陈纲亮1 王政1 刘杰锋1 燕文宇2
（1. 国网冀北电力有限公司经济技术研究院 北京 100045；2. 北京电力经济技术研究院 北京 100055）
摘要：随着特高压电力线路建设在我国大范围开展，对送电线路施工中材料与工器具运输提出了更高的要求，本文以锡盟～山东 1000 千伏特高压交流输变电工程送电线路工程冀北段的施工为背景，对送电线路施工中架空索道的应用进行了研究，对已有索道运输的形式进行了分类和比较，并对索道运输的核心受力部件承载索进行了建模分析，分析发现，承载索的动力学性能受索道所挂载小车的运动速度、载重重量影响较大，当小车运动速度与载重和索道本身特性不匹配时，将产生剧烈跳动，对所动平稳运行和安全运输十分不利。此外，本文还结合工程实际，提出了应用中索道架设的前期工作和路径确定的原则。
关键词：多山地区；送电线路施工；索道运输；承载索；
引言
锡盟～山东 1000 千伏特高压交流输变电工程是落实国家大气污染防治行动计划重点建设的12条输电通道之一，。其中，锡盟～山东特高压工程（冀北段）新建线路沿线地形比例为平地25%，河网1%，丘陵及高山大岭74%。沿途高山大岭多，运输道路不便，为施工机具与所用材料的运输带来了较大困难。因此在这一地区中施工较为广泛地应用了各种形式的索道运输。
在山区应用索道运输，具有施工投入少，作业简单、受天气地形等因素限制小，同时对山区的植被和树木破坏也较小的特点，经济性、可行性较高[1-2]。此外，在特高压工程中，需要应对更大重量、更高可靠性的运输要求，同时对线路周边的植被保护也有更高的要求。
本文对一系列不同结构、不同运输方式的的货运索道进行了介绍与研究，探讨了影响货运索道运行条件的关键因素。同时，对不同施工环境下架空索道的选型提出了意见。
1 索道运输方式分类
根据货运架空索道运行方式、承载索数量和中间支架数量的不同，货运架空索道有多种分类方式[3-5]。
按照运行方式的不同，可将索道分为循环式和往复式两种。其中，循环式索道可持续循环运行，使用效率较高，但其结构较往复式索道更为复杂，需要专门的回转装置，驱动机构和站台布置更为复杂；往复式索道在索道运行路径上来回往复运行，运输效率比循环式索道低，但其结构简单，架设索道及拆除的难度更低，在一些临时布置的索道经济性和效率也可能高于循环式索道。
按照承载索数量的不同，可将索道分为单索和双索两种，其中单索索道即承载索和牵引索仅使用一根钢索；而双索索道即承载索和牵引索各由一根钢筋担任，这种设置可以令索道的载重量更大。
按照中间支架数量的不同，又可以将索道分为单跨索道和多跨索道。中间支架视运输现场的具体环境而定，一般不超过7个。
根据运行方式、承载索、中间支架等的具体情况不同，一般按照索道的运输距离确定是单跨或多跨，按照索道载重的大小确定是单索或是多索，按照对索道架设的时间和效率要求确定选用循环式还是往复式索道。
2 承载索的力学模型与受力分析
由于特高压线路工程中索道所需要运载的部件一般较大，对索道输送载重提出了很高的要求。在工程建设现场修建的重型索道中，发挥承载索作用的柔性钢索在载重中起到了关键性的作用，因此有必要对承载索的受力情况进行分析。
承载索的理论和计算中一般有两种方法，悬链线法和抛物线，在实际计算中悬链线法的计算过程较为繁琐，而其计算出的垂度值误差一般也略小于抛物线法，但在观测视线坡角较小时误差极小，可以认为在工程设计的认可范围之内。
对于索道承载索这样小垂跨比柔性索，弧长单元ds可以用dx来近似即ds?dx。这样，整条承载索中的静态张力保持不变，即张力的水平分量，因此，用抛物线方程来描述整条承载索，有：
根据小垂度假设，对运动方程（3）应用汉密尔顿原理，再通过伽辽金法对所得到的方程进行求解。具体可参看参考文献，求解可以得到一组常微分方程，对承载索的广义坐标和相对位移进行描述。
经过分析可知索道所挂载重小车的运动速度、所载重重量对索道承载索的动力学特性有显著影响，不适宜的运动速度和载重将导致索道缆索的剧烈跳动，对索道运行的平稳十分不利。在实际运行中，应结合索道实际参数，合理匹配运行速度与吊重，保证架空索道的运行安全可靠，并增加相关部件的寿命。
3 工程应用中的索道架设选型与路径确定
在工程实际中，架设索道之前要对索道的假设环境、索道所需要运输的物料种类与重量进行详细地调研勘测。对当地的地质条件、岩石、坚土、松砂石等所占比例进行勘测，以及线路铁塔所采用的基础形式、铁塔是角钢塔还是钢管塔，铁塔组立所采用的施工方法，是采用悬浮抱杆还是落地抱杆等，这些因素都对索道选型有影响。
此外，索道路径上的高差、地形地貌与树木情况等都应该详细地记录。为周围牵引场地、地锚铺设、索道路径清理等相关工作进行准备。
在具体确定索道路径时，还应遵循以下原则：1.索道装货点交通方便，路面平坦，易于车辆到达。2.索道路径尽量避免与其他电力线路、通信线路、公路等交叉。3.沿线各点高差不宜过大。4.索道路径应尽量连续，减少周转与转交，力求利用既有地形设立支架。5.索道卸货点尽量接近塔位，减少二次转运。
4 结论
本文对多山地区中送电线路施工中的架空索道的应用进行了研究，对索道运输的形式进行了分类和比较，对索道运输的核心受力部件承载索进行了建模分析，得到以下结论：
经过分析，承载索的动力学性能受索道所挂载小车的运动速度、载重重量影响较大，当小车运动速度与载重和索道本身特性不匹配时，将产生剧烈跳动，对所动平稳运行和安全运输十分不利。此外，本文还结合工程实际，提出了应用中索道架设的前期工作和路径确定的原则。
参考文献
[1]李曾武, 李浩. 架空索道在山区架空输电线路工程中的应用[J]. 现代装饰：理论, 2011(12).
[2]孙竹森, 缪谦, 江明. 输电线路工程货运架空索道标准化施工方案[J]. 电力建设, 2011, 32(3):117-120.
[3]朱卫国, 胡友琦. 牵引架空索道在送电线路工程中的应用与探索[J]. 芜湖职业技术学院学报, 2011(4):34-36.
论文作者:陈纲亮1,王政1,刘杰锋1,燕文宇2
论文发表刊物:《电力设备》2016年第12期
论文发表时间:2016/8/26
标签：索道论文; 载重论文; 线路论文; 工程论文; 路径论文; 多山论文; 进行了论文; 《电力设备》2016年第12期论文;