Подвесные канатные дороги

Страница 1  —  часть 1. Общие сведения о подвесных канатных дорогах.
Страница 2  —  часть 2. Подвесные канатные дороги Блейхерта и Полига.
Страница 3  —  часть 3. Подвесные канатные дороги в деле строительства Владивостокской крепости.

  ч.1.  Общие сведения о подвесных канатных  дорогах.

Канатная дорога – транспортное сооружение для транспортирования грузов в подвесных вагонетках, а также пассажиров в подвесных вагонах и креслах посредством натянутого между конечными станциями и поддерживаемому на линии промежуточными опорами стальному канату. Канатные дороги строят в горной, пересечённой и труднопроходимой местности, а также в городах и рабочих посёлках для создания наиболее экономичных, кратчайших транспортных связей между различными объектами. 
По назначению различают канатные дороги: грузовые, пассажирские и грузопассажирские (комбинированные);
по устройству  – двухканатные (один из канатов несущий, другой – тяговый) и одноканатные.

Канатные дороги бывают с кольцевым движением, при котором вагоны перемещаются по двум параллельным линиям подвесного пути всегда в одном направлении, и с маятниковым – на каждом пути подвешено по одному вагону, совершающему возвратно-поступательное движение между конечными станциями. Маятниковые канатные дороги подразделяются на одно- и двухпутные; в последнем случае вдоль трассы навешены два несущих каната для каждого пути и один тяговый, связывающий оба вагона. Маятниковые канатные подвесные дороги с колебательным или маятниковым движением применяются при небольших расстояниях перемещения и малых объемах 190 т/ч обслуживаемых грузопотоков.

Такие дороги сооружаются преимущественно в горных местностях для доставки руды, камня, леса, сена и т.д. 
Двухпутная маятниковая дорога имеет два несущих каната и две вагонетки по одной на каждом канате, соединённая с общим тяговым канатом и расположенная так, что когда одна вагонетка находится на погрузочной станции, другая находится на разгрузочной станции.

Видеоролик на Youtube –- пример работы одноканатных подвесных дорог.

Грузовые подвесные канатные дороги применяются преимущественно для транспортирования насыпных грузов (песок, гравий, щебень и др.). Они бывают одно- и двухканатные, стационарные и переносные, с круговым и маятниковым движением вагонеток. Обычно грузовые канатные дороги строят двухканатные с кольцевым движением вагонеток. Тележка вагонетки катится по неподвижному несущему канату. Вагонетки перемещаются тяговым канатом. Длина таких канатных дорог практически неограничена, так как их образуют последовательно соединённые самостоятельные секции (6 – 12 км). Грузовые канатные дороги действуют на многих химических комбинатах, горнорудных разработках и т.д. Использовались в том числе и для военных нужд.

Сталинградгидрострой. Подвесная канатная дорога через Волгу —

Схема общего устройства двухканатной подвесной дороги (на основе книги А.И.Дукельского середыны XX века). 
Дорога имеет конечные и промежуточные станции, между которыми натянуты два несущих каната (один для гружёных, другой для порожних вагонеток), которые при входе на станции отводятся с помощью отклоняющих башмаков внутрь колеи дороги и заменяются подвесными рельсами; станционные рельсовые пути могут с помощью стрелок иметь любые разветвления, а в случае надобности располагаться в двух уровнях, связанных между собой подъёмниками для вагонеток. Между станциями располагаются опоры с опорными башмаками несущих канатов, которые лежат свободно в канавках башмаков, и с поддерживающими роликами тягового каната. В зависимости от глубины канавки колесо, вагонетки, проходя башмак, либо продолжает катиться по несущему канату, не задевая низких бортов башмака, либо катится ребордами по его высоким бортам.

Для ограничения сил трения на опорах несущие канаты разбиваются на натяжные участки длиной примерно 1—2 км, для чего на линии дороги ставятся промежуточные натяжные или якорные станции, которые проходятся вагонетками автоматически без расцепления с тяговым канатом. Натяжной участок состоит из ряда отрезков каната, соединенных между собой линейными соединительными муфтами. На одном конце участка несущий канат закреплен, на другом конце имеет грузовое натяжное устройство, состоящее из натяжного груза, который висит на гибком натяжном канате, соединенном с несущим канатом посредством переходной муфты.

