泰山桃花源索道車廂進出站加減速曲線分析

張高峰 劉保水

（泰山索道運營中心 泰安 271000）

泰山桃花源索道車廂進出站加減速曲線分析

張高峰 劉保水

（泰山索道運營中心 泰安 271000）

通過介紹單線脫掛抱索器客運架空索道關鍵技術之一的加減速器的原理和作用，分析對比了直線（梯形）加減速曲線和“S”型加減速曲線的優(yōu)劣。在原設計方圖紙數(shù)據(jù)的基礎上，通過對泰山桃花源索道車廂進站和出站加減速曲線的計算，得出實際車廂進站減速曲線和出站加速曲線數(shù)據(jù)并繪制出圖形，同時根據(jù)計算得出的實際曲線的特點，結合所分析的直線（梯形）加減速曲線和“S”型加減速曲線的特性，對加減速器相關部件檢查維護提出了相應的建議。

加減速曲線； 脫掛抱索器； 架空索道； 傳動比

1 脫掛索道加減速器的原理和作用

脫掛抱索器客運索道是當前世界客運索道發(fā)展的主要方向，是發(fā)達國家旅游客運索道的主要型式，其技術也越來越成熟完善。脫掛抱索器索道具有運輸能力大，候車時間短，乘坐舒適等特點，關鍵技術問題是在抱索器與鋼繩的脫掛方面，要求做到脫掛作業(yè)時保證接近安全可靠。脫掛索道的關鍵技術具體有以下四個方面：1）抱索器：要求動作靈活，安全可靠，夾持力大。2）脫掛器：要求可靠準確脫開和掛結。3）加減速器：要求準確無誤的使吊廂加速或減速，保證抱索器在掛結或脫開鋼繩的一剎那間抱索器與鋼繩同步而且抱索位置準確無誤。4）檢測裝置：要求有一套完善可靠的檢測裝置，在抱索或脫索失誤時和抱索力不夠時能及時停車。這其中加減速器是在脫掛抱索器與鋼繩脫開后給抱索器提供動力使其按設計的加減速曲線進行加減速和回轉的裝置，其作用不容忽視，它不僅可以使吊廂準確加速和減速，還直接影響吊廂內游客的舒適程度，加減速裝置一般是由充氣輪胎、皮帶輪、窄V皮帶和固定梁等部件組成，抱索器上裝有一塊帶花紋或者其它增加摩擦系數(shù)的摩擦板，吊廂進入加減速器后，輪胎壓在摩擦板上，這樣由多個同直徑但轉數(shù)不同輪胎給摩擦板施加外力，此時吊廂通過摩擦板實現(xiàn)強制性加速或者減速。加減速度的選擇是直接影響吊廂內乘客的舒適程度的主要原因，過小的加減速度雖可使乘座更感舒適平穩(wěn)且輪胎磨損小，但這樣輪胎數(shù)量多，站房長，投資大。過大的加減速度則輪胎磨損大，打滑可能性大，容易產(chǎn)生不同步的問題，乘坐也不舒適，因此加減速度的選擇是索道設計者設計時的重要方面，它決定了投資成本、相關配件的磨損與維護、乘坐舒適性等各個方面。

2 加減速曲線的選擇

一般情況下，選擇加減速度曲線是為了在較低速運動和較高速運動之間速度變化更容易，因為系統(tǒng)無法在較低速運動和較高速運動之間直接變化，需要加減速度來做到低速運動與高速運動之間的轉變。常見的加減速曲線是直線（梯形）加減速曲線和“S”型加減速曲線。為了達到更好的運動效果，可以選擇“S”型加減速曲線以滿足最小的沖擊，最小的振動，最小的噪音，最小的磨損。當然在有些要求更加苛刻或者條件比較特殊的場合，加速和減速采用不同的曲線，即加速和減速曲線不是對稱相等的，而是根據(jù)實際情況采取不同但更易實現(xiàn)的曲線。以下的圖表中將直線（梯形）加減速曲線和“S”型加減速曲線作了較詳盡的對比（見表1）：

表1 直線（梯形）加減速曲線和“S”型加減速曲線對比圖

對于脫掛客運索道來說，吊廂從站外高速進站后，通過減速器使其逐漸減為站內的恒定低速，出站時通過加速器逐漸將吊廂速度增加為鋼繩的運轉速度，在整個過程中要求吊廂內乘坐更舒適平穩(wěn)，同時也要求輪胎和摩擦板的磨損較小，由以上對比可以看出，筆者應盡量選擇“S”型加減速曲線或者接近“S”型加減速曲線的方式。

