架空索道在山区架空输电线路工程中的应用

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【摘要】随着电力建设的发展，解决输电线路施工中物资的运输迫在眉睫，架空索道在架空输电线路工程中是一种新的运输工具，它具有成本低、工效高、施工方便、不受气候影响等优点。湖南省送变电建设公司在四川省施工的500kV康崇线、南方电网公司溪洛渡—广州±500kV输电线路中成功应用了这一施工工艺，本文对临时架空索道的架设、运行等情况作了介绍和探讨，以利于推进该施工工艺的完善和提高。

【关键词】架空索道 架空输电线路物资运输

中图分类号： TH235 文献标识码： A 文章编号：

一 前言

随着国民经济增长，对电力的需求增加，电力工业飞速发展，根据我国经济发展和能源分布的具体情况，国家对电力传输提出了远距离、大容量、高电压、节省走廊占地等实际要求，架空输电线路也随着向同塔多回、超高压、特高压、大截面导线方向发展。由此造成架空输电线路导线截面增大、铁塔、基础选型越来越大，输电线路物资运输量成倍增长；同时由于我国土地资源有限，输电走廊越来越紧缺，以及城市居民环保意识的加强，架空输电线路也逐渐向山区转移。成倍增长的物资运输量以及复杂的山区地形，极大的增加了架空输电线路的施工难度。物资的运输在很大程度上制约了工程建设周期，显然依靠人背马驮的原始方法已经不能满足施工的需要，研究新型的物资运输技术迫在眉睫。

二、 索道工作过程

在架空输电线路中，最常用的是双线循环式索道，其简易示图如图1所示，双线循环式索道由装载站、卸载站、支架、承力索、牵引索、驱动装置、货车、锚固装置和张紧装置等主要部分组成。在装载和卸载站间架设不同直径的两根平行钢丝绳作承力索，承力索二端锚固，通过葫芦张紧，一根较大用于载重，另一根用于空载。承力索中间由若干支撑架支承。牵引索在两根承载索下方布置，并在装载站和卸载站通过滑轮、驱动装置布置成闭合环路并张紧。牵引索上用螺栓式抱索器等距固接料桶或吊钩等承重装置，料桶用于输送砂石或联板、包钢等短塔材吊钩用于输送长塔材，料桶或吊钩以承载索为轨道被牵引索拉动运行。在装载站，在重车侧承力索安装抱索器，装载货物，向卸载站方向运行；轻车侧承力索上抱索器、料桶或吊钩到达装载站时拆除，用于重车侧吊装货物。载重的货车到达卸载站后，取下料桶或吊钩卸料。卸料后，空料桶或吊钩被发往装载站，完成一个循环。

图1 双线循环式索道简易示图

1、驱动装置：驱动装置是索道运输的动力，其动力可为汽油或柴油发动机，根据索道运输能力选择驱动装置。

2、钢丝绳：钢丝绳分承载索、空载索和牵引索。承载索是用来承受货车重力的钢丝绳。空载索是用来让空货车返回的钢丝绳。牵引绳是用来牵引货车运行的钢丝绳。为使钢丝绳耐弯曲，牵引索的钢丝绳强度不宜过高，一般为1670Mpa/mm2。

3、抱索器：抱索器的一般结构如图2所示，行走轮可在承载索和空载索上滚动，吊钩与所运货载相连，螺栓钳口与牵引索相连，利用螺栓固定于牵引索上。进站时挂接于重车侧钢丝绳上，出站时从重车侧钢丝绳上拆除，固定于轻车侧钢丝绳上。

4、支撑器：支撑器的作用是把钢丝绳支撑在架上，支撑器的一般结构如图3所示。

图2抱索器 图3支撑器

5、锚固系统：锚固系统包括索道两端地锚、驱动装置地锚等，用来锚固承载索和空载索的装置。

6、支撑架：支撑架可用树木搭设，或采用350×350抱杆。一般选用门型支架。

7、货车：运输砂石材料时货车可采用自行加工的货车，由废旧铁制油桶自行加工，运输铁塔材料时可直接固接于抱索器上，取消货车。

三、索道设计

索道设计一般可分为两个步骤：一是初步设计；二是各部件强度校核，即工机具的选取。

3.1初步设计

初步设计根据现场地形条件，主要凭经验进行。设计内容包括选线定位、确定运输能力、确定有关参数和系数。

1、选线定位 选线定位包括索道架设距离的测量、地形高差的测量、支架位置的选取、装载站及卸载站的选取。其要点为：索道应尽量走高差小的直线，如有转角，转角度数也要求尽可能小。支撑点间的上下倾角最好小于20度，支撑架的位置和高度必须保证在任何工作条件下，货物与地面都有足够的距离，支撑架的间距不宜过大，最大间距一般为300～400米，不宜超过600米。装载站宜选取靠近公路，装载站场地应不小于35m2，便于材料堆放。卸载站宜选取靠近塔位处。索道架设的距离一般不超过2km。

2、确定运输能力 索道的运输能力包括索道的单件最大荷载（即索道吨位）和日运输量。索道的单件最大荷载，即铁塔部件、基础材料和所运施工机械中最大的单件重量。日运输量可用下式计算：

（1）

其中：W——日运输总量，吨； P0——单件货物重量，吨；

t——索道一天的实际工作时间，分；

——多件连运时，单件货物之间的距离，米；

——牵引速度，米/分； ——时间损耗系数，取1.1；

t1——第一件货物到达索道终点所需时间，分； t2——装卸时间，分。

3、参数的确定 参数的确定主要包括承载索无载荷的中央弛度比S0、安全系数、冲击系数的确定。

a、承载索无载荷的中央弛度比S0 S0的定义是：该档承载索在无载荷时，在中点处的弛度f0与该档水平档距的比值（见图4），即。S0一般取0.03。一般空载索的中央弛度比与承载索的相同，而牵引索的中央弛度比约为承载索的1.2～1.5倍。

图4 中央弛度比S0

b、安全系数承载索和空载索的安全系数一般取，牵引索取。

c、冲击系数考虑到起动和停止以及紧急制动等情况，强度校核对实际载荷要乘以一个冲击系数 ,一般取1.31。

3.2强度校核

强度校核是对初步设计的结果进行比较精确的计算。首先根据载荷条件计算各构件受到的最大外力，然后校核各构件的强度。主要是校核各种钢丝绳，一般采用架空线法来计算各种载荷条件下的钢丝绳张力。由于索道运行中各构件的最大受力出现在每档仅一件载荷而且单件最大荷载位于最大档中点时，取构件所受外力较大者作为强度校核条件。

图5单件最大载荷（一档仅一个载荷）

首先校核承载索的强度，也就是求出承载索的实际最大张力。由于已经设定了承载索的无载时中央弛度比S0，所以可求出承载索的无载时的水平张力H0，然后根据钢索在各种不同受力情况下水平张力之间的关系的“状态方程”，分别求出承载索在单件最大荷载和多件连运时的水平张力，进而求出位于索道最高点的承载索最大张力，并根据安全系数进行校核。

第二步是校核牵引索的强度。牵引索在实际运行中所受的张力包括牵引货物移动所需力和牵引索本身悬挂的张力等。它们可分别逐一计算，然后相加，再根据安全系数进行校核。

第三步是校核返空索的强度。方法与校核承载索基本相同，即利用状态方程求解。