CN113488910A - 一种串列式智能电力线路巡检车 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种串列式智能电力线路巡检车，用于实现野外高空环境下供电线路的日常巡查与维护。串列式智能电力线路巡检车包括驱动车厢、主控车厢和作业车厢等不同功能的单元车体。若干功能车厢根据任务设定自由组合成一列，依托远程智能控制技术，沿与供电线路并行的单根圆形轨道运行。本发明公开的匝道连接方式，通过在供电线路塔架上加装地线连接匝道，将供电线路的地线钢缆改造成一条完整的圆形轨道，供串列式智能电力线路巡检车使用。封闭而细长的流线型车体可在全天候条件下，完成对供电线路的高速巡查与线路维护工作。

Description

一种串列式智能电力线路巡检车

技术领域

本发明涉及电力传输巡检技术领域，尤其涉及一种串列式智能电力线路巡检车。

背景技术

电力传输线路的日常巡检主要查看供电线路上有无异物留存，以免造成电力传输故障。传统上通常采用人工沿线巡查加高空作业的方式，不仅费时费力，还要面临高空作业风险。现阶段已有以无人机取代人工的远程巡查方案，巡查速度较快，但无人机的操控受气象条件的影响较大，而且因为自身负载有限，并不能实现高空的维护作业。

目前已有无人自巡检装备出现，均采用挂轮悬吊的自运行方式。此种方式虽实现无人操作，但整机体积较大，且极易受风雨雷电等恶劣气象环境的影响，所以运行速度缓慢，可靠性也无法保证。而且由于供电线路塔架的阻断，使得运行线路被分隔，至今还未见跨越供电线路塔架的稳定有效手段。

发明内容

本发明目的在于针对现有技术的缺陷，提供一种可实现对电力传输线路智能自主巡查及维护的串列式智能电力线路巡检车。

为解决上述技术问题，本发明提供技术方案如下：

一种串列式智能电力线路巡检车，其特征在于：包括圆形的轨道和若干相互串联的具有不同功能的车厢，所述车厢的结构包括壳体、罩门、承载主梁、承载轮、保持轮架和保持轮，所述承载主梁固定连接在所述壳体内部，所述罩门设置在壳体上，所述承载轮的轴心穿设在承载主梁上，承载主梁通过承载轮悬挂在所述轨道上，所述保持轮架固定连接在承载主梁上承载轮的两侧，所述保持轮通过弹簧压板与保持轮架相连接，在所述弹簧压板弹力的作用下，保持轮紧压在轨道上，一个承载轮和两个保持轮组成一个滚轮组。

进一步的，所述车厢内设置有两组滚轮组，分别设置在承载主梁的两端，每组滚轮组内的承载轮和保持轮沿轨道的轴线径向均匀布置。

进一步的，所述轨道包括供电线路上的架空地线和跨线匝道，所述跨线匝道包括依次连接的上行分岔轨道、连接钢缆和下行分岔轨道，所述连接钢缆的两端分别通过第一上压板和第二上压板与所述上行分岔轨道和下行分岔轨道之间固定连接，上行分岔轨道和架空地线之间、下行分岔轨道和架空地线之间分别通过第一下压板和第二下压板固定连接，架空地线和跨线匝道之间形成一连续的轨道，所述壳体下端沿轴向开设有贯通的长槽，所述车厢可以沿着架空地线和跨线匝道运行从而绕开供电塔架。

进一步的，所述第一上压板和第二上压板上开设有与所述连接钢缆相配合的半圆形通孔，所述上行分岔轨道和下行分岔轨道与所述连接钢缆的连接处也开设有与连接钢缆相配合的半圆形通孔，第一上压板和上行分岔轨道之间、第二上压板和下行分岔轨道之间通过螺栓紧固连接，使得连接钢缆被包裹在所述半圆形通孔之间。

进一步的，所述第一下压板和第二下压板上开设有与所述架空地线相配合的半圆形通孔，所述上行分岔轨道和下行分岔轨道与所述架空地线的连接处也开设有与架空地线相配合的半圆形通孔，第一下压板和上行分岔轨道之间、第二下压板和下行分岔轨道之间通过螺栓紧固连接，使得架空地线被包裹在两个半圆形通孔之间。

