林业索道索系标记的研究

2022-02-24周成军周新年巫志龙郑丽凤

林业机械与木工设备 2022年1期

曾浩，周成军，周新年，巫志龙，郑丽凤

(福建农林大学交通与土木工程学院，福建福州 350108)

随着生态文明建设的加强，生态理念深入人心[1]。索道相比其他运输方式，对地形、地貌及自然环境破坏小，具有不可比拟的优越性，应用领域不断扩大，可用于采石场的石料搬运与装车、复杂地区钻探设备的搬迁、建设施工、煤矿井下、森林抚育等多方面。研究表明索道应用于森林抚育能提高劳动生产率、降低生产成本，森林抚育的经济效益由亏损提高到盈利[2-3]；应用于山区水利吊装工程能有效减小水利工程施工对生态环境的破坏，提升物资利用率[3-4]；在川藏联网工程中解决了物资运输难题，同时减少了对高原脆弱生态环境的破坏，符合资源节约型与环境友好型的建设要求，社会效益突出、经济效益明显，在高原恶劣条件施工环境中具有极高的推广价值[6]。

我国的林业索道发展逐渐完善，应用范围不断扩大，如何形成系统的索道分类与标记已成为索道行业最为关心的问题之一。林业索道索系较为复杂，如何用简单的代号准确表示出索系类型、索道工作方式、索的数量、绞盘机和跑车等装备的结构型号等，是索道研究者一直想要解决的难题。我国目前所采用的是国家原林业部组织制定的LY 1383-1999林业索道索系标准，但其规定的代号由数码组成，使用不便[7]。因此，迫切需要研究一个简洁明了的新型林业索道索系标记方法便于相关从业者使用。

1 现有分类方式与标记方法

1.1 国外分类方法

美国的架空索道按索系大致可分成固定式、松紧式及回空承载式三种[8]，也有人将其分为半悬式和承载索式两大类。前苏联架空索道分三种：集材索道、运材索道和装车索道[9]。日本目前共有120个索系，其中有30个新索系适用于择伐、小面积皆伐和间伐作业[10]。但由于索系繁多，日本林业机械化协会后来又将索道分为共11种。

1.2 国内分类方式与标记方法

根据在林业生产作业中的不同用途，我国林业架空索道主要分为集材架空索道和运材架空索道两大类型[11]。其中集材索道的特点是跑车具有拖集、提升、运输、降落的功能，其基本类型有全自动和半自动集材索道、增力式索道、松紧式索道以及运行式索道；运材索道则分为单索曲线循环式和单线双索循环式两种。

林业架空索道形式繁多，其适用的作业条件和用途也各有差异，由于索道是由架空钢索、运载跑车、驱动绞盘机及索道的附属装置等组成，其结构组合形式不同，工作原理和索系因而不同，所以索道在国外有人称之为“没有固定形状的组合设备”，这给索道的分类带来难度。

1.2.1 LY 501-504-80标准分类法

1978年原林业部组织制定的架空索道与绞盘机LY 501-504-80标准中，第一次提出了林业索道的分类与标记方法。该方法按照索道的用途、绞盘机的起重力、索道的起重力、起重方式和牵引方式来进行分类。例如，SJBD-3/2表示的是起重力为30 KN、增力倍率为2、由独立起重索起重、闭式牵引索牵引的集材索道[12]。

1.2.2 数字标记法

原东北林学院的关承儒将国内外繁杂的索道索系按其内在规律性，简化归为四类八系二型二式，并用数字表示，形成了脉络清晰的索道系统，在国内外首次提出比较全面系统的分类方法和标注方法。四类分别为主索固定类、主索松紧类、主索运行类、无主索类，用1、2、3、4来表示。八系有索端固定增力索系、索端移动增力索系、索端移动升降索系、跑车起重索系、主索松紧起重索系、主索运行索系(其中包括主索运行2及3索系和主索运行松紧起重索系)、单索循环运行索系、简易索系，表示为数字1、2、3、4、5、6(6 r和6 s)、7、8。二型是非闭合型和闭合型两种，二式为牵引式和重力式，两者均用1和2表示。

