[科普中國]-工程索道

工程索道包括貨運(yùn)索道、客運(yùn)索道、礦山索道、坑道索道、建筑索道、滑雪索道、纜索起重機(jī)和林業(yè)架空索道等．一條鋼索懸掛在支點(diǎn)之間形成的軌道，跑車（吊運(yùn)車，吊椅、吊籃、吊艙、車廂等）借此集運(yùn)木材（運(yùn)送貨物，運(yùn)送乘客），這一系統(tǒng)稱為林業(yè)架空索道（貨運(yùn)索道，客運(yùn)索道），可統(tǒng)稱為工程索道．

概念(1)工業(yè)自動(dòng)化是一門應(yīng)用十分廣泛的專業(yè)，由于工程索道自動(dòng)化的應(yīng)用量不大，不可能專業(yè)培養(yǎng)工程索道自動(dòng)化人才，工程索道全盤實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制以提高其穩(wěn)定性和可靠性的問題，只能依靠提高工程索道工程師有關(guān)工業(yè)自動(dòng)化方面的知識水平，才能較好地和工業(yè)自動(dòng)化專門人才配合解決。

(2)架空索道如何提高運(yùn)行速度，首先遇到的是振動(dòng)過大的問題，如廣東省云浮水泥廠運(yùn)輸石灰石架空索道，是我國1988年從法國FCB引進(jìn)的專業(yè)技術(shù)，工程總投資超過了4000萬元人民幣。從設(shè)計(jì)上講，這條架空索道具有運(yùn)距長(7.2km)、運(yùn)量大(250t/h)、速度大(4.2m/s)、功率小(220kW)和全自動(dòng)(全流程由PCL自動(dòng)控制)5大特點(diǎn)，也是我國從國外引進(jìn)的1條技術(shù)最先進(jìn)的貨運(yùn)架空索道，原計(jì)劃1991年6月份完成負(fù)荷調(diào)試，但因遇到共振現(xiàn)象和設(shè)計(jì)上的一些問題，一直未能正常運(yùn)轉(zhuǎn)，法方前后高薪從國外聘來三批高級專家進(jìn)行調(diào)試，均未奏效，于1992年7月賠償了90000美元后，把這條運(yùn)輸石灰石架空索道完全推給中方。后由我國專家主持，前后經(jīng)過1年的綜合治理，才使這條架空索道全部達(dá)到原設(shè)計(jì)指標(biāo)，直接挽回經(jīng)濟(jì)損失1.6億元人民幣以上。出現(xiàn)這些問題的根源，還是由于工程索道科技人員的基礎(chǔ)知識不夠系統(tǒng)扎實(shí)。而且，我國還有其他已架好多年，但還因振動(dòng)問題無法正常運(yùn)行的工程索道?？梢?，進(jìn)一步提高當(dāng)前程索道科技人員的素質(zhì)，也是當(dāng)務(wù)之急。

(3)現(xiàn)代貨運(yùn)索道和客運(yùn)索道的設(shè)計(jì)，按習(xí)慣大體上分為工藝、電器、土建、機(jī)械、概算和技術(shù)經(jīng)濟(jì)6大部分。其中的工藝部分，即線路、形式的確定，索道各工作索的設(shè)計(jì)與計(jì)算，配套設(shè)備技術(shù)參數(shù)的確定，是屬索道工程師的任務(wù)，其他部分則分別由相應(yīng)的專業(yè)人員，分別進(jìn)行設(shè)計(jì)工作，而纜索起重機(jī)和林業(yè)架空索道，由于一般是臨時(shí)陛設(shè)施，或有時(shí)是固定設(shè)施時(shí)，也因規(guī)模較小而統(tǒng)一由架空索道工程師進(jìn)行設(shè)計(jì)?？梢姴徽撌秦涍\(yùn)索道、客運(yùn)索道，還是纜索起重機(jī)和林業(yè)架空索道的設(shè)計(jì)，工藝部分的內(nèi)容是完全相同的，對索道工程師的要求也是一致的，所以索道工程師應(yīng)該能夠同時(shí)從事各種工程索道的設(shè)計(jì)工作。

(4)工程索道技術(shù)廣泛應(yīng)用于采礦工程、建筑工程、工業(yè)設(shè)備安裝工程、水利工程、水電建筑工程、交通運(yùn)輸工程、機(jī)械工程、農(nóng)業(yè)建筑與環(huán)境工程和森林工程等，這些相關(guān)的大學(xué)本科專業(yè)通過開出《工程索道》課程，應(yīng)該能夠培養(yǎng)出既能從事貨、客運(yùn)索道設(shè)計(jì)工作，又能夠從事纜索起重機(jī)、林用索道設(shè)計(jì)工作的工程索道工程師1。

