曾 浩， 周成軍， 周新年， 巫志龍， 鄭麗鳳

(福建農(nóng)林大學(xué)交通與土木工程學(xué)院，福建 福州 350108)

隨著生態(tài)文明建設(shè)的加強(qiáng)，生態(tài)理念深入人心[1]。索道相比其他運(yùn)輸方式，對地形、地貌及自然環(huán)境破壞小，具有不可比擬的優(yōu)越性，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，可用于采石場的石料搬運(yùn)與裝車、復(fù)雜地區(qū)鉆探設(shè)備的搬遷、建設(shè)施工、煤礦井下、森林撫育等多方面。研究表明索道應(yīng)用于森林撫育能提高勞動生產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本，森林撫育的經(jīng)濟(jì)效益由虧損提高到盈利[2-3]；應(yīng)用于山區(qū)水利吊裝工程能有效減小水利工程施工對生態(tài)環(huán)境的破壞，提升物資利用率[3-4]；在川藏聯(lián)網(wǎng)工程中解決了物資運(yùn)輸難題，同時(shí)減少了對高原脆弱生態(tài)環(huán)境的破壞，符合資源節(jié)約型與環(huán)境友好型的建設(shè)要求，社會效益突出、經(jīng)濟(jì)效益明顯，在高原惡劣條件施工環(huán)境中具有極高的推廣價(jià)值[6]。

我國的林業(yè)索道發(fā)展逐漸完善，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，如何形成系統(tǒng)的索道分類與標(biāo)記已成為索道行業(yè)最為關(guān)心的問題之一。林業(yè)索道索系較為復(fù)雜，如何用簡單的代號準(zhǔn)確表示出索系類型、索道工作方式、索的數(shù)量、絞盤機(jī)和跑車等裝備的結(jié)構(gòu)型號等，是索道研究者一直想要解決的難題。我國目前所采用的是國家原林業(yè)部組織制定的LY 1383-1999林業(yè)索道索系標(biāo)準(zhǔn)，但其規(guī)定的代號由數(shù)碼組成，使用不便[7]。因此，迫切需要研究一個(gè)簡潔明了的新型林業(yè)索道索系標(biāo)記方法便于相關(guān)從業(yè)者使用。

1 現(xiàn)有分類方式與標(biāo)記方法

1.1 國外分類方法

美國的架空索道按索系大致可分成固定式、松緊式及回空承載式三種[8]，也有人將其分為半懸式和承載索式兩大類。前蘇聯(lián)架空索道分三種：集材索道、運(yùn)材索道和裝車索道[9]。日本目前共有120個(gè)索系，其中有30個(gè)新索系適用于擇伐、小面積皆伐和間伐作業(yè)[10]。但由于索系繁多，日本林業(yè)機(jī)械化協(xié)會后來又將索道分為共11種。

1.2 國內(nèi)分類方式與標(biāo)記方法

根據(jù)在林業(yè)生產(chǎn)作業(yè)中的不同用途，我國林業(yè)架空索道主要分為集材架空索道和運(yùn)材架空索道兩大類型[11]。其中集材索道的特點(diǎn)是跑車具有拖集、提升、運(yùn)輸、降落的功能，其基本類型有全自動和半自動集材索道、增力式索道、松緊式索道以及運(yùn)行式索道；運(yùn)材索道則分為單索曲線循環(huán)式和單線雙索循環(huán)式兩種。

林業(yè)架空索道形式繁多，其適用的作業(yè)條件和用途也各有差異，由于索道是由架空鋼索、運(yùn)載跑車、驅(qū)動絞盤機(jī)及索道的附屬裝置等組成，其結(jié)構(gòu)組合形式不同，工作原理和索系因而不同，所以索道在國外有人稱之為“沒有固定形狀的組合設(shè)備”，這給索道的分類帶來難度。

1.2.1 LY 501-504-80標(biāo)準(zhǔn)分類法

1978年原林業(yè)部組織制定的架空索道與絞盤機(jī)LY 501-504-80標(biāo)準(zhǔn)中，第一次提出了林業(yè)索道的分類與標(biāo)記方法。該方法按照索道的用途、絞盤機(jī)的起重力、索道的起重力、起重方式和牽引方式來進(jìn)行分類。例如，SJBD-3/2表示的是起重力為30 KN、增力倍率為2、由獨(dú)立起重索起重、閉式牽引索牽引的集材索道[12]。

