CN113715850A - 金字塔梯田山坡的零担式运输方法 - Google Patents

Abstract

本方法以支架部和承载部组成架空轨道，整个运输系统不破坏梯田地貌，不压占土地资源；本方法能适应梯田山坡的多变地形坡度，使需要农事装卸站点的每层梯田，都能得到适宜的近地点来设置装卸平台；本方法采用的轨道车、传力框架和悬吊式载物箱组构方式，将运输系统的重心转移到轨面以下，增强了运输作业的稳定性和安全性；本方法通过多方式限位，使运行系统抗颠簸、抗脱轨的安全和稳定性更加可靠；本方法设备系统简化、实现配重节能，广泛适用于山区地貌的多种运输。

Description

金字塔梯田山坡的零担式运输方法

技术领域：

本申请属山坡(边坡)运输技术领域。

技术背景：

申请号(2019106547471)《固体废弃物金字塔堆筑工艺的技术改进》提出了金字塔梯田式山坡的土地复垦问题；但对于在多层梯田的倾斜山坡上如何进行农事运输，该申请仅在说明书[0016]提到：采用另一项专利工艺《一种边坡工程物料运输系统》(证书号第1639333)；但是，该专利只是一种单跨索道运输方法，不能对每层梯田都进行零担式运输作业，农事活动十分不便；所谓梯田山坡的零担式运输，是指：能适应农事运输的集散距离，在需要装卸物料和上落人员的每层梯田的适宜部位都能设置停靠站点，以方便农事物资装卸和人员上落。

我国山区农业的许多梯田耕作地域，也都涉及到梯田山坡的农事运输问题；现状是：汽车运输方法，需道路弯曲折返，压占许多耕地，土地资源稀缺的山区农村大多不采取这种方式；拖拉机陡坡运输对缓倾斜山坡尚能勉为其难，对20°以上的山坡则无能为力；传统的索道运输方法，站点距离远，不适应多层梯田的零担式运输；传统索道运输的另外一个缺点是：载重和牵引全部由一条钢丝绳承担，致使钢丝绳规格较大，相应的摩擦轮直径也加大，一般摩擦轮都在3.0m以上，如此笨重的设备很难适应山区农事作业；因此，许多山区的梯田耕作还是肩挑人背的古老运输方式，不能适应现代农业发展。

本申请参考了矿山斜井和斜坡道的轨道运输工艺，但梯田山坡的农事运输又有其独特性：其一，常规斜坡轨道运输方法无法设置上、下两个方向的竖曲线，不能适应梯田山坡的坡度变化；其二，常规斜坡轨道运输方法需要在地面铺设轨道，要破坏和压占许多梯田土地；其三，农事运输的物资一般比重小、体积大，重心高于轨面太多，运行中易脱轨侧翻，稳定性和安全性较差；根据这些特点，本发明设计采用：架空轨道、随机变坡、悬吊载物、降低重心、不破坏地貌、不压占土地、零担站点、方便灵活的一套运输系统。

发明内容：

本申请的零担式运输系统由：支架部、承载部、运行部、限位部和牵引部五部分组成。

本申请的支架部由立柱1、天梁2、地梁3共三个部件组成；参照图1、图2：支架部的地梁3固定在地面基础上；立柱1在必要部位可补加斜撑(附图中未画出斜撑)；天梁2的上平面平行于轨道平面，为适应竖曲线转折，每副支架可设置多个天梁。

本申请的承载部由轨道梁4、轨道5、限位梁6、补强装置16共4部分组成；轨道梁4是主要承重部件，安设、固定在天梁上，轨道梁在必要部位可补加限位横撑，轨道梁上平面按适宜间距设置垫片，垫片预留固定轨道的螺孔(附图中未画出横撑和垫片)；轨道5是普通轻轨，按运输要求选型；限位梁6紧贴天梁2的下平面，其作用是限位和补充承载；补强装置16位于轨道梁和限位梁之间；参见附图3，它由焊接在轨道梁下部的一组插槽和焊接在限位梁上部的一幅插板组成，插槽和插板用紧固螺栓组构成一体；补强装置的作用是：将轨道梁和限位梁联结成一个刚性整体，以增大承载部的抗弯曲截面模量；承载部组件的外边缘应与支架部的天梁平齐，承载部组件的内边缘与支架部的立柱保持适宜间距。