进一步的，所述车厢包括主控车厢，所述主控车厢设置有摄像头、中央处理单元、网络天线和第一蓄电池组，所述中央处理单元与所述摄像头和网络天线电连接，所述第一蓄电池组为主控车厢提供电能。

进一步的，所述车厢包括作业车厢，所述作业车厢设置有折叠式机械臂、机械手、第二蓄电池组和作业控制箱，所述机械手设置在折叠式机械臂的前端，所述作业控制箱分别与所述中央处理单元、折叠式机械臂和机械手电连接，所述第二蓄电池组为作业车厢提供电能。

进一步的，所述车厢包括驱动车厢，所述驱动车厢内设置有伺服电机、传动机构、驱动控制箱和第三蓄电池组，所述驱动控制箱分别与所述伺服电机、中央处理单元电连接，所述传动机构分别连接伺服电机和所述承载轮，伺服电机通过传动机构可以带动承载轮沿着轨道运行，所述第三蓄电池为驱动车厢提供电能。

进一步的，圆柱体的所述车厢两端设置有整流罩，从而形成封闭细长的流线型外形，所述轨道与圆柱体的车厢的轴心相重合。

进一步的，所述罩门上敷设有太阳能膜板。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、由若干功能车厢编组而成，采用了车体重心悬吊而车体外形与轨道同轴的方式，并提出了一种简单而可靠的跨线匝道方法，使巡检轨道稳定安全地跨越供电线路塔架，大大提高巡检效率。2、借用供电线路的架空地线的一根作为轨道，特别设计的跨线匝道可以将供电塔架隔开的架空地线跨接起来，连成一个完整的单根圆形轨道，串列式智能线路巡检车可以沿此轨道稳定而高速的自主运行。3、根据各自功能分解成若干相互独立的车厢，每个车厢实现单一的功能。由于每个单元体占用体积小，就可以集成在一个封闭、细长的流线形车身外壳内，组成独立的功能车厢。不同的功能车厢再串列组合，形成一列在单根圆形轨道上运行的“列车”。这种车身在防止雨水侵袭的同时，大大地减小风阻，可以应对高空复杂气流的影响，达到全天候的工作条件。4、滚轮组结构沿圆形轨道的轴线径向均布，承载梁通过两端的承载轮吊挂在单独圆形轨道上，而整个功能车厢的重量也通过行走车架悬吊在圆形轨道上，承载轮的两边对称布置两个保持轮架通过弹簧压板紧紧压贴在圆形轨道上，防止承载轮脱轨。

附图说明

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明车厢结构示意图；

图3为本发明轨道结构示意图；

图4为本发明跨线匝道局部结构示意图；

图5为本发明主控车厢结构示意图；

图6为本发明作业车厢结构示意图；

图7为本发明驱动车厢结构示意图；

其中：1-架空地线；11-供电塔架；2-跨线匝道；21-上行分岔轨道；22-连接钢缆；23-下行分岔轨道；24-第一上压板；25-第二上压板；26-第一下压板；27-第二下压板；31-整流罩；32-保持轮；33-弹簧压板；34-保持轮架；35-承载轮；36-承载主梁；37-壳体；371-长槽；38-罩门；39-太阳能膜板；4-主控车厢；41-网络天线；42-摄像头；43-中央处理器；44-第一蓄电池组；5-作业车厢；51-作业控制箱；52-机械手；53-折叠式机械臂；54-第二蓄电池组；6-驱动车厢；61-传动机构；62-伺服电机；63-驱动控制箱；64-第三蓄电池组。

