к какому типу дорог относятся канатные дороги с кольцевым движением
Краткий анализ видов канатных дорог, их достоинства и недостатки
Рубрика: Технические науки
Дата публикации: 16.03.2017 2017-03-16
Статья просмотрена: 4635 раз
Библиографическое описание:
Афуксенов, Г. А. Краткий анализ видов канатных дорог, их достоинства и недостатки / Г. А. Афуксенов, Е. Н. Лагутина. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2017. — № 11 (145). — С. 51-54. — URL: https://moluch.ru/archive/145/40539/ (дата обращения: 31.10.2021).
Канатная дорога — сооружение, предназначенное для транспортирования грузов или пассажиров в подвижном составе, который перемещается по несущему канату посредством тягового каната или подвешен к несуще-тяговому канату.
Согласно Приложения 1 Федеральных норм и правил в области промышленной безопасности «Правила безопасности пассажирских канатных дорог и фуникулеров», утвержденных приказом Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору от 06.02.2014 № 42 (далее — ФНП), канатная дорога (КД) — комплектное техническое устройство, предназначенное для перевозки пассажиров посредством канатной тяги.
Канатные дороги принято разделять на следующие типы:
По типу движения ППКД разделяются на кольцевые, маятниковые и пульсирующие.
Кольцевые дороги обеспечивают движение подвижного состава с постоянной скоростью, в одном направлении — по или против часовой стрелки, с применением фиксированных или отцепляемых зажимов подвижного состава.
Маятниковые дороги обеспечивают возвратно-поступательное движение подвижного состава с его остановкой на конечных станциях для посадки/высадки пассажиров.
Пульсирующие дороги обеспечивают кольцевое движение подвижного состава с постоянной скоростью на линии и с замедлением ее на конечных станциях для посадки/высадки пассажиров. При этом используется подвижной состав с фиксированным зажимом.
Трассы канатных дорог проектируют, принимая во внимание технико-экономический анализ, который опирается на обоснованность и оптимальность выбора дороги. При строительстве пассажирских канатных дорог немало важным фактором является перспектива развития прилегающей территории в целом. Затраты на строительство каждой трассы в том числе зависят от местности, на которой будет происходить строительство, в сущности для каждой канатной дороги требуется индивидуальный расчет затрат.
Большое доверие за соответствие всем требованиям безопасности, в России получили такие производители канатных дорог как: Doppelmayr, Pomagalski S. A.,
Leitner Group и др.
Канатные дороги с кольцевым движением.
Пассажирские канатные дороги с кольцевым движением делятся в зависимости от пути по которому передвигается подвижной состав: дороги с неподвижным несущим канатом (двухканатные), и с подвижным несуще-тяговым канатом (одноканатные дороги), у таких дорог несущий канат одновременно является тяговым.
Одноканатные дороги с кольцевым движением могут иметь разные конструктивные особенности: с постоянно закрепленным (преимущественно кресельные) или отцепляемым подвижным составом (гондольные, кресельные). Подвижной состав соединяется с тяговым или несуще-тяговым канатом посредством фиксированного или отцепляемого зажимов.
Отцепляемые зажимы служат для фиксации подвесок на подвижном канате, который во время прохождения станции отцепляется от каната.
На одноканатных дорогах с фиксированными зажимами средства подвижного состава обходят вокруг шкивов. В режиме непрерывного действия посадка и высадка пассажиров осуществляется при постоянной скорости движения каната, в связи с чем скорость движения на таких дорогах ограничена.
На кольцевых канатных дорогах с отцепляемыми зажимами подвижные составы на станциях отсоединяются от тягового или несуще-тягового каната. Посадка и высадка пассажиров осуществляется независимо от скорости движения каната на трассе при сниженной скорости движения на станции. Преимуществами такой конструкции являются высокая скорость движения каната и соответственно непродолжительное время транспортировки пассажиров, применение меньшего количества средств подвижного состава, меньший диаметр шкива и меньшие крутящие моменты приводных шкивов по сравнению с одноканатными дорогами с фиксированными зажимами.
Для посадки и высадки людей канатные дороги содержат как правило нижнюю-посадочную и верхнюю-конечную станции. В зависимости от проекта канатной дороги и её профиля одна из станций может является приводной и в то же время натяжной или натяжка может производится отдельно на обратной станции.
Кресельные канатные дороги предназначены для транспортирования пассажиров в открытых креслах вместимостью от одного до десяти пассажиров, которые постоянно закреплены на несуще-тяговом канате посредством фиксированного зажима. Подвижные составы дороги имеют между собой определенный интервал, двигающиеся между опор с поддерживающими канат роликовыми балансирами, расположенными на опорах по стороне подъема и спуска. Для соблюдения безопасности, кресла подвижного состава оборудуют защитными поручнями с подножкой. В отдельных случаях конструкция кресла допускает применение защитного колпака.
