单线循环固定抱索器客运索道线路阻力计算方法的比较及分析

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Comparison and Analysis of TWO Line Resistance Calculation M ethodsof M ono-Cable Fixed Grip Circulating Passenger RopewayXI Jin-chao(Ropeway Project Department，China ENFI Engineering Corp.，Beijing 100038，China)Abstract：According to the working principle， working cases and line calculation characteristics ofmono-cable fixed grip circulating passenger ropeway，the two available line resistance calculation methodshave been analyzed，and the two calculation programs of this type of ropeway have been done based onthe MATLAB software.Through calculating the real project，the comparison and analysis has been doneto the two results，and finally the advantage，disadvantage and applicability of this two line resistance cal-culation methods can be get。

Key words：mono-cable circulating；fixed grip；passenger ropeway；line calculation0 前言 1 概述根据我国索道行业的统计数字，目前全国建有各类客运架空索道(不含拖牵索道)500余条，其中单线循环固定抱 索器客运索道所 占比重不低于 2/3。由于该类型索道结构简单 、建设周期短、投资小等特点，该类索道在我国索道今后相当长-段时期内的发展中仍将占有数量上的绝对优势。为推动我国客运索道事业安全、降、持续、协调进步与发展，在索道工艺总体设计计算，尤其线路计算时对该类索道进行深入分析和研究，从而开展优化设计有着重要意 义[收稿 日期 ]2012-12-20[作者简介]习进朝 (1979-)，男，河北平山人 ，工程师，工学硕士，主要从事客运索道的工艺设计及机械设备设计工作 。

34该类索道 的工作原 理 是将- 条钢丝绳套在分别设于上下站内的驱动轮和迂 回轮上，中间通过支架上的托(压 )索轮组支承，采用张紧装置保证 钢丝绳具有-定的初张力 ，在钢丝绳上按-定间距将客车用固定抱索器 固结在钢丝绳上 ，电动机的旋转通过联轴器、减速器传至驱动轮，利用摩擦传动原理带动钢丝绳作循环运动 ，从而实现运送 客车 内乘客的目的。

该类索道由驱动装置、支架、托压索轮组、迂回装置、张紧装置、钢丝绳及乘坐工具(吊椅、吊篮、吊厢，以下统称客车)，还有电气设备及安全装置组成。其图1为单线循环固定抱索器客运索道示意图，图中客车在钢丝绳上沿-定间距均匀挂结。

在索道工艺设计时，线路计算是-项非常重要的内容。线路计算的目的如下：习进朝：单线循环固定抱索器客运索道线路阻力计算方法的比较及分析可查 。

《采矿设计手册》第 4卷第二篇架空索道中有轮 关单线循环固定抱索器索道运行阻力的内容：线路运行阻力AtfoqL (1)注：客车在钢丝绳上沿-定l司距均匀挂结。

图1 单线循环固定抱索器客运索道示意图(1)通过线路计算确定索道运行所需的电机圆周力，进而确定索道电机的功率。

(2)计算钢丝绳在支架索轮组上的最小压力(对于压索式支架为最大压力)，以检查钢丝绳在最大拉力而又无载荷的条件下，支架索轮组上的靠贴程度，进而确定所需支架的高度。

(3)计算钢丝绳在支架索轮组上的最大压力，以选择索轮组。

(4)计算客车运行时的最大倾角，以检查客车抱索器的爬坡角是否在允许的范围，并计算作用在支架上的载荷供支架设计使用。

(5)计算 钢丝绳在满 载运行条 件下 的最大 挠度 ，以检查客车底部与地 面的最型最大垂直距离是否符合要求。

索道运行时电机所做的功-部分用来运送乘客，其余部分主要用来克服运行阻力∩见，电机功率主要撒于两个方面：-是运量和高差。索道在单位时问内需要运输的乘客越多、需要克服的高差越大，电机功率就越大，此部分为有效做功；二是运行阻力。运行阻力是索道运行需要克服的所有阻力，包括摩擦阻力，风阻力等，其中最重要的是摩擦阻力，而钢丝绳在线路上的运行阻力在摩擦阻力中所占比重最大。线路运行阻力是索道工艺设计和线路计算的重点，线路计算的精确度能为合理选择电机功率提供有力依据，合理电机功率的选热能保证索道达到设计运量运行的要求又能避免不必要的投资浪费、能源浪费。本文重点讨论有关线路运 行阻力的计算。