Тяговый канат представляет собой замкнутую петлю; на опорах он поддерживается роликами, а на станциях огибает направляющие и приводные блоки. Концы каната сплетены, и он образует движущееся кольцо, к которому приключаются или отключаются вагонетки. Для создания натяжения один из блоков устанавливается на тележке, которая оттягивается натяжным грузом. Привод и натяжное устройство обычно располагаются на разных концах дороги, но могут быть совмещены и на одной станции. Вагонетки имеют два или четыре ходовых колеса и снабжены сцепными приборами в виде зажимов, которые сжимают тяговый канат под действием собственного веса кузова с подвеской или принудительным путём

Сцепление и расцепление вагонетки с тяговым канатом происходят автоматически; для этого при входе и выходе со станции имеются выключатели и включатели со специальными шинами, которые действуют на рычаги сцепного прибора вагонетки, раскрывая или закрывая зажим на ходу вагонетки, и тем самым отъединяют или присоединяют ее к тяговому канату. В этом месте тяговый канат получает с помощью роликовых батарей и направляющих блоков точное направление, для того чтобы попасть в раскрытый зажим вагонетки или, наоборот, беспрепятственно выйти из него.
Рассмотрим последовательно весь цикл движения вагонеток. Порожняя вагонетка при входе на погрузочную станцию переходит с несущего каната на рельс и продолжает двигаться по нему, сцепленная с тяговым канатом, до места выключения, где автоматически раскрывается зажим вагонетки и она расцепляется с канатом. Затем вагонетка обводится по рельсовому кольцу, нагружается и подводится к месту включения у выхода со станции. При подходе к включателю вагонетка разгоняется на наклонном участке пути до скорости тягового каната и затем проходит сквозь включатель, где зажим вагонетки автоматически открывается и в него входит тяговый канат, направляемый роликовой батареей. После того как канат вошёл в зажим, щеки его начинают автоматически закрываться, гружёная вагонетка сцепляется с тяговым канатом и переходит с рельса станции на несущий канат, двигаясь в направлении разгрузочной станции. Подобным способом каждая вагонетка, прибывающая на станцию, обводится после выключения по рельсовым путям станции, нагружается и вновь выпускается на линию дороги.
При входе на разгрузочную станцию вагонетка аналогичным образом автоматически расцепляется с тяговым канатом в выключателе, проводится по рельсовым путям к пункту разгрузки, опоражнивается, проходит через включатель и вновь выпускается на линию дороги в направлении погрузочной станции.
Разгрузка вагонеток с навалочным грузом производится автоматически во время движения их по несущему канату и по станционным путям — посредством передвижных упоров, о которые ударяется защёлка, удерживающая кузов от опрокидывания или раскрытия. Разгрузочные станции в этом случае могут проходиться вагонетками без разъединения с тяговым канатом. Опорожненные кузова могут также автоматически возвращаться в исходное положение (с помощью направляющей шины на станции) или гравитационным путём (с помощью противовесов на кузове).
Перемещение вагонеток по станционным путям механизируется путём устройства самоката или с помощью вспомогательного тягового органа, например толкающего подвесного конвейера, который может иметь криволинейные участки и позволяет временно отключать вагонетки в месте их погрузки. Для автоматизации загрузки кузовов применяют объемные дозаторы или питатели с весовыми дозаторами.
Длина дорог, состоящих из ряда приводных участков, нередко составляет несколько десятков километров, а в отдельных случаях доходит до 100 км. Длина приводного участка лимитируется диаметром тягового каната, который ограничивается конструкцией сцепных приборов вагонетки. Она зависит поэтому от производительности и профиля дороги и достигает 6—12 км, а в отдельных случаях при малой производительности и горизонтальном профиле 15—20 км. На промежуточных приводных (или тягово-натяжных) станциях вагонетки отключаются от тягового каната.
Трасса дороги обычно прямая, соединяющая конечные станции; однако её можно осуществить и в виде ломаной линии с помощью угловых станций (которыми могут являться и промежуточные приводные станции), где несущие канаты прерываются и заменяются на кривой рельсами. Угловые станции могут проходиться вагонетками автоматически без разъединения с тяговым канатом, который огибает блоки с плоским ободом, допускающим проход зажимов вагонеток.