Достоинства кресельных канатных дорог заключаются в том, что они имеют большую пропускную способность, подвески подвижного состава не отцепляются от несуще-тягового каната, этот фактор влияет на простоту конструкции, а вследствие и на экономические показатели.
К недостаткам кресельных канатных дорог можно отнести небольшую скорость передвижения подвижного состава — не более 2,8 м/с, обусловленную безопасностью посадки-высадки пассажиров.
В настоящее время широкое распространение получили кресельные канатные дороги с отцепляемыми зажимами. При въезде кресла на станцию зажим отцепляется от несуще-тягового каната и кресло переходит на конвейер, при этом скорость движения кресла составляет около 0,5 м/с для посадки/ высадки пассажиров.
Основным достоинством кресельных канатных дорог с отцепляемыми зажимами перед кресельными канатными дорогами с фиксированными зажимами заключается в простоте и наиболее безлопастной посадке/высадке пассажиров. К недостаткам можно отнести сложность конструкции канатной дороги и ее отдельных частей, высокая стоимость станционного оборудования.
Опыт строительства новых кресельных канатных дорог в России показал, что наибольшей популярностью пользуются 4-местные кресла с фиксированными зажимами и 6-местные кресла с отцепляемыми зажимами.
Гондольные канатные дороги также делятся на одноканатные и двухканатные. Гондолы крепятся к канату с помощью отцепляемых зажимов, которые отцепляются от каната, и кабина заходит на специальный подвесной конвейер. Скорость кабины максимально снижается, что бы пассажиры смогли беспрепятственно выйти. Огибая станцию и переходя на противоположную ее сторону, кабина снова разгоняется конвейером до скорости каната и зажим снова зацепляется за канат. Одна гондола может вмещать от 6 до 20 человек и развивать скорость до 6 м/с, что способствует высокому пассажиропотоку.
Канатные дороги данного типа пригодны для весьма крутых склонов трассы (до 40°), однако мало приспособлены к перекрытию больших пролетов, вследствие ограничения (по условиям эвакуации пассажиров) высоты линии над землей. Двухканатные гондольные дороги тяжелее и существенно дороже одноканатных, но позволяют перекрывать значительно большие пролеты, т. е. меньше зависят от сложности рельефа местности.
Достоинства гондольных канатных дорог: большая пропускная способность, простота посадки-высадки пассажиров, высокая скорость прохождения трассы.
Недостатками такого вида канатных дорог можно назвать: сложность конструкции канатной дороги и ее отдельных частей, высокая стоимость.
Маятниковые канатные дороги.
Маятниковые канатные дороги могут делится на одноканатные (с одним несуще-тяговым канатом) и двухканатные (с несущим и тяговым канатом).
Движение пассажирского состава, полностью соответствует названию. Одна или две кабинки вместительностью от 8 до 150 человек, передвигаются реверсивно между нижней и верхней станциями по несущему канату, с максимальной скоростью до 12 м/с. Использование достаточно прочных несущих канатов закрытой конструкции на данном виде дорог, дает возможность преодолевать довольно большие пролеты (до 3000м), что позволяет переправляться через реки и большие ущелья. При необходимости для поддержания несущего каната возводятся промежуточные опоры.
Небольшими кабинами, вместительностью от 4 до 8 человек оборудуют канатные дороги с одним несуще-тяговым канатом, что делает их дешевыми и простыми в конструкции. С использованием одного несуще-тягового каната большой безопорный пролет становится не возможным. Из-за небольшого пассажиропотока, большого распространения эти дороги не получили.
Двухканатные маятниковые дороги имеют более сложную конструкцию. Кабины, вместимостью от 20 до 200 пассажиров, передвигаются между станциями по несущему канату, натяжка которого осуществляется за счет противовесов или натяжных станций, а тяговый канат закреплен непосредственно к кабине и соединяет верхнюю и нижнюю станции соответственно.
Во избежание обрыва тягового каната на определенных видах дорог, кабины снабжают ловителями, которые при обрыве тягового каната захватывают несущий канат. Еще одной мерой безопасности на дорогах этого вида служит установка трех тяговых канатов, в случае обрыва одного каната, кабину с пассажирами удержат дополнительные тяговые канаты.
К основным достоинствам маятниковой канатной дороги можно отнести: простоту посадки-высадки пассажиров. Большой уровень комфорта, высокая скорость передвижения, оптимальность для труднодоступных объектов.
Недостатками этого вида дорог считается стоимость, сложность конструкции.
Пульсирующие канатные дороги
Подвижной состав пульсирующих канатных дорог представляет собой объединенные в группы гондолы (кабинки) вместимостью от четырех до 8 пассажиров каждая.
