CN117096785B - 一种用于地铁区间的自动放缆装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于地铁区间的自动放缆装置及方法，涉及电缆放线技术领域。装置包括箱体，箱体上设有驱动机构、转动机构和行走机构，驱动机构输入端连接变压器一端，变压器另一端连接箱体内壁；驱动机构输出端连接转动机构，转动机构上放置电缆盘；行走机构一端固定在箱体下端，行走机构另一端放置在轨道上。本发明将网络技术首次运用于区间放缆，不仅减少了施工过程中的人工需求，即无需人工开动牵引车，且放缆不易损坏，减少人工更替需求，而且大大提高了施工工效，减少材料损耗。

Description

一种用于地铁区间的自动放缆装置及方法
技术领域
本发明涉及电缆放线技术领域，具体涉及一种用于地铁区间的自动放缆装置及方法。
背景技术
目前，地铁区间布放线缆施工方式为设置一轨道牵引车，将电缆盘竖直固定在牵引车板上，通过启动小车拉动电缆盘旋转布放，施工过程中小车由人工开动，速度不均匀十分容易导致电缆内部出现断裂，造成施工损耗并且需要人工对损坏电缆进行更替。
公开号为CN115352948A的中国专利公开了一种放缆方法及放缆装置，其中，方法包括步骤S1和步骤S2，步骤S1中，将待放卷的卷筒安装在放缆装置的工作臂组件上；通过工作臂组件的多自由度摆动，将待放卷的卷筒举升至放缆装置上，可降低劳动强度，而通过步骤S2中的放缆装置带动卷筒行走实现放缆，避免了人工与牵引车配合等带来的问题，可大大提高线缆的敷设效率。放缆装置用于实现所述的放缆方法，放缆装置包括行走总成以及工作臂组件；所述工作臂组件包括摆动臂、举升臂、第一伸缩件以及第二伸缩件；其通过第一伸缩件和第二伸缩件提供驱动力，使得摆动臂和举升臂的组合动作，将大重量的卷筒安装至行走总成上，避免了卷筒安装繁杂以及劳动强度大的问题。但是该专利仍存在施工过程中，速度不均匀十分容易导致电缆内部出现断裂的问题，且装置的结构较为复杂，使用成本高。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题，提供了一种用于地铁区间的自动放缆装置及方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种用于地铁区间的自动放缆装置，包括箱体，箱体上设有驱动机构、转动机构和行走机构，驱动机构输入端连接变压器一端，变压器另一端连接箱体内壁，且变压器控制箱体内部的通信接收模块，通信接收模块接收外部卷扬机的通信发送模块发送的信号，其中，发送的信号至少包括放缆装置与卷扬机转速关系的信号；驱动机构输出端连接转动机构，转动机构上放置电缆盘；行走机构一端固定在箱体下端，行走机构另一端放置在轨道上。
基于上述技术方案，更进一步地，所述转动机构包括固定模块、转动模块和转动底座，转动底座下端与驱动机构连接，转动底座上设有固定模块和转动模块，且转动模块和固定模块平行设置。
基于上述技术方案，更进一步地，所述驱动机构为驱动电机，驱动电机的输出轴通过轴承与转动机构的转动模块连接。
基于上述技术方案，更进一步地，所述行走机构包括行走轮、支撑件和刹车件；行走轮设于轨道上，且行走轮通过活动件连接支撑件，支撑件外部设有刹车件；且行走轮通过支撑件与箱体下端连接。
基于上述技术方案，更进一步地，所述箱体上还安装有挡板，挡板通过合页与箱体上端活动连接。其中，挡板的作用是为了放缆过程中防止电缆从侧面甩出，造成人员受伤。
基于上述技术方案，更进一步地，所述箱体上设有限位柱和钢索，钢索一端固定在挡板上，钢索带有挂钩的一端挂在限位柱上。
基于上述技术方案，更进一步地，所述箱体上还设有开关按钮，开关按钮主要作用是当遥控开关失效时，手动操作使开关启动停止设备的一种防治手段，该手动开关不与信号线连接，直接作用于驱动电机。
基于上述技术方案，更进一步地，所述电缆盘上的电缆通过电缆夹具与放缆装置外部的卷扬机连接。
基于上述技术方案，更进一步地，所述电缆夹具包括夹头体，夹头体端部设有夹爪，且夹头体外部安装旋紧螺母。
