工程索道绪论

1、工工 程程 索索 道道 Engineering Ropeway 森林工程森林工程 工程索道工程索道 32学时学时 2 学分学分 工程索道工程索道课程教学安排课程教学安排 一、课程主要任务和要求一、课程主要任务和要求 内容和要求；教学方法；教材与参考书内容和要求；教学方法；教材与参考书 二、索道在工程中的应用二、索道在工程中的应用 1 1什么叫工程索道？什么叫工程索道？ 2 2客运索道在景区建设中的地位和作用客运索道在景区建设中的地位和作用 3 3林业索道优越性与局限性林业索道优越性与局限性 三、国外索道发展与展望三、国外索道发展与展望 四、我国索道发展与展望四、我国索道发展与展望 五、客运索道

2、的发展历史五、客运索道的发展历史 六、我国客运索道的现状六、我国客运索道的现状 Introduction 1内容和要求内容和要求 2教学方法教学方法 3教材与教材与参考书参考书 Introduction 一、课程主要任务和要求一、课程主要任务和要求 1 1内容和要求内容和要求 (1) 熟悉工程索道的种类及其组成，工作原理和适用范围。熟悉工程索道的种类及其组成，工作原理和适用范围。 (2) 具有对索道机械选型，结构设计方案的分析能力。具有对索道机械选型，结构设计方案的分析能力。 (3) 掌握索道设计的基本理论，能完整地进行索道设计。掌握索道设计的基本理论，能完整地进行索道设计。 (4) 具有索道

3、勘测设计与安装架设方面的基本知识和技能。具有索道勘测设计与安装架设方面的基本知识和技能。 (5) 了解国内外工程索道理论、设计与应用的前沿性动态。了解国内外工程索道理论、设计与应用的前沿性动态。 Introduction 一、课程主要任务和要求一、课程主要任务和要求 2 2教学方法教学方法 (1) 属专业课，实践性较强属专业课，实践性较强 (2) 理论教学和教学实习相结合理论教学和教学实习相结合 (3) 独立完成布置的作业独立完成布置的作业 3教材与参考书教材与参考书 单圣涤主编单圣涤主编 工程索道工程索道 2000年中国林年中国林 业出版社出版业出版社出版 3教材与参考书教材与参考书 周新年

4、工程索道周新年工程索道 与柔性吊桥与柔性吊桥理论理论 设设 计计 案例北京：人民案例北京：人民 交通出版社，交通出版社，2008 3教材与参考书教材与参考书 (1) 周新年工程索道与柔性吊桥周新年工程索道与柔性吊桥理论理论 设计设计 案例北京：案例北京： 人民交通出版社，人民交通出版社，2008 (2) 加藤诚平著，张德义译林业架空索道计算法北京：农加藤诚平著，张德义译林业架空索道计算法北京：农 业出版社，业出版社，1965 (3) 杜盖尔斯基著，孙鸿范译架空索道及缆索起重杜盖尔斯基著，孙鸿范译架空索道及缆索起重 机北京：高等教育出版社，机北京：高等教育出版社，1955 (4) 周继祖缆索吊车

5、北京：中国铁道出版社，周继祖缆索吊车北京：中国铁道出版社，1981 (5) 吴鸿启客运架空索道安全技术北京：人民交通出版吴鸿启客运架空索道安全技术北京：人民交通出版 社，社，1996 单线循环吊椅式客运索道单线循环吊椅式客运索道 单线循环吊篮式客运索道单线循环吊篮式客运索道 往复式客运索道往复式客运索道 货货 运运 索索 道道 缆缆 索索 起起 重重 机机 香蕉属后熟型水香蕉属后熟型水 果。国外：采收方法果。国外：采收方法 较先进，采用索道进较先进，采用索道进 行无着地采收，基本行无着地采收，基本 无机械伤。无机械伤。 国内：个体传统采收蕉果易受机械国内：个体传统采收蕉果易受机械 伤；大面积连