Кабины в группе постоянно соединены с несуще-тяговым канатом фиксированным зажимом. Внутри группы кабины связаны отрезком каната, что исключает дублирование зажимов. При приходе на станции групп кабин скорость привода автоматически уменьшается от номинальной до минимальной (около 0,5 м/с). На этой скорости происходят высадка и посадка пассажиров. После прохода последней кабины группы через устройство закрывания дверей скорость несуще-тягового каната увеличивается до номинального значения. К достоинствам данного типа дорог можно отнести достаточно высокую пропускную способность при значительно меньшей стоимости, чем у кольцевых канатных дорог с отцепляющимися кабинами. Пульсирующие одноканатные дороги с неотцепляемыми кабинами или креслами по простоте конструкции и надежности могут сравниться с кресельными. Однако широкого применения в России пульсирующие канатные дороги не получили.
Буксировочные канатные дороги.
Буксировочные канатные дороги предназначены для подъема лыжников на заснеженных склонах. Существуют двух типов: с неотцепляемыми и телескопическими подвесками.
Дороги с неотцепляемыми буксировочными устройствами, представляют из себя намотанные на подпружиненный барабан трос с подвеской-захватом на конце. Пассажир с закрепленными лыжами хватается за буксировочное устройство, трос начинает вытягиваться на максимальную длину, и лыжник начинает движение. В момент высадки трос снова под действием пружины наматывается на барабан.
Дороги с телескопическими подвесками имеют более сложную конструкцию. Пассажир берет буксировочное устройство с одной из станций и самостоятельно продвигает его к несуще-тяговому канату, одновременно вытягивая его и производя посадку, зажим автоматически соединяется с канатом, и пассажир начинает подъем.
Достоинства: простота конструкции, низкая стоимость, удобство посадки-высадки, довольно большая скорость передвижения.
Достоинство любой подвесной канатной дороги (ПКД) заключается в том, что подвижной состав для транспортирования грузов и людей перемещаются на некотором расстоянии от поверхности земли при помощи стальных канатов. В связи с этим их важнейшим преимуществом является возможность соединять конечные пункты по кратчайшему расстоянию, причем уклон трассы в вертикальной плоскости может достигать 45°, что недоступно для транспорта других видов. Для ПКД не требуется сооружения мостов, тоннелей, выполнения трудоемких планировочных работ на местности, а пространство под канатами можно использовать для различных хозяйственных целей. Бесперебойная работа ПКД практически не зависит от погодных условий, за исключением сильного ветра. ПКД работают от электрической энергии, что исключает загрязнение окружающей среды, движение происходит практически бесшумно. В условиях застроенной, пересеченной или гористой местности ПКД часто являются единственно возможным видом транспорта и позволяют осуществить перевозки с наибольшей быстротой и минимальными затратами.
К какому типу дорог относятся канатные дороги с кольцевым движением
Раздел 32. Подвесные канатные дороги
1. Общее устройство, конструктивные особенности подвесных канатных дорог
Подвесные канатные дороги (ПКД) – это транспортирующие машины, тяговым и грузонесущим элементом которых является канат, подвешенный на опорах над поверхностью земли.
Подвесные канатные дороги классифицируют по следующим признакам:
по назначению: грузовые и пассажирские;
по характеру движения грузонесущих элементов : кольцевые; маятниковые;
2. Основные элементы подвесных канатных дорог
2.1. Одноканатные грузовые подвесные дороги
Рис. 1. Одноканатная подвесная канатная дорога с кольцевым движением:
1 – фрикционный привод; 2, 8 – рельсовые пути; 3 – ходовые колеса;
4 – зажимной аппарат; 5 – вагонетки; 6 – канат; 7 – балансирные роликовые батареи;
9 – концевой шкив; 10 – груз натяжного устройства; 11 – опоры
2.2. Двухканатные грузовые подвесные дороги
Характерной особенностью двухканатных грузовых подвесных дорог с кольцевым движением является наличие гибких подвесных путей – несущих канатов, по которым совершает кольцевое движение подвижной состав (вагонетки), перемещаемый между станциями тяговым канатом, замкнутым в кольцо (рис. 2).
На погрузочной станции А вагонетки с помощью выключателя освобождают от тягового каната и загружают из бункера. Здесь вагонетки снова переходят на жесткий рельсовый путь, соединяющий несущие канаты грузовой и холостой ветвей, разгружаются в бункер, обходят оборотный шкив тягового каната, подключаются к нему и по несущему канату холостой ветви возвращаются в пункт А. Концы несущих канатов закреплены на станции А, а на станции Б натянуты грузами.