基于上述技术方案，更进一步地，所述箱体上还设有支撑板，支撑板围设于驱动电机四周。其中，支撑板主要作用为隔开驱动电机以及变压器和wifi继电器开关模块。
一种用于地铁区间的自动放缆方法，采用一种用于地铁区间的自动放缆装置，包括以下步骤：
步骤1：将放缆装置移动至区间隧道一端，并固定在轨道上，
步骤2：通过区间隧道电缆支架将放缆装置上的电缆盘与卷扬机连接；
步骤3：启动卷扬机，卷扬机内部设置的通信发送模块发出信号，由放缆装置内部设置的通信接收模块接收后，转动机构执行转动命令，并带动电缆盘放缆；
步骤4：待装置放缆完成后，停止卷扬机，放缆操作完成。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
（1)本发明应用于目前地铁区间电缆布放施工的装置，将使用无线网络技术进行控制布放电缆首次运用于区间放缆，不仅减少了施工过程中的人工需求，即无需人工开动牵引车，且放缆不易损坏，减少人工更替需求，而且大大提高了施工工效，减少材料损耗。
(2)本发明通过设置变压器可以将施工用电转变为驱动电压，主要控制Wifi继电器开关模块，与远程的设备终端通信连接；通过无线信号的传输和控制，降低了由于人工控制放缆的速度不均匀导致电缆内部出现断裂的发生率。
（3）本发明通过在箱体上设置支撑板结构，其目的是为隔开设备内部元器件，避免元器件在设备作业过程中因震动导致误接触。
附图说明
图1为本发明自动放缆装置的主视图；
图2为本发明自动放缆装置的侧视图；
图3为本发明电缆夹具的剖视图；
图4为图3的侧视图；
图5为本发明自动放缆装置的电路示意图；
附图标记：1.固定模块；2.箱体；3.转动模块；4.轴承；5.驱动机构；6.接线软管；7.变压器；8.开关按钮；9.刹车件；10.转动机构；11.支撑板；12.行走轮；13.通信接收模块；14.枕木；15.轨道；16.支撑件；17.夹头体；18.夹爪；19.旋紧螺母；20.螺钉；21.钢管；22.顶板；23.挡板；24.合页；25.挂钩；26.钢索。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步阐述和说明。本发明中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。本发明各个实施例中的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，可以是直接连接到另一个元件或者是间接连接即存在中间元件。相反，当元件为称作“直接”与另一元件连接时，不存在中间元件。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于区分描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
实施例1
如图1-图5所示，一种用于地铁区间的自动放缆装置，包括箱体2，箱体2上设有驱动机构5、转动机构10和行走机构，驱动机构5输入端通过接线软管6连接变压器7一端，变压器7另一端连接箱体2内壁，且变压器7控制箱体2内部的通信接收模块13，通信接收模块13接收外部卷扬机的通信发送模块发送的信号，其中，发送的信号至少包括放缆装置与卷扬机转速关系的信号、控制装置启停的信号，其中，该变压器7主要作用是将施工用电220V转变为wifi遥控开关驱动电压5V，且wifi遥控开关设置在箱体2内部，主要控制Wifi继电器开关模块，与远程的设备终端通信连接。驱动机构5输出端连接转动机构10，转动机构10上放置电缆盘；行走机构一端固定在箱体2下端，行走机构另一端放置在轨道15上，轨道15下方设有承载物体的枕木14，其主要是用于铁路、专用轨道等走行设备铺设和承载设备铺垫的材料。
