Research on a New Type of Emergency Repair Power Well Cover
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摘要:
针对位于车行道的电力井盖频繁遭受重载车辆碾压后容易出现破损、缺失的情况，通过另外设计临时替代装置，完成了一种电缆井盖临时替代，能够保证在原电缆井盖破损时，临时起到井盖的作用，遮蔽井口和快速恢复道路通行；同时，该临时装置便于携带、可操作性强，可循环利用，并不须要投入大量的制备成本，具有很高的经济性和良好的推广应用价值。
Abstract:In response to the situation where the power well cover located in the traffic lane is prone to damage and loss after being frequently crushed by heavy vehicles, this article has completed a temporary replacement device for the power well cover by designing a temporary replacement device. It can ensure that when the original power well cover is damaged, it temporarily acts as a well cover. Cover the wellhead and quickly restore road traffic. At the same time, the temporary device is easy to carry, highly operable, and recyclable. No significant preparation costs need to be invested. It has high economic efficiency and good promotion and application value.
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Keywords:
- power well cover /
- emergency repair /
- rapid recovery /
- temporary substitution
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随着城市发展，地下各类电缆管线不断增长。电缆隧道是为地下电缆专门铺设的通道，在地上每隔一段距离就须要设一个电缆井盖。随着城市电力井盖逐年增多，对井盖的安全、功能需求越来越高，但井盖质量参差不齐，一旦井盖发生破损或丢失，若有杂物从破损的井盖处坠落，可能造成通道下方电缆损伤，严重影响线路的安全稳定运行、极端情况下可能导致线路损伤乃至跳闸[1]。同时，不论破损井盖位置是处于车行道还是人行道中，都会阻碍道路正常通行，严重时会危及车辆和行人安全。
1. 现有解决方案
为了解决上述问题，现有的方案主要包括以下2个方面，第一种是对井盖本体进行改进，通过改变井盖本体的结构，例如增加电子防盗机构、加固机构或防护机构，以求增加电缆井盖的强度，提高防盗性能；但这种方式通常须要将现有的井盖进行全部或大部分更换，耗费巨大且费时费力，经济性较差，进一步增加了电缆井盖的制备成本， 且改进后的井盖结构一般都比较复杂，进一步增加了安装和维护成本。第二种方案是建立电力井盖智慧监测系统[2]，采用物联网技术、无线供电技术、无线通信技术实现井盖授权开启，防止外人进入等功能，并可实现对电缆井盖的破损和丢失现象进行实时检测，异常状态报警，这种方式虽然在一定程度上能够及时发现电力井盖的安全隐患，但是并不能从根本上解决井盖破损影响电力管线安全稳定运行，严重的可导致线路跳闸的问题。
目前，电力部门对电缆井盖破损的应急处置方案为：运维人员迅速赶赴现场，在破损井盖处设置遮栏和警示标志，并现场看守，以防人员、车辆坠落。同时，紧急调用尺寸匹配的新井盖。但是，调用井盖过程最少须要耗费3～5 h，既影响了车辆、行人安全，又增加了电力线路运维管理的人工成本。
因此，亟待研制一种便携式电缆应急抢修井盖，能快速处置、恢复道路通行，提高抢修效率，降低车损和人身事故。