6、片种植的蕉区应用香蕉采收伤；大面积连片种植的蕉区应用香蕉采收 索道。如广西、海南等地。索道。如广西、海南等地。 香蕉采收技术香蕉采收技术 香蕉采收索香蕉采收索 道作业流程为：道作业流程为： 当蕉果采下后被当蕉果采下后被 挂在索道上挂在索道上 ( 悬悬 浮式运输浮式运输 ) ，送，送 到处理场，经过到处理场，经过 落梳、清洗、消落梳、清洗、消 毒、修整、分级、晾干、真空保鲜、称量、包袋装毒、修整、分级、晾干、真空保鲜、称量、包袋装 箱等工序。箱等工序。 香蕉采收轨道体系可香蕉采收轨道体系可降低机械损伤降低机械损伤 20% 以上，以上， 工作效率工作效率提高提高30%。由于香蕉表皮美观，蕉果。由于

7、香蕉表皮美观，蕉果售价提售价提 高高 20%30%。 可以节省人力，避可以节省人力，避 免肩挑手提的低效。除免肩挑手提的低效。除 运用于香蕉采收，布满运用于香蕉采收，布满 蕉园的轨道还可用于香蕉园的轨道还可用于香 蕉生长期蕉生长期肥料等农资肥料等农资的的 运输。运输。 先后承担了省、部重点科研项目先后承担了省、部重点科研项目2020余项；余项； 任中国森林工程专业委员会委员、中国索道学会常务理事任中国森林工程专业委员会委员、中国索道学会常务理事 长单位、长单位、中国索道中国索道主编及首席科学顾问等职；主编及首席科学顾问等职； 出版专著出版专著3 3部，发表科研论文部，发表科研论文8080多篇；

8、多篇； 主编的主编的工程索道工程索道教材，被教育部列为面向教材，被教育部列为面向2121世纪课程世纪课程 教材教材 我校工程索道科研情况简介 林业部项目林业部项目“南方中幼林抚育间伐索道配套技术研究南方中幼林抚育间伐索道配套技术研究” 制订国家专业标准制订国家专业标准“林用索道索系林用索道索系”(LY 1383-1999) (LY 1383-1999) 研制成功缆索起重机研制成功缆索起重机 广东省云浮水泥厂货运索道共振故障的排除广东省云浮水泥厂货运索道共振故障的排除 法国设计的云浮水泥厂货运索道，出现严法国设计的云浮水泥厂货运索道，出现严 重的掉斗现象。法方无法解决，本学科组成重的掉斗现象。法

9、方无法解决，本学科组成 功解决。此项成果在中央电视台予以报道，功解决。此项成果在中央电视台予以报道， 获林业部科技成果三等奖，奠定了在国际索获林业部科技成果三等奖，奠定了在国际索 道界的学术地位道界的学术地位 为麓山、南岳衡山和张家界旅游索道设计换索及为麓山、南岳衡山和张家界旅游索道设计换索及 测试设备测试设备 二、索道在工程中应用二、索道在工程中应用 1什么叫工程索道？什么叫工程索道？ 2客运索道在景区建设中的地位和作用客运索道在景区建设中的地位和作用 3林业索道优越性与局限性林业索道优越性与局限性 二、索道在工程中的应用二、索道在工程中的应用 1什么叫工程索道？什么叫工程索道？ 工程索道工

10、程索道包括货运索道、客运索道、矿山包括货运索道、客运索道、矿山 索道、坑道索道、建筑索道、滑雪索道、缆索索道、坑道索道、建筑索道、滑雪索道、缆索 起重机和林业索道等。归纳起来，可以把它划起重机和林业索道等。归纳起来，可以把它划 分为分为货运索道、客运索道、林业索道和缆索起货运索道、客运索道、林业索道和缆索起 重机重机等等 4 类。类。 1 1什么叫工程索道？什么叫工程索道？ 林业索道林业索道指钢丝绳架设在空中作为轨指钢丝绳架设在空中作为轨 道，跑车悬吊其上，借以运输木材。道，跑车悬吊其上，借以运输木材。 客运索道客运索道系利用架空绳索支承和牵引系利用架空绳索支承和牵引 客车运送乘客的机械运输设