1.2.2 數(shù)字標(biāo)記法

原東北林學(xué)院的關(guān)承儒將國內(nèi)外繁雜的索道索系按其內(nèi)在規(guī)律性，簡化歸為四類八系二型二式，并用數(shù)字表示，形成了脈絡(luò)清晰的索道系統(tǒng)，在國內(nèi)外首次提出比較全面系統(tǒng)的分類方法和標(biāo)注方法。四類分別為主索固定類、主索松緊類、主索運(yùn)行類、無主索類，用1、2、3、4來表示。八系有索端固定增力索系、索端移動增力索系、索端移動升降索系、跑車起重索系、主索松緊起重索系、主索運(yùn)行索系(其中包括主索運(yùn)行2及3索系和主索運(yùn)行松緊起重索系)、單索循環(huán)運(yùn)行索系、簡易索系，表示為數(shù)字1、2、3、4、5、6(6 r和6 s)、7、8。二型是非閉合型和閉合型兩種，二式為牽引式和重力式，兩者均用1和2表示。

全數(shù)字標(biāo)記方法優(yōu)點(diǎn)是分類較為細(xì)致，標(biāo)記所涵蓋的信息也較為全面。該方法也可通過標(biāo)注的數(shù)字代號查閱相關(guān)資料，繪出索道索系的圖式，能有效推進(jìn)索道技術(shù)的交流與發(fā)展[13]。但由于整個(gè)標(biāo)記由五個(gè)數(shù)字組成，難以讓人在腦海中形成具體的索系結(jié)構(gòu)，也不利于記憶。

1.2.3 字母標(biāo)記法

參照日本林業(yè)機(jī)械化協(xié)會采取的綜合分類方法，原東北林學(xué)院的王德來提出了一種新的分類方法。這種方法先將索道分成運(yùn)材和集材兩類，在類別里再根據(jù)承載索、牽引索和起重索的工作方式來劃分索系。

但若將3種索的不同工作方式排列組合，再把輔助索的不同安裝型、牽引索的安裝型等都計(jì)入在內(nèi)時(shí)，則可分成上百種索系。顯然這將失去索系的意義，也不利于記憶，更不利于推廣。該字母標(biāo)記法雖簡單明了，標(biāo)記醒目，但只選擇十二種索系進(jìn)行標(biāo)記，涵蓋范圍較小，標(biāo)記中所包含的信息也不夠全面，無法對這十二種索系外的其他索系及新型索系進(jìn)行標(biāo)記，已不適用于目前的林業(yè)索道發(fā)展境況。

1.2.4 我國現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

目前我國所采用的是LY 1383-1999林業(yè)索道索系標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)按索系工作索的總根數(shù)、起重方式和牽引方式進(jìn)行分類。其基于字母標(biāo)記法進(jìn)行改進(jìn)，根據(jù)現(xiàn)有索道類型并參考國外資料，又考慮到近期能發(fā)展的類型，綜合分12種索系[14]。以拼音符號代表各索工作方式的名稱，分別為：S為承載索，K為開式牽引索，B為閉式牽引索，L為起重索，X為增力倍率。

林業(yè)索道標(biāo)準(zhǔn)索系的形式代號的組成數(shù)碼如圖1所示。其中索系工作索的總根數(shù)共有一至四根，分別對應(yīng)羅馬數(shù)字I～I(xiàn)V。起重方式有無起重、簡易增力起重、牽引索控制掛鉤起重、起重索提升起重、牽引所驅(qū)動跑車摩擦卷筒起重、牽引索牽制跑車起重、運(yùn)行式承載索起重、松緊式承載索起重、懸掛張緊式起重九種，分別對應(yīng)0～8九個(gè)數(shù)字。索系牽引方式有無牽引、單向纏繞牽引、雙向纏繞牽引、摩擦牽引、控制掛鉤雙向纏繞牽引、控制掛鉤摩擦牽引、牽制跑車雙向纏繞牽引、牽制跑車摩擦牽引八種，分別對應(yīng)數(shù)字0～7。

圖1 LY 1383-1999林業(yè)索道索系標(biāo)準(zhǔn)1.索系牽引方式編碼；2.索系起重方式編碼；3.索系工作索總根數(shù)的羅馬數(shù)

目前所使用LY 1383-1999林業(yè)索道索系標(biāo)準(zhǔn)雖然分類較為全面，不易產(chǎn)生遺漏，但索系起重方式和牽引方式均用數(shù)字編碼，不利于記憶，容易混淆，且只由工作索的總根數(shù)、索系起重方式和牽引方式三個(gè)信息構(gòu)成標(biāo)記，內(nèi)容較簡單片面，使用者不能從標(biāo)記中獲得全面的索系信息。

