知识点：抱索器 0 引言 客运架空索道是一种能舒适快捷地运送乘客的现代化交通运输工具，由于能适应复杂地形、跨越山川、河谷及地面障碍物，因此索道已经成为解决山岳型风景区内部交通和滑雪场输送游客的首选，在旅游和滑雪产业中起到了不可替代的作用。 2016 年12 月7 日国务院印发的《“十三五”旅游业发展规划》指出：“将旅游业培育成经济转型升级重要推动力、生态文明建设重要引领产业、展示国家综合实力的重要载体、打赢脱贫攻坚战的重要生力军，为实现中华民族伟大复兴的中国梦作出重要贡献。”规划还指出：“大力发展冰雪旅游，以办好2022 年冬奥会为契机，大力推进冰雪旅游发展”。随着旅游和滑雪产业的快速发展，我国索道建设同步进入快速发展期。
知识点：抱索器
客运架空索道是一种能舒适快捷地运送乘客的现代化交通运输工具，由于能适应复杂地形、跨越山川、河谷及地面障碍物，因此索道已经成为解决山岳型风景区内部交通和滑雪场输送游客的首选，在旅游和滑雪产业中起到了不可替代的作用。
2016 年12 月7 日国务院印发的《“十三五”旅游业发展规划》指出：“将旅游业培育成经济转型升级重要推动力、生态文明建设重要引领产业、展示国家综合实力的重要载体、打赢脱贫攻坚战的重要生力军，为实现中华民族伟大复兴的中国梦作出重要贡献。”规划还指出：“大力发展冰雪旅游，以办好2022 年冬奥会为契机，大力推进冰雪旅游发展”。随着旅游和滑雪产业的快速发展，我国索道建设同步进入快速发展期。
我国索道建设需求不断向长距离、大跨距、大运量方向发展，采用单线循环脱挂抱索器索道是解决以上需求的最好选择。为解决长距离、大跨距、大运量脱挂抱索器索道钢丝绳张紧行程较大的问题，研发了钢丝绳锚固张紧技术，文中通过索道实例对比研究分析钢丝绳锚固张紧技术的优缺点。
使用一条无极的钢丝绳缠绕在索道两端的驱动轮及迂回轮上，通过张紧装置保证有足够的张力，电机通过减速器带动驱动轮运转，驱动轮利用摩擦传动的原理带动钢丝绳运行。钢丝绳每隔一定间距通过一个脱挂抱索器挂上一个吊厢，由钢丝绳带动在线路上高速运行。吊厢进站后，脱挂式抱索器通过脱开器将吊厢与钢丝绳自动脱开并通过减速装置自动降到低速，随后开关门机构将吊厢车门自动打开，乘客在指定区域下车。推车机构自动将吊厢推至索道另一侧，待乘客上车后，车门自动关闭，然后进入加速装置加速至与运载索等速，设在站口的挂结器将抱索器自动挂结到钢丝绳上。这样，每隔一定的时间进入站内一个吊厢，同时又发出一个吊厢，如此循环运行，达到输送游客的目的，上述全部运行过程都是自动进行。
索道驱动是利用摩擦传动原理实现钢丝绳运转，为保证驱动轮带动钢丝绳运转时不打滑，钢丝绳在驱动轮上必须有足够的张力。由于索道钢丝绳具有一定的延伸率及索道载荷的变化具有不确定性，为保证足够的钢丝绳张力，索道在驱动或迂回站设计有张紧装置以实现钢丝绳张紧目的。
张紧装置一般有重锤张紧和液压张紧两种，重锤张紧由于系统复杂、安全性较低因此目前采用的较少，大部分索道都采用通过液压缸和液压站组合的液压张紧方式。
GB12352—2008《客运架空索道安全规范》（简称：规范）对钢丝绳的最小张力和张紧装置的行程作了如下规定：
单抱索器索道运载索，钢丝绳张紧时，其最小张力与运载工具产生的最大横向力之比应大于15。单线循环式索道钢丝绳安全系数不小于4.5。
1) 温差30℃而引起的长度变化（钢丝绳线性膨胀系数 f =12 mm（km·℃）
2) 承载索0.5 ‰的伸长，运载索和牵引索1.0 ‰的伸长；
4) 各种运行载荷情况下钢丝绳的弹性伸长，对于运载索和牵引索的弹性模数可取80 kN/mm2( 新绳) 和120kN/mm2（旧绳）进行计算。
上述提到的规范相关要求，是索道总体工艺设计计算必须遵守的依据。设计时，既要保证索道钢丝绳最小张力和驱动防滑要求，又要满足张紧行程的要求。
脱挂式索道张紧装置通常采用的随动张紧方式是液压缸加液压站控制方式，液压站电机通过液压泵给液压缸提供相对恒定的压力，液压缸作用在装有驱动或迂回轮的张紧小车上，液压站的控制系统自动控制张紧小车随线路载荷变化前后移动从而使钢丝绳保证恒定的张力。
若一条索道的长度达到2 500 m， 按照规范要求， 张紧行程需考虑：温差30 ℃ 而引起的长度变化L1=2.5×30×12=900 mm 运载索1.0 ‰ 的伸长L2=2 500×1.0‰=2.5 m=2 500 mm 。
规范中要求的各种运行载荷情况下钢丝绳垂度不同而产生的长度变化，对脱挂式索道而言，由于每天下班所有车厢都回收车库，早上再发车运行，因此存在空绳的工况。脱挂式索道载荷变化引起的最大行程L3 是在重上重下即满载与空载钢丝绳之间的差值，行程与索道长度、跨距、高差、运量等有关，2 500 m 长的索道一般在L3=3.5 m 左右。则行程
L= L1+ L2+ L3=900+2 500+3 500=6 900 mm