11、施。客车运送乘客的机械运输设施。 货运索道货运索道跟客运索道差不多，只不过跟客运索道差不多，只不过 货运索道是用来运输货物的。货运索道是用来运输货物的。 缆索起重机缆索起重机一般用于地形较复杂的地一般用于地形较复杂的地 方架设刚架拱、桁架拱类桥梁。方架设刚架拱、桁架拱类桥梁。 这这 4 类索道承重和传动类索道承重和传动工作结构工作结构系统相系统相 同，索道设计同，索道设计计算理论计算理论和方法相同，和方法相同，架设技架设技 术术的基本要求相同，只是因其运输对象的不的基本要求相同，只是因其运输对象的不 同而同而运载工具运载工具和名称不同，相关和名称不同，相关技术参数技术参数要要 求不同。求不同。

12、 以缆索承重和缆索传动为主体的机械以缆索承重和缆索传动为主体的机械 化、半机械化运输系统中的不同品种，这化、半机械化运输系统中的不同品种，这 种系统称为种系统称为工程索道工程索道。 一条钢索悬挂在支点之间形成的轨道一条钢索悬挂在支点之间形成的轨道, 跑车跑车(吊运车吊运车，吊椅、吊篮、吊舱、车厢吊椅、吊篮、吊舱、车厢等等) 借此借此集运木材集运木材(运送货物运送货物，运送乘客运送乘客)，这一，这一 系统称为系统称为林业索道林业索道(货运索道货运索道，客运索道客运索道)， 可统称为可统称为工程索道工程索道。 2 2客运索道在景区建设中的地位和作用客运索道在景区建设中的地位和作用 (1) 改善游客

13、步行上山难改善游客步行上山难 保证游客有充沛的体力和充足的时间游览观光，保证游客有充沛的体力和充足的时间游览观光， 充分体现了充分体现了“旅宜速旅宜速,游宜缓游宜缓”的现代旅游特色。的现代旅游特色。 (2) 提高景区接待能力提高景区接待能力 对于道路崎岖且狭窄、险峻的景区，索道可减对于道路崎岖且狭窄、险峻的景区，索道可减 少游客在道路上的滞留时间，大大提高景区的接待少游客在道路上的滞留时间，大大提高景区的接待 能力。如：华山风景区，距能力。如：华山风景区，距200 km左右的西安年左右的西安年 接待接待 300 万旅游者，只有万旅游者，只有 3 万人到华山游览，自从万人到华山游览，自从 修建索

14、道后，限制华山游客数量的交通瓶颈被打开，修建索道后，限制华山游客数量的交通瓶颈被打开， 游客大增。游客大增。 (3) 扩大景区的游览范围扩大景区的游览范围 索道可改善景区的交通状态，使游客索道可改善景区的交通状态，使游客 不受道路状况、游览时间的限制，扩大了不受道路状况、游览时间的限制，扩大了 景区游览范围，使人们尽情地欣赏大自然景区游览范围，使人们尽情地欣赏大自然 的无限风光。的无限风光。 (4) 加速游客周转加速游客周转 游客可当日到地处比较偏僻，远离城游客可当日到地处比较偏僻，远离城 镇，交通不便的景区观赏日出和雪景等特镇，交通不便的景区观赏日出和雪景等特 殊景观。殊景观。 通过拆除多余

15、服务设施，可对景区重通过拆除多余服务设施，可对景区重 新规划，同时净化了环境，减少了污染。新规划，同时净化了环境，减少了污染。 为逐步实现为逐步实现“山上游、山下住山上游、山下住”较为科学、较为科学、 合理的旅游接待格局创造了条件。合理的旅游接待格局创造了条件。 (5) 为景区发展提供资金来源为景区发展提供资金来源 为景区发展奠定了资金基础。如：泰为景区发展奠定了资金基础。如：泰 山山 1索道，安全运行索道，安全运行 15年，营业总收人年，营业总收人 约约 22亿，为基建投资的亿，为基建投资的21倍倍,为泰山旅游为泰山旅游 事业的发展积累了大量的资金。事业的发展积累了大量的资金。 3林业索道优