2 林業(yè)索道索系新標(biāo)記方法

索系是以工作索相互關(guān)聯(lián)配置的機(jī)構(gòu)，研究一種以各工作索的工作方式為編碼的標(biāo)記方式，使從業(yè)者根據(jù)標(biāo)記便能繪制索系圖。

2.1 分類原則

由于索系種類繁多，從工作索工作方式進(jìn)行索道標(biāo)記，綜合分析各種索道分類標(biāo)記方法，提出下列標(biāo)記原則：

(1)應(yīng)具有系統(tǒng)性和較高的概括性，從索道的基本結(jié)構(gòu)出發(fā)，才能囊括所有的索道類型；

(2)有明顯結(jié)構(gòu)特點(diǎn)區(qū)別的索道應(yīng)單獨(dú)分類，如閉式循環(huán)牽引和雙向牽引從索系圖上看均為閉式牽引，但運(yùn)作方式截然不同，一個(gè)為單向、一個(gè)為雙向，故單獨(dú)分為兩類；

(3)既要符合當(dāng)前生產(chǎn)實(shí)際的需要，又要具有一定的科學(xué)預(yù)見性，考慮到索系將來的發(fā)展，以求保持分類方案的長久性；

(4)不影響基本結(jié)構(gòu)的不分類，如落鉤索有自重落鉤和強(qiáng)制落鉤兩種，但形式簡單不影響主體結(jié)構(gòu)，故不分為兩類；

(5)在設(shè)備安裝方法上稍有變動，但不改變工作索的基本類型的，不單獨(dú)分類；

(6)盡可能地使從業(yè)者能根據(jù)標(biāo)記知曉索系基本結(jié)構(gòu)，畫出索系圖。

2.2 索系型式代號

由于索系是索道各工作索相互關(guān)聯(lián)的配置系統(tǒng)，則組成索系的成分，應(yīng)是索道各工作索相互關(guān)聯(lián)配置而成的各個(gè)工作結(jié)構(gòu)，按照索道的工作內(nèi)容，可歸納起來分為承載、起重、牽引和落鉤四大工種的工作結(jié)構(gòu)，本文提出的分類方法正是根據(jù)以上四大工作結(jié)構(gòu)進(jìn)行劃分。

綜合分析國內(nèi)外分類標(biāo)記方法后，提出新的索系標(biāo)記方法，該標(biāo)記方法有5組字符構(gòu)成，分別為工作索類型數(shù)、承載方式、牽引方式、起重方式、落鉤方式，同時(shí)嵌以卷筒數(shù)、增力倍數(shù)，形成一個(gè)完整的標(biāo)記。索道索系新標(biāo)記方法如圖2所示。

圖2 索道索系新標(biāo)記方法1.落鉤方式；2.起重方式/增力倍數(shù)；3.牽引方式/纏繞卷筒數(shù)+M；4.承載方式；5.工作索類型數(shù)

2.2.1 工作索類型數(shù)

工作索類型數(shù)用羅馬數(shù)字表示，工作索一至四根分別對應(yīng)羅馬數(shù)字I～I(xiàn)V。

2.2.2 承載索承載方式

承載索承載方式包括固定式、松緊式、運(yùn)行式三種，分別使用G、S、Y進(jìn)行標(biāo)記。固定式指的是承載索兩端錨固或一端錨固、另一端配重。松緊式指的是承載索一端錨固，另一端通過松、緊完成起重工作的方式。運(yùn)行式指的是承載索控制載荷運(yùn)行或同時(shí)承擔(dān)起重工作的方法。

2.2.3 牽引索牽引方式

牽引索牽引方式有開式牽引、閉式循環(huán)和雙向牽引三種，分別用K、B、B進(jìn)行標(biāo)記。開式牽引即工作索一端牽引跑車，另一端固定在纏繞卷筒上，整個(gè)索道不構(gòu)成循環(huán)。閉式循環(huán)即牽引跑車的工作索兩端都固定在同一個(gè)摩擦卷筒上，沿索系形成了封閉的循環(huán)。雙向牽引即牽引跑車的工作索兩端固定在同一絞盤機(jī)的兩個(gè)不同的卷筒上，也形成一封閉循環(huán)。