具体而言，转动机构10包括固定模块1、转动模块3和转动底座，转动底座下端与驱动机构5连接，转动底座上设有固定模块1和转动模块3，且转动模块3和固定模块1平行设置，其中，转动模块3上还可拆卸地安装有顶板22，该顶板22用于防止放缆过程中旋转的电缆盘从顶部脱出，保障人员安全，同时稳固电缆盘。驱动机构5为驱动电机，驱动电机的输出轴通过轴承4与转动机构10的转动模块3连接。行走机构包括行走轮12、支撑件16和刹车件9；行走轮12设于轨道15上，且行走轮12通过活动件连接支撑件16，支撑件16外部设有刹车件9；且行走轮12通过支撑件16与箱体2下端连接。箱体2上还安装有挡板23，挡板23通过合页24与箱体2上端活动连接。箱体2上设有限位柱和钢索26，钢索26一端固定在挡板23上，钢索26带有挂钩25的一端挂在限位柱上。箱体2上还设有开关按钮8，开关按钮8主要作用是当遥控开关失效时，使用手动开关启动停止设备的一种防治手段。手动开关不与信号线连接，直接作用于驱动电机。箱体2上还设有支撑板11，支撑板11主要作用为隔开设备内部元器件，避免元器件在设备作业过程中因震动导致误接触。装置外部还设有电缆夹具，该电缆夹具包括夹头体17，夹头体17端部设有夹爪18，且夹头体17外部通过螺钉20将旋紧螺母19与其进行固定安装，远离夹爪18的另一端安装有钢管21，其中，电缆夹具与箱体2不连接，主要作用是放缆时，卷扬机端通过电缆夹具夹住电缆盘上电缆进行线缆敷设。
本装置的工作原理为：首先通过踏板将装置整体固定到轨道15上，此时将挡板23放平，将顶板22卸下，将电缆盘中心对准转动模块3，并和固定模块1一起将其固定在转动机构10上。将挡板23通过挂钩25固定，确保挡板23牢固，将顶板22安装上去保障电缆盘不会脱出。将外部电源通过变压器7的一个电源接口接入，通过变压器7将电压调整至5v电压，主要作用为启动wifi继电器开关模块，此时开关按钮8处于常闭状态，驱动电机不启动，其中，因装置放缆过程中自身不动，且放缆设定基本位置为轨道15端口，可以就近从附近引申三级配电箱接线，无须电源充电，减少安全隐患。将电缆夹具与卷扬机钢索26连接，从电缆盘上扯下一电缆端与电缆夹具连接，放缆装置以及外置卷扬机的esp8266wifi模块处于常开状态；通过设备终端下发指令，通过通信接收模块13接收WiFi传输指令，放缆装置及卷扬机继电器开关同时闭合，驱动电机启动，轴承4主要作用为减少磨损。转动机构10开始转动进行放缆。放缆结束后远程控制断开，卷扬机以及装置同时停止作业，具体是，远程的终端设备可以通过网络设置开关状态，选择闭合，则放缆装置和卷扬机内部闭合启动，选择断开，则卷扬机和放缆装置停止。
实施例2
基于实施例1记载的一种用于地铁区间的自动放缆装置，实施一种用于地铁区间的自动放缆方法，包括以下步骤：
步骤1：将放缆装置移动至区间隧道一端，并固定在轨道15上；具体而言，将放缆装置移动至区间隧道一端，保证行走轮12与轨道15贴合，并利用刹车件9将放缆装置固定在轨道15上，同时将放缆装置的挡板23放平，顶板22拆下保证电缆盘可以安装在转动机构10上。
步骤2：通过区间隧道电缆支架将放缆装置上的电缆盘与卷扬机连接；具体而言，区间隧道电缆支架上预先布放好钢丝与卷扬机连接，将电缆盘预先扯出一头，与隧道支架上的钢丝通过电缆夹具固定在一起，并将电缆盘固定在转动底座上，电缆盘中心被固定模块1与转动模块3卡住，保证转动底座转动。同时将挡板23立起，通过挂钩25进行固定。再将顶板22安装回原位，保证放缆过程中的人员安全。
进一步的，隧道一端头设置有卷扬机，其转速与电缆盘大小关系具体如下，使卷扬机通过钢丝与装置上电缆盘电缆连接。一般直线段隧道仅在端头设置一个卷扬机，要是区间弯曲度过大，可在过弯处增设卷扬机。
根据放缆装置与卷扬机转速关系：其中卷扬机的卷筒直径为D1，转盘上配有电缆盘，电缆盘直径为D2，电缆直径为d，电缆在电缆盘上圈数为n；当电缆被卷扬机牵引离开电缆盘，电缆盘直径变小，每转一圈，电缆盘直径减少2d，现在要求启动卷扬机和转盘后，电缆在卷扬机的牵引下均匀布放在隧道支架上，且电缆前进最大速度不能超过5m/s，设卷扬机转速W1、电缆盘转速W2、电缆直径d、电缆盘直径D2、卷扬机卷筒直径D1，其存在以下关系：
1.卷扬机的线速度（卷绕速度）V1=πD1W1，其中，W1是卷扬机的转速，D1是卷扬机卷筒直径。
2.电缆盘的线速度（卷绕速度）V2=πD2W2，其中，W2是电缆盘的转速，D2是电缆盘直径。
3.当电缆被卷扬机牵引离开电缆盘时，电缆盘直径减小2d，即D2'=D2-2dn，其中D2'是电缆盘减小直径后的新直径，n为电缆在电缆盘上的圈数。