У однопутной двухканатной подвесной дороги (рис. 3) маятниковое (реверсивное) движение по несущему канату совершает только одна вагонетка, несущий канат прикреплен к якорю и натянут контргрузом. Тяговый канат (как на дорогах с кольцевым движением) отводится на одной из станций к приводу, а на другой натягивается контргрузом.
Рис.2. Двухканатная грузовая подвесная дорога с кольцевым движением:
1 – загрузочный конвейер; 2, 9 – бункер; 3, 7 – рельсовый путь; 4, 14 – несущие канаты;
5 – тяговый канат; 6 – опоры; 8 – оборотный шкив; 10 – грузы натяжного устройства;
11 – закрепляющие якоря; 12 – вагонетки; 13 – фрикционный привод
В качестве привода иногда используется лебедка с барабаном, на котором закреплены два конца каната – сбегающий и набегающий, в этом случае натяжное устройство не применяется.
Рис.3. Двухканатная подвесная канатная дорога с маятниковым движением:
1 – фрикционный привод; 2 – якорь; 3, 5 – тяговый канат; 4 – несущий канат;
6 – контргруз; 7 – вагонетка
2.3. Пассажирские подвесные канатные дороги
Принцип действия пассажирских подвесных канатных дорог аналогичен принципу действия грузовых подвесных канатных дорог. Пассажирские подвесные канатные дороги выполняют одн о- и двухканатными ; они имеют кольцевое и маятниковое движение. Принципиальное отличие пассажирских канатных дорог от грузовых состоит в конструкции подвижного состава и повышенных требованиях к безопасности.
По конструкции подвижного состава пассажирские подвесные канатные дороги:
Первая одноместная кресельная канатная дорога была построена в США в 1935 году; в наше время кресельные канатные дороги существуют почти во всех странах мира и продолжают строиться неослабевающими темпами. Кресельные канатные дороги являются универсальным транспортным средством, обслуживающим горнолыжников и любителей летних горных аттракционов, посетителей высокогорных курортов и туристов.
Для лыжников и сноубордистов преимущество кресельной дороги перед буксировочной очевидно – это подъем в комфортабельном кресле с подножкой, что способствует наиболее полному восстановлению лыжникам перед спуском, а также возможность ее круглогодичной эксплуатации.
Кресельные канатные дороги состоят из приводной и обводной станций, натяжного устройства, подвижного состава (в данном случае – кресел) и линейных опор с роликовыми балансирами, поддерживающими канат.
Канат выполняет несущую и тяговую функции, натяжка каната осуществляется противовесом или гидравлической системой.
В качестве подвижного состава используются кресла от 2-местных до 12-местных с отцепляемыми или фиксированными зажимами. Канатные дороги с неотцепляемыми креслами (постоянно закрепленными на канате) получили большое распространение и строятся до сих пор, хотя в современных горнолыжных центрах преимущество имеют дороги с отцепляемыми креслами.
Максимальная пропускная способность дороги составляет: 1200 чел/час для дороги с 2-местными креслами и 1800 чел/час для дороги с 4-местными креслами.
На площадках посадки устанавливается специальный турникет, автоматически «дозирующий» очередь пассажиров по отдельным креслам (турникеты незаменимы при эксплуатации дорог с 4-8-местными креслами), в качестве дополнительного средства, помогающего организовать одновременную посадку в кресло шести и более лыжников, применяются специальные посадочные конвейеры, предварительно расставляющие лыжников в ряд.
На выходе со станции кресла разгоняются до скорости 5 м/с, зажимы автоматически закрываются и фиксируются на канате – такая схема позволяет пассажирам более комфортно совершать посадку и высадку и вдвое сокращать время проезда.
Пропускная способность канатных дорог, оснащенных креслами с отцепляемыми зажимами, может достигать 2600 чел/час (для дороги с 4-местными отцепляемыми креслами) и до 4000 чел/час (для дороги с 8-местными отцепляемыми креслами).
Гондольные (одн о- или двухканатные кольцевые) с кабинами (гондолами) или креслами, отцепляемыми от каната на конечных станциях и обеспечивающими более комфортабельный вход и выход пассажиров.
Кабинные канатные дороги являются универсальным транспортным средством, обслуживающим горнолыжников и любителей летних горных аттракционов, посетителей высокогорных курортов и туристов; используются в качестве транспортных магистралей для преодоления водных преград и горных ущелий.
По типу движения кабинные канатные дороги разделяют на два класса: с маятниковым (возвратно-поступательным) и кольцевым режимом движения. К преимуществам маятниковых гондольных дорог можно отнести простоту конструкции станций, недостатком является резкое снижение производительности с увеличением длины дороги.
В качестве подвижного состава гондольных канатных дорог применяются группы из нескольких кабин вместимостью от 6 до 24 человек или отдельные вагоны вместимостью от 28 до 150 человек в зависимости от требуемой производительности.
