標下，井蓋直徑和厚度的可行組合。

圖1 目標約束下井蓋直徑、厚度的可行解

目前中小型轎車的重量在1.5～2 t，一般工程車重量在1.8～2.2 t，假設每個輪胎與路面的接觸面積200 cm2（即0.02 m2），則可計算壓強約為2.7 MPa，項目選定的材料屈服極限為180 MPa，滿足一般車輛通行的強度要求，驗算合格。

本文研究的應急搶修井蓋能夠實現(xiàn)臨時遮蔽井口，快速恢復道路通行的作用，屬于臨時遮蔽設施。可以通過合理設計井蓋的寬度和厚度，控制其最大重量。為保證車行道通行的目的，應急井蓋應具有一定的厚度以保持牢固。同時，為了保證便攜性的目標，降低井蓋整體重量，在直徑一定的情況下，須要采取降低井蓋厚度措施。因此而降低的穩(wěn)定性，可以通過其他輔助設施來補償，達到兼顧輕便和穩(wěn)定的總體要求。

考慮到城市道路上的電纜井蓋直徑在74～90 cm，如遇到井蓋破損的情況，須調用大小匹配的井蓋進行更換。無須事先知道破損井蓋尺寸，對于不同直徑的井蓋具有通用性。

2.2 井蓋穩(wěn)固部分設計

在不增加井蓋本身重量前提下，為提高位于車行道上井蓋總體穩(wěn)定性，每次使用時在鐵板底面圓心處掛環(huán)上懸掛重物，可采用普通電力工具袋，袋內裝有鐵塊等重物，也可采用尼龍袋中沖沙的方法，可在路邊就地取材，方便快捷，增大設備整體對地面的壓力，提高穩(wěn)定性。

針對應急搶修井蓋受車輛沖擊、容易發(fā)生位移的問題，提出了附加可拆卸卡位限定裝置方法，即在井蓋邊緣與井壁接觸約1 cm 的位置，沿圓周分布貫穿上下表面的通孔，從上表面鉆入適合直徑的螺栓，下表面通過六角螺母實現(xiàn)螺栓的固定，螺栓從下表面向下延伸約5 cm，螺栓表面與井壁距離約0.3～0.5 cm。經(jīng)測試在700 N 推力下不至于位移，可實現(xiàn)遮蔽井口和快速恢復道路通行。采用該方案具體實現(xiàn)形式如圖2 所示。

圖2 下表面螺栓固定方案示意圖

本文所研制應急井蓋進行標準組裝加工，對螺栓進行緊固，在表面粘貼反光膜警示標志。經(jīng)過仔細檢查，確定該新型應急搶修井蓋設施構合理，堅固不易損壞，能夠滿足實際應用要求。

在合理的尺寸設計，以及各種零部件的規(guī)格參數(shù)，繪制了用于井蓋制作的CAD 圖紙如圖3 所示。

圖3 新型應急搶修井蓋三視圖

3 推廣應用情況

本文研制應急搶修井蓋以加工完畢并經(jīng)測試可以使用，總體重量在47 kg 以內。采用新型應急搶

該裝置便于車輛攜帶，堅固牢靠，并具備夜間反光警示效果。經(jīng)現(xiàn)場測試，能夠經(jīng)受住一般車輛碾壓，安全可靠，實現(xiàn)了預期效果，具備良好的推廣應用價值。

4 結束語

本文研究了一種新型應急搶修電力井蓋，用以解決位于城市中車行道、人行道、綠化帶中的電纜井蓋破損，而更換匹配井蓋又需要較長時間的情況。所用原材料簡單易得，主體材料是常見的鐵板、防滑釘、M10 螺栓和電力工具袋。制作工藝簡單，依托本設施制作的設施重量輕，可以存放在電纜運維人員的巡視車輛上，巡視遇到井蓋破損的狀況時，可以替代電纜井蓋，達到恢復道路暢通、防止行人墜落的效果。

本文研究內容不僅解決了傳統(tǒng)電纜井蓋調用慢，危及車輛、行人安全的問題，并且減少了井蓋破損持續(xù)時間，降低了井蓋破損造成事故的概率。同時，使電纜井蓋的更換管理更加高效，提高了設備管理水平。