4.电缆的线速度（前进速度）V=πdW1，由于电缆在卷扬机的牵引下均匀布放在隧道支架上，所以电缆的前进速度等于卷扬机的线速度。
而电缆的前进最大速度不能超过5m/s，即V≤5m/s，代入上述关系得到：πdW1≤5；
将卷扬机的线速度V1代入上述关系得到：πd(D1W1)≤5；
简化得到：D1W1≤5/d；
将电缆盘的线速度V2代入上述关系得到：πd(D2'W2)≤5；
简化得到：(D2-2dn)W2≤5/d；
综上所述，满足卷扬机转速W1、电缆盘转速W2、电缆直径d、电缆盘直径D2、卷扬机卷筒直径D1之间的关系为：D1W1≤5/d；(D2-2dn)W2≤5/d；其中d为电缆直径，n为电缆在电缆盘上的圈数，进而确保启动卷扬机后，在执行过程中可以达到放缆速度均匀的效果。
步骤3：启动卷扬机，卷扬机内部设置的通信发送模块发出信号，由放缆装置内部设置的通信接收模块13接收后，转动机构10执行转动命令，并带动电缆盘放缆；其中，通信发送模块可选择esp8266wifi模块，通信接收模块13可选择wifi继电器开关模块，具体而言，按下卷扬机启动按钮，卷扬机启动，开始拉动电缆进行布放，与此同时，卷扬机内esp8266wifi模块发出信号，装置内设置wifi继电器开关模块，即由wifi控制芯片以及继电器组成的开关模块，通过WiFi进行无线通信，远程控制继电器实现电路通断的开关模块，当其接收卷扬机启动信号后，继电器开关模块接通，转动底座开始转动，带动上电缆盘进行放缆。该过程中，放缆装置自身不前进，固定在轨道15上。
步骤4：待装置放缆完成后，停止卷扬机，放缆操作完成。具体而言，待放缆装置放缆完成后，按下卷扬机停止按钮；卷扬机内部esp8266wifi模块发出停止信号，放缆小车内wifi继电器开关模块控制开关断开，电缆盘停止转动，操作完成。
最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (3)

1.一种用于地铁区间的自动放缆方法，方法采用一种用于地铁区间的自动放缆装置，其特征在于，
自动放缆装置包括箱体，箱体上设有驱动机构、转动机构和行走机构，驱动机构输入端连接变压器一端，变压器另一端连接箱体内壁，且变压器控制箱体内部的通信接收模块，通信接收模块接收外部卷扬机的通信发送模块发送的信号，其中，发送的信号至少包括放缆装置与卷扬机转速关系的信号；
驱动机构输出端连接转动机构，转动机构上放置电缆盘；
行走机构一端固定在箱体下端，行走机构另一端放置在轨道上；
转动机构包括固定模块、转动模块和转动底座，转动底座下端与驱动机构连接，转动底座上设有固定模块和转动模块，且转动模块和固定模块平行设置；
行走机构包括行走轮、支撑件和刹车件；行走轮设于轨道上，且行走轮通过活动件连接支撑件，支撑件外部设有刹车件；且行走轮通过支撑件与箱体下端连接；
转动模块上可拆卸地安装有顶板；
箱体上还安装有挡板，挡板通过合页与箱体上端活动连接；
箱体上设有限位柱和钢索，钢索一端固定在挡板上，钢索带有挂钩的一端挂在限位柱上；
电缆盘上的电缆通过电缆夹具与放缆装置外部的卷扬机连接；
电缆夹具包括夹头体，夹头体端部设有夹爪，且夹头体外部安装旋紧螺母；
方法包括以下步骤：
步骤1：将放缆装置移动至区间隧道一端，并固定在轨道上，
步骤2：通过区间隧道电缆支架将放缆装置上的电缆盘与卷扬机连接；
步骤3：启动卷扬机，卷扬机内部设置的通信发送模块发出信号，由放缆装置内部设置的通信接收模块接收后，转动机构执行转动命令，并带动电缆盘放缆；
步骤4：待装置放缆完成后，停止卷扬机，放缆操作完成。
2.根据权利要求1所述的一种用于地铁区间的自动放缆方法，其特征在于，所述驱动机构为驱动电机，驱动电机的输出轴通过轴承与转动机构的转动模块连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于地铁区间的自动放缆方法，其特征在于，所述箱体上还设有支撑板，支撑板围设于驱动电机四周。
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