具体实施方式

为了加深本发明的理解，下面我们将结合附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

图1-7示出了一种串列式智能电力线路巡检车的具体实施例，包括圆形的轨道和若干相互串联的具有不同功能的车厢，每个车厢的结构包括壳体37、罩门38、承载主梁36、承载轮35、保持轮架34和保持轮32，承载主梁36固定连接在壳体37内部，罩门38设置在壳体37上，承载轮35的轴心穿设在承载主梁36上，承载主梁36通过承载轮35悬挂在轨道上，保持轮架34固定连接在承载主梁36上承载轮35的两侧，保持轮32通过弹簧压板33与保持轮架34相连接，在弹簧压板33弹力的作用下，保持轮32紧压在轨道上，一个承载轮35和两个保持轮32组成一个滚轮组。

优选的，车厢内设置有两组滚轮组，分别设置在承载主梁36的两端，每组滚轮组内的承载轮35和保持轮32沿轨道的轴线径向均匀布置。轨道包括供电线路上的架空地线1和跨线匝道2，跨线匝道2包括依次连接的上行分岔轨道21、连接钢缆22和下行分岔轨道23，连接钢缆22的两端分别通过第一上压板24和第二上压板25与上行分岔轨道21和下行分岔轨道23之间固定连接，上行分岔轨道21和架空地线1之间、下行分岔轨道23和架空地线1之间分别通过第一下压板26和第二下压板27固定连接，架空地线1和跨线匝道2之间形成一连续的轨道，壳体37下端沿轴向开设有贯通的长槽371，车厢可以沿着架空地线1和跨线匝道2运行从而绕开供电塔架11。第一上压板24和第二上压板25上开设有与连接钢缆22相配合的半圆形通孔，上行分岔轨道21和下行分岔轨道23与连接钢缆22的连接处也开设有与连接钢缆22相配合的半圆形通孔，第一上压板24和上行分岔轨道21之间、第二上压板25和下行分岔轨道23之间通过螺栓紧固连接，使得连接钢缆22被包裹在两个半圆形通孔之间。第一下压板26和第二下压板27上开设有与架空地线1相配合的半圆形通孔，上行分岔轨道21和下行分岔轨道23与架空地线1的连接处也开设有与架空地线1相配合的半圆形通孔，第一下压板26和上行分岔轨道21之间、第二下压板25和下行分岔轨道23之间通过螺栓紧固连接，使得架空地线1被包裹在两个半圆形通孔之间。

车厢包括相互串联的主控车厢4、作业车厢5和驱动车厢6。主控车厢4设置有摄像头42、中央处理单元43、网络天线41和第一蓄电池组44，中央处理单元43与摄像头42和网络天线41电连接，第一蓄电池组44为主控车厢4提供电能。作业车厢5设置有折叠式机械臂53、机械手52、第二蓄电池组54和作业控制箱51，机械手52设置在折叠式机械臂53的前端，作业控制箱51分别与中央处理单元43、折叠式机械臂53和机械手52电连接，第二蓄电池组54为作业车厢5提供电能。驱动车厢6内设置有伺服电机62、传动机构61、驱动控制箱63和第三蓄电池组64，驱动控制箱63分别与伺服电机62、中央处理单元43电连接，传动机构61分别连接伺服电机62和承载轮35，伺服电机62通过传动机构61可以带动承载轮62沿着轨道运行，第三蓄电池64为驱动车厢6提供电能。圆柱体形状的车厢两端设置有整流罩31，从而形成封闭细长的流线型外形，轨道与圆柱体的车厢的轴心相重合。罩门38上敷设有太阳能膜板39。

上述实施例的具体工作过程及原理如下：

本发明的轨道部分以供电线路的一根架空地线1为基础，通过特别设计的跨线匝道2，将被供电塔架11分割的各段架空地线1连成一条完整的单根圆形轨道，从而保证车厢的高速稳定运行。具体的连接方法是：上行分岔轨道21的下端与第一下压板26各开有比架空地线1直径略小的半圆通孔，两个半孔合并包裹住架空地线1，上行分岔轨道21在架空地线1的上方垂直就位后，拧紧压紧螺栓，使上行分岔轨道21的下端与架空地线1紧固在一起。同样，上行分岔轨道21的上端与第一上压板24各开有比连接钢缆22直径略小的半圆通孔，两个半孔合并包裹住连接钢缆21，拧紧压紧螺栓，使上行分岔轨道21的上端与连接钢缆22紧固在一起。下行分岔轨道24进行与上行分岔轨道21采用相同的连接方式，从而将供电塔架11分割开来的两段架空地线串列起来。每个供线塔架11上均安装一组跨线匝道2。从而沿整个供电线路形成一个完整连续的单根圆形轨道。