以上只是基于长度在2 500 m 的索道，且运载索的延伸率按照1.0‰考虑，实际情况为采用进口钢丝绳，新钢丝绳的延伸率一般在2.0‰左右，采用国产钢丝绳一般超过4.0‰，故设计时行程至少还要增加索道长度的0.5‰以免短期内对钢丝绳进行二次编接。
目前国内索道规模越来越大，长度超过3 000 m 的索道越来越多，张紧行程过大从技术上可以解决，主要可以通过以下方法 ：1）增大张紧小车行程；2）增加支架、减小跨距；3）增加张紧力；4） 减少运量。前3 种方法，都会造成索道设备体量增大、土建工程量增加等结果，从而使项目投资大大增加。为解决以上问题，研发了单线循环脱挂式索道钢丝绳锚固张紧技术并已成功应用到多个索道项目。
单线循环脱挂式索道锚固张紧技术的工作原理是：利用脱挂索道每天运行前处于空绳状态的特点，在索道运行前处于空绳状态时由张紧装置给予钢丝绳一个初始张紧力，当天索道运行时张紧装置的位置就固定不变了，初始张力标定完成后再开始当天索道线路发车厢工作。锚固张紧技术利用钢丝绳锚固后张力随着不同工况线路载荷变化而同步变化的特点，达到即满足钢丝绳最小张力又满足钢丝绳在驱动轮的防滑要求，张紧装置的设计行程只需要满足运载索1.5‰的永久伸长。该技术的难点是力学和数学模型的建立和编制计算机计算程序。
下面通过国内某索道的具体计算结果对通常采用的液压随动张紧方式和液压锚固张紧方式进行比较。
索道型式为单线循环脱挂抱索器八人吊厢式，水平距离为2 623 m，线路高差为588 m，索道长度为2 693m，运行速度为0 ～ 6.0 m/s（调速），运输能力为单向2 080 人/h，驱动站位置在下站，迂回张紧站位置在上站，线路支架数量为18 个。
两种张紧方式的计算结果对比的前提是索道总体工艺设计都满足国家索道规范对钢丝绳最小张力、最小安全系数及驱动防滑等的要求。张紧装置位于索道上站，张紧力和钢丝绳型号见表1，液压随动张紧方式和液压锚固张紧方式对比见表2。
该索道线路共有18 个支架，对索道各种典型工况下线路中间其中的5 个典型支架受力情况、钢丝绳安全系数、防滑系数、驱动功率和驱动迂回轮拉力进行比较，见表3～表7。
通过对索道五种典型工况的总体计算结果分析可以发现：对于长距离、大运量脱挂式索道采用液压锚固张紧技术不仅仅只是解决了钢丝绳行程问题，对索道线路支架载荷、功率、驱动迂回轮张力、钢丝绳安全系数都有影响。
1） 采用液压随动张紧方式时，最大行程发生在重上重下即线路所有车厢满载的工况下，最大行程为3.785m，而锚固张紧行程为0。这意味着随动张紧方式在不增加可调节张紧装置位置的情况下，随动张紧的设计行程比锚固张紧需增加3.785 m 的行程。
2） 锚固张紧与随动张紧比，锚固张紧时线路支架受力随线路、载荷增大而增大，两种方式相比空绳工况下差值最大，差值随线路载荷的增加而减少，重上重下即满载工况下基本相同。线路支架受力小，利于减少支架托压索轮轮衬的磨损、提高轴承寿命。
3） 钢丝绳安全系数比较 本案例张紧装置设在上站，随动张紧的张力恒定，钢丝绳最小安全系数每种工况相同。锚固张紧钢丝绳安全系数随载荷变化而变化，除满载工况与随动张紧基本相同外，其余工况钢丝绳安全系数更大。
4） 防滑系数随动张紧比锚固张紧大，但都满足规范要求。
5） 驱动功率、驱动迂回轮拉力比较 重上重下即满载工况两种张紧方式基本相同，其余工况锚固张紧都小于随动张紧，意味着锚固张紧更加节能，驱动迂回轮的平均拉力更小，同样利于提高轮体和轴承等设备寿命。
通过上述比较可以得出，锚固张紧方式合理地利用了钢丝绳张力随线路载荷变化而变化的特点，索道实际运行时载荷变化即是乘坐人数的变化，索道不可能每天每时都处于满载状态，因此对本案例而言采用锚固张紧技术有更多优点。锚固张紧技术有诸多优点，但并不表示该技术可以应用到所有的脱挂索道。脱挂式索道采用锚固张紧技术，一是利用脱挂式索道每天发车前，钢丝绳处于空绳状态，有条件自动进行初始张力的标定；二是锚固张紧时，线路钢丝绳的挠度变化是利用钢丝绳的弹性伸长抵消的，索道越长、跨距越大钢丝绳弹性伸长也越大。当索道长度不大时，钢丝绳的张力将随着外部载荷的变化急剧增大，支架载荷、钢丝绳直径、驱动功率、驱动迂回轮受力反而比随动张紧更大。
通过实际案例比较分析，锚固张紧技术不仅可以解决长距离、大跨距、大运量脱挂式索道行程大的问题，通过合理利用锚固张紧时钢丝绳张力随线路载荷变化而变化的特点，在非满载工况下，可以实现更小的驱动功率、减小线路支架和驱动迂回轮受力、减少设备磨损、提高设备寿命等优点。但并不适用于距离不长、运量不大的脱挂式索道，设计者需要根据每条索道的具体线路特点进行比较分析才能确定最优方案。
相关推荐：
1、GB5226.1-2008 机械电气安全
2、GB19517-2009国家电气设备安全技术规范