全数字标记方法优点是分类较为细致，标记所涵盖的信息也较为全面。该方法也可通过标注的数字代号查阅相关资料，绘出索道索系的图式，能有效推进索道技术的交流与发展[13]。但由于整个标记由五个数字组成，难以让人在脑海中形成具体的索系结构，也不利于记忆。

1.2.3 字母标记法

参照日本林业机械化协会采取的综合分类方法，原东北林学院的王德来提出了一种新的分类方法。这种方法先将索道分成运材和集材两类，在类别里再根据承载索、牵引索和起重索的工作方式来划分索系。

但若将3种索的不同工作方式排列组合，再把辅助索的不同安装型、牵引索的安装型等都计入在内时，则可分成上百种索系。显然这将失去索系的意义，也不利于记忆，更不利于推广。该字母标记法虽简单明了，标记醒目，但只选择十二种索系进行标记，涵盖范围较小，标记中所包含的信息也不够全面，无法对这十二种索系外的其他索系及新型索系进行标记，已不适用于目前的林业索道发展境况。

1.2.4 我国现行行业标准

目前我国所采用的是LY 1383-1999林业索道索系标准，该标准按索系工作索的总根数、起重方式和牵引方式进行分类。其基于字母标记法进行改进，根据现有索道类型并参考国外资料，又考虑到近期能发展的类型，综合分12种索系[14]。以拼音符号代表各索工作方式的名称，分别为：S为承载索，K为开式牵引索，B为闭式牵引索，L为起重索，X为增力倍率。

林业索道标准索系的形式代号的组成数码如图1所示。其中索系工作索的总根数共有一至四根，分别对应罗马数字I～IV。起重方式有无起重、简易增力起重、牵引索控制挂钩起重、起重索提升起重、牵引所驱动跑车摩擦卷筒起重、牵引索牵制跑车起重、运行式承载索起重、松紧式承载索起重、悬挂张紧式起重九种，分别对应0～8九个数字。索系牵引方式有无牵引、单向缠绕牵引、双向缠绕牵引、摩擦牵引、控制挂钩双向缠绕牵引、控制挂钩摩擦牵引、牵制跑车双向缠绕牵引、牵制跑车摩擦牵引八种，分别对应数字0～7。

图1 LY 1383-1999林业索道索系标准1.索系牵引方式编码；2.索系起重方式编码；3.索系工作索总根数的罗马数

目前所使用LY 1383-1999林业索道索系标准虽然分类较为全面，不易产生遗漏，但索系起重方式和牵引方式均用数字编码，不利于记忆，容易混淆，且只由工作索的总根数、索系起重方式和牵引方式三个信息构成标记，内容较简单片面，使用者不能从标记中获得全面的索系信息。

2 林业索道索系新标记方法

索系是以工作索相互关联配置的机构，研究一种以各工作索的工作方式为编码的标记方式，使从业者根据标记便能绘制索系图。

2.1 分类原则

由于索系种类繁多，从工作索工作方式进行索道标记，综合分析各种索道分类标记方法，提出下列标记原则：

(1)应具有系统性和较高的概括性，从索道的基本结构出发，才能囊括所有的索道类型；

(2)有明显结构特点区别的索道应单独分类，如闭式循环牵引和双向牵引从索系图上看均为闭式牵引，但运作方式截然不同，一个为单向、一个为双向，故单独分为两类；

(3)既要符合当前生产实际的需要，又要具有一定的科学预见性，考虑到索系将来的发展，以求保持分类方案的长久性；

(4)不影响基本结构的不分类，如落钩索有自重落钩和强制落钩两种，但形式简单不影响主体结构，故不分为两类；

(5)在设备安装方法上稍有变动，但不改变工作索的基本类型的，不单独分类；

(6)尽可能地使从业者能根据标记知晓索系基本结构，画出索系图。

2.2 索系型式代号

由于索系是索道各工作索相互关联的配置系统，则组成索系的成分，应是索道各工作索相互关联配置而成的各个工作结构，按照索道的工作内容，可归纳起来分为承载、起重、牵引和落钩四大工种的工作结构，本文提出的分类方法正是根据以上四大工作结构进行划分。

综合分析国内外分类标记方法后，提出新的索系标记方法，该标记方法有5组字符构成，分别为工作索类型数、承载方式、牵引方式、起重方式、落钩方式，同时嵌以卷筒数、增力倍数，形成一个完整的标记。索道索系新标记方法如图2所示。