整个系统根据不同的任务功能分割成若干个相互独立的封闭车厢，每个车厢完成相应的单一功能。若干功能车厢组合成一个串列的“列车”，沿单根圆形轨道自主运行。封闭、细长的流线型车身避免了雨水侵袭，大大减少车身受风面积，抵御高空复杂气流的影响，满足全天候的工作条件。

车厢内的承载主梁36由前后布置的两个承载轮35连接，并由承载轮35支撑，吊挂在圆形轨道上。整个车厢的负载均安装在承载主梁36上。而且承载主梁左右两边的负载大体相等，并保持负载重心低于圆形轨道的轴心，实现车厢的静定平衡。车厢在圆形轨道上的行走方式是采用沿轨道轴心径向均布的滚轮组结构，在承载轮35的两边还对称布置两个保持轮架34，通过弹簧压板33将两个保持轮32紧紧压贴在圆形轨道上，使承载轮35在运行过程中不会脱轨。

车厢在轨道上的变轨过程如下：

上行分岔轨道21的下端与第一下压板26包裹在第一根架空地线1上。包裹端的入口为锥形表面，锥形端口一直延伸到架空地线1的表面。这样圆形轨道的直径将逐渐增大。与圆形轨道保持接触的滚轮组结构也随之沿径向外撑。即当承载轮35沿上行分岔轨道21前进时，上行分岔轨道21一方面将承载轮35径向向上撑抬，另一方面将涨紧的左右两保持轮32沿径向外撑，使得左右保持轮32的间距变大，当间距大于架空地线1的钢缆直径时，上行分岔轨道直径到达定值。随着上行分岔轨道21向上弯曲，滚轮组结构逐渐脱离架空地线1，进入跨线匝道2，实现第一次变轨。

上行分岔轨道21的上端与第一上压板24包裹在连接钢缆22的端头上。轨道出口也为锥形表面，锥形端口一直延伸到连接钢缆22的表面。这样，圆形轨道的直径将逐渐减小。与圆形轨道保持接触的滚轮组结构也随之沿径向内缩。上行分岔轨道21一方面将承载轮35径向向下下降，另一方面将涨紧的左右两保持轮32径向内缩，使得左右保持轮32的间距变小，最后滚轮组结构脱离上行分岔轨道，落在连接钢缆22上，实现第二次变轨。

滚轮组沿连接钢缆22跨过供电塔架11，运行至下行分岔轨道23。下行分岔轨道23的上端与第二上压板25包裹在连接钢缆22的另一个端头上。下行分岔轨道23上端口为锥形表面，锥形端口一直延伸到连接钢缆22的表面。这样，圆形轨道的直径将逐渐增大。与圆形轨道保持接触的滚轮组结构也随之沿径向外撑。下行分岔轨道23一方面将承载轮35径向向上撑抬，另一方面将涨紧的左右两保持轮32径向外撑，使得左右保持轮32的间距变大，最后滚轮组结构脱离连接钢缆22，进入下行分岔轨道23上，实现第三次变轨。

下行分岔轨道24的下端与第二下压板27包裹在第二根架空地线1上。包裹端的出口为锥形，锥形端口一直延伸到架空地线1的表面。滚轮组结构沿下行分岔轨道23弯曲进入架空地线1的轴线。当两保持轮越过架空地线1后，滚轮组结构随下行分岔轨道23下端口的锥面径向收缩，最后脱离下行分岔轨道23，落在架空地线1上，完成整个变轨过程。