Для ограждения наземных путей сообщения и населенных местностей под канатной дорогой располагают защитные устройства — предохранительные мосты или сети

В местах стыка натяжных участков несущего каната устанавливаются промежуточные, так называемые линейные станции — двойные натяжные и якорные и якорно-натяжные, которые проходятся вагонетками автоматически

При входе на станцию несущие канаты отводятся при помощи отклоняющих башмаков внутрь колеи дороги и заменяются рельсами; концы канатов закрепляются в конструкции станции или натягиваются натяжными грузами. Станции выполняются металлическими (железобетонными) или деревянными обычно соответственно материалу, выбранному для опор. Деревянные станции имеют форму портального типа, аналогично деревянным опорам, но с боковыми подкосами. Иногда прогоны под натяжными блоками делают в виде металлической балки, что позволяет сократить число фундаментов.
При расчёте натяжных и якорных станций предусматривается возможность обрыва каната и одностороннего натяжения канатов во время монтажа. При недостаточной высоте натяжных станций приходится сооружать дорогостоящие колодцы для натяжных грузов, которые должны быть защищены от скопления в них воды.
Станции канатных дорог выполняются из металла, железобетона и из дерева. Конструкции станций и общее их устройство весьма разнообразны и всецело зависят от местных условий, требуемого расположения рельсовых путей и способа погрузки и разгрузки вагонеток. С помощью стрелок и крестовин можно любым образом разветвлять на станциях сеть подвесных путей, а в случае необходимости располагать их на разных уровнях, включая для этой цели лифты или наклонные участки с канатной или цепной тягой.
Конечные станции могут быть погрузочными, разгрузочными и обводными; в последнем случае разгрузка вагонеток происходит на линии, и они обходят кольцевой путь станции без погрузо-разгрузочных операций. Промежуточные станции, в свою очередь, могут быть погрузочными, разгрузочными и проходными. На проходных станциях отсутствуют перегрузочные операции, и эти станции возникают на стыке приводных участков дороги или в узлах скрещивания нескольких участков сети дорог.
Конечные разгрузочные и обводные станции можно выполнять без расцепления с тяговым канатом, аналогично угловым автоматическим станциям. Как погрузочные, так и разгрузочные станции могут быть расположены на любой высоте, наиболее удобной для непосредственной погрузки и разгрузки. С другой стороны, разгрузочные станции, примыкая к производственным зданиям, имеют нередко высоту в несколько десятков метров, а при дорогах, обслуживающих отвалы, располагаются на мачтах высотой свыше 100 м. В случае устройства при станциях крытых складов подвесные пути могут проходить внутри склада вдоль загрузочных или выпускных отверстий бункеров. Открытые склады сыпучих материалов могут обслуживаться примыкающей к станции подвесной рельсовой дорогой с канатной тягой и передвижным мостом.
Привод устанавливается в изолированном помещении внутри станции или за пределами её; последнее удобнее для ремонта и обслуживания привода, но влечёт за собой установку дополнительных направляющих блоков. Натяжной груз тягового каната при низких станциях приходится помещать в специальной башне, которая устанавливается во входной части или вне станции.
В случае подачи сыпучих грузов на погрузочную станцию по железной дороге верх приёмных бункеров можно расположить на уровне земли и загружать их непосредственно из железнодорожных вагонов. Такое устройство особенно удобно при расположении погрузочной станции у склона горы. Погрузочные станции канатных дорог имеют устройства для погрузки вагонеток. Погрузка из бункеров может производиться с помощью затворов, дозаторов и питателей.
Разгрузочные станции канатных дорог для сыпучих грузов имеют бункера, в которые разгружаются подвесные вагонетки. Разгрузка материала может производиться в штабеля с подземным отпускным конвейером. Проходные промежуточные станции имеют простейшую схему пути, где правый участок дороги снабжён приводом, вынесенным в отдельное машинное помещение, а левый — натяжным устройством для тягового каната. Натяжной груз тягового каната размещён вне станции на отдельной вышке. Благодаря наклонному расположению блоков, отводящих тяговый канат внутрь колеи, рельсовые пути сохраняют прямолинейное направление. Это сокращает расстояние между включателем и выключателем и упрощает устройство самоката.