16、越性与局限性林业索道优越性与局限性 (1) 优越性优越性 地形适应性强地形适应性强( (山高坡陡，沟谷纵横，地形复杂山高坡陡，沟谷纵横，地形复杂);); 修建、运营、维护费用低；修建、运营、维护费用低； 不受气候和季节的影响，保证木材生产的均衡性不受气候和季节的影响，保证木材生产的均衡性; ; 对地表破坏小，利于水土保持和森林更新；对地表破坏小，利于水土保持和森林更新； 适应各种集材方式适应各种集材方式( (全悬、半悬全悬、半悬) )和集材方法和集材方法( (全全 树、伐倒木、原条、原木、木片树、伐倒木、原条、原木、木片) )顺坡、逆坡集运木顺坡、逆坡集运木 材材, ,有利于木材的综合利用；有

17、利于木材的综合利用； 将集材距离缩到最短，能捷径运输。将集材距离缩到最短，能捷径运输。 全悬空集材索道卸材全悬空集材索道卸材 全悬增力式索道全悬增力式索道(K2-2，SJ-23) 1绞盘机；2回空索；3跑车；4起重索；5承载索 半悬增力式索道半悬增力式索道(K2-2，SJ-23) 1承载索；2牵引索；3跑车；4回空索；5绞盘机 局限性局限性 集材吸引范围有一定限度；集材吸引范围有一定限度； 机动性差，安装转移花工大：架设机动性差，安装转移花工大：架设 1条条 长长 1 000 m的索道，需约的索道，需约4050工工日；日； 钢索消耗量大：承载索钢索消耗量大：承载索(Skyline)消耗，消耗，

18、 集运集运 0.51万万m3的木材，的木材， SKL就报废了。就报废了。 林业索道集材工作示意图林业索道集材工作示意图 100160 m(理想理想 200 m) 1 000 m 三、国外索道发展与展望三、国外索道发展与展望 1索道的发展史索道的发展史 (1) 设备发展史设备发展史 4个阶段 远古19世纪中叶：启蒙阶段启蒙阶段； 19世纪中叶20世纪初：1859年，奥地利的 霍恩施泰设计了第第1条钢索架空集材索道条钢索架空集材索道：单跨短 距离、重力式。1883年，Washington发明了第第1台台 集材绞盘机集材绞盘机； 20世纪初50年代：动力索道动力索道探索阶段； 20世纪50年代现在：

19、发展应用发展应用阶段。 (2) 理论发展史理论发展史 4种理论 17世纪：意大利的天文、物理学家伽利略第1 个进行研究悬挂在两支点的线型设计问题，几何学 家Janes Bemall等人于1691年提出了悬链线理论悬链线理论； 1794年，Fuss提出了抛物线法。1862年由后 人形成了抛物线理论抛物线理论； 1981年，中国的倪元增等人提出了单跨摄动单跨摄动 法理论法理论； 1983年，中国的单圣涤等人提出了单跨悬索单跨悬索 曲线理论曲线理论。 现行现行4 4种索道设计理论种索道设计理论 杜氏(苏)、加氏(日)、堀氏(日)、周氏 (中) 单跨或多跨抛物线理论。 1) 杜盖尔斯基杜盖尔斯基(苏苏

20、) 架空索道及缆索起重机孙鸿范译北京：高架空索道及缆索起重机孙鸿范译北京：高 等教育出版社，等教育出版社，1955 2) 加藤诚平加藤诚平(日日) 林业架空索道计算法张德义林业架空索道计算法张德义，关承儒，关承儒译北京：农译北京：农 业出版社，业出版社， 1965 3) 堀高夫堀高夫(日日)悬索理论及其应用张育民译北京：中国林业出版社，悬索理论及其应用张育民译北京：中国林业出版社， 1992 4) 周新年架空索道理论与实践北京：中国林业出版社，周新年架空索道理论与实践北京：中国林业出版社，1996 5) 周新年工程索道与柔性吊桥周新年工程索道与柔性吊桥理论理论 设计设计 案例案例 北京：人民交