本申请的运行部由轨道车9、连接装置11、传力框架12、装载箱15共四部分组成；轨道车是平板式框架结构，外侧固定有连接装置11的一幅连接板，连接板部位宜设置轨道车横撑，以增强刚度，轨道车本身不装载货物，以降低运行高度，适应限位压轮8；传力框架12由两条上臂、两条下臂和竖框架组成；其两条上臂各带有连接装置11的另一幅连接板，用紧固螺栓将传力框架12固定在轨道车9上；传力框架的竖框架与支架部、承载部的外边缘之间要保持合理的运行间距；传力框架的两条下臂可增设支撑杆，以增强刚度；传力框架的两条下臂与限位梁分别处于相互平行的两个平面，这两个平面的间距必须适宜，既不能因间距过小防碍竖曲线部位的运行，又要能一定程度限制轨道车的颠簸脱轨；传力框架的两条下臂端部，与支架部的立柱之间，也要保持合理间距；装载箱15通过前后两对连杆以穿轴+轴套的方式铰接定位在传力框架的两条下臂上，使装载箱只能前后摆动，而不能左右摆动，防止碰撞支架部的立柱；传力框架是运行部的主要平衡部件，它将下部装载箱的载物重力均匀传递到上部的轨道车上，使载物重力的平面分布基本不变，但整体重心下移到轨道支承面之下，增强了运行稳定性；提醒注意的是：传力框架的上、下臂与竖框架连接处，由于重力传递而衍生了扭转力矩，该力矩伴随载物箱的重力作用而形成和存在，因此，传力框架的上、下臂与竖框架连接处的结构强度和刚度要充分保证；传力框架还可以做成另一种形式：取消连接板11，将传力框架的两条上臂加长到覆盖轨道车宽度，然后固定在轨道车上。

本申请的限位部由托轮7、压轮8、限位轮构件14、弹性支撑13四部分组成；托轮7安装在支架部的天梁上或者轨道梁上，用于承托牵引钢丝绳10；压轮8安装在支架部的立柱部位，视情况进行前后伸出；压轮8的作用是限制牵引钢丝绳的仰角，防止竖曲线部位因钢丝绳仰角过大造成轨道车抬起和颠簸；限位轮构件14和弹性支撑13都安装在传力框架的下臂上，使限位轮始终压紧限位梁底面，以减少和消除轨道车的颠簸。

本申请的牵引部由牵引钢丝绳10、端部的驱动摩擦轮17和导向轮18组成，挡木19用于限位；参见附图4；牵引部在轨道的另一端则只安装导向装置；左右两侧的两套运行部，以立柱平面对称，互为配重；当另一侧不挂设载物箱时，宜适当增加配重物体，以配重提升实现节能；牵引部也能采用单绳双筒提升机及相应布置。

本申请这套零担式运输系统的特点之一是：通过高架轨道，不破坏梯田地貌，不压占土地；其特点之二是：能适应梯田山坡的多变地形坡度，通过增设支架部，形成上凹和下凹竖曲线，来改变线路坡度，使需要设置装卸站点的每层梯田，都能得到一处大致相同高度的近地点，从而设置简便装卸平台，方便农事运输；竖曲线设置方法参见附图5；其特点之三是：通过传力框架，使运输系统的重心降低到轨面以下，增强了运输作业的稳定性和安全性；其特点之四是：轨道运输比之索道运输，设备系统可大大简化；举例：运行部总质量40kN，35°倾角时的最大静张力是40kN×Sin35°≈22.9kN,按9倍安全系数，牵引钢丝绳的最小破断力为206kN，选择规格Φ18、钢丝强度1770的钢芯钢丝绳，最小破断力206kN；相应驱动摩擦轮≮1440mm，选用直径1.6m单绳摩擦轮驱动足够，设备系统简单；相反，若采用索道运输，40kN的悬吊重量，至少要选择规格Φ40的钢丝绳，驱动摩擦轮直径要3.2m，设备系统昂贵且笨重；另外，目前索道运输的最大仰角不到25°，主要是受限于抱绳器的能力和安全性；本申请这套运输系统能适应的爬升坡度可达35°。