在整个变轨过程中，行走车厢始终吊挂在轨道上，跨线匝道2上的各条轨道应在同一个垂直平面内，以保证保持轮32能自如地跨过架空地线1。

车厢的外部由中间的圆柱壳体37和两端的整流罩31拼接而成。圆柱壳体37的上部开有罩门38。圆柱壳体37固定在承载主梁36上，车内负载尽量布置在圆柱壳体37的下半部，以降低负载重心。圆柱壳体37的轴线尽量与圆形轨道轴线重合，需要注意的是：需要保证整个行走车厢的重心必须位于圆形轨道的轴线正下方，为此在布置车厢负载时需要加装用于平衡车身的重块。车厢的正下方开有贯通的长槽371，便于车厢与轨道的离合。罩门38的外部可全面敷装太阳能膜板39，为蓄电池提供电力补充。

本发明的车厢有三种：主控车厢4、作业车厢5和驱动车厢6。串列式智能线路巡检车可以自由组合不同种类车厢个数，以满足不同的任务需求。

主控车厢4的外部安装可多维度旋转的摄像头42，焦距对准供电线路，如果需要，可在系统上布置多个摄像头42，实现对多条供电线路的同时巡查。也可以在车厢圆柱壳体37或整流罩31上加装玻璃窗，这样摄像头42就可以安装在主控车厢4的内部，以进一步减小风阻，但视线会受一定影响。视频数据采集到中央处理单元43，通过无线数据网络通讯模块实时传输到远程控制中心。中央处理单元43采用金属外壳，通过防雷线路可靠地连接到架空地线1上，屏蔽电磁杂波的影响。主控车厢4也可以同时接收控制中心向系统发出的动作指令，远程调整摄像头视角。而且，主控车厢4不仅要完成自身的动作指令，还作为整个系统的控制中心控制其它车厢的动作，以协调完成其它任务。

作业车厢5内部安装主要装备为折叠式机械臂53和可进行简单抓取工作的机械手52，由第二蓄电池组54提供动力。主控车厢4的中央处理单元43通过数据线连接作业控制箱51，实现对折叠式机械臂53和机械手52的控制。

以清除线路异物为例，操作人员在远程控制中心实时观看系统传回的画面，一旦发现线路异物，即向系统发出相应的动作指令。根据车厢与作业点的距离调整车厢位置并展开折叠式机械臂53，引导机械手52靠近作业点。再指令机械手52作抓取动作，清除异物。

驱动车厢6的内部装有驱动电机组，包括伺服电机62及传动机构61，伺服电机62转动，通过传动机构61，带动承载轮35沿轨道运行。主控车厢4的中央处理单元43通过数据线连接驱动控制箱63，由控制中心发出的运行指令通过系统的接收和中继，调整伺服电机62的脉冲频率和旋转方向，进而驱动承载轮35作出相应的转动，牵引车厢沿圆形轨道前进和后退。

上述具体实施方式，仅为说明本发明的技术构思和结构特征，目的在于让熟悉此项技术的相关人士能够据以实施，但以上内容并不限制本发明的保护范围，凡是依据本发明的精神实质所作的任何等效变化或修饰，均应落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种串列式智能电力线路巡检车，其特征在于：包括圆形的轨道和若干相互串联的具有不同功能的车厢，所述车厢的结构包括壳体(37)、罩门(38)、承载主梁(36)、承载轮(35)、保持轮架(34)和保持轮(32)，所述承载主梁(36)固定连接在所述壳体(37)内部，所述罩门(38)设置在壳体(37)上，所述承载轮(35)的轴心穿设在承载主梁(36)上，承载主梁(36)通过承载轮(35)悬挂在所述轨道上，所述保持轮架(34)固定连接在承载主梁(36)上承载轮(35)的两侧，所述保持轮(32)通过弹簧压板(33)与保持轮架(34)相连接，在所述弹簧压板(33)弹力的作用下，保持轮(32)紧压在轨道上，一个承载轮(35)和两个保持轮(32)组成一个滚轮组。

2.根据权利要求1所述一种串列式智能电力线路巡检车，其特征在于：所述车厢内设置有两组滚轮组，分别设置在承载主梁(36)的两端，每组滚轮组内的承载轮(35)和保持轮(32)沿轨道(1)的轴线径向均匀布置。