21、通北京：人民交通 出版社，出版社，2008 现行现行4 4种索道设计理论种索道设计理论 张氏(中)、周氏 (中)的单跨悬链线理论。 倪元增索道的悬链线理论及其应用东北林学院学报，倪元增索道的悬链线理论及其应用东北林学院学报， 1978，6(1)：73-90 2) 张应春悬链线与单跨悬索张力的研究林业科学，张应春悬链线与单跨悬索张力的研究林业科学， 1979，15(3)：205-214 3) 周新年架空索道理论与实践北京：中国林业出版社，周新年架空索道理论与实践北京：中国林业出版社， 1996 4) 周新年工程索道与柔性吊桥周新年工程索道与柔性吊桥理论理论 设计设计 案例案例 北京：人民交通出版

22、社，北京：人民交通出版社，2008 单氏(中)的单跨悬索曲线悬索曲线理论。 1) 单圣涤悬索曲线理论及其应用长沙：湖南科学技术出单圣涤悬索曲线理论及其应用长沙：湖南科学技术出 版社，版社，1983 2) 周新年架空索道理论与实践北京：中国林业出版社，周新年架空索道理论与实践北京：中国林业出版社， 1996 3) 单圣涤工程索道北京：中国林业出版社，单圣涤工程索道北京：中国林业出版社，2000 4) 周新年工程索道与柔性吊桥周新年工程索道与柔性吊桥理论理论 设计设计 案例案例 北京：人民交通出版社，北京：人民交通出版社，2008 现行现行4种索道设计理论种索道设计理论 倪氏(中)的单跨摄动法摄动

23、法理论。 1) 倪元增索道的摄动法计算林业科学，倪元增索道的摄动法计算林业科学，1981，17(2)： 202-208 2) 周新年架空索道理论与实践北京：中国林业出版社，周新年架空索道理论与实践北京：中国林业出版社， 1996 3) 周新年工程索道与柔性吊桥周新年工程索道与柔性吊桥理论理论 设计设计 案例案例 北京：人民交通出版社，北京：人民交通出版社，2008 现行现行4种索道设计理论种索道设计理论 2索道生产现状索道生产现状 固定式：主伐(皆伐、择伐和渐伐)； 三角形集材索道三角形集材索道； 移动式：择伐(小型Yarder)； 皆伐(大、中型Yarder)； 起重臂式(履带式)：皆伐。

24、3索道发展存在的问题及对策索道发展存在的问题及对策 (1) 经济效益经济效益 客观方面：经济效益同社会、生态效益之 间的矛盾； 人力方面：工资上升，导致技术水平提高。 (2) 生态限制生态限制 全悬式：对地表破坏小； 半悬式：对地表破坏中等； 绞盘式：对地表破坏大。 4索道发展的趋势和展望索道发展的趋势和展望 (1) 索道发展趋势 经济化：发展单跨索道； 自动化：软件设计、遥控操作、带架杆式绞 盘机的架设； 实用化：索道飞艇飞艇集材发展。 (2) 发展索道应注意的几个方面 应用须以国情为基础； 营建林道仍是急需； 发展中国家的特点：林道网少，固定式索道 向飞艇发展。 结束语：中国可以挤身于林业

25、发达的国家中国可以挤身于林业发达的国家。 四、我国索道发展与展望四、我国索道发展与展望 n1发展史 4世纪，以藤条为绳藤条为绳，以竹篾织缆竹篾织缆，跨越河流作交通运输； 17世纪中叶出现钢索，20世纪初我国矿山索道矿山索道已获应用； 20世纪40年代,林业架空索道在我国台湾省阿里山林区阿里山林区使用; 1956年，“维仙”(Wyssen KJ-3)在东北引进；1958年，福 建 省顺昌县九龙山伐木埸顺昌县九龙山伐木埸开始使用； 60年代后期至70年代，索道大量推广应用。福建省1976年 统计有689条(560 km)；1979年，全国有3 047条。索道形式 有：短距离小集中或集材用轻型松紧式