2 有关线路运行阻力计算的文献资料在公开刊发的文献资料中，关于索道线路的工程计算资料主要集中在《采矿设计手册》 第 4卷中的第二篇架空索道中，除此之外，少有文献资料式中 g-线路均布载荷，N/m，对重车侧用 q 代，对空车侧用 q 代；-线路水平长度，m；- 阻力系数，可按经验选取：对钢缘托索轮：动力运行制索道fo0.015-0.02制动运行制系统fo0.008～0.012对塑性衬轮缘的托索轮：(客运索道的导向轮均为柔性材料制成，橡胶衬块，尼龙衬块)动力运行制索道fo0.025～0.03制动运行制系统fo0.015～0.002对地形复杂、大跨度多的线路厂n取上限；对线路平坦或单-坡向的索道 取下限。

在该手册第 1 074页中又有这样的叙述：单线循环式吊椅索道的牵引计算，与单线循环式货运索道基本相同。计算线路运行阻力(At)时同样采用AtfoqL的计算公式，但由于存在有压索轮支架，在相同条件下，0的取值应适当增大。线路托压索轮都衬有塑性耐磨材料，-般可取fo0.03～0.04。

目前，对于单线循环客运索道，通常采用fo0.035进行线路阻力计算。

GB12352-2007(客运架空索道安全规范》 中规定了客运架空索道的设计、制造、安装、检验、使用与管理等方面最基本的安全要求。其3.6.3.2条规定：3.6.3.2线路计算时，应采用表 1的阻力系数。

表 1 客运索道设备阻力系数表设备名称 阻力系数橡胶衬托(压)索轮 o.030塑料衬托(压)索轮 0.020运行小车车轮 0.020采用滚动轴承的导向轮 0.003采用滑动轴承的导向轮 0.010张紧小车 0.010承载索鞍座 0.100带滚动轴承的承载索滚子链 0.005带 滑动轴承的承载索滚子链 0.01035有色设备 201 3年第 1期3 两种线路运行阻力计算方法通 过对支架上的托压索轮组进行受力分析可知 ，钢丝绳在某-支架 的运行阻力不仅与钢丝绳在该支架处的拉力、钢丝绳在该支架托压索轮组上的包角有关 ，还与钢丝绳与托压索轮组 的阻力系数有关。即 ，钢丝绳在某-支架需要克服的运行阻力计算式为 ：At2Tsin- (2)二式 中 钢丝绳在该支架处的拉力 ，Ⅳ；6-钢丝绳在该支架上的包角 ，。；- 钢丝绳在托压索轮组上的阻力系数，即为上述表 7中规定的 0.030。

图 2 托压索轮组受力简图根据《采矿设计手册》第四卷967页表2-7-3中的线路计算公式 ，利用 MATLAB软件 (该软件的有关介绍详见文献资料 [4]中有关 内容 )编写单线循环固定抱索器索道的线路计算方法-的计算程序。在该程序的基础上，根据线路运行阻力的计算公式At2Tsin 对计算程序进行改进，形成单线二 循环固定抱索器索道线路计算方法二的计算程序。