3.根据权利要求2所述一种串列式智能电力线路巡检车，其特征在于：所述轨道包括供电线路上的架空地线(1)和跨线匝道(2)，所述跨线匝道(2)包括依次连接的上行分岔轨道(21)、连接钢缆(22)和下行分岔轨道(23)，所述连接钢缆(22)的两端分别通过第一上压板(24)和第二上压板(25)与所述上行分岔轨道(21)和下行分岔轨道(23)之间固定连接，上行分岔轨道(21)和架空地线(1)之间、下行分岔轨道(23)和架空地线(1)之间分别通过第一下压板(26)和第二下压板(27)固定连接，架空地线(1)和跨线匝道(2)之间形成一连续的轨道，所述壳体(37)下端沿轴向开设有贯通的长槽(371)，所述车厢可以沿着架空地线(1)和跨线匝道(2)运行从而绕开供电塔架(11)。

4.根据权利要求3所述一种串列式智能电力线路巡检车，其特征在于：所述第一上压板(24)和第二上压板(25)上开设有与所述连接钢缆(22)相配合的半圆形通孔，所述上行分岔轨道(21)和下行分岔轨道(23)与所述连接钢缆(22)的连接处也开设有与连接钢缆(22)相配合的半圆形通孔，第一上压板(24)和上行分岔轨道(21)之间、第二上压板(25)和下行分岔轨道(23)之间通过螺栓紧固连接，使得连接钢缆(22)被包裹在两个半圆形通孔之间。

5.根据权利要求4所述一种串列式智能电力线路巡检车，其特征在于：所述第一下压板(26)和第二下压板(27)上开设有与所述架空地线(1)相配合的半圆形通孔，所述上行分岔轨道(21)和下行分岔轨道(23)与所述架空地线(1)的连接处也开设有与架空地线(1)相配合的半圆形通孔，第一下压板(26)和上行分岔轨道(21)之间、第二下压板(27)和下行分岔轨道(23)之间通过螺栓紧固连接，使得架空地线(1)被包裹在两个半圆形通孔之间。

6.根据权利要求5所述一种串列式智能电力线路巡检车，其特征在于：所述车厢包括主控车厢(4)，所述主控车厢(4)设置有摄像头(42)、中央处理单元(43)、网络天线(41)和第一蓄电池组(44)，所述中央处理单元(43)与所述摄像头(42)和网络天线(41)电连接，所述第一蓄电池组(44)为主控车厢(4)提供电能。

7.根据权利要求6所述一种串列式智能电力线路巡检车，其特征在于：所述车厢包括作业车厢(5)，所述作业车厢(5)设置有折叠式机械臂(53)、机械手(52)、第二蓄电池组(54)和作业控制箱(51)，所述机械手(52)设置在折叠式机械臂(53)的前端，所述作业控制箱(51)分别与所述中央处理单元(43)、折叠式机械臂(53)和机械手(52)电连接，所述第二蓄电池组(54)为作业车厢(5)提供电能。

8.根据权利要求7所述一种串列式智能电力线路巡检车，其特征在于：所述车厢包括驱动车厢(6)，所述驱动车厢(6)内设置有伺服电机(62)、传动机构(61)、驱动控制箱(63)和第三蓄电池组(64)，所述驱动控制箱(63)分别与所述伺服电机(62)、中央处理单元(43)电连接，所述传动机构(61)分别连接伺服电机(62)和所述承载轮(35)，伺服电机(62)通过传动机构(61)可以带动承载轮(35)沿着轨道运行，所述第三蓄电池(64)为驱动车厢(6)提供电能。

9.根据权利要求8所述一种串列式智能电力线路巡检车，其特征在于：圆柱体的所述车厢两端设置有整流罩(31)，从而形成封闭细长的流线型外形，所述轨道与圆柱体的车厢的轴心相重合。

10.根据权利要求9所述一种串列式智能电力线路巡检车，其特征在于：所述罩门(38)上敷设有太阳能膜板(39)。

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