26、松紧式；长距离集材用半半 自动自动；中距离集运材用缆机增力式增力式；间伐材集运材用曲线 循环运行式运行式。 总之，南方索道发展较快。过去“北车北车 (拖拉机)南索南索(索道)”，现不单一，注意经济 效益，力求“能车则车，能索则索能车则车，能索则索”。1986 年吉林八家子林业局选用福建林学院研制的 遥控索道集运材(北方山帽材约占10 %，现 采用索道集材)；索道事故约是地面集材事故 的6倍，应“能地不索，必索不地能地不索，必索不地”，因地 适宜选择集材方式方法。 2发展趋势发展趋势 改善传统旧设备改善传统旧设备 提高机动性：提高机动性：带钢架杆自走式代替固定式绞 盘机； 日趋短索道：日趋短索道

27、：路网密度增加，多跨逐渐变成 单跨； 提高安全性：提高安全性：钢索张力过载报警器、钢索探 伤仪应用； 新技术应用：新技术应用：带抓钩遥控跑车，遥控绞盘机 研制使用。 创新研制集运材新装置创新研制集运材新装置 气球集材气球集材：林地条件相同，其集材成本约为 钢索集材的23倍，同样要钢索和绞盘机，但起重 量大。国外已鉴定但未推广；国内尚未应用(1979 年黑龙江省带岭林业局进行过气球集材试验)； 直升飞机直升飞机集运材(广东用过直升飞机运材)： 成本高，只适用于集运贵重的木材； 飞艇飞艇(又称“空中起重机”)：近几年北美、西 欧发展较快。它是利用直升飞机提升木材，利用气 球平衡吊重(木材)。 五、

28、客运索道发展历史五、客运索道发展历史 我国是客运索道的发源国发源国，历史上 可追溯至春秋战国春秋战国时期。我国川西和藏 东一带的山区，用藤索、竹索作为轨道 的“溜索”，从远古时代一直沿用至 1958年才逐渐消失。这种索道架设于悬 崖峭壁之上，跨越幽深峡谷，用来“溜 人”或“溜物”。 现代客运索道最早于1894年出现在意大利。 此后在瑞士、德国、日本、前苏联相继建成了客 运索道。据国际缆索运输杂志统计，截至 2001年年底，全世界客运索道达3.2万条。其中美 国4 147条，法国4 040条，奥地利3 473条，日本3 455条，意大利3 124条，瑞士2 101条，德国1 670 条。美国的索

29、道工程师们早在1986年便开始着手 研究和设计用于月球采矿运输月球采矿运输的所谓“太空索太空索 道道”。 六、我国客运索道发展现状六、我国客运索道发展现状 索道是一种古老而年轻的交通运输 机械，现代却成了一种空中载人运货的 现代化交通运输工具。改革开放以来， 我国客运索道从无到有，各种客运索道 的形式也趋于完备。 我国客运索道累计数我国客运索道累计数 年年 度度1979199019982001200320042006200820102020 历历 年年 累计数累计数 23119726432736578390310491498 注：119791998年据中国索道2001(3)统计。 21999年、2001年、2003年、2004年由“北京起重运输机械研究所索道 工程部”提供，http:/，带“*”表示2 a内建成运营数；拖 牵式索道专门用于滑雪场，尚未将此类列入客运索道的统计范围，截至2004年 底，已建成340多条。 32006-2020年据http:/ 提供得出，包括滑雪场拖牵索道包括滑雪场拖牵索道(截至2006年底，已建成约400条)。 我国建成第我国建成第1条各种形式的客运索道条各种形式的客运索道 现在，已建成