用定索长方法解决单线循环脱挂索道的 大张紧行程问题

闫登华 黄越峰 杨祥义
北京起重运输机械设计研究院有限公司 北京 100007

摘 要：随着国产客运脱挂索道的发展，长距离、大运量、大跨距脱挂索道需求越来越多，传统的定张力总体计算方法不能解决此类索道线路产生的较大张紧行程问题，提出了采用定索长（锚固张紧）方法解决该问题，通过实例比较，对定索长方法的优缺点进行了剖析。

关键词：脱挂索道；定张力；定索长；锚固张紧

中图分类号：TH235 文献标识码：B 文章编号：1001-0785（2018）10-0169-03

1 单线循环脱挂索道的工作原理
用一条无极钢丝绳缠绕在索道两端的驱动轮和迂回轮上，通过张紧装置使之保证一定的张力，线路中间设有支架，支架上装有托索轮或压索轮组，将钢丝绳托起或压下使之保证一定的离地距离[1]。脱挂抱索器按一定的间距将吊具挂接在钢丝绳上，驱动轮带动钢丝绳运行，将吊具由起点带到终点，达到输送游客的目的。

2 单线循环脱挂索道的张紧方式
单线循环脱挂索道按照运载索张紧布置在迂回端还是驱动端分为迂回张紧和驱动张紧，分别称为A 种配置和B 种配置[2]。目前，脱挂索道一般采用液压张紧方式，按张紧工作方式的不同，可以分为定张力液压张紧和定索长（锚固）液压张紧。定张力液压张紧张力控制范围为额定张紧力的±5%，定索长液压张紧张力控制范围为空绳额定张紧力的±2%。定张力液压系统通过压力传感器和PLC 控制电机和电磁阀来实现张紧液压缸张紧（缩回）和泄压（伸出）。定索长液压张紧系统通过压力传感器或张力传感器和位移传感器及PLC 控制电机实现张紧液压缸的张紧和位置锁定。定张力张紧方式的特点是张紧端的张力在一个允许的范围内变化，基本保证了张紧端张力的恒定，钢丝绳长度随载荷变化而变化，张紧小车的位置随线路载荷变化而随动。定索长张紧方式的特点是张紧小车的位置在一天内保持不变，位移传感器监测张紧小车的位置，张力传感器监测张紧端张紧力的变化，钢丝绳张力随线路载荷变化而变化。

一般来说大张紧行程索道线路的典型特征为：线路较长、运量较大、跨距较长。按照定张力的方法计算张紧行程比较大，无法满足《客运架空索道安全规范》第5.4.2 节对张紧装置行程的要求[4]，目前张紧装置受站内设备长度的限制，一般最大只能做到7 m 的有效行程。定索长方法可以解决大张紧行程的脱挂索道张紧装置不能满足规范要求的问题，采用定索长方法，张紧行程几乎为0，张紧装置的行程只需满足运载索1.5‰的永久伸长。

3 案例比较
选择两个适于采用定索长张紧方式来进行线路总体工艺计算的索道（A 索道和B 索道），A 索道线路水平长3 891.6m，高差908.5 m，最大跨水平长572 m，运行速度6 m/s，吊具承载人数为8，单向运量1 200 人/h，A 种配置，张紧在上站；B 索道线路水平长1 465.559 m，高差584.1 m，最大跨水平长706.905 m，运行速度6 m/s，吊具承载人数为8，单向运量2 000 人/h，A 种配置，张紧在下站。对两条索道分别按照定张力和定索长两种方式进行线路总体工艺计算，并对计算后的主要技术参数进行对比，见表1。两索道的纵断面图见图1 和图2。

图1 A 索道纵断面图

图2 B 索道纵断面图

从计算结果可以看出，A 和B 索道的张紧行程超出张紧装置的行程，想要满足要求，必须再加大张紧力，随之线路载荷增加，钢丝绳直径变粗，受钢丝绳最大直径的限制，目前一般单线索道钢丝绳直径最大值约为φ 56 ～ φ 58 mm，不可能无限制地增大钢丝绳的直径来满足减小张紧行程的要求。采用定张力方法根本无法解决这两条索道的总体工艺方案，只能采用定索长方法来解决。

4 定索长与定张力方法相比的优缺点
由于两条索道的钢丝绳直径已经接近单线循环脱挂索道运载索直径的上限，所以上述计算结果是在钢丝绳参数相同的情况下得出的。通过对比，采用定索长方法来解决索道总体工艺的优缺点如下。优点：
1）空绳时张力水平较低，线路压索支架的受力与定张力相比减小。
2）空绳时张力水平较低，最长跨空绳时的跨中挠度与满载时跨中挠度的差值较小，最长跨的端部切线倾角变化较小。
3）空绳时张力水平较低，下站的最大张力合较小（张紧在上站时）。
4）空绳时张力水平较低，空索冰雪载荷下钢丝绳安全系数较大，抗冰雪载荷能力较强。
5）张紧行程几乎为0，运载索的浮动量较小，吊具在经过大跨端支架时的失重感减轻，索道运行更加平稳，提高了乘坐的舒适性。
缺点：
1）最小张力较小，最小张力与运载工具产生的最大横向力之比稍小（安全规范要求大于15）。
2）驱动轮最小防滑系数稍小，但这一点对于脱挂索道来说几乎都能满足防滑要求。
3）最大倾角稍大。
4）吊具在跨间最大的风偏摆量较大，有时可能需要加大线路某些跨的索距来满足规范关于索距的要求。
5）支架托压索轮组最小支承力较小，托压索轮抵抗风载荷能力较弱。

5 温度变化对索长的影响
基于定索长方法来计算索道的总体工艺参数，需要考虑温度对于索长的影响。目前《客运架空索道安全规范》未对单线循环脱挂索道双端锚固温度值作出规定，实际上，每天均会收发车一次，都会在发车前定一次索长（张紧小车位置），所以温度变化应为一天内当地温度变化的最大值。由于规范未对此作出规定，只能根据当地一天内气温变化的最大值来考虑，代入程序进行计算，得出温度变化后的总体计算结果，结果数据也应该满足规范各项要求。
温度变化引起的索长变化量

参考文献
[1] 单圣涤. 工程索道[M]. 北京: 中国林业出版社 ,2000.
[2] 王世华，张海乔. 单线循环索道工艺参数的精确计算[J].起重运输机械,1991（8）:9-16.
[3] 冯建祥，罗楧. 悬索工程[M]. 厦门: 厦门大学出版社,2010.
[4] GB12352—2007 客运架空索道安全规范[S].