牽引方式斜線后加上卷筒標(biāo)記，纏繞卷筒數(shù)用阿拉伯?dāng)?shù)字表示，如果有摩擦卷筒，用+M表示。

圖3 牽引方式

2.2.4 起重方式

起重方式有分為起重牽引索(起重和牽引合一)和單獨(dú)的起重索，單獨(dú)的起重索又分長起重索起重和短起重索起重。長起重索起重即起重索一端纏繞在驅(qū)動機(jī)的起重卷筒上的起重方式，因其所用起重索較長，故名為長起重索起重。短起重索起重即起重索直接連接在牽引索或吊運(yùn)車上，不與驅(qū)動機(jī)相連的起重方式，因其所用起重索較短，故名為短起重索起重。起重牽引合一即起重索同時(shí)做牽引功能，索一端固定在驅(qū)動機(jī)的起重卷筒上，另一端不固定。

長、短起重索起重和起重和牽引合一分別用C、D、H表示，起重方式斜線后加上增力倍數(shù)的標(biāo)記，增力倍數(shù)用阿拉伯?dāng)?shù)字表示。

2.2.5 落鉤索

落鉤索是用于牽引掛鉤下落到預(yù)定位置的繩索。若有落鉤索，用L表示，無則不標(biāo)記。

3 案例分析

為了檢驗(yàn)本標(biāo)記是否能涵蓋各類索道，對照LY 1383-1999林業(yè)索道索系標(biāo)準(zhǔn)中的索系圖，分別列出2種標(biāo)記方式對比，標(biāo)記方式見表1。本文在標(biāo)記時(shí)還進(jìn)行了如下修改：

表1 新舊兩種標(biāo)記方式對比

(1)考慮到雙承載索等情形，為避免引起歧義，將LY 1383-1999林業(yè)索道索系標(biāo)準(zhǔn)中的工作索總根數(shù)改為工作索類型數(shù)。

(2)將起重牽引合一式起重從長起重索起重中分離出來單列為一類。

(3)將雙向牽引從閉式牽引中分離出來單獨(dú)列為一類。

(4)考慮落鉤索的情況，索系特點(diǎn)更為突出。

續(xù)表1

由表1可知，雖然本文提出的標(biāo)記方法字符串較長，但以拼音首字母編碼，便于易記憶。而LY1383-1999林業(yè)索道索系標(biāo)準(zhǔn)的標(biāo)記方法雖然形式簡單，但以數(shù)字編碼，并不直觀，對于某個(gè)標(biāo)記需查閱標(biāo)準(zhǔn)才能了解索系的具體參數(shù)，較為麻煩。

此外，本文提出的標(biāo)記方法更貼近生產(chǎn)工作的實(shí)際需要，根據(jù)標(biāo)記就可以清楚知道各索的具體工作方式，從而畫出大致的索系圖，給索道應(yīng)用推廣帶來了很大的方便。即便有新的索系產(chǎn)生，也能按照該方法進(jìn)行分類。

以序號為4的索系為例，該索系有兩類工作索，分別為承載索和起重牽引索，用Ⅱ表示；承載方式為固定式，用G表示；牽引方式為開式牽引，用K表示，有一個(gè)纏繞卷筒，用/1表示；起重方式為起重牽引合一，用H表示，故該索系用本文的標(biāo)記方法表示為Ⅱ—G—K/1—H。

同理，序號為12的索系有四類工作索，分別為承載索、起重索、牽引索和落鉤索，用Ⅳ表示；承載方式為固定式，用G表示；牽引方式為閉式循環(huán)牽引，用B表示，有兩個(gè)纏繞卷筒和一個(gè)摩擦卷筒，用/2+M表示；起重方式為長起重索起重，用C表示，增力倍率為2，用/2表示；有落鉤索，用L表示，故該索系表示為Ⅳ—G—B/2+M—C/2—L。

4 總結(jié)

在總結(jié)已有的標(biāo)注方法的基礎(chǔ)上，提出一種新的林業(yè)索道索系分類標(biāo)記方法。該標(biāo)記方法體現(xiàn)了索系工作索類型數(shù)、承載方式、牽引方式、起重方式

和落鉤方式，并輔以卷筒類型、數(shù)目和起重倍率。其優(yōu)點(diǎn)在于根據(jù)索系標(biāo)記就可以明確知道索系各索的具體工作方式，畫出大致的索系圖，使用方便。同時(shí)，該方法根據(jù)拼音來確定標(biāo)記代號，使用方便，也便于林業(yè)索道的交流推廣。實(shí)踐表明：該標(biāo)記運(yùn)用簡便，有待于推廣。

限于時(shí)間和水平所限，不能對所有的索系用新方法進(jìn)行標(biāo)記。同時(shí)，對新型的索道了解不夠全面，本標(biāo)記方法還有待于進(jìn)一步完善。