2. 新型应急抢修电力井盖设计
2.1 井盖主体部分设计
现有球墨铸铁井盖直径在76～90 cm，重量在70～100 kg，不方便人工搬运。普通铸铁的密度在7.2～7.4 g/cm3，以圆形铸铁井盖为例，以井盖质量在50 kg以内作为约束条件，得出井盖直径和厚度的可行域如图1所示，即为达到可行解的范围。图1给出了实现井盖重量50 kg以内目标下，井盖直径和厚度的可行组合。
目前中小型轿车的重量在1.5～2 t，一般工程车重量在1.8～2.2 t，假设每个轮胎与路面的接触面积200 cm2（即0.02 m2），则可计算压强约为2.7 MPa，项目选定的材料屈服极限为180 MPa，满足一般车辆通行的强度要求，验算合格。
本文研究的应急抢修井盖能够实现临时遮蔽井口，快速恢复道路通行的作用，属于临时遮蔽设施。可以通过合理设计井盖的宽度和厚度，控制其最大重量。为保证车行道通行的目的，应急井盖应具有一定的厚度以保持牢固。同时，为了保证便携性的目标，降低井盖整体重量，在直径一定的情况下，须要采取降低井盖厚度措施。因此而降低的稳定性，可以通过其他辅助设施来补偿，达到兼顾轻便和稳定的总体要求。
考虑到城市道路上的电缆井盖直径在74～90 cm，如遇到井盖破损的情况，须调用大小匹配的井盖进行更换。无须事先知道破损井盖尺寸，对于不同直径的井盖具有通用性。
2.2 井盖稳固部分设计
在不增加井盖本身重量前提下，为提高位于车行道上井盖总体稳定性，每次使用时在铁板底面圆心处挂环上悬挂重物，可采用普通电力工具袋，袋内装有铁块等重物，也可采用尼龙袋中冲沙的方法，可在路边就地取材，方便快捷，增大设备整体对地面的压力，提高稳定性。
针对应急抢修井盖受车辆冲击、容易发生位移的问题，提出了附加可拆卸卡位限定装置方法，即在井盖边缘与井壁接触约1 cm的位置，沿圆周分布贯穿上下表面的通孔，从上表面钻入适合直径的螺栓，下表面通过六角螺母实现螺栓的固定，螺栓从下表面向下延伸约5 cm，螺栓表面与井壁距离约0.3～0.5 cm。经测试在700 N推力下不至于位移，可实现遮蔽井口和快速恢复道路通行。采用该方案具体实现形式如图2所示。
本文所研制应急井盖进行标准组装加工，对螺栓进行紧固，在表面粘贴反光膜警示标志。经过仔细检查，确定该新型应急抢修井盖设施构合理，坚固不易损坏，能够满足实际应用要求。
在合理的尺寸设计，以及各种零部件的规格参数，绘制了用于井盖制作的CAD图纸如图3所示。
3. 推广应用情况
本文研制应急抢修井盖以加工完毕并经测试可以使用，总体重量在47 kg以内。采用新型应急抢
修井盖对青岛市的主要电缆通道井盖进行更换实验，进行搬运—安装—通车全过程测试。得到结论，新研制的电缆井盖替代设施对所有电缆通道均能一次性完成安装、通车测试，满足其设计要求及目标。如上文所述，发生井盖破损事故后，QC小组成员赶赴现场的时间取1.1 h，应急井盖搬运、安装至通车的时间可控制在6 min以内，故井盖应急处置的时间降至1.2 h以内。
该装置便于车辆携带，坚固牢靠，并具备夜间反光警示效果。经现场测试，能够经受住一般车辆碾压，安全可靠，实现了预期效果，具备良好的推广应用价值。
4. 结束语
本文研究了一种新型应急抢修电力井盖，用以解决位于城市中车行道、人行道、绿化带中的电缆井盖破损，而更换匹配井盖又需要较长时间的情况。所用原材料简单易得，主体材料是常见的铁板、防滑钉、M10螺栓和电力工具袋。制作工艺简单，依托本设施制作的设施重量轻，可以存放在电缆运维人员的巡视车辆上，巡视遇到井盖破损的状况时，可以替代电缆井盖，达到恢复道路畅通、防止行人坠落的效果。
本文研究内容不仅解决了传统电缆井盖调用慢，危及车辆、行人安全的问题，并且减少了井盖破损持续时间，降低了井盖破损造成事故的概率。同时，使电缆井盖的更换管理更加高效，提高了设备管理水平。
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[1] 赵德才,王凤利,李小军,等. 城市道路井盖的缺失报警与精确定位系统研究[J]. 河北北方学院学报:自然科学版,2012,28(3):3. [2] 孙晓云. 电力智能井盖系统研究[J]. 电力系统装备,2021(4):2. -
期刊类型引用(1)
1. 林劭峰，沈一逸，沈根强. 便捷式电力井盖装置的智能化设计与故障维护. 电力设备管理. 2025(02): 291-293 . 
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