Маятниковая схема получила наибольшее распространение в связи с тем, что она обеспечивает постоянство пассажиропотока и максимальную производительность. Различают дороги с равномерным размещением кабин по линии и с несколькими группами кабин.
Дороги с кольцевым режимом движения можно разделить на дороги с постоянно закрепленными и отцепляемыми кабинами.
Кабинные канатные дороги состоят из приводной и обводной станций, натяжного устройства, подвижного состава (кабин) и линейных опор с роликовыми балансирами, поддерживающими канат. Натяжка каната осуществляется противовесом или гидравлической системой.
Производительность дорог такого типа зависит от количества групп кабин, количества кабин в каждой группе и типа кабин и не превышает 500 чел/час. Дороги данного класса обычно применяются для решения проблем транспортного и экскурсионного обслуживания.
Кабины крепятся к канату с помощью специальных отцепляющихся зажимов, не требующих никакого технического обслуживания. При входе гондолы на станцию ее зажим отцепляется от тягово-несущего каната, и она переходит на станционный подвесной конвейер, при этом скорость кабины уменьшается до 0,3 м/с, ее двери автоматически открываются и пассажиры выходят; затем гондола продолжает свое движение на станционном конвейере на другую сторону станции, пассажиры заходят в кабину, двери автоматически закрываются, гондола разгоняется конвейером до скорости каната, зажим захватывает канат и гондола выходит со станции; снаружи кабины предусмотрены специальные ниши для лыж.
Рядом с приводной станцией сооружается гараж для парковки гондол на время остановки или технического обслуживания дороги, внутри гаража гондолы перемещаются по направляющему рельсу вручную или с помощью цепного конвейера.
Гондольные дороги выполняют как транспортную функцию доставки пассажиров от жилых зон или паркингов в зону горнолыжного катания, так и для доставки лыжников к началу горнолыжной трассы. Кроме того, гондольные дороги успешно используются в теплое время года для экскурсионных и туристических целей.
Буксировочные (одноканатные кольцевые) с неотцепляемыми подвесками (бугелями), снабженными буксировочными приборами для одного или двух лыжников (пассажиры захватывают приборы на ходу). В состав буксировочной (бугельной) канатной дороги входят:
— верхняя и нижняя станции (приводная и натяжная или совмещенный привод-натяжка и обводная станция);
Буксировочные канатные дороги (БКД) предназначены для эксплуатации в зимнее время года и служат для транспортировки лыжников и сноубордистов вверх по склону путем буксирования.
Существуют дороги с накопителем буксировочных устройств, однако БКД с накопителями находят все меньшее применение, в связи с рывками, возникающими при посадке. Буксировочные канатные дороги могут быть не только прямолинейными, но иметь и повороты трассы.
Используются два типа буксировочных канатных дорог:
тип 1. Дорога с Т-образными опорами и буксировочными устройствами с вытяжкой буксировочного тросика 6,5 м – такие буксировочные устройства обеспечивают плавность движения и удобство посадки;
Максимальная пропускная способность для дорог с одноместными бугелями – 900 чел/час и двухместными – 1200 чел/час.
Бугели безопасны для лыжников, надежны при эксплуатации и наиболее просты в обслуживании, а также экономичны по потреблению электроэнергии. Привод буксировочной канатной дороги размещещается на нижней станции. Тяговый канат расположен в вертикальной плоскости, поэтому его обратная ветвь спуска поддерживается Г-образными опорами с роликами.
Положение нижней подъемной ветви каната может регулироваться по высоте в зависимости от высоты снежного покрова. Для свободного прохода снегоуплотняющей машины нижняя ветвь каната может быть поднята на высоту верхней. Нижняя станция буксировочной дороги оснащена приводом с грузовой натяжкой.
3. Элементы ПКД и подвижной состав
Рис. 4. Несущие и тяговые элементы канатной дороги:
а – сечения несущих канатов; б – сечение тягового каната; в – линейная муфта;
1 – полумуфта; 2 – винтовая стяжка; А – конусные части полумуфты
Соединение отдельных участков канатов выполняют счалкой, длину счалки принимают не менее 1000 диаметров каната для грузовых и не менее 3000 диаметров каната для пассажирских дорог.
Подвижной состав грузовых канатных дорог. Вагонетки двухканатных грузовых канатных дорог с кольцевым движением (основной тип) изготавливают с опрокидывающимся кузовом (рис.5) или открывающимся днищем.
Благодаря шарниру кузов сохраняет отвесное положение на наклонных участках дороги. Цапфы расположены ниже центра тяжести загруженного кузова и выше его центра тяжести в незагруженном состоянии, кроме того цапфы смещены от оси симметрии кузова, поэтому загруженный кузов легко опрокидывается и возвращается в исходное положение после разгрузки.