两种线路计算方法的本质区别在于索道线路运行阻力的不同。

4 实例计算及计算结果比较现以均为单线循环 固定抱索器索道的甲和乙为例，进行索道线路计算。

(1)甲索道的基本参数如下：索道型式 单线循环固定抱索器双人吊篮索道索道长度 730 1TI；高差 266 m；单向小时运量 400人/h；36吊篮容量 2人；钢丝绳直径 30 mm；运行速度 1.1 m/s；支架数量 7个(2)乙索道的基本参数如下 ：索道型式 单线循环固定抱索器双人吊厢索道索道长度 1 760 ITI高差 392 in单向小时运量 300人/h吊厢容量 2人钢丝绳直径 30 mm运行速度 1.1 m/s支架数量 22个对计算程序赋值并计算后，从计算结果中提取各支架的线路阻力 ，同时列出两种计算方法的对 比误差。详见下表 ：表 2 甲索道重上空下状态线路计 算结果(部分 )表单位 ：N根据索道的试车记录数据，甲索道重上空下正常运行时的功率为37 kW，换算圆周力为28 591 N。

方法-圆周力计算结果与试车圆周力进行对比的误差为 -4.6%；方法二圆周力计算结果与试车圆周力进行对 比的误差为 6.0% 。

习进朝：单线循环固定抱索器客运索道线路阻力计算方法的比较及分析下6 7上站图 3 甲索道线路支架配置示意 图图 4 乙索道线路支 架配置示意图表3 乙索道重上空下状态线路计算结果(部分)表 14单位 ：N69209l 140403694456148615026949425287481447882784793142459535185342941988476507l77579481 3707199111 0321 3411 3769881 2501 7167007489l91 2481 8687571 5431 5701 7991 7811 2151 78815l61718l920217043475627092O1435l 7786934862393884901393001 2284791 3701 4l61 3OO1 087742l 1301 1581 503l 6231 6721 748l 3898221 1551 164l 53322 46 32 989 998根据乙索道的试车记录数据，乙索道重上空下正常运行时的功率为80 kW，换算圆周力为61 818N。方法-圆周力计算结果与试车圆周力进行对比的误差为 -34%；方法二圆周力计算结果与试车圆周力进行对 比的误差为 23%。

371 2 3 4 5 6 7 8 9 有色设备 2013年第 1期5 计算结果分析从两条索道的线路支架配置示意图中可以直观看出：甲索道线路短，线路较顺畅；乙索道线路长，线路起伏变化较多♂合两条索道的线路特征对计算结果分析如下 ：(1)方法-的圆周力计算结果均小于试车圆周力 ，为负误差 ，方法二的圆周力计算结果均大于试车圆周力，为正误差。从以圆周力为依据选电机的角度来说 ，方法二的计算结果比方法-偏安全 ；(2)对于线路顺畅 的索道 ，方法 -和方法二的计算结果均接近试 车记 录数据 ，两种计算方法 的计算结果差别不大。线路起伏变化越大，两种计算方法的计算结果差别越大；(3)从两种计算方法与试车记录数据对比来看，不管是方法-还是方法二，线路越顺畅，计算结果的误差越小 ，反之 ，误差越大 ；(4)对单个支架来说，支架的折角越小，方法-的计算结果越接近方法二的计算结果；(5)线路越长 ，运行阻力占圆周力的比重越大。

6 结论(1)线路计算方法-中的 是-个综合反映索道线路运行阻力大小的参数，其具体取值依赖-定的工程经验。-厂n-经确定，整个索道的线路运行阻力和钢丝绳在每-支架上的阻力都相应确定，而与38钢丝绳在该支架上的折角大型张紧装置的初张力无关 。

(2)线路计算方法二是 以钢丝绳在各支架两侧的拉力和折角计算运行 阻力 ，从理论上讲更符合实际，又能反映张紧装置的初张力对线路运行阻力的影响 ，避免了线路计算方法-的不足。

(3)两种线路计算方法各有特点，方法-比方法二计算简单方便，较适用于线路较顺畅，压索支架不多的索道线路。对于线路起伏变化多，压索支架多的索道线路使用方法二计算的误差相对要小，但计算结果比试车记录数据要大。两种计算方法应灵活运用，相互借鉴参考。

(4)两种索道线路计算方法为合理选用索道驱动电机提供了数据依据，在-定程度上能避免电机过小不能满足索道运行要求、过大造成投资和能源浪费现象的出现。利用本程序亦能对单线循环固定抱索器索道多种不同的线路支架配置方案之优缺点进行 比对。