Опоры канатных дорог выполняются из металла, дерева и железобетона и в зависимости от местных условий имеют разнообразную форму и высоту, достигающую иногда 100 м и более. Выбор материала для опор диктуется преимущественно экономическими и производственными соображениями. Деревянные опоры применяют для дорог временного назначения. Железобетонные опоры встречаются редко, так как их разбросанное расположение при сравнительно высоком весе весьма удорожает стоимость производства работ, в особенности при пересечённой местности. В дорогах сдвоенного типа опоры делаются общими. Оборудование опор состоит из опорных башмаков для несущего каната и поддерживающих роликов для тягового каната. Сетевые опоры, поддерживающие предохранительные сети, имеют кроме того башмаки для сетевых канатов.
Деревянные опоры делаются портального и консольного (более экономичного типа), а при большой высоте — также мачтовыми с оттяжками. На опору канатной дороги действуют следующие силы: 1) давление несущих канатов обеих линий дороги, включая силу трения на опорных башмаках; 2) динамическая горизонтальная нагрузка, возникающая при переходе вагонетки через опору; 3) давление ветра на канаты, вагонетки и опору; 4) собственный вес опоры. Сетевые опоры, кроме того, воспринимают давление от сетевых канатов.

Колея дороги, т. е. расстояние между осями несущих канатов на опоре, выбирается в зависимости от габарита вагонетки с учетом поперечных качаний её, а также бокового отклонения каната в пролёте под действием ветра. При верхней тяге следует также учитывать влияние эксцентрично приложенного давления от тягового каната. В грузовых дорогах ширина колеи колеблется обычно в границах 2—3 м. Иногда при обслуживании открытых складов или автоматическом обходе больших блоков её увеличивают до 5—6 м.
На выпуклых участках профиля углы перегиба каната возрастают за счёт угла перелома по хордам на каждой опоре. Поэтому здесь приходится значительно сближать опоры для обеспечения плавности профиля; исходя из допускаемой величины угла, определяется число опор на участке с суммарным углом у перегиба линии. Распределение опор на выпуклом участке зависит от рельефа и выполняется таким образом, чтобы углы на всех опорах были примерно одинаковы. При расположении верхушек опор по дуге круга радиусом это условие позволяет иметь одинаковые пролёты. Для уменьшения повышенных сил трения несущего каната на выпуклом участке весьма рационально в верхней точке его устройство двойной якорной станции с выпуклым рельсом и роликовой батареей. При большом угле перегиба на рельсовом переходе возможно устройство натяжного участка с двумя натяжными грузами по обоим концам его

Профиль дороги допускает крутые подъёмы и спуски, предельная величина которых зависит от силы зажатия тягового каната в сцепном приборе вагонеток. При вогнутом профиле должно быть обеспечено прилегание каната к опорным башмакам. Для создания одинаковой степени надёжности прилегания вершины опор располагают по параболе, представляющую собой кривую провеса порожнего каната между крайними точками вогнутого участка

Вагонетки канатных дорог состоят из ходовой тележки, подвески и кузова. Подвеска шарнирно подвешивается к ходовой тележке, сохраняя постоянно вертикальное положение. Для соединения с тяговым канатом вагонетки снабжаются сцепными приборами, которые обычно помещаются на ходовой тележке, составляя с ней одно целое. В некоторых конструкциях сцепное устройство располагается на подвеске в виде прикреплённого к ней самостоятельного прибора

Соответственно характеру тяги вагонетки можно разбить на две группы:
1) с нижней тягой, в которых зажим для тягового каната располагается ниже несущего каната;
2) с верхней тягой, в которых зажим для тягового каната лежит выше несущего каната.

Наиболее широкое распространение имеют вагонетки с нижней тягой, применение которых возможно при любом характере профиля и трассы дороги. Кузова для сыпучих грузов обычно применяются опрокидные, с трапецеидальным сечением, выполненные из листовой стали толщиной 3—5 мм. Кузов удерживается концом двухплечего рычага — задвижки, которая ударяется во время движения вагонетки об упор.

Канатная дорога от карьера к цементному заводу в районе города Шёпинг (Koping, Швеции), работавшая с 1942 по 1997 год —

Пара youtube-роликов по мурманской канатной дороге, построенной немецкими горными егерями в 1942 году для снабжения фронта на Западной Лице. Действовала до октября 1944 года. В настоящее время группой энтузиастов восстанавливается участок дороги возле КПП Титовка:
1. ТВ-21 Немецкая канатная дорога; 2. Murman-Seilbahn. Мурманская канатная дорога.