Рис.5. Вагонетка с опрокидывающимся кузовом:
1 – защелка; 2 – тележка; 3 – шарнир; 4 – зажимной аппарат; 5 – боковой ролик;
6 – шина; 7 – тяга; 8 – подвеска; 9 – запорный рычаг; 10 – палец; 11 – цапфа; 12 – кузов
При наезде бокового ролика на шину подвижная щека поворачивается, и зажим освобождает тяговый канат, при сходе ролика с шины тяговый канат зажимается щеками и вагонетка прикрепляется (операции прицепки и отцепки происходят автоматически).
Подвижной состав пассажирских канатных дорог. Подвижной состав отечественных кресельных одноканатных пассажирских дорог состоит из неотцепляемых одноместных или двухместных кресел правового и левого исполнения с подножкой или без подножки и двухместных кабин.
Рис. 6. Кресло кресельной пассажирской подвесной канатной дороги:
1 – пружинно-винтовой зажим; 2 – подвеска; 3 – сиденье
Рис. 7. Кабина кресельной пассажирской подвесной канатной дороги:
1 – пружинно-винтовой зажим; 2 – подвеска; 3 – козырек; 4 – каркас кабины; 5 – двери
Кабины выполняются с козырьками или без козырьков и снабжаются дверями. Конструкция и размеры кресел подвесных канатных дорог стандартизованы.
Вагоны отечественных маятниковых пассажирских подвесных дорог выполняют 10-, 20-, 40-, 60-, 80-, 100-, 125-местными. Конструкция таких вагонов включает тележку, подвеску и кабину.
Привод. Преимущественное применение в грузовых и пассажирских канатных дорогах с кольцевым и маятниковым движением имеет фрикционный привод с канатоведущими шкивами.
Силы сцепления зависят от коэффициента трения между канатом и канатоведущим шкивом, угла обхвата канатоведущего шкива канатом (рис. 8) и усилия натяжения ветвей каната на канатоведущем шкиве. Для увеличения коэффициента сцепления μ каната со шкивом ( μ = 0,1–0,12) используют зажимы канатов различных типов и футеровки ручья шкива. Зажимы имеют меньшее распространение из-за больших местных сопротивлений, которые способствуют быстрому износу самих зажимов и каната.
Наиболее рациональным и надежным способом повышения коэффициента сцепления μ является футерование ручья шкива вязкоупругим материалом (износоустойчивая резина, обеспечивающая μ = 0,22 и работоспособность при температуре от +40 до –25 ° С). Конструкция и размеры шкивов пассажирских канатных дорог регламентированы стандартами.
Рис. 8. Схемы обхвата канатом шкива
Наиболее рациональной является схема обхвата канатоведущего шкива канатом (рис. 8, б), в которой вал одноручьевого футерованного канатоведущего шкива, опертый на подшипники, приводится во вращение электродвигателем приводного механизма. Все элементы привода установлены на общей сварной раме.
В подвесных канатных дорогах обычно устанавливается электрический привод. Дороги, расположенные в труднодоступных горных местностях, удаленных от линий электропередач, снабжают дизельными электрическими приводами.
Линейные сооружения. К линейным сооружениям относятся опоры и линейные станции.
Рис. 9. Металлическая опора двухканатной кольцевой грузовой подвесной дороги:
а – конструкция; б – башмак опоры;
1 – нижние консоли; 2 – ролики; 3 – дуга; 4 – верхние консоли; 5 – несущие канаты;
6 – башмаки; 7 – головная часть; 8 – пирамидальные секции; 9 – тяговый канат
Линейные станции (рис. 10) устанавливают в местах стыка участков несущего каната и выполняют двойными натяжными, двойными якорными и якорно-натяжными.
Рис. 10. Двойная натяжная линейная станция:
1 – несущий канат; 2 – переходная муфта; 3 – блок;
4 – натяжной канат; 5 – контргруз; 6 – концевая муфта
На двойной натяжной станции оба несущих каната каждого из стыкуемых участков с помощью отклоняющих башмаков отводятся внутрь станции, стыкуются переходными муфтами с натяжными канатами, перекинутыми через блоки, и натягиваются контргрузами. С рамами контргрузов натяжные канаты соединены концевыми муфтами.
На двойной якорной станции (рис. 11) концы несущих канатов, отведенные внутрь станции с помощью отклоняющих башмаков, заякориваются в металлоконструкции станции с помощью анкерной плиты со сферической подушкой и концевой муфты.
Рис. 11. Двойная якорная линейная станция:
1 – концевая муфта; 2 – анкерная плита; 3 – несущий канат; 4 – отклоняющий башмак
Станции и их оборудование. Станции грузовых канатных дорог по назначению классифицируют на погрузочные; разгрузочные; угловые; проходные; узловые.