附图说明：

图1是这套运输系统的侧向投影示意图，图中标注符号的意义如下：

1——立柱， 2——天梁， 3——地梁，

4——轨道梁， 5——轨道， 6——限位梁，

7——托轮， 8——压轮， 9——轨道车，

10——钢丝绳， 11——连接装置， 12——传力框架，

13——弹性支撑， 14——限位轮构件， 15——装载箱，

16——补强装置， A——A——剖面位置；

图2是这套运输系统的A——A剖面示意图，图中标注符号的意义如下：

1——立柱， 2——天梁， 3——地梁，

4——轨道梁， 5——轨道， 6——限位梁，

7——托轮， 8——压轮， 9——轨道车，

11——连接装置， 12——传力框架， 14——限位轮构件，

15——装载箱位置；

图3是补强装置的结构示意图，图中标注符号的意义如下：

4——轨道梁， 6——限位梁， 16——补强装置；

图4是牵引部的驱动端平面示意图，图中标注符号的意义如下：

5——轨道， 10——钢丝绳， 17——驱动摩擦轮，

18——导向轮， 19——挡木；

图5是支架部和承载部的纵投影示意图，图中标注符号的意义如下：

1——立柱， 2——天梁， 3——地梁，

4——轨道梁， 5——轨道， 6——限位梁，

20——上凹竖曲线示意， 21——下凹竖曲线示意，

22——直线段示意。

具体实施方法

首先要对运输线路进行测量和规划设计，选择施工和运营双适应的地貌和地基条件；线路整体坡度应控制在25-30°以下，局部路段最大运行坡度不大于35°，角度过大时会造成重心偏移过大，运行不稳；对于局部陡坡地貌，要通过增设支架和竖曲线来调整坡度；少数装卸站点的近地高度可通过设置凹凸装卸平台来调节，相比调节线路更为经济；根据农事运输量需要，通过整体设计和分项计算，最终确定支架分布、承载间距、坡度设置、载重负荷、运输能力、建筑材料选择、施工组织设计等。

本申请未注明建筑材料；支架部可以采预制钢筋混凝土构件，虽笨重，但造价降低，耐用性更好；承载部的轨道梁、限位梁和补强装置也可以三合一用钢筋混凝土构件代替，但需要增设横向固定装置；轨道梁、限位梁和补强装置形成三合一结构时，限位梁底板可与天梁底板平齐，以方便施工；为防止风雨天气载物箱摇摆，立柱间可增设波浪式防护板；此外，轨道车在不防碍压轮的情况下可加设防护罩，挡雨遮阳，兼防护下部载物箱；申请文件的附图中只画了一辆轨道车，其实，如斜井串车提升一样，也可以多辆轨道车串连提升，下部的载物箱也相应增加。

本申请未涉及通讯联络，建议的简易方法是：用对讲机设置上、下、停、运行等信号；未来可升级改造，形成类似楼房电梯那样的控制方法。

本申请不限于梯田山坡的农事运输，对一般山坡运输，包括旅游景区的山坡客运，都可适用。

Claims (1)

1.金字塔梯田山坡的零担式运输方法，现有技术《一种边坡工程物料运输系统》(证书号第1639333)，以及传统的山坡索道运输方法，不能适应梯田山坡农事运输的多站点零担式装卸的要求，地下索道人车方法也不能适应梯田山坡的多坡度地貌变化，本申请的金字塔梯田山坡的零担式运输方法，主要特点如下：

本运输方法以支架部和承载部组成架空轨道，整个运输系统不破坏梯田地貌，不压占土地资源；通过支架部和承载部设置上凹和下凹竖曲线，来适应梯田山坡的多变地形坡度，使需要农事装卸站点的每层梯田，都能得到适宜的近地点来设置装卸平台；通过运行部的轨道车、传力框架和悬吊式载物箱组构方式，将运输系统的重心转移到轨面以下，增强了运输作业的稳定性和安全性；通过限位部的托轮、压轮、限位轮构件、弹性支撑控制，以及传力框架与限位梁的间隙控制，使运行部抗颠簸、抗脱轨的安全和稳定性更加可靠；通过钢丝绳牵引轨道车的提升方式，比之索道运输的设备系统更加简化；采用运行部双侧对称布置、互为配重的方式实现了节能提升；本运输方法也能适用于山地旅游线路的人货运输。

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