吴伟
中国电力科学研究院有限公司 北京市海淀区 100089
摘要：近年来，随着经济特别是制造业的发展，以公路、铁路、桥梁为代表的基建行业机械化使用率越来越高，但输电线路工程因普遍处于山地、高原、沼泽、水田等特殊地形，施工环境复杂，专业化装备较少，仍需要大量人力作业，极易发生人身安全事故。本文着力从安全方面对输电线路行业机械化施工进行介绍，并对出现的新型机械及装置、新的发展趋势进行探讨。
关键词：输变电工程建设；机器人；安全管理；机械化；无人化；少人化；送变电
一、输电线路建设机械化施工的具体应用
1.在物料运输过程中的应用
基建行业各类物料从卸货地到现场作业点主要运输方式为车辆运输（包含履带运输车等），但输电线路因通道占用问题，政府审批的建设路径普遍位于山地、高原、沼泽、水田等特殊环境当中，交通条件普遍较差，特别是山地等高差较大的地形，如果采取修建临时道路的方式作为物料运输与人员进场途径时，会大幅提高工程造价成本，并对当地生态造成一定破坏，针对这一问题，行业内普遍解决的方案为索道运输，但是由于索道设计自动化水平较低，仍需要人工上下料，作业人员难免进入索道下方及承载索转角处等危险区域，一旦遇到索道垮塌等突发情况，极易发生索道伤人事件。同时，施工单位在索道运行管理上较为粗放，甚至发生作业人员搭乘索道上下班坠亡的事故。
现阶段行业内提升索道安全性的研究方向，主要在上下料操作无人化、索道运输状态智能化监测等方面，一是通过研发适用于长塔材的货运索道自动送料技术，通过遥控操作或者自动化操作，避免施工人员在索道工作危险区域停留，同时大幅提升运输效率。二是通过研究承载索张力预警、支架状态监测、人体智能识别等技术实现索道运输状态的实时监测，对超载、支架失稳及人员搭乘索道等违章行为进行自动预警。
2、在基础施工中的应用
输电线路基础作业风险主要集中在开挖阶段，现行主要基础有灌注桩基础、机械掏挖基础、板式基础、人工挖孔桩等型式，其中灌注桩基础及机械掏挖基础采用钻机等机械化施工无须人员下坑，安全系数较高；板式基础一般使用挖机进行作业，深度较浅，塌方的概率及危险性远低于房建及工业建筑等行业；人工挖孔桩因地处山区，运输条件及场地难以使用大型机械进行作业，仍采取人工掏挖的传统作业形式，无成型、实用的新施工工艺，成为基础机械化施工急需破解的一道难题。
今年甘肃电力公司成功研发了用于人工挖孔桩的深基坑一体化装置，并在国家电网公司内进行全面推广，此套设备专门为线路深基坑等有限空间内作业而设计，通过集成多项机电控制技术，具有运输轻便、安装快捷、实时有毒有害气体检测、智能送风、自动声光报警、快速稳定提料等优势，同时在设备上安装有软梯挂点、差速器挂点，并在紧急情况下利用顶部滑车可以快速将施工人员提升至基坑上部，并自动联网报警，为基础深基坑作业安全施工保驾护航。
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3.在铁塔组立过程中的应用
现行铁塔组立方式主要施工方法仍为抱杆组塔作业方式，只有在地形及交通允许的情况下才会使用吊车等大型机械进行作业，特别是随着经济的发展，临时占地、地表附着物、房屋等协调费用越来越大，抱杆组塔凭借其灵活性，对施工场地要求低的特点，依然是铁塔组立的主流方式。但抱杆组塔需要的人力较多，仍属于人员密集型作业方式，并且对人员组织配合要求较高，安全风险较大，从安全管理的角度上来看，极易发生重大事故。
国家电网公司逐步确立了220kV及以下铁塔组立无人化少人化的发展方向，天津电力公司、宁夏电力公司现阶段已经完成铁塔对接装置试点工作，铁塔对接装置通过导向装置、垂直定位装置、水平定位装置，实现塔段吊装就位过程中无高空作业人员的目的，组塔吊装过程无需高空作业人员辅助，仅由地面人员通过控制绳引导，沿对接装置就位，吊件及吊臂下方及附近均无作业人员，可以避免事故发生，整个对接作业不需要有较强技能的高空作业人员辅助，降低了工程对高空作业人员的需求，有利于缓解技能人才短缺的矛盾。待塔段通过对接装置稳固后，人员再登塔紧固螺栓、拆除对接装置，大大降低了施工人员的高空作业风险，国家电网公司将大力研发爬塔机器人，通过机器人能够背负紧固螺栓的机械手臂完成上塔，识别定位等工作，机器人要有出色的抗干扰性能和整体稳定能力，机械手臂要精确识别螺孔位置，并完成穿螺栓和紧固螺母的工作，需要很高的智能化水平，目前在尝试智能识别和遥控识别两种方式，引入爬塔机器人后，下一步有望实现组塔环节的“无人化”，为解决当前输电线路风险最大的组塔作业闯出了一条新路。
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当然也有企业尝试直升机组塔方案，从机械租赁市场来看，大面积推广直升机组塔在成本方面阻力较大，只能针对极特殊地形进行使用，并且对飞行人员及机械维修保养提出了极高的要求，特别是飞行人员方面，现在来看直升机组塔方式应向无人直升机方向发展，否则大面积推广应用的可能性不大。
4.在架线布线中的应用
机械化在放线阶段使用率最高的便是采用张力放线方式进行导地线展放，张力放线通过无人机展放极轻极细的韩国丝，通过铁塔上的滑车，经动力机械（绞磨、牵引机、张力机等）由细带粗，由轻带重逐步由韩国丝向导引绳、牵引绳替换，直至为导线，张力放线改变了以往人拉肩抗的作业方式，避免了导线与地面摩擦，又减轻了运行中的电晕损失，逐步成为了主流的施工方法，在跨越铁路、公路、江河、运行线路方面已经取得了良好的社会及经济效益。
张力放线的机械化水平较高，同时工艺已经非常成熟，但是放线之后的平衡挂线、附件安装等工作，仍需要大量高空人员方能完成，虽然已经出现高空作业平台、电动葫芦、飞车等工器具，但限于以上平衡挂线、附件安装作业技术含量较高，人员配合复杂，同时铁塔及导线上机械化作业环境较差，效果有限。总体来说，尚未出现突破性的机械化作业方法。
二、结论
输电线路建设需要电工、焊工、高空等一系列特殊工种，危险性极大，极易发生各类安全事故，危及人民生命及财产安全，造成极其恶劣的社会影响，随着国家经济的发展，社会对输电线路建设行业提出了更高的要求，特别是在安全生产方面，倒逼输电线路建设行业不断提升施工作业水平，最大程度降低施工风险，而机械化、自动化、智能化是必由之路。施工企业必须不断加大机械化施工研发投入，培养相关机械专家及技工人才，逐步实现由人力密集向机械密集、科技密集的转变，实现产业结构升级，推动我国电力事业的高质量高水平发展。
参考文献：
[1]邵冬亮,王龙.电网工程全过程机械化施工技术应用[J].国网技术学院学报,2016,19(03).
[2]薛尚青.输电线路全过程机械化施工建设管理[J].科技与创新, 2016,25(17):167-169.