Погрузочная станция – это отправной пункт, представляющий собой наземное сооружение, в котором размещаются:
— жесткий рельсовый путь (на него переходят вагонетки на станции);
— выключатель, обеспечивающий отсоединение разгруженных вагонеток от тягового каната;
— устройство для замедления движения вагонеток перед погрузкой (рельсовый путь с подъемом или тормозные шины);
— устройство для принудительного продвижения отключенных вагонеток по рельсовому пути;
— бункеры, дозаторы, питатели – устройства для накопления груза на станции и дозированной загрузки вагонеток;
— устройство для разгона загруженных вагонеток до скорости тягового каната (наклонная горка или батарея футерованных роликов);
— включатель, обеспечивающий автоматическое подсоединение вагонеток к тяговому канату.
Угловые станции устанавливают в пунктах поворота трассы: если на станции не установлены привод или натяжное устройство, то она работает автоматически, т.е. вагонетки проходят ее, не отключаясь от тягового каната.
Проходные станции устанавливают в местах сопряжения приводных участков грузовых канатных дорог большой длины, имеющих несколько приводов: вагонетки отключаются от тягового каната и движутся по рельсовому пути по инерции в сторону включателя, который подключает их к тяговому канату другого приводного участка дороги.
Узловые станции устанавливают в местах разветвления линии грузовой канатной дороги, примыкания к ней другой дороги или пересечения нескольких дорог: стрелки рельсовых путей переводятся автоматически с пульта управления по сигналу концевых выключателей, установленных на тележках вагонеток.
Рис. 12. Предохранительная сеть:
1 – башмак; 2 – каркас из бортовых канатов; 3 – сетевые канаты;
Основными параметрами подвесных канатных дорог являются:
— длина канатных дорог не ограничена, т.к. дорогу можно образовывать из многих последовательно соединяемых самостоятельных секций;
— уклон трассы не более 30 ° ;
— производительность грузовых канатных дорог достигает 600т/ч;
— грузоподъемность вагонеток 2–3 т;
— скорость движения вагонеток на линии до 3,2 м/ с ;
Рис.13. Предохранительный мост:
1 – пролетное строение; 2 – настил; 3 – пружинные опоры; 4 – линейная опора
Основными расчетными нагрузками подвесных канатных дорог являются:
— натяжение в сбегающей ветви тягового каната;
— натяжение в набегающей ветви тягового каната;
— силы сопротивления движению на характерных участках трассы загруженной и холостой ветвей: прямолинейных, наклонных; участках поворота на канатоведущем и обводных шкивах, на роликовой батарее и т.д.
4. Общий порядок расчета и конструирования подвесных канатных дорог
Основные параметры грузовых подвесных канатных дорог (часовую производительность, скорость, вместимость и полезную грузоподъемность вагонеток) определяют из расчета требуемой годовой производительности Пг дороги. Расчетная часовая производительность
где K – коэффициент неравномерности работы грузовых подвесных канатных дорог; K = 1,1 – при одно- и двухсменной работе; K = 1,2 – при тре х- и четырехсменной работе;
n 0 – количество дней (суток) работы дороги в году;
Т – количество часов работы дороги в сутки.
Требуемая полезная грузоподъемность вагонетки
где τ – интервал между последовательными выпусками вагонеток на линию; τ ≥ 18 с – при механизированном перемещении вагонеток; τ ≥ 12 с – при загрузке на ходу; τ = 20–60 с – при прочих условиях.
где ρ – насыпная плотность груза, т/м 3 ;
ψ – коэффициент заполнения кузова вагонетки; ψ = 0,8–1,0
По полученным значениям G и i выбирают тип вагонетки с учетом собственной массы вагонетки, которая входит в номинальную грузоподъемность и составляет 25–35% от номинальной грузоподъемности
Расстояние между вагонетками на линии
С увеличением вместимости вагонеток уменьшается их количество, увеличивается интервал выпуска вагонеток на линию и облегчается механизация загрузки, но при этом возрастает диаметр несущего каната и стоимость дороги.
С повышением скорости при той же производительности увеличивается расстояние между вагонетками на линии, снижается общая нагрузка на несущий и тяговый канаты дороги.
Самым оптимальным вариантом при выборе трассы дороги при отсутствии помех для установки опор является прямолинейная трасса.
При наличии железных и автомобильных дорог, населенных пунктов, рек и каналов, линий электропередач, промышленных зданий и сооружений на пути строящейся подвесной канатной дороги рассматривают технико-экономические показатели альтернативных вариантов (с прямой и ломаной в плане трассами) и выбирают из них оптимальный.