工程索道的類型我國是應(yīng)用架空索道最早的國家之一，早在公元前258年，居住在山區(qū)的人民已經(jīng)開始用竹索或藤索架設(shè)渡河用的簡單的索道，當(dāng)時(shí)稱之為“笮”(讀“則”)，也謂之“懸渡”。至于用鋼絲繩架索，則是1868年，由于鋼絲繩的出現(xiàn)，英國在蘇格蘭架設(shè)了世界上第1條用鋼絲繩牽引的貨運(yùn)索道；經(jīng)過發(fā)展，現(xiàn)代工程索道在世界各國的國民經(jīng)濟(jì)中發(fā)揮著越來越重要的作用。

1、貨運(yùn)索道

貨運(yùn)索道由于以大工業(yè)生產(chǎn)為依托，一直是索道工程發(fā)展的主要陣地，當(dāng)前國內(nèi)外的貨運(yùn)索道技術(shù)，正在以提高運(yùn)行速度，應(yīng)用新材料減輕運(yùn)載工具重量以增加載量，全盤實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制等方法提高索道的性能和穩(wěn)定性、可靠性。國外單索索道的最大運(yùn)量已超過300t/h，雙索索道的最大運(yùn)量達(dá)到400～500t/h。我國現(xiàn)有的貨運(yùn)索道，已有140余條，總長超過了500km，最長的有24km。1990年，從法國引進(jìn)，在廣東省云浮水泥廠建成的運(yùn)輸石灰石單索架空索道，全長7.28km，運(yùn)輸能力為250t/h，運(yùn)行速度為4.2m/s，生產(chǎn)過程由PLC自動(dòng)榨制，使我國貨運(yùn)索道技術(shù)，達(dá)到了新的水平。

2、客運(yùn)索道

現(xiàn)代客運(yùn)索道，興起于20世紀(jì)50年代，在日本、奧地利、法國等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的國家，客運(yùn)索道遍布各地，對發(fā)展經(jīng)濟(jì)、方便生活，起著重要的作用。例如日本，1983年客運(yùn)索道為1132條，2000年已經(jīng)擁有近3000條客運(yùn)索道，不但用于旅游，而且用于發(fā)展市內(nèi)交通，已經(jīng)把發(fā)展客運(yùn)索道同發(fā)展飛機(jī)、、火車、汽運(yùn)等現(xiàn)代交通方式處于同等重要的位置。我國的客運(yùn)索道，近年也有長足的發(fā)展，1983年，我國還只有i1條客運(yùn)索道，全長13415.294m。經(jīng)過只有10余年的時(shí)間的發(fā)展，我國的客運(yùn)索道已經(jīng)發(fā)展到200余條，全長近200km?？瓦\(yùn)索道和貨運(yùn)索道一樣，可按其工作索分為單索索道和雙索索道。

3、纜索起重機(jī)

纜索起重機(jī)是應(yīng)用于起重運(yùn)輸工程中的架空索道，和貨運(yùn)索道及客運(yùn)索道比較，它的特點(diǎn)是，架空索道本身具有直接起重、升降重物的能力，因而可以稱之為纜索起重機(jī)，應(yīng)用于林業(yè)中時(shí)，被稱之為增力式集材索道。

4、林用索道。林業(yè)架空索道，包括林業(yè)運(yùn)材索道、林業(yè)集材索道和木材過壩纜索等。1

工程索道的動(dòng)力系統(tǒng)工程索道動(dòng)力系統(tǒng)的最大特點(diǎn)，是依靠纜索傳動(dòng)：

(1)貨運(yùn)索道、客運(yùn)索道和運(yùn)材索道的動(dòng)力系統(tǒng)一般如圖所示，都是驅(qū)動(dòng)機(jī)用驅(qū)動(dòng)輪與牽引索間的摩擦力帶動(dòng)牽引索驅(qū)動(dòng)整條索道運(yùn)行的。

(2)纜索起重機(jī)和林業(yè)集索道的動(dòng)力系統(tǒng)，主要是依靠卷揚(yáng)機(jī)(絞盤機(jī))，利用和驅(qū)動(dòng)輪類似的摩擦卷筒和能夠纏繞纜索的纏繞卷筒，通過纜索傳動(dòng)，帶動(dòng)整條索道運(yùn)行。1