3 泰山桃花源索道的實際加減速曲線

為了計算方便，如圖1所示，筆者將吊廂進站后依次經(jīng)過的輪胎及其同軸的皮帶輪編號，桃花源索道直道處共有48組輪胎及其同軸的皮帶輪，剛進站側編號為1號，直道與彎道相接處為48號。對于出站側，便于與進站比較，則將以索道中心線為軸兩邊對稱，從出站到彎道依次編為1—48號。

圖1 站內加減速區(qū)段示意圖

3.1 進站加速度曲線

吊廂進出站加減速是由皮帶帶動與輪胎同軸的皮帶輪來實現(xiàn)的。根據(jù)機械設計皮帶傳動公式,傳動比i=n1/n2=dp2/(1-ε)dp1,式中n1為小帶輪轉速,n2為大帶輪轉速,dp1為小帶輪節(jié)圓直徑,dp2為大帶輪節(jié)圓直徑,ε為彈性滑動系數(shù)(ε數(shù)值較小,此處取ε=0),結合設備制造方提供的進站輪胎及其同軸皮帶輪相關技術數(shù)據(jù)見表2。

表2 計算得出進站加減器相關數(shù)據(jù)

由表1計算得出的進站加速度數(shù)值可以得出進站加速度曲線圖，如圖2所示。

圖2 進站加速度曲線圖

3.2 出站加速度曲線

同理，根據(jù)機械設計皮帶傳動公式，結合設備制造商提供出站輪胎及其同軸皮帶輪相關數(shù)據(jù)圖計算得出出站加減速器相關數(shù)據(jù)（見表3）。

由表2計算得出的出站加速度數(shù)值可以得出進站加速度曲線圖如圖3所示。

表3 計算得出出站加減速器相關數(shù)據(jù)

圖3 出站加速度曲線圖

4 小結

由于存在充氣輪胎和摩擦板的柔性接觸以及吊廂減震等各方面綜合作用，實際的進出站加速度曲線將會更平滑些，更加接近“S”型加減速曲線。

由進站加速度曲線圖見圖2可知，吊廂從站外高速進站后，初始減速度值較大，這樣可較快將速度減下來，但同時對7-21輪造成較大沖擊，雖然由于輪胎和吊廂減震可以將加速度曲線平滑，但在雨雪天氣和吊廂重載情況下，吊廂摩擦板與輪胎之間磨損將很大，甚至可能會出現(xiàn)吊廂摩擦板與輪胎產(chǎn)生相對滑動，造成故障停車，因此平時檢查維護中應該注意進站側相應區(qū)域輪胎的充氣壓力及磨損情況。

由出站加速度曲線圖（見圖3）可知，吊廂從站內低速開始加速，初始加速度值較小，這樣可使吊廂乘坐更舒適平穩(wěn)，雖然同樣實際中由于輪胎和吊廂減震可以將加速度曲線平滑，但隨著加速度逐漸增大，對33～19輪輪胎與吊廂摩擦板之間摩擦力要求較大，因此在吊廂重載情況下，輪胎充氣壓力應足夠，吊廂摩擦板與輪胎之間磨損也將很大，當?shù)鯉Σ涟迮c輪胎摩擦力不夠大產(chǎn)生相對滑動時會造成故障停車，因此平時檢查維護中應該注意出站側相應區(qū)域輪胎的充氣壓力及磨損情況。

Analysis of Ropeway Gondola’s Acceleration and Deceleration Curves Established in Taishan Taohuayuan Cableway Station

Zhang Gaofeng Liu Baoshui
(Taishan Ropeway Operation Center Taian 271000)

This article introduced the principles and the role of acceleration and deceleration devices, one of the key technologies of mono-cable passenger aerial ropeways with detachable grip. The author analyzed and contrasted the advantage and disadvantage of the linear (trapezoidal) type acceleration and deceleration curves and the "S" type curves. On the basis of the original design drawings ,the author obtained the actual data by calculating the acceleration and deceleration curves when the ropeway gondola was reaching and leaving the station and drawn the corresponding graphics. In accordance with actual curve characteristics, combined with the analysis of the linear (trapezoidal) acceleration and deceleration curves and the "S" type curve characteristics, the article provided some homologous constructive maintenance advice for the related components of accelerator and reducer.

Acceleration and deceleration curves； Mono-cable passenger aerial ropeways； With detachable grip transmission ratio

X924.2

B

：1673－257X(2014)05－33－04

張高峰（1975～)，男，漢，碩士,泰山索道運營中心工程師。

2013－12－04）