图2 索道索系新标记方法1.落钩方式；2.起重方式/增力倍数；3.牵引方式/缠绕卷筒数+M；4.承载方式；5.工作索类型数

2.2.1 工作索类型数

工作索类型数用罗马数字表示，工作索一至四根分别对应罗马数字I～IV。

2.2.2 承载索承载方式

承载索承载方式包括固定式、松紧式、运行式三种，分别使用G、S、Y进行标记。固定式指的是承载索两端锚固或一端锚固、另一端配重。松紧式指的是承载索一端锚固，另一端通过松、紧完成起重工作的方式。运行式指的是承载索控制载荷运行或同时承担起重工作的方法。

2.2.3 牵引索牵引方式

牵引索牵引方式有开式牵引、闭式循环和双向牵引三种，分别用K、B、B进行标记。开式牵引即工作索一端牵引跑车，另一端固定在缠绕卷筒上，整个索道不构成循环。闭式循环即牵引跑车的工作索两端都固定在同一个摩擦卷筒上，沿索系形成了封闭的循环。双向牵引即牵引跑车的工作索两端固定在同一绞盘机的两个不同的卷筒上，也形成一封闭循环。

牵引方式斜线后加上卷筒标记，缠绕卷筒数用阿拉伯数字表示，如果有摩擦卷筒，用+M表示。

图3 牵引方式

2.2.4 起重方式

起重方式有分为起重牵引索(起重和牵引合一)和单独的起重索，单独的起重索又分长起重索起重和短起重索起重。长起重索起重即起重索一端缠绕在驱动机的起重卷筒上的起重方式，因其所用起重索较长，故名为长起重索起重。短起重索起重即起重索直接连接在牵引索或吊运车上，不与驱动机相连的起重方式，因其所用起重索较短，故名为短起重索起重。起重牵引合一即起重索同时做牵引功能，索一端固定在驱动机的起重卷筒上，另一端不固定。

长、短起重索起重和起重和牵引合一分别用C、D、H表示，起重方式斜线后加上增力倍数的标记，增力倍数用阿拉伯数字表示。

2.2.5 落钩索

落钩索是用于牵引挂钩下落到预定位置的绳索。若有落钩索，用L表示，无则不标记。

3 案例分析

为了检验本标记是否能涵盖各类索道，对照LY 1383-1999林业索道索系标准中的索系图，分别列出2种标记方式对比，标记方式见表1。本文在标记时还进行了如下修改：

表1 新旧两种标记方式对比

(1)考虑到双承载索等情形，为避免引起歧义，将LY 1383-1999林业索道索系标准中的工作索总根数改为工作索类型数。

(2)将起重牵引合一式起重从长起重索起重中分离出来单列为一类。

(3)将双向牵引从闭式牵引中分离出来单独列为一类。

(4)考虑落钩索的情况，索系特点更为突出。

续表1

由表1可知，虽然本文提出的标记方法字符串较长，但以拼音首字母编码，便于易记忆。而LY1383-1999林业索道索系标准的标记方法虽然形式简单，但以数字编码，并不直观，对于某个标记需查阅标准才能了解索系的具体参数，较为麻烦。

此外，本文提出的标记方法更贴近生产工作的实际需要，根据标记就可以清楚知道各索的具体工作方式，从而画出大致的索系图，给索道应用推广带来了很大的方便。即便有新的索系产生，也能按照该方法进行分类。

以序号为4的索系为例，该索系有两类工作索，分别为承载索和起重牵引索，用Ⅱ表示；承载方式为固定式，用G表示；牵引方式为开式牵引，用K表示，有一个缠绕卷筒，用/1表示；起重方式为起重牵引合一，用H表示，故该索系用本文的标记方法表示为Ⅱ—G—K/1—H。

同理，序号为12的索系有四类工作索，分别为承载索、起重索、牵引索和落钩索，用Ⅳ表示；承载方式为固定式，用G表示；牵引方式为闭式循环牵引，用B表示，有两个缠绕卷筒和一个摩擦卷筒，用/2+M表示；起重方式为长起重索起重，用C表示，增力倍率为2，用/2表示；有落钩索，用L表示，故该索系表示为Ⅳ—G—B/2+M—C/2—L。