工程索道的發(fā)展及趨勢(1)工程索道的發(fā)展，因人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的不同而有所不同，根據(jù)歷史記載，我國公元前258年已經(jīng)開始使用簡單的渡河索道，隨著農(nóng)(林)業(yè)的發(fā)展，直到工業(yè)發(fā)展的初期，用于森林工程的林業(yè)架空索道是工程索道技術(shù)的發(fā)展主體，發(fā)展的主要內(nèi)容是索道的索系，解決的主要問題是如何把索道的各工作索，合理的配置成能夠在林區(qū)各種復(fù)雜地形條件下，把木材集運(yùn)到公路邊的技術(shù)。從1868年英國在蘇格蘭架設(shè)了世界上的第1條用鋼絲繩牽引的貨運(yùn)索道開始，隨著工業(yè)產(chǎn)業(yè)的崛起，貨運(yùn)索道和纜索起重機(jī)成了工程索道的發(fā)展主體，解決的主要問題是如何擴(kuò)大規(guī)模、提高工效和超重量的吊裝工程技術(shù)問題。從19世紀(jì)70年代開始，由于經(jīng)濟(jì)的高度發(fā)達(dá)，隨著人類生活質(zhì)量的不斷提高，在高速發(fā)展的旅游業(yè)的帶動(dòng)下，以旅游工程為主體的客運(yùn)索道的發(fā)展，成為了工程索道的發(fā)展主體，要求解決的主要問題，是如何保證索道運(yùn)行的安全、可靠、平穩(wěn)和舒適的問題。

(2)現(xiàn)代工程索道的進(jìn)一步發(fā)展，面臨的共同問題是必須應(yīng)用新的材料減輕運(yùn)載工具重量以增加載量，提高索道的運(yùn)行速度以提高工效，全盤實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制以保證其穩(wěn)定性和可靠性等三大課題。1

輸電線路工程索道運(yùn)輸標(biāo)準(zhǔn)化研究“輸電線路工程索道運(yùn)輸標(biāo)準(zhǔn)化研究”項(xiàng)目主要包括《輸電線路工程貨運(yùn)架空索道運(yùn)輸施工工藝導(dǎo)則》、《輸電線路工程貨運(yùn)架空索道運(yùn)輸標(biāo)準(zhǔn)化手冊》及《電力建設(shè)工程預(yù)算定額(架空送電線路索道運(yùn)輸工程)》三部分的研究及編制工作。這三部分內(nèi)容是在總結(jié)我國輸電線路工程貨運(yùn)架空索道運(yùn)輸施工經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了廣泛的調(diào)研，并參考了國家和國家有關(guān)部門發(fā)布的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)程、規(guī)范、質(zhì)量評定標(biāo)準(zhǔn)和安全技術(shù)操作規(guī)程，按正常的施工條件和合理的施工組織設(shè)計(jì)進(jìn)行編制的，并經(jīng)過了多次專家評審和全國范圍內(nèi)征求意見。

貨運(yùn)施工索道工作索中承載索設(shè)計(jì)計(jì)算的精度直接影響索道在使用過程中的安全性以及經(jīng)濟(jì)合理性，在安全系數(shù)的選取方面安全系數(shù)過小影響施工運(yùn)輸過程中的安全，安全系數(shù)過大則大大降低工作索的使用壽命，工作索精確的選型設(shè)計(jì)計(jì)算能夠很好解決該問題。項(xiàng)目研究建立了懸鏈線理論算法，并改進(jìn)了加氏理論以及堀氏理論的計(jì)算模型，應(yīng)用Mathematica與C#NET技術(shù)編制了計(jì)算軟件，可以系統(tǒng)地計(jì)算出索道設(shè)計(jì)中的各項(xiàng)參數(shù)。項(xiàng)目組共計(jì)算了726種索道施工典型工況，計(jì)算結(jié)果在設(shè)計(jì)手冊中以表格形式列出，供施工單位直接查表選取設(shè)計(jì)參數(shù)。項(xiàng)目研制的索道樣機(jī)最大跨距為820m，高差為380m，運(yùn)重單件最大達(dá)到2～5t級，樣機(jī)的研制及現(xiàn)場工程應(yīng)用試驗(yàn)得出的數(shù)據(jù)進(jìn)一步驗(yàn)證了計(jì)算軟件的計(jì)算精度，為索道標(biāo)準(zhǔn)化研究提供了有力的技術(shù)支持。

項(xiàng)目研究及編制的《輸電線路工程貨運(yùn)架空索道運(yùn)輸施工工藝導(dǎo)則》、《輸電線路工程貨運(yùn)架空索道運(yùn)輸標(biāo)準(zhǔn)化手冊》為國家電網(wǎng)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)手冊，對輸電線路貨運(yùn)架牢索道運(yùn)輸起到了重要的指導(dǎo)作用，規(guī)范了索道運(yùn)輸施工工藝，為索道運(yùn)輸提供了必要的技術(shù)支持和依據(jù)。《電力建設(shè)工程預(yù)算定額(架空送電線路索道運(yùn)輸工程)》為合理確定輸電線路索道運(yùn)輸工程造價(jià)提供了必要的依據(jù)，完善了電力行業(yè)電力建設(shè)工程預(yù)算定額體系。為實(shí)現(xiàn)我國電力建設(shè)科學(xué)發(fā)展，保障施工建設(shè)安全，提高施工質(zhì)量，規(guī)范和減少項(xiàng)目投資等提供了技術(shù)支持和依據(jù)，具有顯著的社會(huì)及經(jīng)濟(jì)效益2。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

李岳陽 - 副教授 - 江南大學(xué)