При большой длине дороги и необходимости нескольких приводных участков целесообразно для сокращения количества приводов увеличивать мощность приводов, прочность тягового каната, а также скорость движения (для снижения распределенной нагрузки).
Рис. 14. Профили подвесной канатной дороги:
а, б – вогнутые; в – выпуклый
При построении профиля подвесной канатной дороги должны выполняться требования, регламентированные Правилами устройства и безопасной эксплуатации грузовых и пассажирских подвесных канатных дорог, которые предусматривают:
— обеспечение свободного габарита под дорогой (расстояние по вертикали от низшей точки подвижного состава, а также от любого каната или предохранительного устройства дороги до земли должно быть не менее 2,5 м над незастроенными территориями и не менее 4,5 м – над территориями промышленных предприятий, строительных площадок и автомобильными дорогами; над зданиями и сооружениями оно должно быть не менее 1 м );
— обеспечение габаритов приближения вагонеток на линии с учетом 20%-го бокового качания (не менее 1 м к сооружениям и естественным препятствиям; не менее 2 м – в местах прохода людей и не менее 0,5 м – между габаритами встречных вагонеток);
— надежность прилегания несущих канатов к опорным башмакам на вогнутых участках профиля с коэффициентом запаса;
— плавность профиля дороги, обеспечиваемая таким размещением опор на выпуклых участках трассы, при котором углы δ перегиба несущего каната (рис. 15), возрастающие на выпуклых участках при подходе вагонетки к опоре, примерно одинаковы, а tg δ ≤ 0,08;
— равномерность нагрузки привода, достигаемая расстановкой опор, при которой на подходе к ним (места трассы, где углы подъема максимальны) одновременно находится не более 25% общего количества вагонеток всей линии.
Рис. 15. Выпуклый участок профиля подвесной канатной дороги
На равнинной местности опоры располагают на равном расстоянии друг от друга с пролетом ℓ = 80–150 м, а при дорогостоящих основаниях под опоры пролеты увеличивают до 200–300 м. Опоры у станций располагают на расстоянии 40–60 м от них. Высота опор составляет 8–12 м с обязательным соблюдением требований свободного габарита над дорогой.
Угол отклонения вагонеток от вертикали
где k = 1,4 и k 1 = 1,2 – аэродинамические коэффициенты для вагонеток и для каната соответственно;
F – площадь боковой подветренной поверхности вагонетки, м 2 ;
а – расстояние по вертикали от точки приложения ветровой нагрузки к вагонетке до верха каната, м ;
d Т – диаметр тягового каната, м;
λ – расстояние между вагонетками, м ;
е – расстояние от верха несущего каната до оси тягового каната, м ;
m В – масса вагонетки, кг;
b – расстояние по вертикали от точки подвеса вагонетки до тягового каната, м;
q 0 – масса 1 м тягового каната, кг/м.
Тяговый расчет. Тяговый расчет канатной дороги с фрикционным приводом выполняют методом обхода по контуру (рис. 16).
Рис. 16. Схемы для тягового расчета канатной дороги
Натяжения тягового каната в характерных точках трассы дороги:
где K = 1,05–1,1 – коэффициент, учитывающий сопротивление на натяжном шкиве;
W 1-2, W 3-4 – силы сопротивления на участках 1–2, 3–4.
где μ – коэффициент сцепления каната со шкивом;
α – угол обхвата канатом шкива, рад;
е – основание натурального логарифма.
где U – тяговое усилие на канатоведущем шкиве, Н;
η = 0,85–0,9 – кпд привода.
Диаметр тягового каната принимают по его максимальному натяжению при установившемся движении с учетом запаса прочности, который согласно Правил Ростехнадзора принимается не менее 4,5.
Несущий канат кроме растяжения испытывает значительные напряжения от изгиба и смятия в зоне контакта с колесами вагонеток, поэтому несущий канат рассчитывают на прочность по растягивающему усилию и на долговечность с учетом значения и частоты действия нагрузок от колес вагонеток.
При нормативном запасе прочности каната n ≥ 2,8 для грузовых дорог и n ≥ 3,3 для пассажирских разрывное усилие каната
По этому усилию по каталогу выбирают диаметр каната.
Вопросы для самопроверки
— Назначение, общее устройство и классификация подвесных канатных дорог.
— Устройство и основные разновидности грузовых подвесных канатных дорог.
— Классификация, устройство и разновидности пассажирских подвесных канатных дорог.
— Основные параметры грузовых и пассажирских канатных дорог.
— Основные элементы и оборудование канатных дорог.
— Конструктивные особенности приводов канатных дорог.
— Общий порядок расчета и проектирования канатных дорог.
Адрес: Россия, 450071, г.Уфа, почтовый ящик 21